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Effects of Slurry Application on Ryegrass Growth and Soil Properties

沼液灌溉对黑麦草生长及土壤性质的影响



全 文 :第19卷 第6期
 Vol.19  No.6
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
   2011年  11月
  Nov.  2011
沼液灌溉对黑麦草生长及土壤性质的影响
唐 华,郭彦军*,李智燕
(西南大学动物科技学院,重庆 400716)
摘要:在盆栽条件下,设置4种沼液灌溉量,即0(对照),667,867和1133mL·kg-1土,研究了沼液灌溉对一年生黑
麦草(Lolium multiflorumLam.)分蘖数、地上/地下生物量及根冠比、养分吸收性能、土壤理化及酶活性的影响。
结果表明:沼液灌溉量为667mL·kg-1土时,黑麦草的分蘖数和地上生物量均增加140%以上,地下生物量下降,
导致根冠比显著降低(P<0.05);黑麦草植株全氮、全磷、全钾含量分别增加250%,16%,50%。沼液灌溉量继续
增加时,分蘖数、生物量、植株养分含量无进一步增加趋势。土壤全氮、全磷、有机质含量和电导率随沼液灌溉量的
增加呈增加趋势,而土壤pH值因沼液灌溉而下降。沼液灌溉后土壤脲酶活性提高,脱氢酶活性下降,但不同灌溉
量间无显著差异。综合分析认为,黑麦草对过量沼液灌溉有一定耐受性,但从生产和环境安全的角度考虑,667mL
·kg-1土的沼液灌溉量即可满足其生长所需。
关键词:一年生黑麦草;沼液;养分吸收;环境
中图分类号:Q945.3    文献标识码:A     文章编号:1007-0435(2011)06-0939-04
Effects of Slurry Application on Ryegrass Growth and Soil Properties
TANG Hua,GUO Yan-jun*,LI Zhi-yan
(Faculty of Animal Science and Technology,Southwest University,Chongqing 400716,China)
Abstract:Effects of slurry application on tilering,above/underground biomass ratio,nutrient uptake of
Lolium multiflorum Lam.,soil chemical and enzyme activities were studied using four slurry application
rates,0(Control),667,867,and 1133mL·kg-1soil.Results showed that tiler number and aboveground
biomass increased about 140%in plants applied with 667mL·kg-1soil compared with control,while un-
derground biomass decreased,resulting in a decrease of under/aboveground biomass ratio.Plant nitrogen,
phosphorus and potassium increased 250%,16%and 50%,respectively.No further increase of tiler num-
ber,biomass,and nutrients uptake was observed with increasing slurry application rates.Soil total nitro-
gen,total phosphorus,total organic carbon,and electric conductance increased with increased slurry appli-
cation rates,resulting in soil enrichment.Soil pH decreased with increasing slurry application rates.Slur-
ry application increased soil urease activity but decreased soil dehydrogenase activity.Overal,Lolium
multiflorumcould moderately tolerate excessive slurry.Slurry application rate of 667mL·kg-1soil was
suitable for the growth of Lolium multiflorumand relatively safe for environment.
Key words:Lolium multiflorum;Slurry;Nutrients uptake;Environment
  养殖场粪尿经沼气发酵后,可有效缓解污染问
题,有利于实现资源的循环利用,是实现社会生态化
和可持续发展的必然要求[1]。沼气发酵产物包括沼
气、沼渣和沼液,沼渣和沼液统称为发酵残留物,也
称沼肥[2]。其中沼液的营养物质含量比较丰富,除
含N,P,K等常量元素外,还含有多种微量元素、水
解酶、氨基酸、有机酸、腐殖酸、生长素、赤霉素、B族
维生素、细胞分裂素及某些抗菌素等生物活性物
质[3]。因此,沼液中的养分可利用率高,是多元速效
肥料[4],能迅速被农作物吸收利用[5]。沼液不仅能
提高作物的产量和品质[6,7],而且具有防病抗逆作
用,是一种优质的有机液体肥料[8]。然而,经厌氧沼
气发酵处理后的沼液化学需氧量(COD)、总氮、总
磷含量较高[9],过量施用可能引起养分在土壤中的
收稿日期:2011-06-23;修回日期:2011-08-07
基金项目:重庆市科技攻关项目(CSCT2010AC1010)资助
作者简介:唐华(1987-),女,四川广元人,硕士研究生,主要从事环境与草地管理研究,E-mail:th2395@swu.edu.cn;*通信作者 Author
for correspondence,E-mail:qhgyj@126.com
草 地 学 报 第19卷
累积,流失的风险增大[10]。因此,适量施用沼肥,不
仅有利于资源高效利用,而且也避免发生二次污染。
本试验以重庆地区奶牛场广泛种植的一年生黑麦草
(Lolium multiflorum Lam.)为对象,通过设置不
同水平的沼液施用量,分析沼液灌溉对植物养分吸
收和土壤养分积累的影响,旨在为养殖场合理利用
沼液提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为一年生黑麦草品种‘特高’(天津百
绿种子公司)。
1.2 土壤
采自西南大学试验农场菜园土,晾晒后,捡出残
根及石块,过筛(2mm)备用。土壤有机质、全氮、全
磷、全钾及碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为35
g·kg-1,0.86g·kg-1,0.23g·kg-1,20g·kg-1,93
mg·kg-1,13mg·kg-1,108mg·kg-1。
1.3 沼液
沼液取自北碚区歇马镇互援奶牛合作社沼气池,原
料为牛的粪尿及残草。沼液含全氮0.86mg·mL-1,
全磷0.035mg·mL-1,全钾1.00mg·mL-1。沼
液经过滤后(2mm)施用。
1.4 盆栽试验
设4个水平的沼液灌溉量,即0,667,867和
1133mL·kg-1土,总灌溉量相同,用清水补充。每
盆装土7.5kg(40cm×40cm),为满足植物生长的
基本需要,按每公斤干土0.15g N(尿素)、0.15g
K2O(硫酸钾)、0.15g P2O5(过磷酸钙)补充养分。
出苗后间苗,每盆留10株。间苗后灌溉,共计灌溉
6次。每个处理重复3次,植物放置于旱棚培养,气
温在15~25℃之间。生长4个月后于抽穗期收获,
测定分蘖数,齐土面刈割地上部,根系用水洗方法收
集,均在75℃下烘干至衡重(48h),粉碎过筛(2
mm)后测定养分含量。同时采集土壤样品,测定理
化及酶活性。
1.5 指标方法
植株养分测定[10]:植物样品经浓 H2SO4-H2O2
消煮后,采用凯氏定氮法测定氮,钒钼黄比色法测定
磷,火焰光度计法测定钾。
土壤养分测定[10]:全N用开氏定氮法测定,全
P用 HClO4-H2SO4 法测定,有机质用 K2Cr2O7-浓
H2SO4 外加热法测定,pH 值和电导率分别用pH
计和电导率仪测定。
土壤酶活性测定[11]:土壤脲酶用氨生成量比色
法测定,脱氢酶采用三苯基四氮唑氯化物(TTC)比
色法测定。
1.6 统计分析
采用SPSS 12.0进行单因素方差分析。显著水
平为α=0.05(LSD)。
2 结果与分析
2.1 黑麦草生物量及分蘖数
沼液灌溉显著促进地上部生长,地上部生物量
比对照提高140%以上,分蘖数增加了一倍以上(表
1)(P<0.05)。说明沼液作为速效肥料对饲草生产
是有效的。陈钟佃等[13]的试验结果也表明,施用沼
液与尿素均能提高黑麦草株高、分蘖数与产量,且2
种肥料之间无显著差异。沼液灌溉相对抑制了地下
部根系生长,根冠比大幅度降低,平均下降65%以
上,这可能与沼液灌溉显著促进植物分蘖有关。
表1 沼液灌溉对黑麦草生物量及分蘖数的影响
Table 1 Effects of slurry application on biomass and tiler number of Lolium multiflorum
沼液用量
Slurry application rate/mL·kg-1 soil
地上干重
Shoot dry weight/kg
地下干重
Root dry weight/kg
分蘖数
Tiler number per plant
根冠比
Root/Shoot
0 0.025b  0.013a 6.56b  0.52a
667  0.061a 0.008b  15.8a 0.13b
867  0.061a 0.010ab  15.63a 0.16b
1133  0.062a 0.011ab  18.13a 0.18b
  注:同列数值后小写字母不同表示在0.05水平上差异显著。下同
Note:Different smal letters in the same column mean significant difference at the 0.05level.The same as below
049
第6期 唐华等:沼液灌溉对黑麦草生长及土壤性质的影响
  黑麦草产量不随沼液灌溉量的增加而增加。一
方面,667mL·kg-1土处理的灌溉量可能满足植株
生长需要,过量施用对黑麦草的产量无增产作用。
路新苗等[14]研究了不同沼液灌溉量对西瓜(Citrul-
lus lanatus)产量的影响,发现喷施沼液可以使西瓜
产量提高,但提高的幅度并不随沼液灌溉量的增加
而增加。另一方面,植物生长需要一定的养分比例,
过量施用沼液可能导致土壤养分供应不平衡,反而
影响植物生长。田振荣等[15]研究发现,不同浓度的
沼液均能给小麦(Triticum aestivum)生长提供有机
营养物质,增加小麦的产量,但以60%浓度最为适
宜,其次为50%沼液浓度。韩小平[16]研究发现沼液
喷施能够促进玉米(Zea mays)生长发育,玉米茎秆
粗壮,有机养分积累多,显著提高了玉米产量;在5
个不同沼液浓度的处理中,以50%浓度沼液喷施最
佳,75%浓度沼液喷施次之。
2.2 黑麦草养分含量
沼液灌溉显著提高了黑麦草植株全N、全P及
全K含量,其中处理组全氮含量平均较对照提高
258%~280%,全磷含量提高17%~40%,全钾含
量提高53%~79%(P<0.05)(表2)。说明灌溉沼
液能够有效地促进黑麦草对 N,P,K的吸收,同时
提高植物粗蛋白含量,改善黑麦草的营养价值。叶
伟宗等[17]的研究表明施沼液能显著增加毛豆
(Galactia formosana)的粗蛋白含量,从而提升毛豆
内在品质。黑麦草植株N,P,K含量的增加不随沼液
灌溉量的增加而增加。说明黑麦草对沼液中养分的
吸收有一个临界值;在本试验条件下,667mL·kg-1
土的灌溉量可能已经满足黑麦草对N,P,K养分的
需求。
表2 沼液灌溉对黑麦草养分含量的影响
Table 2 Effects of slurry application on
nutrients uptake of Lolium multiflorum
沼液用量
Slurry application
rate/mL·kg-1 soil
全氮
Total N
/g·kg-1
全磷
Total P
/g·kg-1
全钾
Total K
/g·kg-1
0  9.30b  3.74c  38.82b
667  35.30a 5.25a 62.08a
867  33.43a 4.36bc  67.64a
1133  33.32a 4.97ab  57.69a
2.3 土壤化学指标
随着沼液灌溉量的增加,土壤中全 N、全P、有
机质出现累积现象(表3)。这也说明黑麦草对沼液
中养分的吸收量是一定的,投入过量的养分将会在
土壤中累积。陆新苗等[18]在研究了不同沼液灌溉
量对水稻(Oryza sativa)产量及土壤环境的影响,
结果也表明随着沼液灌溉量的增加,土壤中有机质
含量、P和K含量在土壤中出现了累积现象。叶伟
宗等[19]在对沼液处理甘蓝(Brassia oleracea)研究
中发现,经过沼液灌溉后的土壤有机质含量有所提
高,并且随着沼液用量的增大呈增加趋势。沼液灌
溉后土壤电导率显著增加,667mL·kg-1土的沼液
水平较对照提高162%,867和1133mL·kg-1土的
沼液灌溉处理较对照增加330%左右。沼液灌溉降
低了土壤的pH值,867和1133mL·kg-1土的沼液处
理其土壤pH值显著低于对照(P<0.05)。原因可
能与沼液中含量较高的有机酸有关。
表3 沼液灌溉对土壤化学指标的影响
Table 3 Effects of slurry application on soil chemical properties
沼液用量
Slurry application rate
/mL·kg-1 soil
全氮
Total N
/g·kg-1
全磷
Total P
/g·kg-1
有机质
Organic matter
/g·kg-1
土壤电导率
Electric
conductance
土壤pH值
pH value
0  1.05d  0.84c  24.9c  0.13c  8.12a
667  1.35c  0.91bc  27.7b  0.34b  7.96ab
867  1.47b  0.95ab  28.7a 0.56a 7.68b
1133  1.54a 1.02a 28.6a 0.60a 7.70b
2.4 土壤酶活性
沼液灌溉后土壤脱氢酶活性显著降低,667,867
和1133mL·kg-1土处理分别较对照降低61%,
54%和49%,但不同沼液灌溉量间差异不显著。
随着沼液灌溉量的增多,土壤中脲酶活性有增大
的趋势(表4)。说明沼液灌溉能够改善土壤酶活
性从而提高土壤肥力。张无敌等[20]研究发现沼液
能够显著改善土壤脲酶、多酚氧化酶等酶的活性,
从而增强土壤中作物所需营养物质的矿化,提高
土壤肥力。
149
草 地 学 报 第19卷
表4 沼液灌溉对土壤酶活性的影响
Table 4 Effects of slurry application on soil enzyme activities
沼液用量
Slurry application rate/mL·kg-1 soil
脱氢酶
Dehydrogenase/μg TTF·g-1 soil 24h
脲酶
Urease/mg NH4-N·g-1 soil 24h
0 3.95a 0.90b
667  1.56b 1.48a
867  1.83b 1.22ab
1133  2.01b 1.27ab
3 讨论与结论
如果长期采用大量沼液灌溉,将会导致土壤富
集更多的营养元素,从而破坏土壤的生态环境,而过
多的沼液对作物的产量并没有更显著的作用。谢应
明等[21]研究发现沼液对玉米具有明显的增产作用,
在少量使用时,由于大气蒸发和雨水淋溶较大,增产
不明显,用量过大时,土壤所能保持的养分有限,损
失较大,故超过其最适量时,继续增大用量,增产不
明显,但未出现减产。李彦超等[22]采用盆栽试验用
不同强度施用沼液种植杂交狼尾草(Pennisetum
dopecuroides),结果发现随着沼液灌溉强度的提
高,渗滤液和盆栽土中总氮、氨氮、硝态氮含量升高,
最后提出沼液灌溉量不应超过50%。沼液施用量
在667mL·kg-1土壤的基础上进一步增加时,黑麦
草生物量及养分吸收并未受到显著影响,说明黑麦
草对过量施用沼液有一定的耐受性。
综合分析认为,在实际农业生产中,采取667
mL·kg-1土壤的沼液灌溉量可满足一年生黑麦草
的需要,也有助于提高植物的产量以及营养价值。
过量施用沼液可造成土壤养分大量积累、盐分离子
增加,二次污染环境的风险将增加。
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(责任编辑 刘云霞)
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