沼液對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響分析

蔣勝軍

(四川省遂寧市船山區(qū)農(nóng)業(yè)局，四川 遂寧 629000)

近年來(lái)，由于社會(huì)對(duì)畜禽產(chǎn)品的大量需求促使畜禽養(yǎng)殖業(yè)向著集約化、規(guī)模化快速發(fā)展，導(dǎo)致大量畜禽糞便的產(chǎn)生，畜禽糞尿等養(yǎng)殖廢棄物所引起的環(huán)境問(wèn)題日益加劇[1]。為了合理解決該問(wèn)題，沼氣建設(shè)逐年增多，沼氣行業(yè)發(fā)展迅速。沼液作為沼氣厭氧發(fā)酵的產(chǎn)物之一，所含固體總量小于1%，由于畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈等廢棄物長(zhǎng)期浸泡于水中，使得可溶性養(yǎng)分由固相向液相轉(zhuǎn)化，增加了沼液中速效養(yǎng)分的量[2]。沼液中含有大量的氮、磷和鉀等常量元素及豐富的鈣、錳、鐵、銅、鋅等微量元素，此外還含有十幾種氨基酸、B族維生素、多種水解酶、植物激素、生長(zhǎng)素及許多抗病蟲(chóng)害的物質(zhì)及因子[3-4]。沼液豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，不僅可以改善土壤的環(huán)境質(zhì)量，增強(qiáng)植物抗病蟲(chóng)害的能力及其抗逆性，也可以提高作物產(chǎn)量及改善產(chǎn)品品質(zhì)[5]。沼液農(nóng)用是沼液資源化利用方式之一，有關(guān)沼液在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的利用已有廣泛的研究與應(yīng)用[6-7]，但針對(duì)相關(guān)長(zhǎng)期定位施用沼液對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的研究卻鮮有報(bào)道。本研究希望通過(guò)3年的田間試驗(yàn)，研究長(zhǎng)期定位施用沼液對(duì)水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響，為尋找一條特色的沼液農(nóng)用道路提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

水稻：宜香481-秈型三系雜交水稻。

沼液：美豐農(nóng)業(yè)有限公司生豬養(yǎng)殖場(chǎng)所產(chǎn)沼液。

常規(guī)化肥：鉀肥(K2O≥60%)、磷肥(含有機(jī)質(zhì)磷肥，有機(jī)質(zhì)≥3.0%、速效磷≥12%)、尿素(TN≥46.4%)。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

四川省遂寧市船山區(qū)保升鄉(xiāng)一農(nóng)戶責(zé)任田，地處淺丘，地勢(shì)平坦；土壤類型為水稻土，肥力中等，耕作方式為水旱輪作，前茬作物為油菜。土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 土壤基本理化性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)方案

于2014年5月、2015年5月及2016年5月耕翻稻田并壘土埂分置試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積20m2(4m×5m)，小區(qū)間土埂寬40cm，并用塑料膜包埂，防止水肥串流；單排單灌，小區(qū)周圍均設(shè)1m寬的保護(hù)行；重復(fù)間間隔50cm。分別于當(dāng)年的5月24日、25日將農(nóng)戶培育的秧苗移栽至大田中。按試驗(yàn)田寬窄行進(jìn)行移栽，每個(gè)小區(qū)定植288穴，密度為9600.48穴/667m2。

每次試驗(yàn)共設(shè)置12個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，包括1個(gè)清水對(duì)照(1#)、1個(gè)常規(guī)施肥處理(2#)及10個(gè)純沼液處理(分別標(biāo)記為3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#)，隨機(jī)區(qū)組排列。各年純沼液試驗(yàn)小區(qū)的沼液總用量分別設(shè)計(jì)為：第1年：250、500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2500、3000kg/667m2；第2年：600、1200、1800、2400、3000、3600、4200、4800、5400、6000kg/667m2；第3年：1100、1800、2500、3200、3900、4600、5300、6000、6700、7400kg/667m2。按照當(dāng)?shù)馗髑闆r，全部用肥均分3次施用，具體施肥方案如表2～4所示。

表2 第1年施肥方案 單位：kg/667m2

表3 第2年施肥方案 單位：kg/667m2

表4 第3年施肥方案 單位：kg/667m2

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 產(chǎn)量分析 收獲后各小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn)。

1.4.2 品質(zhì)分析 稻米的品質(zhì)分析包括營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(蛋白質(zhì)、各種氨基酸)[8-9]、4種礦質(zhì)元素(鈣、鎂、鐵、錳)及重金屬(Cr、Cd、Pb、As、Hg)[10]的測(cè)定及分析，具體方法如表5所示。

表5 稻米各測(cè)定項(xiàng)目的分析方法

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel2013和DPSV2.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析和繪圖。用DPSV2.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和LSD檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液農(nóng)用對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

連續(xù)3年施用沼液對(duì)水稻產(chǎn)量的影響結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，3年水稻產(chǎn)量的方差分析結(jié)果顯示第2年(F=48.359**，P=0.001)和第3年(F=30.87**，P=0.001)不同處理間的水稻產(chǎn)量存在極顯著差異，說(shuō)明后兩年沼液施用對(duì)水稻產(chǎn)量的影響較大；究其原因，可能是該試驗(yàn)地土壤的原始肥力較好，所以第1年施加肥料和沼液對(duì)其影響不明顯。3年定位施用沼液的田間試驗(yàn)結(jié)果及LSD檢驗(yàn)結(jié)果顯示，年季間沼液處理的水稻產(chǎn)量都高于清水處理和常規(guī)化肥處理，且各年的水稻產(chǎn)量都隨沼液用量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)；沼液用量在一定范圍內(nèi)時(shí)，水稻產(chǎn)量隨沼液用量的增加而升高，一方面是沼液中含有大量的速效養(yǎng)分及生物活性物質(zhì)，使得水稻生長(zhǎng)過(guò)程營(yíng)養(yǎng)充足且植株葉片中葉綠素含量增加，增強(qiáng)了植物的光合作用，從而促進(jìn)作物干物質(zhì)的積累[11-12]；另一方面，沼液提高了水稻的分蘗數(shù)、成穗率和千粒重[13-14]。沼液用量過(guò)高時(shí)造成的水稻產(chǎn)量下降，其原因是沼液中大量的養(yǎng)分導(dǎo)致植物營(yíng)養(yǎng)生殖顯著，貪青晚熟，同時(shí)加速了土壤肥力的消耗，影響生殖生長(zhǎng)；1#～4#處理后兩年的水稻產(chǎn)量低于第1年，6#～12#處理后兩年的產(chǎn)量高均于第1年，說(shuō)明后兩年沼液施用的效果較明顯，尤其是8#和9#處理，第2年和第3年的產(chǎn)量分別為：8668kg/hm2、8344kg/hm2和8050kg/hm2、8117kg/hm2，相較于第1年的5125kg/hm2和6165kg/hm2，分別增產(chǎn)67.15%、35.35%和57.10%、31.66%。在本研究中，沼液施用量為3600～4200kg/667m2時(shí)，水稻產(chǎn)量維持在較高水平。

圖1 沼液農(nóng)用對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

(注：圖中小寫(xiě)字母表示P<0.05時(shí)的差異顯著性，下同。)

2.2 沼液農(nóng)用對(duì)稻米品質(zhì)的影響

2.2.1 沼液農(nóng)用對(duì)稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.2.2.1 對(duì)精米中蛋白質(zhì)含量的影響 蛋白質(zhì)是生物體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，是動(dòng)植物體細(xì)胞的重要組成部分。人體所需的蛋白質(zhì)主要來(lái)自于食物，而稻米所提供的蛋白質(zhì)量占食物供給量的60%以上，因此，稻米中蛋白質(zhì)的含量是評(píng)價(jià)稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[15]。連續(xù)3年施用沼液對(duì)水稻精米中蛋白質(zhì)含量的影響結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，各年精米中蛋白質(zhì)含量的方差分析表明，每年各處理間水稻中蛋白質(zhì)含量存在極顯著差異(第1年：F=4.68**，P=0.0008；第2年：F=3.786**，P=0.0031；第3年：F=8.638**，P=0.0001)。根據(jù)LSD檢驗(yàn)及田間試驗(yàn)結(jié)果可知，沼液施用對(duì)精米中蛋白質(zhì)含量影響較大。由圖2可知，除常規(guī)化肥處理外，其他處理第一年精米中蛋白質(zhì)含量均高于后兩年，其原因可能是由于原始土壤的肥力較好，所含氮素水平較高，所以施用沼液對(duì)蛋白質(zhì)的影響效果不明顯。而第2年和第3年沼液處理的精米中蛋白質(zhì)含量高于清水處理卻低于常規(guī)化肥處理，其原因可能是沼液和化肥中都含有氮素，但沼液中氮素含量較化肥低[16]。隨沼液用量的增加第1年精米中蛋白質(zhì)的含量呈先升高后降低的趨勢(shì)，第2年前8個(gè)處理(除2#外)和后4個(gè)處理分別在7.0%～8.0%和8.1%～8.9%間波動(dòng)，而第3年則呈微弱的上升趨勢(shì)，這和相應(yīng)年份精米中Zn含量的變化趨勢(shì)相同，這是因?yàn)閆n是蛋白質(zhì)合成的輔助因子，Zn的存在促進(jìn)了蛋白質(zhì)的合成。

圖2 沼液農(nóng)用對(duì)水稻精米中蛋白質(zhì)含量的影響

2.2.2.2 對(duì)精米中總氨基酸含量的影響 氨基酸也是衡量食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，為了更好地反應(yīng)施用沼液對(duì)水稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，第2年和第3年增加了對(duì)精米中總氨基酸的測(cè)定。施用沼液對(duì)水稻精米中總氨基酸的影響結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，方差分析結(jié)果顯示，第2年(F=499.343**，P=0.0001)和第3年(F=348.42**，P=0.0083)各處理間精米中氨基酸總量存在極顯著差異。每年各沼液處理的精米中總氨基酸的含量均高于清水處理，第2年3#和4#處理總氨基酸量低于常規(guī)化肥處理，第3年除7#、8#和9#外其他沼液處理的精米中總氨基酸的量均低于常規(guī)化肥處理。分析其原因：一方面，由于沼液和化肥中均含有氮素，使得其比清水處理的效果好；另一方面，氨基酸的合成不僅受氮素的影響，還與其他環(huán)境條件有關(guān)[17]。每年精米中總氨基酸量隨沼液施用量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。且第3年與第2年相比，含量呈下降趨勢(shì)，下降最多的是8#處理，下降了44.15%。

圖3 沼液農(nóng)用對(duì)水稻精米中總氨基酸含量的影響

3 結(jié)論

(1)沼液與常規(guī)化肥相比更有利于水稻產(chǎn)量的提升，水稻產(chǎn)量隨沼液施用量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，為使水稻產(chǎn)量維持在較高水平，必須將沼液施用量控制在一定范圍。本研究認(rèn)為，在黃壤性水稻土上沼液用量控制在3600～4200kg/667m2時(shí)，水稻產(chǎn)量能維持在相對(duì)較高的水平。

(2)沼液與清水相比更有利于蛋白質(zhì)和氨基酸的累積，但與化肥相比，化肥更能促進(jìn)稻米中蛋白質(zhì)的增加，沼液施用量在一定范圍內(nèi)時(shí)，比化肥更有利于氨基酸的累積。當(dāng)沼液用量為3000～3600kg/667m2時(shí)，精米中總氨基酸含量相對(duì)較高，在1250～1500kg/667m2時(shí)，精米中蛋白質(zhì)的含量較高。

(3)綜合考慮水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)，本研究認(rèn)為在黃壤性水稻土上沼液施用量控制在3600kg/667m2左右時(shí)，效果最佳。