【文献精读】沼气沼渣作为潜在氮源可提高土壤肥力、水稻氮代谢和产量

核心结论

最优替代比例：75%沼渣（81,333 kg/ha）替代化学氮肥，水稻产量达8,874 kg/ha，与纯化肥处理（8,774 kg/ha）无显著差异（p>0.05）  

土壤改良：相较纯化肥，75%沼渣处理土壤有机质提升37.0%，速效钾增加39.4%，pH值升高0.23单位（p<0.05）  

代谢激活：水稻叶片谷氨酰胺合成酶（GLS）活性提高14.2%，籽粒可溶性蛋白含量增加6.77 mg/g（p<0.05）

关键结果与机制解析

图1：沼肥替代化肥对水稻生长、产量和品质的影响。(A)分蘖期、抽穗期和收获期的株高;（B）根长;（C）叶绿素的SPAD值;（D）水稻产量;（E）水稻叶片和籽粒中的游离氨基酸含量;（F可溶性蛋白质含量;（G）水稻不同生育期的照片。CK（不施肥）、CF（常规施肥）、25%TP（沼肥替代25%N肥）、50%TP（沼肥替代50%N肥）、75%TP（沼肥替代75%N肥）和100%TP（沼肥替代100%N肥）。

1. 水稻生长与产量响应  

植株形态：100%沼渣处理水稻株高较CF增加3.00 cm（收获期），但75%处理穗重显著最高（59.80 g/株）  

叶绿素动态：沼渣处理SPAD值在收获期仍维持高位（图1C），表明延缓衰老  

产量构成：75%TP处理千粒重与穗重协同增加，实现产量最大化（图1D）

图2：沼渣替代化肥对水稻氮代谢相关酶活性的影响。(A)叶片GOT活性;（B）叶片中的GPT活性;（C）叶片中的GTS活性;（D）叶片中的GLS活性;（E）叶片中的NTR活性;（F）谷粒中的GOT活性;（G）谷粒中的GPT活性;（H）谷粒中的GTS活性;（I）谷粒中的GLS活性;（J）谷粒中的NTR活性。GOT谷草转氨酶；GPT谷丙转氨酶；GTS谷氨酸合酶； GLS谷氨酰胺合成酶硝化酶。

2. 氮代谢酶活性变化  

叶片酶活：75%TP处理在抽穗期GLS活性达峰值（304.38 U/g），较CF提高10.6%（图2D）  

籽粒代谢：GPT（谷丙转氨酶）活性随替代比例上升，100%TP较CF提高23.5%（图2G）  

图3：不同沼渣替代化肥处理土壤细菌群落的α多样性ACE指数（A）、Chao 1（B）、门水平丰度（C）和科水平丰度（D）。

3. 土壤微生物群落重构  

α多样性：75%TP处理Chao1指数较CF提高18.7%（图3A）  

功能菌群：  

  Bacteroidota（拟杆菌门）丰度增加→促进有机质分解  

  Nitrospirota（硝化螺旋菌门）提升→增强淹水条件下硝化作用（图3C）

研究发现，用鸡粪沼气沼渣替代75%化肥，可显著提升土壤肥力与微生物多样性，增强水稻氮代谢酶活性，提高稻米氨基酸含量及产量，实现"减化肥、增地力、提品质"三重效益。

文章转载自公众号推文：《慢养出高效益：沼渣替代75%化肥，水稻增产又养地！揭秘农业废弃物如何实现“慢性逆袭”》by NEFU寒地微生物与农林废弃物利用

推文原链接：https://mp.weixin.qq.com/s/do0lfoKjHd6Olh3Sp5kKnQ

原文献地址：Biogas digestate as a potential nitrogen source enhances soil fertility, rice nitrogen metabolism and yield - ScienceDirect