摘 要：發(fā)酵工藝將養(yǎng)殖廢水發(fā)酵制作液態(tài)有機肥對資源化利用畜禽養(yǎng)殖廢水和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。文章利用養(yǎng)豬廢水、養(yǎng)牛廢水和家禽廢水為原料發(fā)酵制成液態(tài)肥，以水稻為研究對象，設計不同對比試驗，研究不同類型畜禽養(yǎng)殖廢水發(fā)酵液態(tài)有機肥對種植土壤和種植作為的影響。研究結果表明，三種類型的液態(tài)肥對土壤速效氮和速效磷有明顯增加，養(yǎng)牛廢水液態(tài)肥12kg/畝處理的效果最好；養(yǎng)牛廢水液態(tài)肥12kg/畝和養(yǎng)豬廢水液態(tài)肥12kg/畝兩種處理土壤容重整體降幅較大，改良效果較好。就改善孔隙度這一單因素而言，養(yǎng)牛廢水液態(tài)肥12kg/畝處理與家禽廢水液態(tài)肥12kg/畝處理處理最好；同時三種液態(tài)肥對水稻的株高和葉綠素含量都有明顯的速進作用。研究結果可為資源化利用畜禽養(yǎng)殖廢水提供科學依據(jù)。

關鍵詞：發(fā)酵；液態(tài)有機肥；畜禽養(yǎng)殖廢水；土壤

引言

近年來，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，改善農(nóng)村生產(chǎn)生活的重要經(jīng)濟支柱，但同時，畜禽養(yǎng)殖會產(chǎn)生大量的廢水，處理不當會引起一系列的環(huán)境問題。畜禽養(yǎng)殖廢水是一種富含N、P的高濃度有機廢水，直接排放或受雨水沖洗進入水體，會造成地表水、地下水及農(nóng)田的嚴重污染。養(yǎng)殖廢水中的大量含氮化合物在土壤微生物的作用下，通過氨化、硝化等化學反應過程形成NO3--N下滲到地下水，造成地下水中硝酸鹽含量過高，使水質不能用于飲用，嚴重影響人體健康。豬場廢水是典型的高濃度富磷廢水，磷是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須的營養(yǎng)元素，其回收利用對于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和控制水體污染具有重要意義。奶牛場廢水中包含約93%的水、0.7%的蛋白質、0.3%的脂肪、4±5%的乳糖和0.5±0.6%的鹽分，養(yǎng)分含量較高，具有很高的回用價值。家禽廢水由于氨氮濃度、有機物濃度與總磷濃度較高，直接排放不利于生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。發(fā)酵工藝可將養(yǎng)殖廢水發(fā)酵制作液態(tài)有機肥以進行資源化利用，文章設計不同試驗，研究液態(tài)肥的施用對土壤營養(yǎng)元素累積、水稻生理生長的影響，旨在為液態(tài)有機肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用提供理論和實踐依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試作物為水稻。供試肥料為生物有機液態(tài)肥料，分別為液態(tài)肥Z、液態(tài)肥N、液態(tài)肥Q，三種液態(tài)肥養(yǎng)分含量如表1所示；液態(tài)肥Z為以養(yǎng)豬廢水為原料發(fā)酵制成，液態(tài)肥N和液態(tài)肥Q分別以養(yǎng)牛廢水和家禽廢水為原料發(fā)酵制成。

試驗裝置采用水桶，在桶一端壁自下而上每0.15m有排水管與水套相連，以人工控制土壤水分。試驗用土為南京當?shù)氐牡咎锿寥?，風干后過2mm篩，按容重為1.30g/cm3裝入水桶，每桶土壤重量約為8kg。處理間為隨機區(qū)組設計，重復2次。水稻種植密度為70株/m2。不同類型液態(tài)肥的施用量如表2所示，單獨一種類型液態(tài)肥采用兩種施用量，分別是8kg/畝和12kg/畝。

1.2 試驗方法

在水稻生長期間，單個處理每15d采集土樣一次，取樣深度為0-20，20-40cm，并測定土壤基本理化性質。水稻成熟后，采集植株測定單位面積植株氮、磷累積量。主要測量指標包括：

（1）土壤養(yǎng)分測定：速效氮測定（采用堿解擴散法）；速效磷測定（采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法）；有機質測定（采用重鉻酸鉀氧化法）。

（2）土壤孔隙度測定：稱重法。

（3）土壤pH值測定：采用PH值速測儀對不同土層土壤PH值進行測定，型號為METTLER TOLEDO FE20。

（4）土壤陽離子交換量：NH4Cl-（NH4）2C2O4法。

（5）植株養(yǎng)分測定：全氮（H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法）；全磷（H2SO4-H2O2消煮，釩鉬黃比色法）。

2 試驗結果與討論

2.1 液態(tài)肥施用對土壤速效養(yǎng)分含量的影響

一般氮素在土壤中以有機化合物的形態(tài)存在，依靠土壤中含氮有機物的不斷分解轉化成無機態(tài)氮化合物，速效氮的特性是易溶于水，也稱水解氮，是速效性養(yǎng)分，供植物吸收，吸濕性強，其含量的多少是短期供氮水平的指標，氮是植物生長發(fā)育不可或缺的營養(yǎng)元素之一，測定土壤中速效氮的含量對植物的施肥管理有著重要的意義。表3所示為液態(tài)肥施用下土壤速效氮含量隨移栽時間的動態(tài)變化，總體來看，土壤速效氮含量呈上升趨勢，增幅在1.11%-5.53%，峰值出現(xiàn)在15d，45d和75d，說明基肥、追肥和穗肥的施用對土壤速效氮含量的增加有顯著作用，75d之后土壤速效氮含量呈下降趨勢，但降幅不明顯，105d時土壤0-20cm，20-40cm速效氮含量大于同土層基土速效氮含量。基土0-20cm土層的速效氮含量為113.7mg/kg，移栽15d后（即基肥施用后），速效氮含量的增幅在9.6%-17.5%，其中處理N2增幅最大，Q2次之，為14.9%；基土20-40cm土層速效氮含量為107.4%，移栽15d后（即基肥施用后），土壤速效氮含量的增幅在8.65%-12.01%，仍以處理N2最大。三組處理相比，結果表明，液態(tài)肥N2處理效果最好。

土壤速效磷作為土壤有效磷貯庫中對作物最為有效部分，能直接供作物吸收利用，因而是評價土壤供磷能力的重要指標。表4所示為土壤速效磷的動態(tài)變化，與土壤速效氮變化規(guī)律較為相似，土壤速效磷含量的峰值點出現(xiàn)在移栽后15d，45d和75d，說明施肥對于土壤中速效磷含量的增加有顯著影響。0-20cm土層的速效磷增幅總體高于20-40cm，說明液態(tài)肥的施用對土壤速效磷含量增加的作用主要體現(xiàn)在表層土壤，計算發(fā)現(xiàn)，移栽后105d，0-20cm不同液態(tài)肥處理土壤速效磷含量的增幅為5.32%-19.29%，20-40cm不同液態(tài)肥處理土壤速效磷含量的增幅為1.02%-7.63%，液態(tài)肥N與液態(tài)肥Q土壤20-40cm速效磷含量基本沒有變化。對不同液態(tài)肥之間土壤速效磷含量情況對比發(fā)現(xiàn)，移栽后105d，0-20cm土壤速效磷含量最高的處理為N2，達到35.87mg/kg，Q2次之，為34.27mg/kg，說明液態(tài)肥處理N與液態(tài)肥處理Q對增加表層土壤速效磷含量效果顯著。

2.2 液態(tài)肥施用對土壤基本理化性質的影響

土壤容重用來表示單位原狀土壤固體的重量，是衡量土壤松緊狀況的指標。容重的大小是土壤值低、結構、孔隙等物理性狀的綜合反映，同時也受外部因素，如降雨、灌水、耕作活動的影響。一般對于同一質地的土壤來說，容重的大小，則可以大體反映出土壤結構狀況。容重越小（不低于1.14），土壤越疏松，結構性好，反之，表明土壤緊實，結構性差。表5中所示施用液態(tài)肥前后土壤容重的變化。CK處理容重各土層容重均有所上升，尤其是最下層（0-60cm）土壤容重，上升幅度最大，達到8.46%，試驗結束時，該層土壤容重為1.41g.cm-3，說明比較其他土層而言，該層土壤結構性較差；施用液態(tài)肥的處理，容重整體呈下降趨勢，各土層容重變化規(guī)律較為一致，0-20cm土層容重最小，20-40cm土層次之，40-60cm土層容重最大。施用液態(tài)肥后，土壤容重的降幅在0.71%-7.69%，其中Q1降幅較小，0-20cm，20-40cm，40-60cm分別降低了3.08%，2.31%，0%，說明液態(tài)肥Q雖有改良土壤容重的效果，但相比其他處理而言效果較差；N2處理降幅較大，0-20cm，20-40cm，40-60cm分別降低了7.69%，3.84%，3.07%，0-20cm土壤容重降幅大于該土層其他處理。對試驗前后土壤容重的分析結果表明，適當施用液態(tài)肥可降低土壤容重，改善土壤結構，對不同液態(tài)肥處理容重降幅的比較分析發(fā)現(xiàn)，N2，Z2處理土壤容重整體降幅較大，改良效果較好。

孔隙狀況影響水、氣含量，也就影響?zhàn)B分的有效化和保肥供肥能力，還影響土壤的增溫與穩(wěn)溫，因此土壤松緊度和孔隙狀況對土壤肥力的影響是巨大的，同時也對作物生長有重要作用。如果土壤過于緊實，總孔隙度小，其中小孔隙多，大孔隙少，影響作物的根系生長；土壤過于疏松時，總孔隙度增大，植物扎根不穩(wěn)，容易倒伏。土壤孔性取決于土壤質地、松緊度、有機質含量和結構等土壤本身性狀的影響，另外一些外部因素如耕作、施肥、灌溉、排水等人為措施對土壤孔隙的影響很大，因而它一直處于動態(tài)變化之中。表中所示試驗前后孔隙度變化可直觀地看出液態(tài)肥施用對土壤孔隙度的影響。CK處理孔隙度呈下降趨勢，其中40-60cm降幅大于0-20 cm與20-40cm土層，這與嚴潔與彭世彰等的研究成果相互印證。液態(tài)肥處理中，表層土壤的孔隙度升高幅度相對較高，而0-60cm土壤基本沒有變化，這說明各處理的孔隙度上層好于下層，0-20cm，20-40cm，40-60cm各液態(tài)肥處理孔隙度的增幅分別為3.90%-10.75%，1.52%-8.33%，0.51%-2.25%，說明液態(tài)肥對孔隙度的改善主要體現(xiàn)在對于表層土壤孔隙度的改善，而0-60cm土層除Z2有所下降以外，其余均出現(xiàn)較小幅度的上升，這可能由于短期施用液態(tài)肥對深層土壤的改良效果不能立竿見影，后續(xù)試驗應著重觀測連續(xù)施用液態(tài)肥對深層次土壤孔隙度的影響。比較液態(tài)肥處理對改善土壤孔隙度的效果發(fā)現(xiàn)，N2處理0-20cm孔隙度增加10.75%，顯著高于其他處理；Q2處理次之，達到8.72%；Z1處理僅為3.99%，相對較差，就改善孔隙度這一單因素而言，N2與Q2為推薦處理。

土壤酸堿性是土壤的重要化學性質，對土壤微生物的活性、礦物質和有機質的分解起著重要用，并影響土壤養(yǎng)分元素的釋放、固定和遷移。表中可看出，試驗前后土壤PH均在合理范圍，試驗初始時土壤pH均為5.84，一季水稻種植結束時，各處理土壤PH值均有所下降，0-20cm，20-40cm，40-60cm土層土壤PH值呈遞增趨勢。CK處理PH降幅最大，0-20cm，20-40cm，40-60cm土層分別下降了5.14%，3.77%和0.41%，液態(tài)肥處理土壤PH值下降幅度遠小于CK處理，0-20cm，20-40cm，40-60cm土層PH值降幅在0.86%-2.40%，0.68%-1.71%，0.17%-1.31%，上層土壤PH值降幅大于下層土壤。

2.3 液態(tài)肥施用對水稻生理生長的影響

2.3.1 液態(tài)肥施用對水稻株高的影響

株高對形成水稻產(chǎn)量群體有重要的意義，植株過高，營養(yǎng)體生長過旺，與生殖生長競爭養(yǎng)分，最終會影響產(chǎn)量；植株過矮，營養(yǎng)體生長不良，不能為生殖生長提供必要的養(yǎng)分，也會降低產(chǎn)量。在一定的程度上可以通過增加施肥量來增加株高和產(chǎn)量，但過度施肥使得株高過高，容易造成水稻倒伏和減產(chǎn)。從總體來看，液態(tài)肥施用下，較低施肥量與較高施肥量相比，株高明顯低于較高施肥，說明在一定的施肥范圍內，水稻株高與施肥量呈正相關。

表6中可以看出，20d時不同處理水稻株高已有差異，其中CK處理最低，僅為23.8cm，N2處理最高，達到35.9cm；20d后水稻株高增長顯著，但并非一直增長；100d時，水稻株高為84.5cm-110.0cm，仍以CK株高最低，為84.5cm，Q1最高，達到110.0cm。液態(tài)肥Q1與Q2之間的株高差異不大，這從側面說明施肥量并非越大越好。圖1中株高變化更為直觀，總體來看，不同處理株高變化可分為三個階段，20d-30d為快速增長，30d-75d為緩慢增長，75d-100d各處理株高變化不大。就株高這一單因素來看，Q1與N2肥效較好，對株高增長的影響顯著。

2.3.2 液態(tài)肥施用對水稻葉綠素含量的影響

光合作用是水稻葉綠素利用二氧化碳和水把光能轉變成化學能的過程，所以在一定的范圍內，水稻葉片的葉綠素含量和水稻葉片氮素營養(yǎng)、葉片顏色、水稻產(chǎn)量、水稻品質存在著密切關系。水稻對養(yǎng)分的變化反應敏感，為了獲得高產(chǎn)、優(yōu)質的水稻，生產(chǎn)上通過將水稻葉片葉綠素含量變化引起的葉色變化作為營養(yǎng)管理、水稻氮素營養(yǎng)狀況跟蹤和科學施肥判斷的重要指標。而施肥條件將影響葉片中葉綠素a和葉綠素b的含量，通過影響光合作用進而影響作物產(chǎn)量。表7所示為葉綠素含量速測儀所測在液態(tài)肥施用條件下，水稻葉綠素含量的動態(tài)變化，由于光合作用減弱，葉片開始衰老，水稻成熟期時葉綠素含量有所下降，整體來看，水稻葉綠素衰退的時間在移栽后75d左右，75d達到峰值，這種變化趨勢也由于水稻生長過程中，前期作物不斷積累營養(yǎng)，后期由于生理代謝的需要，營養(yǎng)物質不斷地轉化到籽粒中，符合植物生長的源庫流協(xié)調機制。對于同一類液態(tài)肥，施氮量較高的處理其水稻葉綠素含量高于施氮量較低的處理；液態(tài)肥N2的水稻葉綠素含量總體要略高于其他處理，移栽75d時其葉片相對葉綠素含量達到38.9；CK處理水稻葉綠素含量減低，說明CK處理水稻植株的營養(yǎng)狀況相對較差。

圖2中可以更直觀地看出液態(tài)肥施用條件下，水稻葉綠素含量的變化，其中CK處理的曲線基本一直位于最下方，說明CK處理各生育期葉綠素含量均低于液態(tài)肥處理，營養(yǎng)狀況不佳。N2處理曲線位于最上方，Q2次之，說明，N2與Q2對水稻葉綠素含量的增加效果顯著，也從側面說明施用液態(tài)肥N與液態(tài)肥Q的水稻營養(yǎng)狀況較優(yōu)。總體來看，葉綠素的變化隨時間分為三個階段，20-30d為快速增長階段，各液態(tài)肥處理增幅較為一致，CK處理增幅較低；30d-75d為緩慢增長階段；75d-100d為衰退階段。

3 結束語

綜合上述分析，三種液態(tài)有機肥均表現(xiàn)出很高的肥效，并且對土壤中氮磷養(yǎng)含量的增加、土壤物理化學特性和土壤生理生長有重要影響，具體內容總結如下：

（1）液態(tài)肥對土壤中速效氮和速效磷含量有速進作用，土壤中施用液態(tài)肥后，土壤速效氮和速效磷含量隨施用時間呈先上升后下降趨勢，三種處理中，液態(tài)肥N2處理效果最好，液態(tài)肥處理N與液態(tài)肥處理Q對增加表層土壤速效磷含量效果顯著。

（2）液態(tài)肥對土壤基本物理化學特性有很大影響，三種處理對土壤容重有明顯的減少作用，對三種不同液態(tài)肥處理容重降幅的比較分析發(fā)現(xiàn)，N2，Z2處理土壤容重整體降幅較大，改良效果較好。就改善孔隙度這一單因素而言，N2與Q2處理最好。

（3）液態(tài)肥對水稻生理生長影響顯著，液態(tài)肥施用下，較低施肥量與較高施肥量相比，株高明顯低于較高施肥，說明在一定的施肥范圍內，水稻株高與施肥量呈正相關。液態(tài)肥對葉綠素的影響顯著，水稻葉綠素的變化隨時間分為三個階段，20-30d為快速增長階段，各液態(tài)肥處理增幅較為一致，CK處理增幅較低；30d-75d為緩慢增長階段；75d-100d為衰退階段。

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