沼液在水稻上氮肥替代試驗探索

何旭華，徐君，邵賽男，裘希雅，夏小燕，李鳳根

(1.杭州市富陽區農業和林業局，浙江 杭州 311400； 2.杭州市富陽區新登人民政府，浙江 杭州 311401)

當今社會面臨資源緊缺及環境問題日益突出，尤其利用非科學的處理手段進行能源的使用，使能源造成過多浪費，甚至導致環境問題趨于嚴重化發展[1]。中國屬于農業大國，有研究顯示，從21世紀初開始，我國畜牧業飛速發展，全國規模化養殖的豬數量增幅達到300%以上[2]。雖然畜牧養殖的發展緩解了我國糧食的壓力，但畜牧業產生的廢棄物(主要以排泄物為主)亂排問題也層出不窮，甚至在某些地區超過了環境承載力，造成嚴重的環境問題[3]。為了保證畜牧業生產和環境保護的和諧發展，我國大力鼓勵養殖戶建立自己的沼氣池處理畜牧業廢棄物，但產生的沼氣、沼渣和沼液不能得到有效利用，形成嚴重的二次污染問題是急需解決的研究難題。

廢液、廢渣中含有病菌、蟲卵、重金屬等，經過沼氣池的長期厭氧發酵，使得其中的病菌、蟲卵等基本死亡，只含有重金屬元素，而且沼液中含有植物能夠直接吸收利用的N、P、K等元素，以及植物生長所需的氨基酸、微量元素，甚至抑菌的生長激素等有益物質[4-5]。近年來，由于畜牧業的集約化發展，研究人員不斷試驗沼液資源化利用的措施，并取得一定的研究成果。胡向軍等[6-7]研究發現，沼液對單子葉植物、禾本科植物等作物都有增加產量和提高品質的作用。歐洲發達國家采用種養結合的模式，在保證畜牧業發展的同時，處理好廢棄物的處理問題，達到綠色畜牧的高效發展[8]。為此，本文參照歐洲發達國家成功經驗及我國發展的特點，將畜牧業與種植業結合起來，利用養殖業廢棄物(沼液)富含植物生長的營養元素特征，利用養殖場附近水田進行沼液的消納試驗，綜合分析沼液使用新途徑的適宜性以及評價沼液肥料化的環境風險問題。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗田位于富陽區新登鎮長壟村山垅田，2014—2016年連續3年進行沼液在水稻-油菜消納試驗，農戶常規管理。土壤質地為黏壤土，pH值5.05，有機質含量26 g·kg-1，有效磷(氟法)含量7.54 mg·kg-1，速效鉀含量41 mg·kg-1，全氮含量0.154%。種植水稻品種為深兩優5814，播種方式種植，667 m2用種量1.5 kg。試驗面積774 m2，均分5個小區，小區面積155 m2。

供試沼肥以豬糞、豬尿、沖欄水沼化，來源于杭州富陽區新登鎮徐宏良養殖沼液，pH值7.50，COD為1 500 mg·L-1，氨氮為1 800 mg·L-1，尿素為含氮量46%，磷肥為含五氧化二磷12%，鉀肥為含氧化鉀65%。

1.2 處理設計

以667 m2為施肥單位，共設5個處理。處理1為空白對照，不施任何肥料。處理2～5施用同等磷肥和鉀肥，其中磷肥底肥25.0 kg，2次追肥分別施用氯化鉀7.5 kg。處理2為全化肥處理，2次追肥分別施用尿素11.0和10.0 kg。處理3～5為用不同量沼液替代氮肥，其中處理3中沼液替代1/2化學氮處理，處理4沼液替代全部化學氮處理，處理5沼液替代2倍化學氮處理。處理3中底肥施用沼液12.3 t，2次追肥中尿素使用量分別為5.5和5.0 kg；處理4中底肥施用沼液12.3 t，不再追施尿素；處理5中底肥施用沼液24.6 t，第1次追肥再施用沼液24.6 t。

播種時間6月8—15日，前1～2 d施入基肥和沼液，2葉1心期約7月5日左右，第1次追肥和沼液施入，7月30日左右施入第2次追肥。植保管理按農戶常規管理。各小區間土田埂采用塑料厚膜隔離，并二側深入硬塥，保證小區間不透漏肥水，并設置獨立排放溝渠。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻各生長期的影響

由表1可知，使用沼液推遲了水稻的抽穗、齊穗和成熟的時期。

表1 不同處理的水稻各生長期的影響

2.2 施用沼液代替氮肥對水稻生長狀況的影響

考種結果(表2)表明，有效穗、分蘗數表現為處理4>處理5>處理3>處理2>處理1；平均秸稈長為處理3>處理2>處理4>處理5>處理1；平均穗長為處理2>處理3>處理4>處理1、處理5；平均實粒數為處理2>處理3>處理1>處理4>處理5；平均空殼數為處理1，3>處理4>處理5>處理2。生長表現為對照早熟、早衰，沼液替代后分蘗前期生長快，隨著沼液量增加，后期生長越來越旺盛。

表2 不同比例的沼液代替氮肥對水稻生長狀況的影響

2.3 施用沼液對農田產量的影響

由圖1分析可知，分析2016年產量，小區產量表現為處理3>處理4>處理2>處理5>處理1；小區稻谷千粒重表現為處理3>處理2>處理4>處理1>處理5；處理3、4小區稻谷產量較處理2分別增產4.9%和3.3%。處理5產量較處理2減產1.4%。總體上看，用沼液替代氮肥的3個處理中，處理3、4能保持增產，處理5近持平。

圖1 2014—2016年各小區水稻產量與千粒重分析

2.4 不同施肥處理對水稻經濟效益的影響

由表3可知，在雜交秈稻上施用沼液，不僅可以替代氮肥，降低成本，還可以科學消納沼液。相對全化肥處理，每667 m2以施用12 300 kg沼液處理增產增收效果較明顯，增產約5%，增收28.76元。667 m2施用24 600 kg沼液，增產約3.26%，減效43.50元，但消納沼液量倍增。667 m2施用49 200 kg沼液，減產約1.4%，減效251.77元，但能消納2倍沼液。因考慮環境影響，不建議大面積施用。

表3 不同施肥處理對每667 m2水稻產量和經濟效益的影響

注：沼液為無償供應，管道輸送到田成本5元·t-1，每噸肥料按尿素1 900元，過磷酸鈣800元，氯化鉀3 200元，其他成本每667 m2按農藥170元，翻田120元，收割120元，烘干120元，工資250元。

3 小結與討論

本研究處理3、4、5分別用12 300、24 600、49 200 kg沼液，替代4.83、9.66、19.32 kg純氮，經3年同試驗小區、同水稻品種、同施肥方案、同植保措施、同管理水平跟蹤試驗，比空白對照處理1均有明顯增產增效；比全化肥對照處理2，處理3、處理4也有小幅度增產增效；處理5設計試驗時，屬破壞性試驗，盡管與對照處理2比較略有減產，但還是維持在富陽區普通農戶水稻平均產量，因未經大面積示范試驗，不建議推廣應用。另一方面，3種沼液替代氮肥小區，3年來未出現病害和倒伏。說明沼液在水稻上使用，不僅能科學消納沼液，改良土壤，還能增強水稻抗逆性。另為避免水稻施用沼液風險，有待開展大面積沼液替代氮肥示范驗證，評價其對環境影響。