原创 王润松等 南京林业大学学报，下面我们就来聊聊关于全程施用沼液研究?接下来我们就一起去了解一下吧!
全程施用沼液研究
原创 王润松等 南京林业大学学报
论文推荐
施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响
王润松1，徐涵湄1，曹国华2，沈彩芹2，阮宏华1*
1.南京林业大学生物与环境学院，南方现代林业协同创新中心；2.江苏省东台市林场。
近年来,随着规模化畜禽养殖业的迅猛发展，畜禽粪便带来的环境问题也日益突出中。由于沼气等厌氧发酵工程能够对畜禽粪便等农林废弃物进行无害化、资源化利用,因此得到了快速的发展,但如何妥善处置沼液等发酵残留物成为限制厌氧发酵技术发展的瓶颈性问题。农田回用是沼液利用普遍采用的方式。一方面,沼液含有丰富的N、P、K等植物生长所需营养元素和大量腐殖酸等有机活性物质,能显著提高土壤肥力 ,促进植物生长,提高果实产量和品质,且效果优于单施无机肥;另一方面,施用沼液能减少化肥使用量，降低生产成本,具有经济和生态双重效益。但是受到农户意愿和农田面积的限制,沼液回田利用具有一定的局限性。近年来,沼液在林业生产中的应用研究逐渐引起关主注。这不仅为沼液无害化、资源化处理提供了新思路,也有助于提高人工林生产力和土壤肥力,实现可持续发展。
细根是林木吸收水分和养分的重要器官直径、根长、比根长是研究细根形态、判断细根功能的最常用参数。研究发现，细根呼吸和直径呈较强的相关关系，细根越细代谢越活跃。细根根长对于细根有效获取养分和水分具有直接影响。比根长指细根单位质量的根长，一般认为,比根长较大的根系,其养分与水分吸收效率相对较高施肥是常见的营林措施,将直接影响细根对土壤资源的吸收策略。植物通过其根系形态可塑性获得竞争优势,以更有效地获取养分。目前，关于对林木细根的施肥研究主要侧重施用化肥,而对施用有机肥的研究鲜有报道。
杨树是世界中纬度平原地区栽培面积最大的速生用材树种之一。中国杨树人工林面积达840多万hm²,居世界第一。苏北是全国最大的杨树人工林种植集中区。因此，本期论文推荐的作者选取苏北典型杨树人工林作为试验样地,开展施加沼液肥效试验,旨在揭示不同沼液施用量处理对细根平均直径、平均长度和比根长的影响,以期为优化杨树施肥技术、促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。
下面跟学报君一探究竟！
作者简介
通讯作者
通讯作者：阮宏华，男，1963年12月生，南京林业大学教授，博士生导师，致力于研究全球变化、林业生态、土壤生态、水岸生态等诸多生态领域。
第一作者
第一作者：王润松，男，1994年2月出生，南京林业大学生态学学术型硕士研究生,主要研究方向为土壤生态学、森林生态学。
关键词：沼液；杨树人工林；细根；形态特征
基金项目：国家重点研发计划( 2016YFD0600204) ;江苏高校优势学科建设工程资助项目( PAPD)。
引文格式：王润松,徐涵湄,曹国华,等.施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响[J].南京林业大学学报(自然科学版), 2021 ,45(5):121-126.WANG R S,XU H M,CAO G H,et al. Effects of applying biogas slurry on the morphological characteristics of fine roots of poplar plantations[J].Jourmal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition) ,2021,45(5):119-124.DOI：10.12302/j. issn.1000-2006.202006052.
1目的
研究施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响,以期为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术、促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。
2方法
2018年10月,在4种长期施用沼液(施用量0、125、250和375 m³/hm²)的杨树人工林野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0~20,≥20~40和≥40~60cm)土芯样品;在实验室分拣出杨树活细根,经清洗、分级、扫描、烘干、称量,比较不同处理下不同土层1~5级细根平均直径、平均长度和比根长。
2.1 试验材料
研究区位于江苏省盐城市境内的东台国有林场(120°49'E, 32°52'N)。该研究区地貌属泥沙淤积平原地貌,气候属亚热带和暖温带的过渡区,年均气温14.6 ℃,年均降雨量1 050 mm,无霜期225 d。研究区土壤类型为脱盐草甸土,土壤质地为砂质壤土。
▲试验样地
▲喷施沼液
2.2 研究方法
试验样地设立于2012年9月，根据经营条件和立地条件基本-致的原则,在东台国有林场选择10年生杨树(Populus deltoides cv.35) 人工林进行样地布置。样地约126 000 m²,株行距5 mx6 m。采用随机区组设置样方,每个样方大小10 mx12m,有9棵树。样方之间设立10 m宽的缓冲带,重复之间设立30 m左右空间间隔。林下植被主要有胡枝子(Lespedeza bicolor)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、枸杞(Lycium chinense )等灌木和车前子(Plantago asiatica )等草本植物。
由于沼液中氮素以铵态氮为主,因此根据沼液铵态氮含量和样地土壤有效氮含量设置4种沼液施用水平，所施沼液中铵态氮含量分别为土壤有效氮含量的0、1、2、3倍,对应沼液量分别为0(CK)、125(L)、250(M)、375(H)m³/hm²。每个施用水平设3个重复,共计12个样方。供试沼液由江苏省中粮集团提供,原料主要为猪粪。沼液每年除冬季外每季度(5、8、10月)施1次,施用方式为用泵进行地表均匀喷灌。供试沼液的pH为8.17,DOC、TN、NH 4-N、NO-3-N、TP和PO3-4-P的质量浓度分别为425.32、528.99、316.74、1.81、62.22和22. 63 mg/L。
3结果
随着沼液施用量的增加，杨树人工林各级细根平均直径和长度呈下降趋势,而比根长呈上升趋势。但不同土层的不同根序细根形态特征对沼液的响应不同:随着土层的加深和细根根序的增加,细根平均直径、平均长度和比根长的变化幅度多呈现减小趋势。
3.1 沼液施用量对不同土层细根平均直径的影响
不同沼液施用量处理下各级细根平均直径均随着根序增加呈现递增趋势,且差异显著(P<0.05)(图1)。
由图1可见,各土层1~5级细根平均直径均随沼液量的增加呈下降趋势。对于0~20cm土层(上层土),与对照(CK)相比125 m³/hm²低量沼液处理(L)下1~5级细根平均直径降幅分别为7.7%、18.8%、6.2%、2.7%、4. 6%;250 m³/hm²中量沼液处理(M)下1~5级细根平均直径降幅分别为24.2%、22. 、2.5%、4. 3%、4. 6%;375 m³/hm²高量沼液处理(H)下1~5级细根平均直径降幅分别为5.8%、20.0%、5.6%、4.7%、5.6%。方差分析表明,与CK相比,低、中和高量沼液处理均显著降低了0~20 cm土层的1、2级根平均直径( P<0.05)。
对于≥20~40 cm土层(中层土),与对照(CK)相比低量沼液处理(L)下1~5级细根平均直径降幅分别为8.0%、10.0%、5.0%、2.2%、3.8%;中量沼液处理(M)下1~5级细根平均直径降幅分别为9.3%、7.0%、2.0%、5.6%、2.5%;高量沼液处理(L)下1 ~5级细根平均直径降幅分别为12. 0%、4. 0%、1.0%、4.4%、4.5%。方差分析表明,与CK相比,低、中和高量沼液处理对1~5级细根平均直径均无显著影响( P<0.05)。
▲图 1 沼液施用量对不同土层不同根序细根平均直径的影响
注：不同小写字母代表处理间差异显著，不同大写字母代表同一土层不同根序间差异显著（P<0.05）。下同。
对于≥40~60 cm土层(下层土),与对照相比,低量沼液处理(L)下1~5级细根平均直径降幅分别为5.3%、1.9%、4.4%、8.0%、3.6%;中量沼液.处理(M)下1~5级细根平均直径降幅分别为9.2%、3.8%、3.0%、2.3%、1.4%;高量沼液处理(H)下1~5级细根平均直径降幅分别为3. 9%、8.6%、6. 0%、8.0%、7.1%。方差分析表明,与CK相比，低、中和高量沼液处理对1~5级细根平均直径均无显著影响(P>0.05)。
3.2 沼液施用量对不同土层细根平均长度的影响
不同沼液施用量处理下各土层细根平均长度随着根序增加均呈现递增趋势且差异显著(P<0.05)(图2)。
▲图 2 沼液施用量对不同土层不同根序细根平均长度的影响
随着沼液量的增加,各级细根平均长度均随沼液量的增加呈下降趋势。对于0~20 cm土层,低量沼液处理(L)下1~5级细根平均长度与对照相比降幅分别为8. 5%、13.4%、8. 1%、3.8%、2. 4%;中量沼液处理(M)下1~5级细根平均长度降幅分别为12. 3%、21. 2%、12.1%、5. 5% 5.0%;高量沼液处理(H)下1~5级细根平均长度降幅分别为11.5%、20. 3%、13.1%、6.5%、5.0%。方差分析表明,与CK相比,低量沼液处理显著降低了1、2级根平均长度(P<0.05)，中、高量沼液处理显著降低了0~20 cm土层的1~3级根平均长度(P<0.05)。
对于≥20~40 cm土层,与CK相比低量沼液处理下1~5级细根平均长度降幅分别为6. 5%、11.0%、6.3%、4. 7%、6. 8%;中量沼液处理下1~5级细根平均长度降幅分别为8. 8%、17.6%、11.2%、8. 6%、9.4%;高量沼液处理下1~5 级细根平均长度降幅为8. 8%、17.0%、11.6%、8.5%、8. 9%。方差分析表明,与CK相比，低量沼液处理显著降低了1级根平均长度(P<0.05) ,中量沼液处理显著降低了1、4和5级根平均长度(P<0.05)，高量沼液处理显著降低了1、3、4和5级根平均长度(P<0.05)。
对于≥40~60 cm土层,与CK相比,低量沼液处理下1~5级细根平均长度降幅分别为8. 0%、2.0%、7. 8%、6.1%、5. 9%;中量沼液处理下1~5级细根平均长度降幅分别为11. 1%、24. 0%、13. 7%、10. 8%、7.4%;高量沼液处理下1~5级细根平均长度降幅分别为8. 9%、22.6%、11. 2%、8.0%、6.2%。方差分析表明,与CK相比,低量沼液处理对1~5级细根平均直径均无显著影响(P>0. 05),中量沼液处理显著降低了1、2 和4级根平均长度(P<0.05),高量沼液处理显著降低了2~4级根平均长度( P<0. 05)。
3.3 沼液施用量对不同土层细根比根长的影响
不同沼液施用量处理下各土层细根比根长随着根序增加均呈现递减趋势且差异显著(P<0.05)(图3)。
▲图 3 沼液施用量对不同土层不同根序细根比根长的影响
随着沼液量的增加,各级细根比根长均随沼液量的增加呈增加趋势。对于0~20 cm土层，与对照相比,低量沼液处理下1~5级细根比根长增幅分别为18.2%、12.9%、21.2%、8.0%、4.8%;中量沼液处理下1~5级细根比根长增幅分别为2.8%、18.3%、30. 3%、20. 0%、14.3% ;高量沼液处理下1~5级细根比根长增幅分别为37. 1%、33. 6%、24.2%、28. 0%、19.0%。方差分析表明,与CK相比,低量沼液处理显著提高了2级根比根长(P<0.05),中量沼液处理显著提高了1~3级根比根长( P<0.05) ,高量沼液处理显著提高了1、2、4和5级根比根长(P<0.05)。
对于≥20~40cm土层,与对照相比，低量沼液处理下1 ~5级细根比根长增幅分别为8. 0%、14.6%、7. 7%、4. 5%、10. 0%;中量沼液处理”下1~5级细根比根长增幅分别为12. 7%、17.1%、19.2%、13. 6%、14.7% ;高量沼液处理下1~5级细根比根长增幅分别为9.4%、19. 5%、19.2%、18. 2%、17. 6%。方差分析表明,与CK相比,低量沼液处理对1~5级细根比根长均无显著影响(P>0.05),中量沼液处理显著提高了1级根比根长( P<0.05),高量沼液处理显著提高了2~5 级根比根长(P<0.05)。
对于≥40~60cm土层,与对照相比,低量沼液处理下1~5级细根比根长增幅分别为22. 1%、3.2%、1.5%、13.3%、7.1%;中量沼液处理下1~5级细根比根长增幅分别为32. 9%、22. 9%、5.0%、20. 0%、14.3%;高量沼液处理下1~5级细根比根长增幅分别为45. 7%、33. 8%、20. 0%、26. 7%、21. 4%。方差分析表明,与CK相比，低量沼液处理对1~5级细根比根长均无显著影响(P>0.05)，中量沼液处理显著提高了2级根比根长(P<0. 05) ,高量沼液处理显著提高了1、2、4 和5级根比根长(P<0.05)。
4结论
长期施用沼液可降低杨树人工林细根平均直径和平均长度,提高杨树人工林细根比根长,在土壤表层和低级细根上表现尤为明显。
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