不同浓度沼液处理对土壤及玉米苗期生长发育的影响

张云 周敬 金汉帅 薛爽 张岩 赵昕 郑昊

(吉林市农业科学院，吉林 吉林 132101)

沼液是有机物质厌氧发酵的副产物，含有丰富的营养元素以及腐殖质等有益物质，合理施用沼液可有效改善土壤理化性质，提高作物抗性。张无敌等[1]在研究沼液对土壤有机质含量及肥效的影响中发现，施用沼液可显著增加土壤有机质、铵态氮、速效钾、速效磷的含量，调节土壤中pH，对土壤具有改良效果。徐海荣等[2]在此基础上发现，施用沼液后土壤中各项营养物质积累较多在0～20cm耕层中。这也证明了郭忠全等[3]发现的沼液在土壤中迁移效应是正确的，即随着沼液用量的增加，土壤中氮磷钾以及盐分等物质向更深层土壤中转移，这也在一定程度上增加了土壤盐渍化，土壤中所含盐分过多会导致植物水分丢失，造成死亡。

玉米(Zea mays L.)作为国家主要农作物品种，其种子萌发以及幼苗生长易受到非生物胁迫，由于盐碱地面积的增加，探讨盐胁迫对玉米的影响也成为业界专家的研究重点[4]。盐分最主要影响的是种子萌发以及幼苗生长，胡艳梅等[5]研究表明，不同品种玉米在盐胁迫下其发芽势、发芽率、株高等指标均受到不同程度的抑制。曹熙敏等[6]得出相同结论，不同品种玉米在盐分胁迫下种子发芽率降低，幼苗生长过程中株高和根长也受到抑制。表明盐分影响着作为植物吸收养分的根系器官，根系的生长状况直接影响地上部养分供应与作物生长发育。另外，斯琴巴特尔等[7]研究证明，盐胁迫对玉米幼苗地上部生长的抑制作用大于对根长生长的抑制，单盐处理易出现毒害现象。张金杰[8]在研究盐胁迫对玉米根系影响中得出相似结论，随着盐分的增加，玉米幼苗受到盐分胁迫，根系延伸与侧根发育均受到抑制，根系活力降低根长发育缓慢。

由此可见，施用沼液会对土壤不同耕层有着差异性效果，同时也会对玉米苗期生长发育有着一定影响。李伟[9]在研究沼液对玉米种子萌发中发现，不同处理后的沼液在低浓度下对芽的生长促进作用高于根系，高浓度下对芽的抑制作用低于根系。同时，多数学者主要研究不同浓度沼液施用对土壤表层营养物质积累以及对作物生长发育的影响，然而对耕层土壤中养分积累尚不明确[10，11]。为探讨合适的沼液浓度对土壤耕层中盐分积累以及该浓度下对玉米生长发育的影响，平衡沼液改良土壤以及盐害之间的浓度处理，本研究以“九甜粘1号”玉米作为试验材料，对不同土壤耕层中盐分以及电导率的积累以及对玉米出苗率、株高、根长进行试验，研究结果为沼液施用方案的优化以及土壤耕层物质积累、玉米翻耕种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

供试玉米品种为“九甜粘1号”，供试肥料为沼液(猪粪尿厌氧发酵)，供试盆规格为1000mL一次性长方形餐盒，供试土壤为田园土。

试验采用不同浓度沼液(20m3·667m-2，30m3·667m-2)一次性底肥施入，取不同耕层土壤(0～15cm、15～25cm、25～35cm)进行玉米盆栽种植，每盆10株，种植深度2～3cm，试验设置3次重复。D处理代表20m3·667m-2沼液施用量；T处理代表30m3·667m-2沼液施用量；以15、25、35分别代表不同耕层土壤深度。

表1 土壤、沼液基本理化性质

1.2 测定项目与方法

使用电导率仪测定电导率值；使用土壤温湿度计测定土壤盐分；使用重量法(分析天平/万)测定沼液全盐量；使用卷尺测量玉米株高、根长。

1.3 数据处理

数据分析使用Microsoft Excel 2010软件，方差分析使用DPS软件。

2 结果与分析

2.1 不同浓度沼液处理对土壤盐分的影响

土壤中的盐分一般情况下表明土壤盐渍化程度，对玉米生长发育有着重要的影响。由图1可知，同一浓度沼液处理下，不同耕层土壤中盐分累积表现为先升高后降低的状态，在0～15cm耕层土壤中盐分最低，在15～25cm耕层土壤中盐分最高，表明盐分随着沼液浓度的增加，逐渐迁移到各耕层土壤中；不同浓度沼液处理下，随着沼液量的增加，同一耕层土壤中盐分含量显著性增加，分别上升25.85%、25.95%、23.58%，表明沼液施用会显著提高土壤中盐分积累。

图1 不同浓度沼液处理对土壤盐分的影响

2.2 不同浓度沼液处理对土壤电导率的影响

土壤水溶性盐是强电解质，其水溶液具有导电作用，通过测定导电率可以衡量土壤的水溶性盐浓度，所以可以通过测定土壤电导率来看土壤的盐碱程度。由图2可知，同一浓度沼液处理下，不同耕层土壤中电导率表现为先升高后降低的状态，D15与D35、T15与T35之间无明显差异，金属离子主要积累在15～25cm耕层土壤处；不同浓度沼液处理下，随着沼液量的增加，同一耕层土壤中电导率显著性增加，分别上升11.52%、12.54%、12.44%，表明沼液施用会显著提高土壤中金属离子积累，导致土壤中电导率升高。

图2 不同浓度沼液处理对土壤电导率的影响

2.3 不同浓度沼液处理对玉米出苗率的影响

出苗率是衡量作物种子品质的重要指标之一，严重影响着最终的玉米产量。由图3可知，玉米出苗率受到土壤中盐分、电导率的影响，同一沼液浓度处理下，深层次土壤中出苗率更高，在沼液施用量下均提高80.00%，在30m3·667m-2沼液施用量下均提高14.29%；在不同沼液浓度处理下，深层次土壤中20m3·667m-2沼液处理要高于30m3·667m-2沼液处理的出苗率，0～15cm耕层土壤中20m3·667m-2沼液处理要低于30m3·667m-2沼液处理的出苗率，表明各耕层土壤中营养物质积累量存在差异，表层土壤中含有更多的有益物质；另外，高浓度沼液处理中盐分、电导率的积累会抑制玉米幼苗的生长发育，导致出苗率下降。

图3 不同浓度沼液处理对玉米出苗率的影响

2.4 不同浓度沼液处理对玉米苗期根长、株高的影响

根作为营养运输器官，根长在一定程度上影响着玉米生长发育。由图4、图5可知，同一浓度沼液处理下，不同耕层土壤中根长呈现拱状，表明15～25cm土壤耕层中所含营养物质更高；不同浓度沼液处理下，随着沼液量的增加，同一耕层土壤中根长呈现下降趋势，表明施用沼液会抑制玉米幼苗的生长发育，导致根长减少。

图4 不同浓度沼液处理对玉米苗期根长、株高的影响

图5 不同浓度沼液处理对玉米苗期生长发育的影响

株高是衡量玉米品质育种的重要指标之一，其优化和选择往往能提高玉米的产量和品质。由图4、图5可知，同一浓度沼液处理下，不同耕层土壤中株高表现稳定上升状态，表明土壤表层营养缺失，25～35cm土壤耕层中所含营养物质更高；不同浓度沼液处理下，随着沼液量的增加，同一耕层土壤中株高呈现下降趋势，表明施用沼液会抑制玉米幼苗的生长发育，导致株高降低。

综合研究表明，同一浓度沼液处理下，深层次土壤对玉米生长发育较好，不同浓度沼液处理下，15～25cm土壤耕层可有效提高玉米生长发育。

3 讨论

3.1 不同浓度沼液对土壤电导率及盐分的影响

沼液中含有大量有机质、腐殖质、氮磷钾以及微量元素，对改善土壤理化性质以及植物生长发育具有重要意义[12]。苗纪法等[13]在研究沼液对土壤重金属的影响中发现，沼液灌溉会使得金属离子在土壤中向下迁移，适量进行沼液浇灌不会造成土壤重金属超标，过量的沼液会增加下移速率，造成重金属污染。孙鹏程[14]研究得出相似结论，土壤中盐分积累以及电导率过高直接降低土壤中渗透势，使得作物水分缺失，同时还易形成毒害作用。陈志龙等[15]研究发现，随着沼液浓度的增加，同一耕层土壤中所含盐分、电导率等逐渐上升，对作物的盐胁迫能力逐渐增强，本试验得出一致结论。

沼液中营养物质随着水分在土壤中渗透，不同耕层土壤中营养物质积累有所不同。姚光伟等[16]在研究沼液对土壤肥力的影响中发现，随着沼液浓度的增加，土壤中氮磷钾、盐分等含量明显提高。郭全忠等[3]研究沼液用量对土壤盐分积累的试验中发现，土壤中电导率、盐分、物质含量等随着沼液量的增加向更深层次土壤中迁移。本试验中不同耕层土壤中盐分、电导率表现为上升后下降的趋势，表明土壤中受到来自沼液中盐分迁移，主要集中在土壤15～25cm耕层之中，与其研究结果一致。

3.2 不同浓度沼液对玉米苗期生长发育的影响

不同浓度沼液用量，可显著增加土壤不同耕层中盐分、电导率以及大量营养物质，玉米幼苗生长发育对盐分胁迫较为敏感，因此确定沼液用量标准可协调玉米营养生长与逆境胁迫之间的平衡。崔士友等[17]在玉米受盐逆境胁迫研究中发现，当土壤中含盐量超过3g·kg-1，植株含水量、相对干鲜重、相对籽粒产量等均呈下降趋势。赵军等[18]得出相似结论，盐胁迫降低了玉米生长发育。在本试验中结果表明，随着沼液量增加，同一耕层土壤中玉米出苗率、株高、根长等指标均呈下降状态，这与其研究结果一致。

沼液在土壤中的渗透效率随沼液浓度的增强而提升，导致土壤不同耕层中营养物质含量与盐分含量均有所不同，曲连发[19]研究发现，施用沼液可以减小土壤容重，增加土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量，沼液灌施强度越大，对土壤的养分含量增加就越多，由此导致玉米在不同耕层土壤中生长发育有所区别。刘敏等[20]在研究沼液对土壤及作物生长方面的研究中表明，深层土壤中含有大量盐分，对玉米发芽生长具有抑制作用，然而其中所含有的更多营养物质对促进玉米生长有着重要意义。本试验中得出相应结论，各耕层土壤中营养物质积累量存在差异，不同耕层土壤中盐分、电导率表现为上升后下降，表层土壤中含有更多的有益物质；另外，高浓度沼液处理中盐分、电导率的积累会抑制玉米幼苗的生长发育，导致出苗率株高、根长等指标在较深耕层中表现更好，与他人研究结果一致。

4 结论

沼液施用量一直以来都是土壤改良以及作物肥效供应的难题，确定合理的沼液施用量才能得到更大的效益。本研究利用不同浓度沼液施用量，同时对不同耕层土壤中沼液盐分、电导率进行测定，对该条件下玉米出苗率、株高、根长等生理指标进行测量，得出以下结论：不同浓度沼液处理下，随着沼液施用量的增加耕层土壤中盐分、电导率均上升，玉米出苗率、株高与根长下降；同一浓度沼液处理下，随着沼液渗透不同耕层土壤中所含盐分以及电导率呈现先升高后下降的趋势，玉米在深层次土壤中出苗率较高、株高逐渐上升，根长在15～25cm耕层土壤最佳；确定20m3·667m-2沼液施用，翻耕15～25cm耕层土壤后种植玉米生长发育最佳。