笼养蛋鸡发酵床垫料对水稻生长与产量的效应

陈应江 ，时 凯 ，刘兴华 ，杨智青 ，裔群英 ，王伟义 ，丁立彤 ，金崇富 ，陈长宽 ，侯福银 ，冶冬阳

（1.江苏沿海地区农业科学研究所，江苏 盐城 224000；2.盐城市农产品质量监督检验测试中心，江苏 盐城 224000；3.盐城市新洋农业试验站，江苏 盐城 224000）

近年来，我国畜禽养殖业得到了迅猛的发展，特别是在城郊、农村、工矿区，养殖场规模越来越大，集约化程度越来越高，养殖粪污的量也越来越大，已成为各级政府头疼的重要面源污染源[1]。据统计，2016年度江苏省盐城市有蛋鸡养殖企业（户）近9 000个，蛋鸡养殖量达8 000多万羽，年产鲜鸡粪200多万t，其中中小养殖户（1 000羽以下）比例达83%，分布全市各县乡村，其点多面散是造成当地环境面源污染的重要根源。为控减农村养殖粪污的面源性污染，继续推进其总量减排以及资源化利用，国家出台的新《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国环境影响评价法》《畜禽规模养殖污染防治条例》以及“水十条”“土十条”等法规条例均对此作出了明确要求。国家农业部《畜禽粪污资源化利用行动方案（2017—2020年）》也提出要使全国畜禽粪污综合利用率在2020年达到75%以上的目标[2]。

通过集约化蛋鸡生产与发酵床垫料技术集成创新，形成农牧结合、低排放、多元化生态循环生产模式，是减轻养殖粪污面源性污染，推进其总量减排以及资源化利用的有效途径[3]。该模式主要是使笼养蛋鸡粪污自然下落进入笼下的发酵床进行发酵，从而及时固定并保存其有效成份，同时，在发酵过程中由于接种了有益菌，发酵后垫料自然成为一种有机菌肥（以下简称“发酵床垫料”），而满足大田作物生产需求的发酵床处理技术具有广阔的应用前景[4]。畜禽粪便作为有机肥施入农田，不仅能够改良土壤，提高土壤肥力，而且通过参与农田生态系统的物质循环，可增加作物产量和提高品质[5]。为了解该腐熟的发酵床垫料理化性状、养分动态及其对作物的肥料效应，本文主要以腐熟的鸡粪发酵垫料为基肥来种植制种水稻，研究其对水稻生长发育与产量的影响，这将对畜禽粪污高效处理与资源化利用、控减化肥以及改良土壤等均具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验基地概况

本试验在盐城市新洋农业试验站四大队（33°31′25.59″N，120°25′52.23″E）进行，该区域属北亚热带季风气候，土壤已发育为盐潮土，质地以轻壤质土为主。20世纪60年代土壤盐分（以NaCl为主）最高曾达到0.8%，经过多年的土壤改良与水旱作物轮作，现土壤耕作层盐分为0.1%～0.2%，pH值为8.17左右，有机质含量约为2.21%，土壤肥力中等略偏下。

1.2 供试材料

1.2.1 发酵床垫料及其处理。2017年1月1日始，同时进行各条发酵床垫料的铺设。每条发酵床面积为 52.5 m2(宽 1.5 m，长 35 m，深 0.4 m)，顺序排列，每约10 m2为一个重复试验测试单元。垫料为种植杏鲍菇的下脚料（菌糠）。1月3日，人工接种地衣芽孢杆菌（购自市场），进行促成发酵。先制作接种料，料中菌种与菌糠混合比例（质量比）为1∶20，水分控制在50%～60%，放入密封塑料袋中进行菌种扩繁，此后将扩繁后的接种料均匀掺混于发酵床中，任其发酵。1月10日，蛋鸡上笼（三层A型笼），保持养殖密度约为29只/m2。发酵床通过全面接纳笼养蛋鸡下落的粪污，约6个月（夏季较短）后清出还田并更换新料。

1.2.2 水稻品种。因与新洋农业试验站水稻制种工作协同，遂采用试验品种为C两优华占。父本在5月26日播种，播种量为500 g/667 m2；母本在6月2日播种，播种量为2 000 g/667 m2；6月18—20日进入处理田和对照田移栽，9月19日收割。

1.3 试验设计

1.3.1 不同发酵时间下发酵床垫料养分变化试验。在预试验基础上，对发酵床垫料于2017年1月1日—2017年7月15日（留样）每隔2个月取样，以10 m2为一个重复测试单元，每条床以“Z”形取5样点（每样点250 g），鲜样统一放于-20℃冰柜密闭储存，全部取样完后，统一风干处理，过1 mm筛，取样0.5～1.0 g进行养分性状的测定，以监测发酵床垫料养分变化。

1.3.2 蛋鸡发酵床垫料作基肥对水稻生长、产量及收后土壤的影响试验。选择基地杂交稻制种田块1 334 m2，进行发酵床垫料基肥处理，除留样部分用于后期测试外，其中还在6月15日下田前，抽样测试发酵床垫料的养分性状，以保证下田垫料的养分指标符合要求。垫料下田时，一次性施足发酵床垫料1 500 kg/667 m2，生产全程不追肥；选择处理田附近土壤肥力与管理水平一致的田块1 334 m2作为对照，仅施复合肥30 kg/667 m2（质量比：N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）+ 尿素 35 kg/667 m2；对照田和处理田水稻播种量、育苗方式、移栽密度、移栽深度、水分管理等均相同。于9月19日水稻收割前，每田块均随机取10穴，每穴2株，进行采样考种，之后在实验室内分析其地上部与地下部质量、穗质量、千粒质量、水分、粗蛋白、直链淀粉和评价值等，水稻收割后脱粒称量计产，并参照行业标准NY/T 1121.1—2006，取稻田土样风干后进行土壤的理化性状测定。

1.4 取样与测定方法

样品pH值用pH计测定，EC值用电导率仪法测定，有机质测定按行业标准NY/T 1121.6—2006进行，样品总氮采用重铬酸钾-硫酸消化后以凯氏定氮法，碱解氮用碱解扩散法测定，总磷采用酸溶-钼锑抗比色法测定，速效磷采用酸性氟化铵法，总钾及速效钾（乙酸铵浸提后）采用原子吸收分光光度计法测定。水稻成熟后试验地产量及各部分质量均采用直接称量法，植物材料干质量均在样品经105℃杀青30 min、并烘至恒质量冷却至室温后称量。水稻品质采用近红外谷物品质分析仪（FOSS，InfratecTM1241）进行测定。

1.5 数据整理与统计

数据用SPSS 20.0软件进行统计分析，部分数据采用t-test，部分采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同发酵时间对蛋鸡发酵床垫料性状与营养成分的影响

发酵床垫料发酵2个月（3月15日）后，其外观呈土黄色，疏松无块状，无异味，微生物发酵分解鸡粪速率较快；4个月后的垫料外观呈浅褐色，总体疏松，局部小块状，基本无异味，微生物发酵分解鸡粪速率有所下降；6个月后的垫料外观呈深褐色，质松易破碎，手捏略成粉状，有稍许异味，初步判断基本发酵成熟。

通过对发酵床垫料进行不同发酵时间下养分变化的分析（表1），可见随发酵时间的增加，发酵床垫料pH值有逐渐增加的趋势，但差异并不显著；电导率值在5月15日时就有极显著地增加，较2个月前增加了 176.34 μs/cm（P ＜ 0.01），表明垫料的腐熟与矿化程度有显著提高；至7月15日，垫料的有机质含量较3月15日时有显著的增加（P＜0.05），其原因主要在于鸡粪量的增加；就其具体养分而言，至7月15日，垫料的总氮、总磷、总钾都较3月15 日时，分别增加 0.33、1.15、0.20 百分点，但仅有总磷的增加是显著的（P＜0.05），这说明垫料的养分动态变化既有明显趋势，也具有一定的复杂性。总体而言，7月15日的垫料具有较高的电导率、有机质含量以及总养分（表1）。下田前的6月15日（发酵5个月余），对垫料的抽检结果也表明，此时的垫料pH值低于8.5，电导率≥1 000 μs/cm，有机质含量≥60%，总氮、总磷与总钾养分之和超过7%，相关指标均达到或超过国家有机肥总养分含量标准，可以作为有机肥利用。

表1 不同发酵时间下蛋鸡发酵床垫料养分变化

2.2 蛋鸡发酵床垫料作基肥对水稻农艺性状与品质的影响

由表2可知，处理组与对照组水稻在分蘖期或拔节期，父母本的株高均没有显著差异；在孕穗期时，处理组母本水稻的株高就极显著低于对照组母本水稻的株高（P＜0.01）；而到成熟期时，处理组母本水稻较对照组株高低了9.96 cm，差异极为显著（P＜0.01）。株高影响到水稻的产量和抗倒性能，株高低的水稻抗倒性能较强。发酵床垫料与复合肥处理对株高确有不同的效应，其原因可能是随着对照组肥力水平的提高，造成水稻植株各节长度增加，从而株高增加，导致旺长；而发酵床垫料作为有机肥，其肥效释放缓慢，促生作用弱，有利于增强水稻的抗倒伏能力。

表2 蛋鸡发酵床垫料作基肥对水稻不同生育期株高的影响

由表3、表4可知，处理组和对照组水稻（均为母本）的分蘖数、有效穗长、地上部与地下部鲜质量、地上部与地下部干质量以及鲜、干穗质量均没有显著性差异；对2组水稻产量与品质的分析也表明，单位面积产量、千粒质量、水分、粗蛋白及直链淀粉含量等指标也无显著差异。本结果表明，发酵床垫料作为水稻基肥施用，不另加追肥，也能够满足制种稻整个生长周期对肥力的需求，并且其产量、品质与复合肥处理的相差无几。

表3 发酵床垫料作基肥对水稻农艺性状的影响

表4 发酵床垫料作基肥对水稻产量及品质的影响

2.3 蛋鸡发酵床垫料作基肥对土壤理化性状的影响

从水稻种植后土壤的pH值、盐分、有机质、电导率、总氮、碱解氮、速效磷等指标来看，处理田与对照田土壤这些指标间的差异并不显著，但处理田的总磷含量达到了535.71 mg/kg，极显著高于对照田块的202.98 mg/kg（P＜0.01），且处理田速效钾的含量也显著高于对照田块（P＜0.05）。结果表明，发酵床垫料作为基肥施入大田显著地增加了土壤中磷、钾的含量，具有一定的改良土壤的作用。

表5 水稻田土壤理化性状及养分分析

3 结论与讨论

发酵床垫料是现今不少畜禽健康养殖与生态养殖过程中应用、并接纳畜禽粪污而产生的有机物料，它的有效运用减轻了畜禽养殖粪污面源性污染，也便于其进行资源化利用。通过添加有益菌剂以及自然充分发酵，可将其制作成良好的有机肥，进入种植业，从而实现了种养产业的结合与农牧业的生态循环；同时，产业链得以延伸并实现增值。在此循环生产过程中，发酵床垫料的发酵性状与品质至关重要。通过本项目的实施，4个多月可得到经良好发酵的垫料有机肥，其pH值低于8.5，电导率≥1 000 μs/cm，有机质含量≥60%，总氮、总磷与总钾养分之和超过7%，相关指标均达到或超过国家有机肥总养分含量标准。

发酵床垫料作为有机肥对杂交水稻的生产效应也表现明显，对母本从孕穗期到成熟期的株高有良好的调控作用，利于增强其抗倒性能，从而保证了杂交稻制种的产量。除产量外，水稻分蘖数、有效穗长、地上部与地下部鲜质量、地上部与地下部干质量以及鲜、干穗质量等指标与施用复合肥的均没有显著性差异；其他如产量、千粒质量、水分、粗蛋白及直链淀粉含量等指标也无显著差异。因此，本项目中发酵床垫料作为有机肥施用，能够满足制种稻整个生长周期对肥力的需求，从而实现了化肥的减量使用。但本试验是否说明等量养分的垫料有机肥就能代替等量养分的化肥，则还需更多的证据。有机无机肥配施对水稻有显著增产稳产效果是业内共识，而且随有机肥施用比例的增加，水稻的产量也会增加。

对不同处理组水稻收后土壤的理化性状及养分分析结果表明，施用发酵床垫料的土壤pH值、盐分、电导率、总氮、碱解氮、速效磷均与对照田土壤的同类指标不具显著性差异，施用发酵床垫料土壤的有机质有所增加，但不甚显著，较显著的效应是土壤中的总磷以及速效钾的含量有不同程度的积累，因此其改良土壤的作用不可忽视，但其机制还需进一步研究。

参考文献：

[1]朱德文,钟成义,陈永生.畜禽养殖业粪污处理现状与对策研究[J].家畜生态学报,2007(6):163-166.

[2]周黎明.畜禽规模养殖粪污的处理与利用[J].畜牧兽医杂志,2016,35(4):34-38.

[3]樊小林,刘 芳,廖照源,等.我国控释肥料研究的现状和展望[J].植物营养与肥料学报,2009,15(2):463-473.

[4]纪雄辉,罗兰芳,郑圣先.控释肥料对提高水稻养分利用率和削减稻田土壤环境污染的作用[J].磷肥与复肥,2007,22(2):67-68.

[5]朱利群.粪肥还田对农田生态系统氮素的影响及径流流失风险评估[D].南京：南京农业大学,2010.