不同沼液用量和不同施用时期对盆栽水稻生长的影响

蒋会东 徐晓燕 李永杰 汤云龙 王小波

摘    要：隨着我国养殖规模的扩大，养殖废弃物处理过程中产生的沼液也逐年增加，研究沼液在水稻种植中的应用，为沼液的合理资源化利用提供科学依据。本研究采用盆栽试验，研究不同沼液用量（0，300，600，900 mL·盆-1），不同施用时期（基肥、分蘖肥、穗肥）对水稻生长的影响。结果表明：沼液施用促进了水稻生长，施用时期相同时随着用量的增加水稻的长势和产量提高，与CK 相比各沼液处理的株高提高了18%～38%，干质量提高了80%～266%，叶绿素含量提高了18%～52%，叶片POD酶活性提高了9%～139%、CAT酶活性提高了101%～359%，SOD酶活性提高了10%～41%，产量提高了49%～286%。相同施肥量不同施肥时期处理中，（基肥+分蘖肥）处理与（分蘖肥+穗肥）处理相比，产量提高了14%～27%，分蘖期水稻叶片叶绿素含量提高了6%～7%，而穗期降低了6%～14%。随着沼液施用量的增加，土壤养分含量提高，与CK 相比，各沼液处理的有机质含量提高了6%～25%，碱解氮含量提高了11%～32%，有效磷含量提高了27%～161%，速效钾含量提高了7%～34%，各处理对土壤pH值没有显著影响。综上所述，沼液的施用促进了水稻的生长，提高了土壤养分含量，在本研究中沼液的最佳用量为900 mL·盆-1，（基肥+分蘖肥）处理有利于提高水稻的产量。

关键词：沼液;水稻;生长;酶活性;土壤

中图分类号：S511.06         文献标识码：A          DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.04.014

Effects of Different Biogas Slurry Dosage and Application Period on the Growth of Potted Rice

JIANG Huidong1，XU Xiaoyan1，LI Yongjie2，TANG Yunlong2，WANG Xiaobo1

（1.College of Agronomy and Resources Environment，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China; 2. Tianjin Farm Bohai Agriculture Group Company Limited，Tianjin 301800，China）

Abstract： With the expansion of breeding farm scale in China， the total volume of the biogas slurry produced from waste materials anaerobic fermentation is increasing from year by year. In order to investigate the scientific theory of the biogas slurry application， the application of biogas slurry in rice planting was studied. By pot experiments， different biogas slurry dosages （0， 300， 600 and 900 mL·bucket-1） and different application periods （base fertilizer， tillering fertilizer and panicle fertilizer） were studied for the growth of rice and soil physical and chemical indexes. The results showed that the application of biogas slurry promoted the growth of rice. At the same application period， the growth and yield of rice were increased as slurry dosage increased，and 900 mL·bucket-1 treatment had the highest plant height， dry weight， chlorophyll content， leaf enzyme activity and yield. Under the treatment of the same fertilization amount， the yield of （basal fertilizer + tillering fertilizer） treatment increased by 14% - 27%， the chlorophyll content of rice leaves at tillering stage increased by 6% - 7%， and the panicle stage decreased by 6% - 14%， compared with （tillering fertilizer + panicle fertilizer） treatment. With the increase of biogas slurry application， the contents of soil nutrients increased， but had no significant effect on soil PH. Among different treatments， the contents of organic matter， alkali hydrolyzable nitrogen， available phosphorus and available potassium in 900 mL· bucket-1 treatment were the highest. In conclusion， the application of biogas slurry promoted the growth of rice and increased the contents of soil nutrients. In this experiment， the optimal dosage of biogas slurry was 900 mL·bucket-1， and （base fertilizer + tillering fertilizer） treatment was more conducive to improve the yield of rice.

Key words： biogas slurry; rice; growing; enzymatic activity; soil

在我国随着养殖业的快速发展，养殖废弃物逐年增加[1-3]。利用沼气工程处理养殖废弃物为养殖废弃物资源化利用的主要方式之一，但在处理过程中会产生大量的沼液，如果处理不当势必会对环境造成二次污染，是制约沼气工程发展的瓶颈，是亟待解决的问题[4-6]。

沼液富含氮磷钾等植物需要的营养元素，还含有有机质、氨基酸、维生素、激素等多种活性物质和锌、铁、铜、猛、钙等中微量元素[7-12]。沼液用于种植业，可实现种养结合，使养殖污水处理更加效率化和低廉化[13-16]。前人的研究表明，适当施用沼液能提高土壤细菌丰度[17]，提高土壤全氮、碱解氮、全钾及速效钾等养分含量[18]。同时沼液的施用受气候和土壤环境影响较大。目前针对天津水稻生长过程中沼液的施用报道较少，本研究通过盆栽试验，研究沼液不同施用量、不同施用时期对水稻生长的影响，为沼液在天津水稻种植上的应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

作物：水稻（品种为：‘垦育25’）。

土壤：来自天津市宝坻区水稻田，土壤类型为潮土，过1 cm的网筛。理化性质为：有机质1.9%、碱解氮52.08 mg·kg-1、有效磷13.03 mg·kg-1、速效钾181.78 mg·kg-1、pH 7.77、EC 485.5 μs·cm-1。

沼液：天津市某奶牛场粪污发酵后所得，基本的理化性质：pH 7.89、COD 12 017.25 mg·L-1、TS 15.73 g·L-1、总氮1.88 g·L-1、总磷509.38 mg·L-1、总钾1.50 g·L-1。

1.2 试验设计

试验于2020年5月至2020年10月在天津农学院进行，试验设计与施肥方案见表1，共7个处理，每个处理3个重复。每桶（31.5 cm×21.5 cm×29.5 cm）装土10 kg。于2020年5月25日每盆移栽两叶一心的水稻幼苗，每盆初期移栽9株，缓苗期（约5～7 d）后，去除差异最大的两株幼苗，水稻生长期间保持水层深度为2～4 cm。基肥在移苗前10 d与对应盆里的土壤混合均匀，一半级苗出现第一个分蘖时施加分蘖肥，一半级苗子为齐穗期时施加穗肥，所有沼液施加时用自来水稀释为4 L。

1.3 测定项目与方法

酶活性测定：施加穗肥1周后取两株水稻植株做叶片酶活性相关研究，分叶位采集叶片（从叶枕处剪掉），清洗掉土壤和杂质，用吸水纸吸干多的水分，放入保鲜袋，用低温（2 ℃～5 ℃）保温箱运回实验室，当天利用愈创木酚法测定POD酶活性，1 min内OD 470变化0.01为1个酶活性单位（ U） ;利用高锰酸钾滴定法测定CAT酶活性，以每g鲜质量样品1 min内分解1 mg H2O2为1个酶活性单位（ U）;利用氮蓝四唑光化还原法测定SOD酶活性，以抑制 NBT 光化学还原50%为1个酶活性单位（U）[19]。

叶绿素测定：测定时期为分蘖期和穗期，叶位为剑三叶，叶位点为靠近叶尖大约5 cm处。

株高、干质量、产量测定：收获当天，用卷尺量地面到穗的最高点的垂直高度作为株高，测定水稻的每盆籽粒重作为产量，植株于105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重，测定干质量。

土壤养分测定：收获当天，将每盆土壤混合均匀，取0.5 kg土样风干用于分析测定。采用重铬酸钾容量法测定有机质，采用碱解扩散滴定法测定碱解氮，0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定有效磷， 1 mol·L-1 乙酸铵浸提—火焰光度计法测定速效钾[20]。

1.4 数据处理

试验数据采用WPS Office 2019进行计算，采用Microsoft Excel 2016进行相关图形的绘制，利用SPSS Statistics 23进行方差分析和多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 沼液施用对盆栽水稻生长的影响

由表2可知沼液的施用促進了水稻的生长，促进水稻叶绿素的形成、株高增加和干物质的积累。相同施肥时期不同施肥量处理中，随着沼液施用量的增加水稻的叶绿素、株高、干质量提高，与CK相比，各施肥处理的叶绿素、株高、干质量分别提高了18%～52%，18%～38%，80%～266%，其中T5、T6处理（900 mL·盆-1）的各指标最高。相同施肥量不同施肥时期处理中，（基肥+分蘖肥）处理分蘖期水稻叶片叶绿素含量较（分蘖肥+穗肥）处理提高了6%～7%，而穗期降低了6%～14%，T1、T3的株高较T2、T4都提高了5.6%，而T3的干质量较T4降低了10.5%。

2.2 沼液施用对盆栽水稻叶片酶活性的影响

由图1可知，施用沼液促进了水稻叶片酶活性提高，促进了水稻叶片POD、CAT和SOD酶活性增加。相同施肥时期不同施肥量处理中，随着沼液施用量增加，水稻POD、CAT和SOD酶活性提高，与CK相比，各施肥处理的POD、CAT和SOD酶活性分别提高了9%～139%，101%～359%，10%～41%，其中T5、T6处理（900 mL·盆-1）的各指标最高。相同施肥量不同施肥时期处理中，（分蘖肥+穗肥）处理的水稻POD、CAT和SOD酶活性分别较（基肥+分蘖肥）处理提高了10%～102%，4%～63%，11%～19%。

2.3 沼液施用对盆栽水稻产量的影响

由图2可知沼液的施用提高了水稻的产量，较CK 提高了49%～286%，随着沼液施用量的增加水稻的产量增加，T5处理的产量最高，达到了35.27 g·盆-1，CK处理的产量最低，为10.43 g·盆-1。相同施肥时期不同施肥量处理中T1、T3、T5产量较CK分别提高了89%，207%，286%;T2、T4、T6产量较CK分别提高了49%，164%，238%。相同施肥量不同施肥时期处理中，（基肥+分蘖肥）处理的水稻产量均高于（分蘖肥+穗肥）处理，其中T5较T6提高了27%、T3较T4提高了16%、T1较T2提高了14%，说明（基肥+分蘖肥）处理更有利于提高水稻的产量。

2.4 沼液施用对盆栽水稻土壤理化指标的影响

由表3可知沼液的施用提高了土壤的养分含量，且随着沼液用量的增加土壤养分含量提高，各处理的有机质较CK 提高了6%～25%，碱解氮较CK 提高了11%～32%，有效磷较CK 提高了27%～161%，速效钾较CK 提高了7%～34%， EC较CK 提高了5%～27%，沼液的施用对土壤pH值没有显著影响。

3 结论与讨论

沼液富含氮磷钾等多种营养元素，适量施加沼液能提高土壤肥力[21-24]，促进作物的生长发育[25-26]，促进产量提高。本研究中，施加沼液提高了水稻叶片叶绿素含量、茎叶干质量、株高和产量，与黄翔[27] 等研究结论一致。但过量的施用会抑制水稻生长，如侯福银等[29]研究发现，在沼液用量为常规N 320%， 816 t·hm-2时，株高达到最大值，继续增加沼液株高反而会降低，本次试验沼液用量未达到阙值，未达到抑制点。

水稻生长过程中不同的施肥时期对水稻的生长也会产生影响，本研究中（基肥+分蘖肥）处理与（分蘖肥+穗肥）处理相比，（基肥+分蘖肥）处理的株高和产量均比（分蘖肥+穗肥）处理的高，但干质量偏低，（基肥+分蘖肥）处理水稻叶片叶绿素含量在分蘖期时高于（分蘖肥+穗肥）处理，而穗期时低于（分蘖肥+穗肥）处理。可能原因为相同施肥量时基肥+分蘖肥能保障水稻生长前期的养分需求，使分蘖期水稻叶片的叶绿素含量更高，提高光合速率，促进水稻苗期的茎秆生长与分蘖，为提高产量奠定基础。而分蘖肥+穗肥的施用，使水稻穗期叶片的叶绿素含量提高，抑制了生殖生长，减少水稻籽粒干物质的积累，使得产量降低，黄尚宁等[29]的研究同样表明施肥量相同时随水稻后期施肥比例的增加，水稻的产量降低。

植物叶片的POD、CAT、SOD为细胞保护酶[30]，能提高作物的抗逆性。研究表明有机种植[31]，能提高水稻叶片的SOD酶活性，其他研究表明适量的有机肥施用能提高作物的酶活性[32-33]。本研究中随着沼液用量的增加，提高了水稻叶片的酶活性。同时本研究中叶片酶活性的测定时间为抽穗期，而该时期分蘖肥+穗肥处理土壤速效养分含量更高，营养生长更旺盛，使得酶活性偏高。

沼液中除含有可溶性的速效养分外，还含有部分悬浮有机物，能分解释放养分，提高土壤肥力，本研究中沼液的施用提高了土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量，同武继承等[32]研究结果一致。

综上所述，沼液的施用提高了土壤养分含量，促进了水稻的生长及叶片相关酶活性和产量的提高，在本试验中沼液的最佳用量为900 mL·盆-1，（基肥+分蘖肥）施用更有利于提高水稻的产量。

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