粮—油—粮种植模式下沼液连续施用对土壤质量和稻米品质的影响

沼液是一种营养丰富的液态有机肥,合理施用沼液能够培肥土壤,改善土壤的理化性质,增加作物抗病虫害的能力,提高作物的产量和品质。沼液农用作为一种资源化利用方式,既可缓解沼气工程中处理沼液的后序压力和成本,也能减少农业生产对化肥、农药的需求,降低其对环境的危害和农业生产成本。 四川是畜禽养殖和农业大省,将沼液资源化利用与农业生产相结合对畜禽养殖业和农业的可持续发展具有重要意义。本研究选择黄棕壤性水稻土,利用沼液(以当地规模化养殖场的猪粪尿为发酵原料)作肥源种植水稻,以清水和常规化肥处理为对照,设置不同的沼液施用量,研究了“粮-油-粮”种植模式下,三季作物沼液连续施用对土壤质量及水稻产量和品质的影响,探究适合南方山丘区水稻种植的适宜沼液施用量以及当地土壤对沼液农用的最大承受力。研究表明： (1)三季作物种植连续施用沼液后,与原始土壤相比,沼液处理的土壤pH值、速效钾、CEC含量都有不同程度的提高,碱解氮除沼液施用量为6000kg/666.7m2时较原始土壤上升了2.40%外,其余处理都有所降低,土壤有机质、全氮和有效磷含量都有不同程度的下降。 (2)土壤有效态Fe含量在沼液施用量为3600～4800kg/666.7m2时较原始土壤有所上升,其余处理都持续下降；有效态Mn的含量除沼液施用量为6000kg/666.7m2时较原始土壤有所上升外,其余处理都比原始土壤低,其中下降最多的是清水对照,较原始土壤下降了52.81%；有效态Cu的含量只有当沼液施用量为3600kg/666.7m2时较原始土壤提高了11.96%,其余都有所下降；所有沼液处理的土壤有效态Zn含量较原始土壤都有不同程度的提高,当沼液施用量为3600kg/666.7m2时提高最大,提高了87.33%。 (3)土壤Pb含量较原始土壤有较大下降；Ni含量比原始土壤有很大增加,当沼液施用量为6000kg/666.7m2时提高最大,较原始土壤上升了18.42%；土壤Cr含量总体上较原始土壤有所升高；土壤Cd含量在高沼液处理量下较原始土壤有所上升,低施用量下则有所降低；As含量有大幅增加,当沼液施用量为3600kg/666.7m2时,较原始土壤提高了76.40%；Hg含量较原始土壤有所降低。 (4)随着沼液施用量的增加,精米蛋白质、糙米率和Zn含量逐渐增加,总氨基酸、Mn、Cu、Ca、Mg则呈先升后降的趋势,而Fe含量持续下降,第二季水稻精米中只有Ca、Mg比第一季水稻含量高,其余元素都有所下降。 (5)“粮-油-粮”连续种植模式下,稻谷精米中的Pb、Cr、Cd和As的含量随着沼液施用量的增加呈不断增加的趋势,而Ni的含量呈先升后降的趋势,Hg未检出。第二季水稻精米中的Pb、Cr、Cd和Ni含量低于第一季水稻,而As含量有所增加。 (6)“粮-油-粮”种植模式下,连续施用沼液种植水稻,当以土壤质量为第一目标,第二季水稻沼液施用量控制在3600～4800kg/666.7m2时,土壤肥力较高,环境质量较好,施用沼液的环境效益较高；当以稻米质量为第一目标时,沼液施用量在3000～4200kg/666.7m2时,水稻的产量最高、品质最佳,施用沼液的环境效益、经济效益均较好；从施用沼液对土壤质量及水稻产量、品质等多方面因素综合考虑,沼液农用的最佳施用量为3600～4200kg/666.7m2,此时沼液农用的环境效益与经济效益达到最佳平衡。在该土壤上种植水稻的沼液最大承受力为4200kg/666.7m2,此时土壤和稻米的质量均较好。