施肥處理對(duì)稀土尾礦王草農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

歐 翔,雷小文*,陳榮強(qiáng),邱靜蕓,張 強(qiáng),歐陽(yáng)克蕙,劉 崢,徐樹(shù)明,李建明

(1.贛州市畜牧水產(chǎn)研究所,江西 贛州 341401;2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,江西 南昌 330045;3.定南縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,江西 定南 341900;4.定南縣鼎瑞牧業(yè)有限公司,江西 定南 341909)

贛南地區(qū)離子型稀土礦是我國(guó)最重要的重稀土來(lái)源之一,產(chǎn)量居世界第一[1]。特殊的浸礦開(kāi)采工藝、長(zhǎng)年累月的亂采濫挖及滯后的環(huán)境保護(hù),使該區(qū)生態(tài)環(huán)境遭受了嚴(yán)重破壞[2]。植物修復(fù)具有投資少、易管理、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)[3],是當(dāng)前稀土尾礦修復(fù)的主要技術(shù)之一。但稀土尾礦因土壤酸化沙化,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)缺乏,土壤微生物多樣性及功能減弱等問(wèn)題抑制了地表植被的建立,成為植物修復(fù)最主要的障礙之一[4-5]。王草(Pennisetumsinese)是禾本科狼尾草屬多年生草本植物,其根系發(fā)達(dá),須根繁茂交織成網(wǎng)狀,在不同環(huán)境下都具有極強(qiáng)的適應(yīng)性,被廣泛應(yīng)用于荒山荒坡生態(tài)環(huán)境治理中[6]。同時(shí),王草莖葉柔嫩多汁、適口性好、營(yíng)養(yǎng)豐富的特性深受牛羊喜食,是南方地區(qū)極具潛力的優(yōu)質(zhì)青飼料[7]。因此,在稀土尾礦區(qū)種植王草,既能改良土壤,修復(fù)稀土尾礦,又可建立種草養(yǎng)牛-牛糞還田種草的循環(huán)模式,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。本團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn),王草能夠適應(yīng)稀土尾礦的生長(zhǎng)環(huán)境,但野生環(huán)境下,稀土尾礦種植的王草存在生長(zhǎng)速度慢、產(chǎn)量低、品質(zhì)差的問(wèn)題。

土地復(fù)墾可顯著改善離子型稀土尾礦土壤浸礦劑殘留和土壤酸化問(wèn)題,但不能有效提升土壤肥力[8]。植物修復(fù)需施肥處理,但施用化肥不能有效改善稀土尾礦土壤有機(jī)質(zhì)缺失、土壤菌群失調(diào)的現(xiàn)狀[9],并且,長(zhǎng)期施用化肥易導(dǎo)致礦區(qū)土壤pH下降、土壤結(jié)構(gòu)和生物多樣性退化等問(wèn)題[10]。有機(jī)肥對(duì)提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)、改良土壤的作用優(yōu)于化肥[11],適宜用作尾礦修復(fù)。牛糞是我國(guó)南方重要的有機(jī)肥來(lái)源,因其重金屬含量低,提高土壤微生物量碳氮效果好而優(yōu)于豬糞[12],并可直接由王草養(yǎng)殖肉牛獲取。牛糞發(fā)酵產(chǎn)生的腐熟牛糞、沼液可有效提升土壤肥力和有機(jī)質(zhì)含量,改善土壤微生物系統(tǒng),滿足作物營(yíng)養(yǎng)需求[13-14]。而牛糞養(yǎng)殖蚯蚓產(chǎn)生的蚯蚓糞同樣可以有效提升作物生物量[15],其對(duì)提升土壤有機(jī)質(zhì)和陽(yáng)離子交換量,改善土壤理化性質(zhì)的效果均優(yōu)于腐熟牛糞[16]。蚯蚓糞是一種高效的土壤修復(fù)劑,可顯著增強(qiáng)土壤微生物和酶的活性,調(diào)節(jié)土壤容重,改善持水率,有效減少礦區(qū)養(yǎng)分流失[17-18]。目前關(guān)于蚯蚓糞的研究主要集中于鹽堿地、重金屬污染耕地等土壤改良[19-20],以及在促進(jìn)蔬菜、水稻等植物生長(zhǎng)上的應(yīng)用[21-22],而將其應(yīng)用于改良稀土尾礦土壤,對(duì)種植王草的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的效果尚需進(jìn)一步探索。因此,本研究設(shè)置沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞作為施肥處理,并以化肥處理為對(duì)照,跟蹤研究了不同施肥處理對(duì)離子型稀土尾礦種植王草連續(xù)三年的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)影響,并用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對(duì)各施肥處理的飼用價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),尋找稀土尾礦王草種植的最佳施肥組合,為稀土尾礦生態(tài)修復(fù)和南方草牧業(yè)發(fā)展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省贛州市定南縣嶺北鎮(zhèn)蔡陽(yáng)村鼎瑞牧業(yè)有限公司。定南縣(24°78′N,115°02′E)稀土資源豐富,是首批11個(gè)國(guó)家稀土規(guī)劃礦區(qū)之一,屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū),境內(nèi)氣候溫和,多年最高氣溫38℃,年平均氣溫19℃,無(wú)霜期293 d,年均日照時(shí)數(shù)為1 777.1 h,年均降雨量1 520.4 mm。試驗(yàn)礦區(qū)地表裸露,幾乎無(wú)植被覆蓋,土壤質(zhì)地為沙質(zhì)壤土,pH 4.33,容重1.3 g·kg-1,有機(jī)質(zhì)2.3 g·kg-1,全氮0.06 g·kg-1,全磷0.24 g·kg-1,速效鉀56.68 mg·kg-1,土壤主要重金屬分別為砷16.61 mg·kg-1,鉛72.07 mg·kg-1,鉻6.17 mg·kg-1,鎘0.04 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)種植品種為‘熱研4號(hào)’王草(Pennisrtumpurpureumxptyphoidevm‘Reyan No.4’),沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞由定南縣鼎瑞牧業(yè)有限公司提供,其養(yǎng)分含量見(jiàn)表1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),設(shè)置6種施肥處理：CK(化肥)、Z(沼液)、N(腐熟牛糞)、N+Z(腐熟牛糞+沼液)、Q(蚯蚓糞)、Q+Z(蚯蚓糞+沼液),組間緩沖帶1 m,每組5個(gè)小區(qū)共計(jì)30個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)30 m2(5 m×6 m)。各施肥處理施氮量均在1 000 kg·hm-2左右,根據(jù)N總量計(jì)算各有機(jī)肥施用量,CK組施用噴漿硫酸鉀復(fù)合肥(N-P2O5-K2O比例為14∶16∶15,總養(yǎng)分≥45%),其余組沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞施用量見(jiàn)表2。2020年5月11日翻耕土地,按行株距1.0 m×1.0 m種植王草,所有施肥處理在種植前及每年出芽前條施基肥1次,第一年刈割3茬,第二、三年刈割4茬,除每年最后一茬外,每茬刈割后均撒施追肥1次。

表2 各處理施肥用量Table 2 Fertilization amount of each treatment

1.4 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量測(cè)定

根據(jù)王草長(zhǎng)勢(shì)情況,2020年分別于7月31日、9月16日、11月3日共進(jìn)行3次刈割測(cè)量,2021年分別于5月12日、6月24日、8月26日、10月21日共進(jìn)行了4次刈割測(cè)量,2022年分別于5月30日、7月16日、9月17日、11月5日共進(jìn)行了4次刈割測(cè)量。隨機(jī)抽取3個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)去邊行后隨機(jī)選取6株留茬10 cm刈割,分別測(cè)量株高、分蘗數(shù)、莖粗(所有分蘗莖粗平均值)、葉片數(shù)、單株鮮重,去邊行后刈割小區(qū)內(nèi)全部王草推算鮮草產(chǎn)量。

1.5 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與重金屬含量測(cè)定

采用2020年第3次、2021年第4次、2022年第4次刈割的各組王草作為分析對(duì)象,樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后于烘箱中105℃殺青2 h后65℃烘干至恒重,粉碎保存,分別測(cè)定粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、砷、鉛、鉻、鎘含量。其中粗蛋白的測(cè)定采用凱氏定氮法,粗脂肪的測(cè)定參照GB/T 6433-2006,粗纖維的測(cè)定采用過(guò)濾法,參照GB/T 6434-2006執(zhí)行,粗灰分的測(cè)定參照GB/T 6438-2007,砷含量測(cè)定參照GB/T 13079-2006,鉛含量測(cè)定參照GB/T 13080-2018,鉻含量測(cè)定參照GB/T 13088-2006,鎘含量測(cè)定參照GB/T 13082-2021。

1.6 數(shù)據(jù)分析及綜合評(píng)價(jià)

利用Microsoft Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,Spss 24.0進(jìn)行方差和顯著性分析,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示。

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對(duì)各施肥處理的飼用價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中株高、分蘗數(shù)莖粗、葉片數(shù)、產(chǎn)量、粗蛋白、粗脂肪為王草飼用價(jià)值的優(yōu)良指標(biāo),數(shù)值最大為最優(yōu),則可用以公式(1)表示。粗纖維、粗灰分為王草飼用價(jià)值的劣性指標(biāo),數(shù)值最小為優(yōu),則用公式(2)表示。

X1=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

(1)

X2=(Xjmax-Xij)/(Xjmax-Xjmin)

(2)

式中i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n;m為評(píng)價(jià)對(duì)象數(shù),n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。Xij表示第i評(píng)價(jià)對(duì)象第j性狀值;Xjmax、Xjmin分別表示m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象第j性狀集合的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)王草農(nóng)藝性狀的影響

由表3和圖1可知,腐熟牛糞、蚯蚓糞處理組王草株高較CK組三年均有顯著提升。Q+Z組最高,2022年株高達(dá)229.46 cm,較CK組提升了97.52%,較2020年提升了14.76%。各處理組各茬株高2020年第二茬均最低,后兩年蚯蚓糞處理組除Q組2021年外,其余均在第三茬達(dá)到峰值,其中Q+Z組2022年二三茬間增幅達(dá)5.85%,其余處理組均在第二茬達(dá)到峰值后逐茬下降。

各施肥處理2020年分蘗數(shù)組間差異不顯著,后兩年蚯蚓糞組最高,其中Q+Z組2022年分蘗數(shù)達(dá)29.32,顯著高于腐熟牛糞組,較CK組提升了545.81%,較2020年提升了233.94%。各處理組各茬分蘗數(shù)2020年趨勢(shì)基本一致,2021年開(kāi)始腐熟牛糞組均于前兩茬升高后快速下降,蚯蚓糞處理組2021年二三茬間持平或略有上升,在第四茬達(dá)到峰值,2022年持續(xù)上升,在第三茬達(dá)到峰值后下降。

各施肥處理2020年莖粗僅N+Z組有顯著提升,后兩年蚯蚓糞處理組均顯著提升,其中2022年Q、Q+Z組莖粗達(dá)15.58 mm,15.86 mm,顯著高于其他處理組,分別較CK組提升了41.25%,43.79%。蚯蚓糞處理組各茬間連續(xù)三年均于第二茬達(dá)到峰值后下降,其余組趨勢(shì)基本一致并在2020年、2022年第一茬峰值后迅速下降。

腐熟牛糞、蚯蚓糞處理組王草葉片數(shù)較CK組三年均顯著提升,2022年蚯蚓糞組顯著高于腐熟牛糞組,Q、Q+Z組分別達(dá)205.93,246.49,較CK組提升了530.72%,654.95%,較2020年提升了23.13%,51.32%。腐熟牛糞組各茬間波動(dòng)較大,后兩年N、N+Z組第二茬后下降幅度分別達(dá)46.10%,52.44%和50.45%,41.23%,蚯蚓糞組后兩年各茬均維持較高水平,降幅較小。

表3 不同施肥處理下各年度王草農(nóng)藝性狀均值Table 3 Average agronomic traits of king grass under different fertilization treatments in each year

2.2 不同施肥處理對(duì)王草單株重及產(chǎn)量的影響

由表4及圖2可知,腐熟牛糞、蚯蚓糞處理組王草單株重較CK組三年均有顯著提升,其中Q+Z組2022年達(dá)3.7 kg,較CK組提升了421.13%,除Q組2021年略低外,蚯蚓糞處理均高于腐熟牛糞處理組,但組間差異不顯著。Z組無(wú)顯著提升。2020年蚯蚓糞處理組第一茬顯著高于其余處理,但第三茬下降至與腐熟牛糞組同一水平,后兩年各處理單株重均在第二茬峰值后下降,第四茬最低,N,N+Z,Q,Q+Z組二三茬2021年降幅為62.61%,67.56%,39.17%,25.88%,2022年降幅為53.62%,50.13%,16.36%,29.03%。

蚯蚓糞處理組王草年產(chǎn)量顯著高于其他處理組,其中Q+Z組最高,三年產(chǎn)量分別較CK組提升了727.24%,958.53%,741.00%,且后兩年顯著高于Q組,Z組僅2021年產(chǎn)量有顯著提升。各處理組產(chǎn)量排序?yàn)镼+Z >Q >N>N+Z >Z >CK。不同施肥處理各茬產(chǎn)量趨勢(shì)與單株重基本一致,N,N+Z,Q,Q+Z組二三茬2021年降幅為51.96%,54.07%,35.03%,28.69%,2022年降幅為37.91%,39.74%,17.85%,17.98%。

圖1 不同施肥處理下王草農(nóng)藝性狀各茬趨勢(shì)Fig.1 Trends of agronomic traits of king grass under different fertilization treatments

2.3 不同施肥處理對(duì)王草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及重金屬含量的影響

腐熟牛糞、蚯蚓糞處理對(duì)王草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有顯著影響(表3),2020-2022年,粗蛋白含量Q+Z組值最高,依次是Q,N+Z,N,Z組。其中,Q+Z組的粗蛋白含量較CK組分別提高了117.46%,247.37%,226.28%。

OPNET采用離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)理和混合建模機(jī)制，并提供了包括模型設(shè)計(jì)、仿真和統(tǒng)計(jì)量收集、分析的各種研究工具，同時(shí)它還引入了面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)。OPNET的特點(diǎn)是建模方便，功能強(qiáng)大，尤其是在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)模擬中表現(xiàn)卓越。

粗脂肪含量2020年各處理均較低,2021年開(kāi)始Q+Z組最高,分別較CK組提升了11.97%,39.51%,N,Q組僅2022年有顯著提升。

粗纖維含量2020年Q組最低,較CK組降低了12.35%,2021-2022年Q+Z組最低,分別較CK組降低了19.18%,23.32%,其他處理組2021年與CK組無(wú)顯著差異,2022年除Z組外均顯著低于CK組。

粗灰分含量2020年各組均在5%～6%左右,2021-2022年Q+Z組最低,較CK組降低了62.83%,54.81%,N+Z,N組三年與CK組均無(wú)顯著差異,Z組2021年顯著降低但第三年無(wú)顯著差異。

不同施肥處理王草地上部分除2020年未檢測(cè)出鎘外,其余年份均檢測(cè)出重金屬。各處理組王草砷、鉛、鉻、鎘含量均符合《GB 13078-2017 飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(表4),可作為反芻動(dòng)物飼料使用。不同施肥處理中除N組2021年鉛、鉻含量較CK組有所升高外,其他處理重金屬含量較CK組均有所降低。

除2021年鎘含量高于N組外,鎘、砷、鉛、鉻含量均最低并顯著低于CK組,2022年較2021年分別降低了82.93%,88.10%,59.44%,59.27%。2021年N+Z組鎘含量低,其余與蚯蚓糞處理組差異不顯著。除2020年Q組砷、鉛略高外,砷、鉛、鉻含量均為蚯蚓糞處理組最低。Z組除2021年鉛、鉻略低外,其余均高于腐熟牛糞和蚯蚓糞處理組。

表4 不同施肥處理對(duì)王草重金屬含量的影響Table 4 Effects of different fertilization treatments on heavy metal content in king grass 單位：mg·kg-1

2.4 不同施肥處理對(duì)王草飼用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)

將王草3年各性狀平均值分別帶入隸屬函數(shù)公式(1)、公式(2),可得到不同施肥處理的王草各性狀的隸屬函數(shù)值(表5),綜合值越大,說(shuō)明該處理的飼用價(jià)值越高。Q+Z組飼用價(jià)值逐年升高,Q組略有下降但仍維持較高水平,N,N+Z,CK組快速下降,Z組各年持平,綜合三年王草飼用價(jià)值排序?yàn)镼+Z>Q>N+Z>N>CK>Z。由此可見(jiàn),施用蚯蚓糞對(duì)贛南稀土尾礦王草飼用價(jià)值有提升作用,Q+Z組(蚯蚓糞+牛沼液)效果最佳。

表5 不同施肥處理下王草各性狀的隸屬函數(shù)值Table 5 Subordinate function values of king grass characters under different fertilization treatments

3 討論

3.1 不同施肥處理對(duì)王草農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

養(yǎng)分是陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要限制因素,贛南地區(qū)離子型稀土尾礦區(qū)土壤極度貧瘠,植物生長(zhǎng)緩慢、植株矮小,通過(guò)添加糞肥、沼液等基質(zhì)提升土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量,改善土壤理化性質(zhì),促進(jìn)植物生長(zhǎng)是目前較為有效的植物修復(fù)方式[23-24]。Song等[25]研究發(fā)現(xiàn),鹽漬土壤中施用蚯蚓糞可有效提升土壤酶活性,顯著提高雜交狼尾草葉綠素含量和凈光合速率,促進(jìn)植株生物量積累。張正昊等[26]研究發(fā)現(xiàn),在沙化土壤中添加20%牛糞可改善土壤理化性質(zhì),顯著提升油葵和紫花苜蓿的株高和生物量。Greenberg等[27]研究發(fā)現(xiàn),在沙質(zhì)土壤中施用沼液可增加土壤有機(jī)碳,但未能提升黑麥的地上生物量。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn),蚯蚓糞和腐熟牛糞單施或配合沼液均能顯著提升王草株高、分蘗數(shù)、莖粗、葉片數(shù)、單株重和產(chǎn)量,施用沼液未能顯著提升王草農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量。

本研究中,Q+Z組的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量處于較高水平,并在第二年開(kāi)始高于或顯著高于其他處理,可能的原因在于相較于Q組,施用沼液提高了土壤水分含量,進(jìn)而增加了葉片葉綠素含量和光合作用速率[28],提高了王草生物量,同時(shí)蚯蚓糞改良了土壤孔隙度,提升了微團(tuán)聚體含量,緩解了沼液中營(yíng)養(yǎng)成分的淋失;相較于N+Z組,蚯蚓糞有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀含量與腐熟牛糞相當(dāng),但全磷含量達(dá)3.15%,是腐熟牛糞的2.05倍。研究表明,磷素、氮素是陸地生態(tài)系統(tǒng)最主要的限制元素[29]。磷素可通過(guò)影響光合作用過(guò)程進(jìn)而影響作物生物量的積累,蚯蚓糞中較高的磷含量可有效提升王草生物量。同時(shí),牛糞經(jīng)蚯蚓消解為蚯蚓糞后將顯著提升硝態(tài)氮占全氮的比例[30],而硝態(tài)氮是高等植物主要吸收的氮形態(tài)[31],在等氮施肥的前提下,施用蚯蚓糞的氮素吸收效率要高于施用腐熟牛糞,可有效促進(jìn)王草葉片和植株發(fā)育,提高葉片數(shù)和產(chǎn)量。但本研究中第一、二年Q組與N組各農(nóng)藝性狀指標(biāo)差異不顯著,可能的原因是蚯蚓糞和腐熟牛糞的含水量均較低,稀土尾礦區(qū)沙質(zhì)土壤保水性差,干旱脅迫降低了王草葉片氣孔導(dǎo)度,阻礙了CO2供應(yīng)[32],降低了葉片光合速率,影響王草生物量的積累。Z組除第一年葉片數(shù)和第二年產(chǎn)量有顯著提升外,其余年份農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量均無(wú)顯著提升,可能的原因是本試驗(yàn)中沼液的有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量較低,且稀土尾礦區(qū)沙質(zhì)壤土保水保肥能力差,氮磷徑流流失量較高,限制了王草生物量的積累。

通過(guò)施肥處理改良稀土尾礦并種植王草,可建立種草養(yǎng)牛-牛糞還田種草的循環(huán)模式,在該循環(huán)中,王草每次刈割后均能保持一定的長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量,維持肉牛飼喂需求,是施肥處理需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本研究中,不同施肥處理對(duì)王草各茬農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量影響各有不同。從農(nóng)藝性狀上看,Q+Z組的分蘗數(shù)、葉片數(shù)在第二年開(kāi)始均逐茬上升,第三年達(dá)到峰值,株高第二年開(kāi)始二三茬間保持上升趨勢(shì),莖粗第二年后于第二茬開(kāi)始下降,但仍維持較高水平,Q組雖不及Q+Z組,但農(nóng)藝性狀指標(biāo)后兩年仍保持較高水平,N組和N+Z組第二年開(kāi)始農(nóng)藝性狀于前兩茬達(dá)到峰值后斷崖式下降。從單株重和產(chǎn)量上看,N組和N+Z組除第三年二三茬間產(chǎn)量降幅較小外,其余年份單株重和產(chǎn)量降幅均超過(guò)50%。Q組和Q+Z組單株重和產(chǎn)量后兩年二三茬間降幅均較小,第三年產(chǎn)量?jī)H下降17.85%和17.98%。本研究中,蚯蚓糞處理對(duì)維持王草各茬長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量的效果均優(yōu)于腐熟牛糞處理。相較于腐熟牛糞,蚯蚓糞可有效改善土壤總孔隙度和容重,提升有機(jī)質(zhì)和<10 μm粒級(jí)微團(tuán)聚體含量,提高土壤中蔗糖酶、堿性磷酸酶和多酚氧化酶活性[33],是一種優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑。養(yǎng)分更加豐富且活性更強(qiáng)的蚯蚓糞在每茬刈割后追施,其持續(xù)的土壤改良作用可有效維持土壤供肥性能,同時(shí)養(yǎng)分的緩慢釋放能在不同時(shí)期為王草提供充足的養(yǎng)分,維持王草長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量[34]。

3.2 不同施肥處理對(duì)王草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及重金屬含量的影響

王草葉片柔軟、鮮嫩多汁,是一種適宜飼喂畜禽的青飼料,在正常耕地土壤中種植王草的粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分含量分別在7.51%～11.80%,2.06%～6.09%,33.22%～41.04%,10.15%～12.87%之間[35-37],其粗蛋白、粗脂肪含量高于玉米,具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。本研究中Q組和Q+Z組粗蛋白含量在7.29%～8.94%之間,粗脂肪后兩年在4.17%～4.52%之間,處于正常土壤種植王草的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)水平內(nèi),粗纖維、粗灰分含量較CK組顯著下降,并低于正常耕地土壤種植王草。鐘云平等[38]研究發(fā)現(xiàn),施用蚯蚓糞能有效提升稀土尾礦區(qū)種植的桂牧1號(hào)象草的粗蛋白含量,降低粗纖維含量,且隨施入量的提高差異越顯著,與本研究相似。劉占偉等[39]研究發(fā)現(xiàn),施用牛糞堆肥或配施沼液均可顯著提升青貯玉米粗蛋白含量,但單獨(dú)施用沼液用量在60 m3·hm-2后粗蛋白含量呈遞減趨勢(shì)。本研究中N組和N+Z組粗蛋白含量較CK組有顯著提升,Z組施用161.4 t·hm-2沼液后粗蛋白含量較CK組顯著下降,與前人研究吻合。綜合粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分指標(biāo)來(lái)看,蚯蚓糞配施沼液對(duì)提升王草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的效果最佳。

本試驗(yàn)地中主要重金屬元素為砷、鉛、鉻、鎘。根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618-2018),除鉛(70 mg·kg-1)外,該稀土尾礦區(qū)其余重金屬元素均在風(fēng)險(xiǎn)篩選值內(nèi),對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量安全的風(fēng)險(xiǎn)一般可以忽略。王草是砷、鉛、鉻、鎘的耐性植物,適量的重金屬污染能提升王草生物量[40],同時(shí)王草還是砷、鉛、鉻的低富集植物,鎘的富集植物[41],其富集量均為地下部分高于地上部分[42]。本試驗(yàn)地土壤重金屬含量較低,種植的王草地上部分重金屬較低符合飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),不同施肥處理中,Q+Z組和Q組較為顯著的降低了王草重金屬含量,可能的原因是蚯蚓糞可影響土壤可交換態(tài)重金屬含量,降低土壤重金屬濃度,起到鈍化劑的作用[43]。

3.3 不同施肥處理對(duì)王草飼用價(jià)值的綜合評(píng)價(jià)

粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分含量是衡量王草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo),株高、莖粗、分蘗數(shù)、葉片數(shù)和產(chǎn)量是顯示王草生長(zhǎng)發(fā)育情況,影響王草種植的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值的重要指標(biāo)。本研究中不同指標(biāo)排序結(jié)果不一致,而從某單一指標(biāo)評(píng)價(jià)王草的飼用價(jià)值具有一定的片面性,需要進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)。何振富等[44]運(yùn)用隸屬函數(shù)法對(duì)甘肅臨夏地區(qū)10個(gè)青貯玉米品種的生產(chǎn)性能及飼用價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià),鄒君洪等[45]利用隸屬函數(shù)法對(duì)川西北天然草地17種野生飼用植物進(jìn)行飼用價(jià)值評(píng)價(jià),與前人研究相似,本研究采用隸屬函數(shù)法對(duì)不同施肥處理王草的飼用價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果更為客觀準(zhǔn)確。結(jié)果顯示,Q+Z組第一年飼用價(jià)值第二,后兩年飼用價(jià)值第一,綜合三年飼用價(jià)值0.913 1,排序第一,其他處理組和CK組的排序依次為Q>N+Z>N>CK>Z。處理組間表現(xiàn)為蚯蚓糞組優(yōu)于腐熟牛糞組,沼液配施組優(yōu)于單一施肥組。

4 結(jié)論

贛南離子型稀土尾礦施用蚯蚓糞或腐熟牛糞,以及兩者配施沼液均能顯著提升王草農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì),而蚯蚓糞單獨(dú)或配施沼液處理效果均優(yōu)于腐熟牛糞,適宜作為離子型稀土尾礦區(qū)種植王草的較優(yōu)施肥處理。