徐 莉，周 偉，俞元春，王 玫，侯文軍，徐長(zhǎng)柏，戴 成

沼液施用對(duì)楊樹林地土壤性質(zhì)及林分生長(zhǎng)的影響

徐 莉1,2，周 偉1,2，俞元春1,2，王 玫3，侯文軍1,2，徐長(zhǎng)柏4，戴 成5

（1.南京林業(yè)大學(xué) 生物與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.南京林業(yè)大學(xué) 南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京210037；3.江蘇省東臺(tái)市農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 東臺(tái)224200；4.江蘇省東臺(tái)市林場(chǎng)，江蘇 東臺(tái)224243；5.中糧肉食（江蘇）有限公司，江蘇 東臺(tái)224243）

隨著畜牧養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；?、集約化發(fā)展，禽畜糞便沼氣工程產(chǎn)生的沼液數(shù)量增加，沼液中氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素豐富，直接排放極易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化和環(huán)境污染。以中糧肉食（江蘇）有限公司沼氣廠的豬糞沼液為試驗(yàn)材料，通過2次施入不同量沼液的處理，研究了施用沼液對(duì)楊樹Populus林地土壤性質(zhì)及林分生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：施用沼液能顯著增加（P＜0.05）土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高土壤肥力。施沼液1 125 m3·hm－2（處理C5）土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加28.0%，土壤全氮增加35.5%，有效磷增加62.3%，速效鉀增加33.5%。施沼液量450 m3· hm－2以下對(duì)楊樹生長(zhǎng)有較明顯的促進(jìn)作用。圖2表1參13

森林土壤學(xué)；豬糞沼液；楊樹；土壤肥力；生長(zhǎng)

隨著中國(guó)畜牧養(yǎng)殖業(yè)向著規(guī)?；?、集約化的方向發(fā)展，大中型沼氣工程數(shù)量也與日劇增［1－2］。沼氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)過程中除了產(chǎn)生清潔能源——甲烷外，還產(chǎn)生大量的沼液。目前，厭氧發(fā)酵后的沼液主要是直接排放，其中含有大量氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，極易造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化［3］。楊樹Populus是中國(guó)栽培面積最大木材產(chǎn)量最高的速生用材樹種之一，不僅具有生長(zhǎng)快、成材早、產(chǎn)量高、易于更新的特點(diǎn)，而且具有廣泛的工業(yè)用途。楊樹人工林在栽培過程中存在土壤肥力下降、林分生產(chǎn)力降低的現(xiàn)象，如何維持或提高楊樹林地土壤肥力已成為楊樹持續(xù)利用的關(guān)鍵問題［4－5］。沼液是禽畜糞便等有機(jī)物經(jīng)過厭氧發(fā)酵后的殘留液體，主要包括發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機(jī)、無機(jī)鹽類，如銨鹽、鉀鹽、磷酸鹽等可溶性物質(zhì)，其總固體含量小于1%。與沼渣相比，沼液雖然養(yǎng)分不高，但其養(yǎng)分主要為速效性養(yǎng)分，這是由于發(fā)酵物長(zhǎng)期浸泡水中，可溶性養(yǎng)分自固相轉(zhuǎn)入液相，提高了速效養(yǎng)分含量，能迅速被作物吸收利用，不但能提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且具有防病抗逆作用，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)液體肥料［6－9］。本研究以中糧肉食（江蘇）有限公司沼氣廠的豬糞沼液為試驗(yàn)材料，研究了蘇北平原地區(qū)沼液施肥對(duì)楊樹林地土壤性質(zhì)及林分生長(zhǎng)的影響，旨在找出豬糞沼液林地利用的技術(shù)途徑和方法，為畜牧養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)及楊樹林地土壤肥力的維護(hù)提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于江蘇鹽城市東臺(tái)林場(chǎng)，地理位置為32°52′N，120°49′E。屬北亞熱帶暖濕季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫為14.4°C，年平均降水量為1 059.9 mm，無霜期為200 d，日照時(shí)數(shù)為2 213.8 h。土壤質(zhì)地為砂壤土。土壤理化性質(zhì)：容重1.34 g·cm－3，pH 8.76，有機(jī)質(zhì)6.24 g·kg－1，全氮0.32 g·kg－1，全磷0.25 g·kg－1，全鉀3.10 g·kg－1，有效磷25.22 mg·kg－1，速效鉀30.65 mg·kg－1，沼液pH 7.4，全氮1 200.00 mg·L－1，全磷130.00 mg·L－1，全鉀920.50 mg·L－1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)林分為3年生楊樹幼林，試驗(yàn)小區(qū)面積240 m2（12.0 m×20.0 m），有楊樹20株·小區(qū)－1。豬糞沼液由中糧肉食（江蘇）有限公司提供。試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，即C1，C2，C3，C4和C5，各處理的沼液施肥量分別為5.40，10.80，16.20，21.60，27.00 m3（沼液施用量225，450，675，900，1 125 m3·hm－2設(shè)置），沼液在2013年的3月與8月平均施入，同時(shí)設(shè)置無沼液施肥的對(duì)照（ck），小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次·小區(qū)-1。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

在2013年的3月（沼液施肥前）、7月和11月測(cè)定樹木胸徑和樹高，測(cè)15～20株·小區(qū)－1。采集土壤樣品，土壤樣品采集時(shí)隨機(jī)取樣點(diǎn)5個(gè)·小區(qū)－1，采樣點(diǎn)至少距楊樹1 m遠(yuǎn)，以避開楊樹根系的影響，利用土鉆采集0～20 cm的表層混合樣品，測(cè)定土壤中氮、磷、鉀的全量和有效量，采用Excel 2007和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液對(duì)楊樹林地土壤pH值和養(yǎng)分的影響

沼液pH 7.4，低于土壤的pH值。施用沼液后，楊樹林地的土壤酸堿度變化范圍為pH 8.42～8.65，與對(duì)照比較，土壤pH值稍有降低，但無顯著差異（表1）（P＜0.05）。施用沼液能顯著增加（P＜0.05）土壤的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨著沼液施用量的增加更加明顯（P＜0.05）。1 125 m3·hm－2施用量（處理C5）在7月和11月的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照分別增加了23.3%和28.0%。土壤全氮的變化趨勢(shì)與有機(jī)質(zhì)的變化一致，施用沼液顯著增加土壤的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)（P＜0.05），最大增幅達(dá)35.5%（處理C5）。全磷、有效磷也是隨著沼液施用量的增加而增加，其中7月全磷增幅達(dá)到29.1%，11月達(dá)到43.5%，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加更加顯著（P＜0.05），7月達(dá)到58.3%，11月達(dá)到62.3%（處理C5）。全鉀和速效鉀7月增幅分別為28.9%和20.8%，11月的增幅分別為37.8%和33.5%（處理C5）?？梢钥闯觯焊魈幚?1月土壤中各養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和增幅均較7月份高。

2.2 沼液對(duì)楊樹生長(zhǎng)的影響

2.2.1 沼液對(duì)楊樹胸徑生長(zhǎng)的影響 從圖1可以看出：施用沼液8個(gè)月后，對(duì)照胸徑增長(zhǎng)0.31 cm，C1處理增長(zhǎng)0.35 cm，C2處理增長(zhǎng)0.54 cm，C3處理增長(zhǎng)0.22 cm，C4處理增長(zhǎng)0.12 cm，C5處理增長(zhǎng)0.09 cm，僅C1和C2處理?xiàng)顦湫貜缴L(zhǎng)高于對(duì)照，其中C2處理的楊樹胸徑增幅較為明顯（P＜0.05），達(dá)到3.75%，其他處理胸徑生長(zhǎng)低于對(duì)照。

表1 沼液對(duì)楊樹林地土壤養(yǎng)分的影響Table 1 Effects of biogas slurry on soil nutrients of poplar plantation

2.2.2 沼液對(duì)楊樹樹高生長(zhǎng)的影響 從圖2可以看出：施用沼液8個(gè)月后，對(duì)照樹高增長(zhǎng)1.5 m，C1處理增長(zhǎng)2.2 m，C2處理增長(zhǎng)2.0 cm，C3處理增長(zhǎng)1.7 m，C4處理增長(zhǎng)1.1 m，C5處理增長(zhǎng)0.8 m，處理C1處理、 C2處理和C3處理?xiàng)顦涓呱L(zhǎng)高于對(duì)照，其中C1處理的增長(zhǎng)量最大。

圖1 沼液對(duì)楊樹胸徑生長(zhǎng)的影響Figure 1 Effects of biogas slurry on DBH of poplar plantation

圖2 沼液對(duì)楊樹樹高的影響Figure 3 Effects of biogas slurry on height of poplar plantation

3 討論

沼液中有部分未完全分解的原料，施入林地后可繼續(xù)分解，緩慢釋放養(yǎng)分，長(zhǎng)期為楊樹供肥。施用沼液后楊樹林地土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、有效磷及速效鉀均發(fā)生了一定的變化。研究地區(qū)楊樹林地土壤呈堿性（pH 8.7左右），豬糞沼液pH 7.4左右，在施入沼液一段時(shí)間后，土壤pH值沒有產(chǎn)生顯著的變化（P＜0.05），較對(duì)照還有一定程度的降低，表明在鹽堿地施用沼液對(duì)土壤有一定的改良作用。施用沼液后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、有效磷及速效鉀等均有明顯的增加，這說明沼液中含有大量氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，能夠顯著增加土壤的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（P＜0.05），提高土壤肥力。

楊樹生長(zhǎng)并不是隨著施用沼液量的增加而增加。從試驗(yàn)結(jié)果看，較低數(shù)量沼液施肥（如C1處理和C2處理）促進(jìn)了楊樹生長(zhǎng)，而在增加沼液施入量后，楊樹生長(zhǎng)沒有隨之增加，可能是過量施入沼液，導(dǎo)致土壤中水分含量過高，影響楊樹根系的呼吸作用，從而影響楊樹根系的吸［10－13］。也有可能是的沼液含有多種有機(jī)物質(zhì)、活性成分、激素類物質(zhì)，而施入量加大，短時(shí)間內(nèi)無法被土壤中微生物完全分解，產(chǎn)生一定的有害物質(zhì)，造成楊樹的生長(zhǎng)受抑制。沼液含有氮、磷、鉀三大營(yíng)養(yǎng)元素及多種微量元素，適量的施用沼液能提高土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，促進(jìn)林木生長(zhǎng)［14］，但是其中還是含有激素、重金屬等有害物質(zhì)，過多施用也會(huì)造成土壤的污染，施用沼液對(duì)楊樹林地土壤肥力及生長(zhǎng)的長(zhǎng)期影響需要更進(jìn)一步研究。

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Soil properties and poplar growth with pig manure biogas slurry

XU Li1,2,ZHOU Wei1,2,YU Yuanchun1,2,WANG Mei3,HOU Wenjun1,2,XU Changbai4,DAI Cheng5
（1.College of Biology and Environment,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu,China;2.Coinnovation Center for Sustaintable Forestry in Southern China,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu, China;3.Agriculture Commission of Dongtai,Dongtai 224200,Jiangsu,China;4.Dongtai Forest Farm,Dongtai 224243,Jiangsu,China;5.COFCO Meat（Jiangsu）Co.,Ltd,Dongtai 224243,Jiangsu,China）

As scale and intensity increase with development of the animal husbandry industry,use of manure biogas slurry from livestock biogas slurry projects also increases.To counter any possibility of water eutrophication and environmental pollution from direct emissions of pig manure biogas which is rich in N,P,K,and other nutrients,the effects of pig manure biogas slurry applied on soil properties and growth of a poplar（Populus）plantation were studied.The biogas plant of COFCO carnivorous （Jiangsu）Co.Ltd produced the slurry. Results showed that 1 125 m3·hm－2biogas slurry fertilization（C5）increased soil organic matter（28%）,total N （35.5%）,available P （62.3%）,and available K 33.5%.Also,biogas slurry fertilization below 450 m3·hm－2was detrimental to poplar growth.［Ch,2 fig.1 tab.13 ref.］

forest soil science;pig manure biogas slurry;poplar;soil fertility;growth

S714.2

A

2095-0756（2015）02-0204-04

浙 江 農(nóng) 林 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)，2015，32（2）：204-207

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.02.006

2014-04-23；

2014-06-12

江蘇省林業(yè) “三新”工程項(xiàng)目（lysx［2012］42）；江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（BE2013382）；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目（PAPD）

徐莉，從事土壤生態(tài)研究。E-mail：xuli_1988@126.com。通信作者：俞元春，教授，博士生導(dǎo)師，從事土壤生態(tài)、營(yíng)養(yǎng)等研究。E-mail：ycyu@njfu.com.cn