沼液施用对贵州典型黄壤油菜地氮淋溶的影响

孙芳芳，江涛，成剑波，何腾兵，2，3，秦松，汪国英，洪建明

（1.贵州大学农学院，贵阳 550025；2.贵州大学新农村发展研究院，贵阳 550025；3.贵州高原山地畜禽养殖污染控制与资源化技术工程实验室，贵阳 550025；4.贵州省农业科学院土壤肥料研究所，贵阳 550006；5.贵州省农业生态与资源保护站，贵阳 550001；6.玉屏县农业农村局，贵州 铜仁 554330）

沼液是农牧业有机废弃物经过沼气工程厌氧发酵后的液相残留物，因其污染负荷不易达到排放标准而成为沼气工程持续发展的限制因素。目前，国内外沼液处理方式主要包括达标处理排放和还田消纳利用两种方式，第一种方式成本高且受场地限制，而第二种方式较为经济并广为接受。沼液富含氮、磷、钾等作物生长必需元素，具有较高肥效，王康等发现，适当喷施沼液使水稻产量较对照处理提高2.5%~15.4%，水稻粗蛋白含量最高提高9.12%；王桂良等和邵文奇等发现，沼液替代化肥能够提高小麦产量，增加小麦蛋白质及面团稳定时间；孙小妹等发现，喷施沼液使小麦产量相比对照处理提高9.7%~21.5%。目前，养殖粪污资源化力度不断加强，沼液还田利用受养殖户、种植户、管理者、科技工作者等相关方的关注程度正在提升。

本研究以西南喀斯特山区典型土壤——黄壤为供试土壤，主栽作物油菜为供试作物，牛场沼液为施用材料，通过大棚盆栽试验模拟沼液灌溉，以油菜不施肥、无作物施沼液、油菜施化肥为对照，沼液设置不同施氮量处理，监测淋溶液各形态氮素浓度随时间的动态变化，及其淋溶量随施氮量的变化，对比研究沼液灌溉的氮淋溶风险及作物农艺性状的响应，探究沼液灌溉油菜的安全用量，为农业环境保护和沼液还田利用相关工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试土壤与盆栽

风干土按1.20 g·cm填入底部垫有2 cm厚石英砂层的直径30 cm、高度30 cm的PVC塑料盆，每盆土质量约21 kg，盆底开2 cm孔供淋溶出水。填装后，自来水预饱和土壤并静置24 h，随即移入贵州省农业科学院绿肥试验中心大棚，并按每盆4株移栽长势均匀的苗期油菜（当地主栽品种金油188），待油菜长势稳定后按每盆1株拔除，供试油菜密度（每盆3株）相当于22.5万株·hm。

1.2 供试沼液

1.3 试验设计

设置相同基肥、不同追肥的6个处理，每个处理重复3次。基肥均为磷酸一铵（PO44%）和硫酸钾（KO 50%），N、P、K折纯施用量分别为7.8、90、120 kg·hm。追肥处理包括按不施肥空白对照处理（有作物，CK），按480 kg·hm追施尿素处理（有作物，CF），按480 kg·hm追施沼液处理（无作物，NP480），以及分别按120、240、480 kg·hm追施沼液处理（有作物，R120、R240和R480）。所有追肥随灌溉水（自来水）按每12 d 1次、每次25 mm施入，累计施用12次。试验持续144 d，苗期、蕾薹期、开花期、角果成熟期施氮量比例为5∶4∶2∶1（表1），试验期内大棚温度为5~25℃。处理施氮量见表1。

表1 油菜各生育期氮素施用量及灌溉次数Table 1 Nitrogen application rates and irrigation times in rape growth stages

1.4 采集与分析

1.5 氮素淋溶量计算与数据处理分析

利用淋溶液氮素浓度乘以体积获得氮淋溶量。采用Excel 2010、SPSS 25和Origin 2018分析软件对不同施氮量的淋溶结果进行数据整理、统计分析和绘图分析。

2 结果与分析

2.1 各生育期不同处理淋溶液浓度

2.2 各生育期不同处理淋溶液淋溶量

2.3 不同处理各形态氮素淋溶特征

表2 氮淋溶总量形态构成及处理间差异Table 2 The total amounts and proportions of N leached as three regular forms and their differences between treatments

2.4 不同处理农艺性状

各处理的株高介于86.0~100.4 cm，处理间无显著差异（图7a）。各处理的主花序有效长度介于22.0~31.7 cm，R120处理主花序有效长度显著高出R480和CF处理44%和40%（<0.05），其余处理间差异不显著（>0.05）（图7b）。各处理的单株角果数介于22~35个，R120处理的单株角果数显著多于CF处理（<0.05），其余各处理之间无显著差异（图7c）。各处理的角果长度在22~35 mm之间，R120处理的角果长度显著高于CF处理（<0.05），其余各处理之间无显著差异（图7d）。

图7 油菜株高、主花序有效长度、单株角果数和角果长度Figure 7 The height, active length of primary inflorescences, number of siliques, and silique length of rap plants

3 讨论

3.1 沼液灌溉存在氮淋溶风险

3.2 沼液灌溉氮淋溶风险低于化肥

3.3 施氮量不宜超过240 kg·hm-2且油菜氮素吸收能降低氮淋溶风险

3.4 适量施用沼液能改善油菜农艺性状

油菜主花序有效长度、单株角果数、角果长度均在施氮量为120 kg·hm的沼液处理达到最大，均显著高于施氮量为480 kg·hm的化肥处理，表明相对于目前常见的过量施用化肥，适量施用沼液能够改善作物农艺性状，这与相关报道一致，沼液相对化肥使水稻和小麦分别增产9%和16%。沼液肥效优于化肥的原因主要有：一方面，沼液氮素包括速效态和有机态，其中的有机态相对化肥具有缓释特性，更加切合作物动态的氮需求；另一方面，沼液富含氨基酸、矿物质、腐植酸和维生素等，能使作物增产提质。但是，沼液过量可能降低油菜主花序有效长度（图7），可能与沼液中含有重金属、抗生素、激素等有关，有待进一步探讨。综上，适量施用沼液（施氮量120~240 kg·hm）能改善油菜农艺性状，过量则相对不利于油菜生长。

4 结论

（4）相对于高施氮量的化肥处理，沼液的施氮量为120 kg·hm时更能改善油菜农艺性状，沼液过量（施氮量480 kg·hm）则不利于油菜生长。