酒糟发酵有机肥对酒用高粱生长及养分吸收的影响

胡 伟，魏全全，芶久兰，张 萌，王 艺，熊慧欣，江友峰*

〔1.贵州茅台酒厂(集团)循环经济产业投资开发有限公司，贵州 遵义 563100；2.贵州省农业科学院 土壤肥料研究所/农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站，贵州 贵阳 550006〕

0 引言

【研究意义】作为酱香型白酒的主产区，贵州省白酒快速发展，2015年贵州省的白酒产量达100万t。在白酒产量不断上升的同时，白酒酒糟也大量产生，按平均每生产1 t白酒产生2.5 t酒糟计，年产100万t白酒将产生酒糟250万t/a[1]，且呈逐年快速增长趋势。白酒酒糟富含纤维素、粗蛋白、维生素等营养物质[2]，目前主要用于生产饲料、培养基、提取蛋白质等营养物质、发酵沼气或直接丢弃[3-5]，利用率较低，附加成本高，不能大规模生产，导致其综合开发效益较低。2015年农业部发布《到2020年化肥使用零增长行动方案》[6]提出化肥“零增长”下的养分高效利用发展目标，减少化肥施用量，提高肥料利用率，提出“精、调、改、替”4条技术路径，其中“替”就是有机肥替代化肥。酒糟有机肥的研发和生产也顺应了国家减肥的政策，对当前经济发展具有重要现实意义。【前人研究进展】高温好氧堆肥技术是高效处理固体有机废弃物的方法，白酒酒糟具有丰富的养分，经高温好氧发酵后，微生物大量繁殖，有机物快速分解，制成的有机肥具有改良土壤、培肥地力的优点。贵州茅台酒厂(集团)循环经济产业投资开发有限公司根据茅台酒糟的特点，利用高温好氧发酵技术，成功研发出符合NY525—2012标准的酒糟发酵有机肥，其生产不仅可以降低酒糟等有机废弃物对地下水、河流、土壤、空气带来的污染，可实现有机肥改良当地土壤环境，服务有机高粱产业发展，实现“茅台酒糟从土里来，到土里去”的生态循环目标。王陈琴等[7]的研究表明，与单纯施用清粪水(CK)相比，施用酒糟有机肥能提高高粱产量和品质；刘方等[8]认为，施用添加蚯蚓粪的酒糟堆肥处理黑麦草的地上生物量、地下根重和叶片中氮素含量比未添加蚯蚓粪的有机堆肥处理平均分别增加33.2%；胡朝凤等[9]的研究表明，施用有机肥3 600 kg/hm2高粱的产量高于其他施肥处理；席黎晓等[10]的研究表明，单纯施用酒糟有机肥能满足高粱和白菜生长所需的养分，并提高其品质，但长期施用有机肥会一定程度降低土壤肥效。【研究切入点】高粱是贵州白酒主产区的主要种植作物，近年来，随着国酒茅台酿造产业的改建、扩建和产品质量的提高，酒用有机高粱种植产业也得到快速发展，不仅对酒用有机高粱的需求量不断增加，而且对酒用有机高粱籽粒品质也有了更加严格的要求，传统的化学肥料虽然能维持高粱的产量，但是长期施用会降低高粱品质。虽然前人对酒糟有机肥的研究已取得一定成果，但仅限于一个试验点且单一对有机肥的用量进行研究，并未与单纯施用化肥和其他有机肥进行对比。【拟解决的关键问题】于2019年以茅台酿酒高粱为试验材料，同时在贵州省遵义市和金沙县开展酒糟发酵有机肥施用与单纯施用化肥和其他有机肥的对比试验，研究不同用量酒糟发酵有机肥对高粱生长、养分吸收、品质及收获后土壤养分变化的影响，以期为该有机肥在高粱主产区的合理施用与推广提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年4—9月在遵义市鸭溪镇和金沙县安底镇进行，土壤基础理化性质见表1，金沙县土壤基础养分指标整体优于遵义市。

3.1.1 呼吸机管道以及湿化罐均采用一次性 对照组的呼吸机管道非一次性，送至供应室进行消毒清洗只达到消毒水平，并未达到灭菌效果。而原有的湿化罐的材质不耐高温，只适合浸泡及机械清洗热力消毒法也无法达到灭菌效果;压力蒸汽灭菌法效果虽然显著，但是对材质要求高，易使管路变色，老化，从而缩短使用寿命［5］。而使用一次性呼吸机管路及湿化罐可以有效避免上述弊端，防止交叉感染的发生。

1.2 材料

供试高粱品种为茅台酒用红皮高粱‘红缨子’，采用移栽的种植方式。供试肥料：酒糟有机肥，贵州茅台酒厂(集团)循环经济产业投资开发有限公司提供，含N、P2O5和K2O分别为2.6%、2.9%和1.2%，含水量16%，执行标准NY525—2012；地宝有机肥，含N 1.5%，含水量17%；尿素，含N 46%；过磷酸钙，含P2O512%；硫酸钾，含K2O 50%。

1.3 方法

1.3.1 试验设计 试验根据肥料种类及用量设6个处理：T1，化肥处理，N∶P2O5∶K2O为6.5∶6∶7(N 97.5 kg/hm2，90 kg/hm2，105 kg/hm2)；T2，地宝有机肥处理(按化肥等N量计算)，7 830 kg/hm2；T3，低量酒糟有机肥处理(按化肥等N量计算)，4 500 kg/hm2；T4，中量酒糟有机肥处理(按化肥等N量1.5倍计算)，6 750 kg/hm2；T5，高量酒糟有机肥处理(按化肥等N量2倍计算)，9 000 kg/hm2；T6，不施肥处理(CK)。遵义市和金沙县的试验处理设置相同,试验小区面积均为27.3 m2(长6.5 m×宽4.2 m)，3次重复，随机区组排列。其中，遵义市试验地每小区6行，每行24窝，每窝2株，密度为1.055 4×105株/hm2；金沙县试验地为宽窄行种植，每小区6行，每行22窝，每窝2株，密度为9.675×104株/hm2。试验所有肥料均为一次性基施,其他田间生产管理均采用当地农业技术推广部门的推荐技术。遵义市于2019年4月29日移栽，8月29日统一收获；金沙县于2019年4月30日移栽，9月9日统一收获。

由表4可知，不同处理高粱的农艺性状存在差异。株高，各处理的平均株高为242.1～267.0 cm，T4最高，较其他处理高5.1～24.9 cm；茎粗，各处理的平均茎粗为1.09～1.52 cm，T4茎粗最大，高于其他处理0.04～0.43 cm。穗长，各处理的平均穗长为27.0～36.3 cm，以T5穗长最长，高于其他处理。千粒重，各处理的平均千粒重为19.0～21.2 g，T3的千粒重最高，较其他处理高0.2～2.2 g。总体看，适宜用量的酒糟有机肥施用有助于提高高粱的农艺性状。

1)土壤基础样品理化性质。移栽前，在整个试验田均匀布点15个采集0～20 cm耕层土壤，经风干、磨细、过筛后，分别测定土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾；高粱收获后，在每个小区分别均匀布点15个采集0～20 cm耕层土壤，经风干、磨细、过筛后，分别测定土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾[8]。

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4)高粱养分和品质。于高粱收获期取生长一致、有代表性植株6株，分茎秆和籽粒，105℃下杀青30 min，60℃烘箱烘至恒重，浓H2SO4-H2O2消化，稀释，利用AA3流动注射分析仪进行测定N，紫外分光光度计测定P、火焰光度计测定K[11]；参考郜睿等[12-13]的方法测定单宁，参考国标GB7 648—1987[14]改进的紫外可见分光光度法测定支链淀粉。

3)高粱农艺性状。于高粱收获期取生长一致、有代表性植株6株，分别测定株高、茎粗、穗长和千粒重等农艺性状。

5)高粱产量。高粱收获时，各个小区高粱实收实打。高粱风干至恒重，换算含水量，并折合总重。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2007及SPSS 17.0进行数据处理与分析，LSD法检验(P<0.05)差异显著性；采用Origin 8.0制图。

党的十六大以来，以胡锦涛为总书记的党中央在廉政建设上不断研究新情况、解决新问题，坚持走中国特色反腐倡廉道路，进一步推进了廉政建设。

2 结果与分析

2.1 不同处理高粱的产量

从表2看出，施用化肥和有机肥能显著增加高粱产量。各处理的2地平均产量为4 951～5 420 kg/hm2，表现为T5>T4>T1>T3>T2，较T6(3 865 kg/hm2)增产1 086～1 555 kg/hm2，增比为28.1%～40.2%。其中，T2高粱产量为4 951 kg/hm2，较T3低20 kg/hm2，说明，等氮量有机肥施用量时，酒糟有机肥效果优于地宝有机肥。当有机肥品种相同时，随着有机肥施用量增加，2地高粱平均产量呈增加趋势，且在T5时达最大，为5 420 kg/hm2。说明，酒糟有机肥适宜施用量的效果最佳，其中，遵义市有机肥施用量为中(T4)、高(T5)量时，高粱产量相当，二者差异不显著，但均显著高于除(T1)外的其余处理；金沙县酒糟有机肥施用量为中(T4)、高(T5)量时高粱产量差异显著，中量(T4)施用与T1、T2差异不显著，但显著高于其余处理。T1高粱产量略低于T4和T5，说明，在中量和高量施用酒糟有机肥时，有机肥能供应高粱生长所需的养分。表明，酒糟有机肥中等施用量时即能满足高粱生长的养分需求，起到施用化学肥料的效果；酒糟有机肥效果好于地宝有机肥。

2.2 不同处理高粱的生物量

2.4.2 养分吸收量 由表6可知，不同地区不同处理高粱的养分吸收量不同。1)氮素。遵义市以T1最大，为118.8 kg/hm2，高于其他处理1.1～47.4 kg/hm2，但与T2、T4和T5差异不显著；金沙县以T5最大，高于其他处理5.5～46.3 kg/hm2，与T1差异不显著，显著高于其余处理；2地平均氮素吸收量以T5最大，达116.8 kg/hm2，与T1相当。2)磷素。2地均以T5磷素吸收量最大，分别为50.2 kg/hm2和38.4 kg/hm2，分别高于其他处理1.5～23.5 kg/hm2和1.4～14.0 kg/hm2，其中，遵义市T5与T1差异不显著，金沙县T5与T1、T4差异不显著；2地平均磷素吸收量以T5最大，达44.3 kg/hm2。3)钾素。2地均以T5最大，分别为252.3 kg/hm2和228.7 kg/hm2，分别高于其他处理30.2～142.5 kg/hm2和1.6～100.2 kg/hm2，其中，遵义市T5显著高于其他处理，金沙县T5与T1、T4差异不显著；2地平均钾素吸收量以T5最大，达240.5 kg/hm2。综上，T1和T5高粱对氮、磷和钾的吸收量相当，说明，T5的酒糟有机肥施用量能起到施用化学肥料的效果。

表3 不同处理高粱的生物量Table 3 Biomass of sorghum of different treatments kg/hm2

2.3 不同处理高粱的农艺性状

1.3.2 测定项目

对照组遵循常规护理，实验组落实早期护理干预。（1）术前指导：患者在手术前被要求戒烟，说明吸烟的危害及对术后康复的影响，提供合理饮食。术前控制血糖在正常水平。给予低热量高蛋白食物，增强免疫力。（2）术中尽可能缩短手术时间，患者醒后，尽快拔出气管插管，减少机械通气时间。（3）术后呼吸管理：保持患者气道畅通，及时移除患者痰液，以免阻塞气道和窒息，定时翻身和排痰，预防压疮和感染。（4）早期运动训练：根据患者情况制定康复训练计划，建议锻炼时不感到疲倦为宜，并计划每天的休息时间。（5）饮食指南：告知患者基本的饮食原则：低脂肪，高维生素，低热量，低盐，清淡易消化，少吃多餐，戒烟酒[3-4]。

2)高粱地上部生物量。于高粱收获期取生长一致、有代表性植株6株，分茎秆和籽粒，105℃下杀青30 min，60℃烘箱中烘至恒重，记录干重，依次折算地上部生物量。

表4 不同处理高粱的农艺性状Table 4 Agronomic traits of sorghum of different treatments

2.4 不同处理高粱的养分含量和吸收量

2.4.1 养分含量 由表5可知，不同地区不同处理高粱的养分含量不同。高粱茎秆和籽粒的氮、磷和钾含量均以不施肥处理最低。遵义市，茎秆氮、磷和钾含量分别以T1、T1和T5最高，分别为0.530%、0.341%和2.527%；籽粒氮、磷和钾含量均以T5为最大，分别为1.469%、0.379%和0.536%。金沙县，茎秆氮、磷和钾含量分别以T1、T4和T1最高，分别为0.466%、0.206%和2.344%；籽粒氮、磷和钾含量分别以T5、T5和T1最高，分别为1.350%、0.368%和0.482%。

表5 不同处理高粱的养分含量Table 5 Nutrient content of sorghum of different treatments %

从表3看出，不同处理高粱的平均生物量为12 218～16 913 kg/hm2，以T5最高，较其他处理高495～4 695 kg/hm2，以不施肥处理(T6)最低，为12 218 kg/hm2。从不同有机肥施用效果看，2地施用酒糟有机肥(T3～T5)处理高粱的生物量均较高；从施用相同有机肥效果看，随着酒糟有机肥施用量增加，高粱生物量呈增加趋势；但少量施用酒糟有机肥时高粱生物量低于化肥处理，说明，少量有机肥不能满足高粱生长的养分需求。

表6 不同处理高粱的养分吸收量Table 6 Nutrient uptake of sorghum of different treatments kg/hm2

2.5 不同处理高粱的品质

从表7可见，不同处理高粱的品质存在差异。1)单宁。遵义市以T5最大，为1.97%，高于其他处理0.02～0.21百分点，仅显著高于T6；金沙县以T5最大，为1.72%，高于其他处理0.03～0.3百分点，显著高于T6；2地平均单宁含量以T5最大，为1.85%，高于其他处理0.03～0.35百分点。2)支链淀粉。2地均以T4最大，分别为44.4%和54.3%，分别高于其他处理1.2～4.1百分点和1.2～5.0百分点，其中，遵义市T5与除T4外的其余处理差异显著；金沙县T5显著高于T2、T6；2地平均淀粉含量以T4最大，为49.4%，高于其他处理1.2～4.6百分点。

表7 不同处理高粱的品质Table 7 Sorghum quality of different treatments %

2.6 高粱收获后土壤的养分含量

由表8可知，高粱收获后土壤养分含量的变化。1)pH。相比于高粱种植前的土壤基础土样，除T6(不施肥)处理外，2地高粱收获后土壤pH均呈上升趋势，表明施肥能提高土壤pH。2)有机质。2地T5的土壤有机质含量分别为35.81 g/kg和37.66 g/kg，高于其他处理，表明有机肥的大量投入能提升土壤有机质，进而提高作物的产量。3)氮素。遵义市土壤全氮在高粱收获后呈下降趋势，其中以T6下降最多，降幅为0.25 g/kg，而金沙县土壤全氮除T6外，均较基础土样呈升高趋势。2地土壤碱解氮均呈下降趋势，以T6下降最大。2地土壤将有机肥中有机氮转化为无机氮的能力相对较低，但其本身具有的碱解氮能暂时供给高粱生长，因此在高粱种植中应注重氮素的施用，防止后期因土壤氮素不足导致高粱产量的降低。4)磷素。金沙县土壤全磷量高于遵义市，但其有效性却低于遵义市；2地全磷含量均在高粱收获后呈升高趋势，且均以T5升高最多。有效磷含量在高粱收获后略微增加，说明不管是化学肥料还是有机肥，其磷素均能满足高粱生长所需。5)钾素。土壤全钾在高粱收获后均呈下降趋势，但降幅较小，土壤速效钾除个别处理外均呈上升趋势，说明，适量的施用化学肥料和有机肥能补充高粱生长吸收带走的钾素。综上，适宜用量的有机肥施用能合理供应高粱所需的养分，T1、T4和T5化学肥料和有机肥用量均适宜。

表8 高粱种植前后土样的养分含量Table 8 Soil nutrients of different treatments before and after planting sorghum

3 讨论

已有研究表明，施用酒糟发酵有机肥能促进土壤肥力增加，促进作物产量提高和改善作物品质[10]。从高粱生长和产量看，中量和高量的酒糟发酵有机肥施用，高粱产量分别为5 284 kg/hm2和5 420 kg/hm2，高于施纯化学肥料的高粱产量，说明，酒糟发酵有机肥含有高粱生长所需的养分元素且能在高粱生长期释放，起到施用化学肥料的效果。施用有机肥的高粱单宁和支链淀粉含量高于不施肥和化肥肥料，说明酒糟发酵有机肥更能促进植株对营养物质的吸收，从而提高高粱的产量与品质[15]。从资源、环境和可持续发展角度看，与单纯施用化肥相比，施用有机肥可以减少大部分的资金投入且能合理有效地利用酿酒废弃物，达到废弃物循环利用的效果。

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土壤中氮、磷、钾含量是衡量土壤肥力水平的重要指标，前人对生物有机肥的研究表明，芦笋种植施用生物有机肥能增加土壤总氮、磷、钾含量，并显著地提高土壤有机质含量[16]。该试验条件下，在高粱收获后，土壤氮、磷、钾含量增加且有效性增加，并显著提高土壤有机质含量，表明，适宜用量的有机肥施用能合理供应高粱所需的养分，化学肥料、酒糟发酵有机肥(6 750 kg/hm2和9 000 kg/hm2用量)处理均能满足高粱生长所需的养分供应。但目前只有1年的研究数据，随着种植年限的加长，单纯施用酒糟发酵有机肥是否能满足高粱生长的需要，还需要进行长期定位试验的监测。

4 结论

酒糟发酵有机肥施用量为9 000 kg/hm2时，高粱平均产量和生物量分别为5 420 kg/hm2和16 913 kg/hm2，分别高于其余处理136～1 555 kg/hm2和495～4 695 kg/hm2，略高于酒糟发酵有机肥施用量6 750 kg/hm2和化学肥料处理；高粱氮、磷和钾吸收量均以酒糟发酵有机肥施用量9 000 kg/hm2处理最大，分别为116.8 kg/hm2、44.3 kg/hm2和240.5 kg/hm2，高于其余处理；高粱单宁含量和支链淀粉含量分别以酒糟有机肥施用量为6 750 kg/hm2和9 000 kg/hm2时最大，分别为1.85%和49.4%，高于其余处理；酒糟发酵有机肥在中高量施用时，高粱收获后的土壤养分仍能维持高粱种植之前的水平。施用化学肥料(N 97.5 kg/hm2，90 kg/hm2，105 kg/hm2)和酒糟发酵有机肥(用量6 750 kg/hm2和9 000 kg/hm2)均能满足高粱生长所需的养分，实际生产应根据土壤性质合理施用有机肥。