“稻-油”轮作模式下沼液连续三年施用对油菜产量、品质及土壤质量累积影响的研究

摘要

沼液是一种可再生资源，含有丰富的氮磷钾等营养元素，沼液农用可满足作物的营养需要，减少农业成本，增加经济效益。沼液农用是一条促进农业增效、改进生产条件、建立生态农业、发展绿色食品的有效途径。沼液农用能有效解决沼液资源化利用问题，将“废”变宝，为农业可持续生产提供有力的保障。
　　为了研究“稻-油”轮作模式下沼液长期施用对油菜产量、品质和土壤质量的影响，在四川省邛崃市固驿镇黑石村，进行了3年连续定位施用不同沼液量种植油菜田间小区试验，以确定沼液长期农用的可行性及最佳施用量范围，为沼液的有效处理和合理长期农用提供一定的理论依据。本试验主要研究结果如下。
　　1、油菜高产优质的沼液最佳施用量范围
　　本研究三年田间试验表明，沼液的不断施入可以有效地提高油菜产量和改善油菜籽品质，并在一定程度上提高油菜籽粒矿质元素含量，降低油菜籽粒的重金属污染风险。但沼液量的不同对油菜各项指标的影响也不尽相同，当沼液施用量在101250～183500 kg·hm-2范围内时，油菜生理指标处于最佳水平;当沼液施用量在101250～132500 kg·hm-2范围内时，同时控制基肥用量在37％左右可以良好促进油菜生长发育，苗肥用量在47％左右能增加油菜产量;当沼液施用量在101250～149500 kg·hm-2范围内时，油菜籽氮磷钾含量有较高水平;当沼液施用量在101250～132500 kg·hm-2范围内时，油菜籽营养指标有最佳水平;当沼液施用量在90000～132500kg·hm-2范围内时，油菜籽矿质元素含量有较高水平;当沼液施用量在22500～132500 kg·hm-2范围内时，能使油菜籽重金属含量维持在较低水平。
　　在控制沼液施用量范围的同时，试验结果还表明，在不同生长期施用沼液量的不同，会影响油菜籽中各项指标的差异，因此选择合适的各生长期沼液施用量对影响油菜籽品质有很重要的作用;油菜籽重金属安全评价结果可知，随着沼液量的不断增加，会增加油菜籽粒中重金属污染的风险，因此控制在较低水平的沼液施用量能降低污染风险。三年连续沼液的定位施用，能很好地促进油菜增产增质，而清水对照则不能满足油菜的生产，常规化肥施用导致油菜逐年减产，不利于油菜的可持续生产。综上可以得出，通过沼液施用量与油菜各项指标的关系分析，当沼液施用量控制在101250～132500 kg·hm-2范围内，基肥用量在37％左右，苗肥用量在47％左右，薹肥用量在16％左右，油菜能获得高产，同时油菜籽品质能达到最佳水平。
　　2、综合土壤质量与土壤安全的沼液最佳施用量范围
　　沼液中含有丰富的营养元素，施入土壤中不仅能供给作物生产的必要元素，同时能改善土壤质量，保持土壤肥力，但过量的沼液施入会带来负面影响，因此控制沼液施用量对土壤质量有着至关重要的作用。通过三年定位施用沼液与清水对照和常规化肥施用来种植油菜相比得出，单施化肥会导致土壤pH下降，造成土壤酸化板结，土壤肥力下降，重金属污染风险等不良影响。当控制沼液施用量在90000～132500 kg·hm-2范围内时，能有效地提高和保持土壤肥力，供作物正常的生长所需;当沼液施用量在90000～132500 kg·hm-2范围内时，土壤盐基离子有最佳水平;当沼液施用量在101250～149500 kg·hm-2范围内时，土壤微量元素有最优状态;当控制沼液施入量在22500～132500 kg·hm-2范围内，可使土壤中重金属含量处于较低水平。而通过土壤重金属安全评价可知，各重金属元素单因子污染指数随着沼液施用量的增加，其值随之上升，内梅罗综合污染指数也呈现相同趋势，其中重金属Cd贡献最大，因此控制外源Cd含量，能很好地降低P综值，可降低土壤遭受重金属污染的风险，达到可持续生产的目的。
　　三年连续定位施用沼液对土壤质量的影响是积极的，能有效地培肥土壤，不会导致土壤质量下降，连续施用沼液不仅有利于作物的生产，同时还能使土壤各项指标处于最佳水平。而常规化肥施用则不能很好地提高油菜产量，土壤还会出现酸化板结等不利现象，通过比较证明沼液的长期施用是有效可行的。综上所述，既要保持油菜高产优质，同时又要提高土壤质量和降低土壤重金属污染的风险，在“稻-油”轮作模式下三年沼液农用的施用量应控制在101250～132500 kg·hm-2范围内。

目录

论文说明

声明

摘要

1 前言

1．1 选题背景

1．1．1 能源危机

1．1．2 环境污染和地球生态现状

1．1．3 沼气事业的蓬勃发展

1．2 文献综述

1．2．1 沼液成分的研究

1．2．2 沼液农用的技术发展

1．2．3 沼液施用改善农产品产量品质的研究

1．2．4 沼液施用对土壤质量的影响

1．2．5 沼液施用对微生物数量和土壤酶活的影响

1．2．6 沼液发展面临的问题

1．3 研究内容

1．3．1 油菜不同生长发育期施用不同量沼液对油菜产量和品质的影响

1．3．2 沼液不同施用量对土壤质量的影响

1．3．3 确定沼液的适宜施用量

1．3．4 沼液连续施用对油菜产量品质及土壤质量累积的影响

2 材料与方法

2．1 供试材料

2．2 试验地点

2．3 试验设计

2．4 样品采集及指标测定

2．4．1 生育期的记载

2．4．2 油菜主要经济性状及干物重的测定

2．4．3 油菜品质指标的测定

2．4．4 土壤的分析测定

2．4．5 沼液的分析测定

2．5 数据统计分析方法

3 结果与分析

3．1 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对油菜生长的影响

3．1．1 油菜生育期变化

3．1．2 油菜生理性状变化

3．2 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对油菜产量及干物质重的影响

3．2．1 油菜产量三年变化

3．2．2 油菜干物质重变化

3．3 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对油菜籽品质的影响

3．3．1 油菜籽氮磷钾的影响

3．3．2 油菜籽营养指标的影响

3．3．3 油菜籽矿质元素的影响

3．3．4 油菜籽重金属的影响

3．4 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对土壤理化性质的影响

3．4．1 沼液施用对土壤肥力的影响

3．4．2 沼液施用对土壤盐基离子的影响

3．4．3 沼液施用对土壤微量元素的影响

3．4．4 沼液施用对土壤重金属元素的影响

3．5 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对土壤微生物的影响

3．6 稻油轮作模式下沼液连续三年施用油菜重金属安全性评价及土壤重金属评价

3．6．1 单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法

3．6．2 评价标准的选择

3．6．3 油菜重金属安全性评价

3．6．4 土壤重金属安全性评价

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．1．1 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对油菜生长的影响

4．1．2 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对油菜产量和油菜籽粒营养品质的影响

4．1．3 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对油菜籽粒氮磷钾和矿质元素含量的影响

4．1．4 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对油菜籽重金属含量的影响

4．1．5 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对土壤微生物数量的影响

4．1．6 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对土壤基本理化性质的影响

4．1．7 稻油轮作模式下沼液连续三年施用对土壤微量元素和重金属含量的影响

4．2 结论

4．2．1 油菜高产优质的沼液最佳施用量范围

4．2．2 综合土壤质量与土壤安全的沼液最佳施用量范围

5 展望及建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文