沼液在水稻上氮肥替代试验探索

何旭华，徐君，邵赛男，裘希雅，夏小燕，李凤根

(1.杭州市富阳区农业和林业局，浙江 杭州 311400； 2.杭州市富阳区新登人民政府，浙江 杭州 311401)

当今社会面临资源紧缺及环境问题日益突出，尤其利用非科学的处理手段进行能源的使用，使能源造成过多浪费，甚至导致环境问题趋于严重化发展[1]。中国属于农业大国，有研究显示，从21世纪初开始，我国畜牧业飞速发展，全国规模化养殖的猪数量增幅达到300%以上[2]。虽然畜牧养殖的发展缓解了我国粮食的压力，但畜牧业产生的废弃物(主要以排泄物为主)乱排问题也层出不穷，甚至在某些地区超过了环境承载力，造成严重的环境问题[3]。为了保证畜牧业生产和环境保护的和谐发展，我国大力鼓励养殖户建立自己的沼气池处理畜牧业废弃物，但产生的沼气、沼渣和沼液不能得到有效利用，形成严重的二次污染问题是急需解决的研究难题。

废液、废渣中含有病菌、虫卵、重金属等，经过沼气池的长期厌氧发酵，使得其中的病菌、虫卵等基本死亡，只含有重金属元素，而且沼液中含有植物能够直接吸收利用的N、P、K等元素，以及植物生长所需的氨基酸、微量元素，甚至抑菌的生长激素等有益物质[4-5]。近年来，由于畜牧业的集约化发展，研究人员不断试验沼液资源化利用的措施，并取得一定的研究成果。胡向军等[6-7]研究发现，沼液对单子叶植物、禾本科植物等作物都有增加产量和提高品质的作用。欧洲发达国家采用种养结合的模式，在保证畜牧业发展的同时，处理好废弃物的处理问题，达到绿色畜牧的高效发展[8]。为此，本文参照欧洲发达国家成功经验及我国发展的特点，将畜牧业与种植业结合起来，利用养殖业废弃物(沼液)富含植物生长的营养元素特征，利用养殖场附近水田进行沼液的消纳试验，综合分析沼液使用新途径的适宜性以及评价沼液肥料化的环境风险问题。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验田位于富阳区新登镇长垄村山垅田，2014—2016年连续3年进行沼液在水稻-油菜消纳试验，农户常规管理。土壤质地为黏壤土，pH值5.05，有机质含量26 g·kg-1，有效磷(氟法)含量7.54 mg·kg-1，速效钾含量41 mg·kg-1，全氮含量0.154%。种植水稻品种为深两优5814，播种方式种植，667 m2用种量1.5 kg。试验面积774 m2，均分5个小区，小区面积155 m2。

供试沼肥以猪粪、猪尿、冲栏水沼化，来源于杭州富阳区新登镇徐宏良养殖沼液，pH值7.50，COD为1 500 mg·L-1，氨氮为1 800 mg·L-1，尿素为含氮量46%，磷肥为含五氧化二磷12%，钾肥为含氧化钾65%。

1.2 处理设计

以667 m2为施肥单位，共设5个处理。处理1为空白对照，不施任何肥料。处理2～5施用同等磷肥和钾肥，其中磷肥底肥25.0 kg，2次追肥分别施用氯化钾7.5 kg。处理2为全化肥处理，2次追肥分别施用尿素11.0和10.0 kg。处理3～5为用不同量沼液替代氮肥，其中处理3中沼液替代1/2化学氮处理，处理4沼液替代全部化学氮处理，处理5沼液替代2倍化学氮处理。处理3中底肥施用沼液12.3 t，2次追肥中尿素使用量分别为5.5和5.0 kg；处理4中底肥施用沼液12.3 t，不再追施尿素；处理5中底肥施用沼液24.6 t，第1次追肥再施用沼液24.6 t。

播种时间6月8—15日，前1～2 d施入基肥和沼液，2叶1心期约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。植保管理按农户常规管理。各小区间土田埂采用塑料厚膜隔离，并二侧深入硬塥，保证小区间不透漏肥水，并设置独立排放沟渠。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对水稻各生长期的影响

由表1可知，使用沼液推迟了水稻的抽穗、齐穗和成熟的时期。

表1 不同处理的水稻各生长期的影响

2.2 施用沼液代替氮肥对水稻生长状况的影响

考种结果(表2)表明，有效穗、分蘖数表现为处理4>处理5>处理3>处理2>处理1；平均秸秆长为处理3>处理2>处理4>处理5>处理1；平均穗长为处理2>处理3>处理4>处理1、处理5；平均实粒数为处理2>处理3>处理1>处理4>处理5；平均空壳数为处理1，3>处理4>处理5>处理2。生长表现为对照早熟、早衰，沼液替代后分蘖前期生长快，随着沼液量增加，后期生长越来越旺盛。

表2 不同比例的沼液代替氮肥对水稻生长状况的影响

2.3 施用沼液对农田产量的影响

由图1分析可知，分析2016年产量，小区产量表现为处理3>处理4>处理2>处理5>处理1；小区稻谷千粒重表现为处理3>处理2>处理4>处理1>处理5；处理3、4小区稻谷产量较处理2分别增产4.9%和3.3%。处理5产量较处理2减产1.4%。总体上看，用沼液替代氮肥的3个处理中，处理3、4能保持增产，处理5近持平。

图1 2014—2016年各小区水稻产量与千粒重分析

2.4 不同施肥处理对水稻经济效益的影响

由表3可知，在杂交籼稻上施用沼液，不仅可以替代氮肥，降低成本，还可以科学消纳沼液。相对全化肥处理，每667 m2以施用12 300 kg沼液处理增产增收效果较明显，增产约5%，增收28.76元。667 m2施用24 600 kg沼液，增产约3.26%，减效43.50元，但消纳沼液量倍增。667 m2施用49 200 kg沼液，减产约1.4%，减效251.77元，但能消纳2倍沼液。因考虑环境影响，不建议大面积施用。

表3 不同施肥处理对每667 m2水稻产量和经济效益的影响

注：沼液为无偿供应，管道输送到田成本5元·t-1，每吨肥料按尿素1 900元，过磷酸钙800元，氯化钾3 200元，其他成本每667 m2按农药170元，翻田120元，收割120元，烘干120元，工资250元。

3 小结与讨论

本研究处理3、4、5分别用12 300、24 600、49 200 kg沼液，替代4.83、9.66、19.32 kg纯氮，经3年同试验小区、同水稻品种、同施肥方案、同植保措施、同管理水平跟踪试验，比空白对照处理1均有明显增产增效；比全化肥对照处理2，处理3、处理4也有小幅度增产增效；处理5设计试验时，属破坏性试验，尽管与对照处理2比较略有减产，但还是维持在富阳区普通农户水稻平均产量，因未经大面积示范试验，不建议推广应用。另一方面，3种沼液替代氮肥小区，3年来未出现病害和倒伏。说明沼液在水稻上使用，不仅能科学消纳沼液，改良土壤，还能增强水稻抗逆性。另为避免水稻施用沼液风险，有待开展大面积沼液替代氮肥示范验证，评价其对环境影响。