有機糞水還田替代部分無機肥料對水稻產(chǎn)量效益與土壤理化性狀的影響

摘要 為進一步探明糞水還田對水稻產(chǎn)量貢獻率，明確有機糞水替代化肥的實際比例，在長江農(nóng)場開展糞水還田替代試驗。結(jié)果表明，糞水代替15%的無機氮使用，與常規(guī)施肥相比化肥純量節(jié)約42.00 kg/hm2，降幅9.14%，化肥成本節(jié)約246.6元/hm2，產(chǎn)量最高增加595.05 kg/hm2，增收2 031.75元/hm2，繼續(xù)增加替代量，水稻產(chǎn)量與土壤理化性狀都有下降趨勢。糞水還田后與常規(guī)施肥處理相比，稻米碾磨品質(zhì)提升，食味品質(zhì)與外觀品質(zhì)也有較好的表現(xiàn)，同時能夠提升土壤理化性狀，有利于改善生態(tài)環(huán)境與提高耕地質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 糞水還田；水稻產(chǎn)量；土壤理化性狀

中圖分類號 S141 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2025）06-0145-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.06.033

Effects of" Organic Manure Water Returning to Field to Replace Some Inorganic Fertilizers on Rice Yield Benefit and Soil Physical and Chemical Properties

ZHANG Qiang GONG Ming-qiang2，GUO Ha-lun1 et al

（1. Shanghai Guangming Changjiang Modern Agriculture Co.， Ltd.，Shanghai 202178；2.Guangming Agricultural Development（Group）Co.，Ltd.Shanghai Agricultural Technology Center，Shanghai 202179）

Abstract In order to further explore the contribution rate of manure water application to rice yield， and clarify the actual proportion of organic manure water instead of chemical fertilizer，we have carried out an experiment with organic fertilizer instead of chemical fertilizer in the Yangtze River farm. The results showed that compared with conventional fertilization，when 15% of inorganic nitrogen was replaced by manure water，the pure amount of chemical fertilizer was saved by 42.00 kg/hm2，with a reduction rate of 9.14%.The cost of manure water application saved 246.6 yuan relative to conventional fertilization. The yield and income of manure water application were 595.05 kg/hm2 and 2 031.75 yuan/hm2 higher than yield and income of conventional fertilization， respectively. However， excessive manure water application trend to the decreased of rice yield and soil health. In addition， compared with the conventional fertilizer treatment， the rice milling quality， food taste quality and appearance of manure water application was improved. Therefore， manure water application was beneficial to the ecological environment and the quality of cultivated land.

Key words Returning dung water to the field；Rice yield；Soil physical and chemical properties

近年來隨著規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，長江農(nóng)業(yè)周邊養(yǎng)殖單位產(chǎn)生的糞污水總量逐年增加，同時國家對糞水處理排放的標準越來越嚴格，導(dǎo)致養(yǎng)殖單位在處理糞水過程中的成本加大，如何能夠安全有效地處理畜禽糞便產(chǎn)生的糞污水問題是當(dāng)前的重點難點問題［1］。豬牛糞水是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中重要的養(yǎng)分來源，其中富含氮、磷、鉀等大量元素，研究表明還田后能夠有效提升土壤有機質(zhì)含量，減少化學(xué)肥料的使用量［2-4］。但近年來糞水還田后化肥減量工作得不到較好的保障，出現(xiàn)水稻貪青遲熟、病蟲害增加的趨勢［5］。為了解決這一問題，持續(xù)推進畜禽糞污資源化利用，解決糞污就近消納，提升化肥減量增效，提升耕地質(zhì)量水平，推動農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展，筆者開展糞水還田替代試驗，進一步明確糞水還田后肥料的替代量，以及摸清還田后對土壤理化性狀的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

試驗于2023年6月20日在長江農(nóng)業(yè)105隊南9#進行，供試品種為銀香38，采用飛播的種植方式。土壤類型為砂壤土，前茬作物為小麥，試驗前土壤pH 7.82，有機質(zhì)含量28.5 g/kg，堿解氮 94.2" mg/kg，有效磷 24.3" mg/kg，速效鉀315" mg/kg。

1.2 試驗方法

共設(shè)7個處理，分別為常規(guī)施肥、優(yōu)化施肥、15%有機無機配施、30%有機無機配施、有機無機替代15%N、有機無機替代30%N、無氮處理，每區(qū)試驗面積為66.7 m2，重復(fù)3次，小區(qū)間統(tǒng)一采用塑料薄膜包埂隔斷，小區(qū)間單排單灌，試驗區(qū)四周統(tǒng)一設(shè)立保護行。肥料主要有三元復(fù)合肥（15-15-15）、尿素（46%）、過磷酸鈣（14%）、氯化鉀（60%）、有機糞肥，其中有機肥來自前進畜牧3場，是糞污經(jīng)過固液分離后進入黑膜貯存池內(nèi)發(fā)酵后得到的液體，養(yǎng)分含量：pH 7.3，全氮1.008 g/kg，全磷0.44 g/kg，全鉀0.48 g/kg，有機質(zhì)5.9 g/L。糞肥采用皮管噴灑方式在分蘗期分2次施用，具體肥料運籌見表1。田間病蟲草害防治按常規(guī)方法進行管理，各試驗區(qū)除肥料施用外其余操作一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分。

試驗前采集耕層混合土樣一份，水稻成熟后各小區(qū)取土壤樣品一份，重復(fù)3次，檢測土壤pH、有機質(zhì)、速效氮、有效磷、速效鉀、鹽分、重金屬等指標。

1.3.2 莖蘗動態(tài)。

4葉期開始，每14 d調(diào)查一次苗情，包括葉齡、株高、苗數(shù)、綠葉數(shù)。

水稻3葉1心開始進行不同處理植株苗情考查，每7 d一次。成熟期采用5點取樣法，調(diào)查1 m2穗數(shù)，折算成有效穗，每個取樣點取有代表性的植株50株，測定水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素，另取有代表性的主莖30株，測定各處理節(jié)間配置、基莖粗等。收割前每重復(fù)取12 m2左右植株稻穗，重復(fù)3次，測定各處理實際產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對水稻苗情的影響

由表2可知，從各處理莖蘗動態(tài)來看，常規(guī)處理①與優(yōu)化施肥處理②在7月20日總莖蘗數(shù)高于施糞水的4個處理，從7月27日開始，施糞水的處理總莖蘗數(shù)增加明顯，且成熟期明顯高于常規(guī)處理①與優(yōu)化處理②，說明有機糞肥相比無機肥料作用慢，但時效穩(wěn)定。從各處理高峰苗來看，各處理較為一致，為8月3日，高峰苗最高的為處理④達652.5萬/hm2，較常規(guī)施肥處理①、處理②分別增加了34.5萬/hm2、60.0萬/hm2，施糞水的4個處理高峰苗均高于處理①、處理②，說明糞水肥還田后能夠有效提升水稻分蘗能力 ，處理⑦空白處理高峰苗最低，說明氮肥對水稻分蘗影響較大，明顯高于其他處理；從成穗率來看，處理⑦最高為63.6%，與其他處理存在顯著差異，說明無機氮肥降低能夠提高水稻成穗率。施糞水處理中成穗率以處理⑥最高，較處理①、處理②分別增加1.9百分點、1.5百分點，說明降低無機肥料增加有機糞水能夠提升水稻成穗率，減少無效分蘗的發(fā)生。

2.2 不同處理對水稻生長性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表3可以看出，處理③～⑥的株高明顯高于處理①、處理②、處理⑦，其中以處理⑥株高最高為96.9 cm，較處理①增加了4.6 cm，較無氮處理⑦增加了20.4 cm，說明氮肥對水稻株高影響較大，同時糞水使用有利于水稻節(jié)間伸長，增加干物質(zhì)重，但同時可能會增加水稻倒伏風(fēng)險；從理論產(chǎn)量分析，以處理⑤最高，為9 697.05 kg/hm2，較常規(guī)處理①增加了5.90%，較其他處理分別增加了6.77%、1.44%、2.75%、1.87%、44.27%，產(chǎn)量來源主要是有效穗與總粒數(shù)的增加，說明糞水替代15%的氮素產(chǎn)量最高，持續(xù)增加糞水的替代量對產(chǎn)量會有一定的影響。

從有效穗來看，處理④最高為355.05萬/hm2，與處理③、處理⑤、處理⑥差異不顯著，與處理①存在顯著差異，與處理⑦存在顯著差異，說明噴施糞水能夠有效提升水稻有效穗，不施氮肥會顯著影響水稻有效穗的形成；從每穗總粒數(shù)來看，處理⑤最高為129.45粒，與處理③、處理④、處理⑥差異不顯著，與處理①、處理②存在顯著差異，與處理⑦存在顯著差異，說明增施有機糞水能夠提高水稻總粒數(shù)，這可能是糞水持效期較長，能夠有效促進水稻穎花分化，減少穎花的退化；從結(jié)實率來看，常規(guī)施肥處理①和優(yōu)化施肥處理②分別為88.48%和88.83%，顯著高于施用糞肥的處理，說明糞水還田會降低水稻結(jié)實率，且隨著還田量的增加結(jié)實率呈下降趨勢，所以生產(chǎn)上要合理調(diào)控糞水的還田量；從千粒重來看，不施氮肥處理⑦的千粒重最高，這可能是氮肥投入減少，總穎花數(shù)下降，后期灌漿時養(yǎng)分輸送能力加強導(dǎo)致千粒重上升。其余處理千粒重以處理②最高，為26.71 g，較處理①增加了1.29%，差異不顯著，較施糞水的處理分別增加了4.79%、5.66%、3.77%、4.21%，這可能是糞水中氨氮過多導(dǎo)致水稻貪青遲熟，灌漿過程中物質(zhì)輸送能力下降導(dǎo)致千粒重下降［6］。

2.3 不同處理對水稻稻米品質(zhì)的影響

由表4可知，處理①谷外糙米與不完善粒含量最高，糞水還田后呈下降趨勢，同時無肥處理下，谷外糙米與不完善粒含量最低，說明降低無機氮肥的使用可以有效降低稻米的谷外糙米及不完善粒含量，保障稻谷外觀品質(zhì)；從整精米率來看，不施肥處理⑦最低，施糞水處理③～⑥與常規(guī)施肥處理①相比，整精米率下降，說明糞水替代部分無機肥料后整精米率下降，且有隨著替代量增加而下降的趨勢，這可能是由于糞水持效期較長，影響水稻后期的灌漿；從堊白度與堊白粒率來看，不施肥處理堊白度及堊白粒率較低。施糞水處理③～⑥堊白度與堊白率有下降趨勢，表明堊白度與堊白粒率與施氮水平、水稻密度、灌漿溫度、濕度、胚乳細胞分裂能力等因素有密切關(guān)系，所以生產(chǎn)上要合理施用氮肥，調(diào)節(jié)水稻群體結(jié)構(gòu)來提升稻米外觀品質(zhì)；從直鏈淀粉含量來看，糞水替代無機氮肥后直鏈淀粉含量有下降趨勢；從堿消值來看，各處理差異不大；從蛋白質(zhì)含量來看，無肥處理最低，優(yōu)化施肥處理②蛋白質(zhì)含量較處理①下降了6.3 g/kg，糞水替代各處理與處理①相比呈下降趨勢，且隨著替代量的增加而下降，說明蛋白質(zhì)含量與無機氮肥的施用關(guān)系較大，且磷、鉀的投入對蛋白質(zhì)含量也有一定影響；從食味值來看，糞水替代后呈上升趨勢，說明降低無機肥料的使用量能夠提升水稻的食味品質(zhì)［7］。

2.4 不同處理對土壤理化性狀的影響

從各處理有效磷、堿解氮含量來看，處理⑤最高分別為21.5、104.0 mg/kg，較處理①增加了2.7與12.9 mg/kg；從有機質(zhì)含量來看，糞水施用處理③～⑥較種植前處理明顯上升，說明糞水還田能夠?qū)ν寥烙袡C質(zhì)的提升起到促進作用，這可能是糞水中含有大量的纖維；速效鉀含量處理⑥最高為294 mg/kg，較處理①增加了13 mg/kg，較基礎(chǔ)土樣下降了21 mg/kg;pH有偏堿化的趨勢（表5）。

2.5 不同處理化肥使用量與成本效益

由表6可知，與常規(guī)施肥處理①相比，處理③化肥純量節(jié)約80.25 kg/hm2，下降了17.46%，化肥成本節(jié)約545.85元/hm2，產(chǎn)量增加459.75 kg/hm2，增收2 150.10元/hm2，效益最高；處理④化肥純量節(jié)約160.35 kg/hm2，化肥使用量降低了34.88%，化肥成本節(jié)約1 091.70元/hm2，產(chǎn)量增加286.35 kg/hm2，增收1 950.75元/hm2，糞水還田處理中肥料減量最高；處理⑤化肥純量節(jié)約42.00 kg/hm2，下降了9.14%，化肥成本節(jié)約246.60元/hm2，產(chǎn)量增加595.05 kg/hm2，增收2 031.75元/hm2，產(chǎn)量最高；說明有機糞水替代部分無機氮肥或者替代部分氮、磷、鉀肥，可有效減少化肥投入量且產(chǎn)量有所提高。從處理⑤與處理⑥分析，兩者產(chǎn)量與效益差異不大，但產(chǎn)量效益有下降趨勢，說明氮肥替代量應(yīng)控制在15%～30%為宜，過度增加水稻產(chǎn)量效益下降；從優(yōu)化處理②分析，化肥純量節(jié)約33.75 kg/hm2，產(chǎn)量減少了35.10 kg/hm2，增收39.30元hm2，兩者產(chǎn)量與效益無差異，說明可以通過優(yōu)化施肥處理降低無機肥料的使用量，水稻產(chǎn)量與綜合效益差異不大。

3 結(jié)論與討論

從水稻形態(tài)特征分析，糞水替代部分無機肥料施用能夠有效提升水稻分蘗能力，提高水稻有效穗數(shù)，但同時由于糞水肥效持效期較長，對水稻節(jié)間影響較大，水稻倒伏風(fēng)險增加，結(jié)實率下降明顯，生產(chǎn)上要同時優(yōu)化水漿管理措施，提高擱田措施，合理控制水稻群體結(jié)構(gòu)，提升水稻結(jié)實率［8］。

從各處理產(chǎn)量分析，處理⑤氮肥替代15%與處理⑥氮肥替代30%相比，產(chǎn)量增加1.75%，效益增加234.15元/hm2，說明糞水代替15%的無機氮肥使用能夠有效保證水稻產(chǎn)量，繼續(xù)增加氮肥替代量水稻產(chǎn)量會有所下降，但趨勢不明顯。所以在還田過程中應(yīng)控制肥料替代量在15%～30%；從效益分析，處理③糞水替代15%的NPK處理效益最高，為2 150.10元/hm2；從化肥減量最大化考慮，處理④糞水替代30%NPK處理肥料減量最高，肥料用量減少了30%。

從稻米品質(zhì)分析，糞水還田后稻米外觀品質(zhì)有所提升，碾磨品質(zhì)下降，食味品質(zhì)有所提升。通過整體分析糞水替代15%的氮肥處理能夠在出米率、食味、外觀方面有較好的表現(xiàn)。

從生態(tài)效益分析，糞水還田后能夠有效提升土壤有機質(zhì)含量，緩解速效鉀、堿解氮、有效磷的下降幅度，同時降低土壤堿化的趨勢。糞水替代15%的氮肥處理下，土壤有效磷、堿解氮增加最明顯，繼續(xù)增加替代量，會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分下降［9］。

綜合來看，糞水替代15%的氮肥處理，產(chǎn)量最高，稻米碾磨品質(zhì)提升，食味品質(zhì)與外觀品質(zhì)也有較好的表現(xiàn)，較常規(guī)施肥處理有明顯的提升，同時能夠提升土壤理化性狀，有利于改善生態(tài)環(huán)境與提高耕地質(zhì)量［10］。但糞水持效時期較長會提高水稻株高，增加倒伏風(fēng)險。同時還田時期過晚、還田量過大還易導(dǎo)致水稻貪青遲熟，影響灌漿結(jié)實，所以生產(chǎn)上要嚴格控制還田時期與還田量，在水稻拔節(jié)前做好還田措施，計算肥料的替代量，提高糞水還田的產(chǎn)量效益。

參考文獻

［1］ 王瓊瑤，張世熔，涂衛(wèi)國，等.稻麥輪作豬糞-秸稈還田的環(huán)境效益及經(jīng)濟效益［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（22）：56-59.

［2］ 馬永喜，王穎.規(guī)模化畜牧養(yǎng)殖廢棄物處理的環(huán)境經(jīng)濟優(yōu)化研究：基于生態(tài)經(jīng)濟模型的分析［J］.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2014，35（3）：340-344.

［3］ 吳昌興，陳婷，姜忠旭，等.關(guān)于上海農(nóng)場機插水稻使用糞水還田技術(shù)探索［J］.上海農(nóng)業(yè)科技，2018（3）：36-39.

［4］ 歐陽.生豬糞水液態(tài)肥高量還田對黑土和風(fēng)沙土養(yǎng)分含量的影響［D］.沈陽：遼寧大學(xué)，2023.

［5］ 馬書芳，朱德慧，曹輝輝，等.秸稈全量還田對農(nóng)作物病蟲害的影響及防控對策［J］.中國植保導(dǎo)刊，2016，36（7）：75-77.

［6］ 王顯，肖躍成，姚義，等.不同生物有機肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響［J］.中國稻米，2010，16（3）：50-52.

［7］ 劉世平，聶新濤，戴其根，等.免耕套種與秸稈還田對水稻生長和稻米品質(zhì)的影響［J］.中國水稻科學(xué)，2007，21（1）：71-76.

［8］ 李先，劉強，榮湘民，等.有機肥對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（5）：64-66.

［9］ 李江濤，鐘曉蘭，趙其國.畜禽糞便施用對稻麥輪作土壤質(zhì)量的影響［J］.生態(tài)學(xué)報，2011，31（10）：2837-2845.

［10］ 龔俊勇，彭小珍，廖新俤.廣東省梅州市農(nóng)地畜禽糞便環(huán)境風(fēng)險評價［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2011，27（3）：25-28.

作者簡介 張強（1986—），男，江西撫州人，高級農(nóng)藝師，碩士，從事作物栽培研究。

收稿日期 2024-04-10