免发酵鹅粪对杂交狼尾草的施用效应研究*

陈 森 帅艳艳 杨 磊 贾宇航 许铭宇 周 胜 陈 平

（1. 广东棵济生态农业发展有限公司，广东 广州510660；2.仲恺农业工程学院，广东 广州510230；3.广东润宇自然资源科技有限公司，广东 广州511442）

现阶段鹅粪的处理方式主要是堆肥发酵，优点是在堆肥发酵过程中，大量无机氮转化为有机氮的形式固定下来，形成了以腐殖质为主的堆肥[1]，堆肥后的有机肥更容易被牧草吸收。鹅吃得多拉得多，排空时间短，饲养2 万只种鹅的大型养殖场，一天排出粪便达4 t，但堆肥处理周期长，一般需要20 天左右[2]；而且堆肥周期的存在使得鹅场必须能够同时处理接近一个月的鹅粪（100 t 左右）能力，远远超出鹅场自身处理能力。对规模化养鹅场来说，快速安全处理鹅粪是一个迫切的事情。免发酵鹅粪的直接施用是一个可以探寻的路径。

当前，有关畜禽粪便的利用研究主要集中于粪便资源化利用等方面[3]。进行这些研究的主要原因是未腐熟畜禽粪便对作物生长有抑制作用，尤其是种子幼苗发芽[4]。由于受“有机物必须发酵才能施用”的思想的影响，对于免发酵畜禽粪便的应用方面的报道很少。在堆肥腐熟指标的研究中，一般将种子发芽率作为判定堆肥腐熟度的指标之一。目前，国内外选择判定堆肥腐熟度的指标种子有水芹籽、萝卜种子、小白菜种子、独行菜种子等，主要是一些蔬菜种子[5-8]。而针对禾本科牧草以及其他作物的种植利用效应研究很少。

现在，所有有机肥生产厂家、商家都在宣传自己的产品是经过“完全腐熟”的，有关有机物的施用也都建议经过完全的腐熟才可使用[9]。而实际生产中有大量免发酵的有机物直接施用例子，比如目前推广的秸秆还田，就是没有经过堆肥腐熟，将秸秆粉碎后直接还田，这种秸秆利用方式对土壤有机质和地力有显著的提升效果[10]。我国20 世纪60 年代的农业种植中，圈肥、厩肥、人粪尿等也大都不经发酵腐熟而直接应用到了农田，保持了传统种植的稳产[10-11]。张昌爱等[12]在对猪粪发酵与否对土壤性质产生差异影响的研究中，发现使用免发酵猪粪，土壤自然含水量、土壤有机质、全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮、有效磷和速效钾含量均有所提升，并改善了土壤酸碱环境，从田间试验数据可以得出，免发酵猪粪与发酵猪粪相比，更有利于土壤质量的提高。陈博等[13]通过探讨生态有机肥对土壤特性和大果榉（Zelkva sinica）生长的影响，得出风干免发酵鸡粪、有机无机复合肥和生态有机肥均显著提高了大果榉株高、胸径和叶面积增长率，而且各处理均增加了土壤碱解氮和有机质含量，显著提高土壤微生物量碳、氮的含量。因此，免发酵有机肥的应用技术以及有机物料发酵与否的应用效果是需要进一步探讨的重要工作，唯此才可公正评判免发酵物料的综合生态效益[9]。

本试验结合前期鹅规模化养殖场免发酵鹅粪直接施用于刈割的杂交狼尾草地，杂交狼尾草生长状况良好，期间并未出现任何的病虫害。根据三年来专业养殖人员的观察与统计，鹅养殖场并未有大型家禽疫病的发生。本试验以化肥作为对比，探讨腐熟与免发酵鹅粪对杂交狼尾草的影响。本试验根据前期试验数据结果，鹅粪的合理施用量为15 t/hm2。采用腐熟鹅粪、免发酵鹅粪、常规化学施肥和不施加任何肥料（CK）三组处理一个对照进行大田杂交狼尾草种植试验，通过各处理对杂交狼尾草农艺性状、产量、品质和土壤养分的影响，探讨杂交狼尾草施用免发酵鹅粪的可行性。

1 试验样地概况

1.1 试验地环境

本试验用地选在鹅规模化养殖场的一块规划用于杂交狼尾草种植用地，土壤属于沙壤土，土质疏松，但保水保肥性差。试验于2017 年5 月24 日～2017 年11 月20 日在广东省汕尾市海丰县公平镇绿丰源农场进行。公平镇隶属于广东省海丰县，位于海丰县东北部。介于E115°23″与N23°03″的交叉点。公平镇在北回归线南缘属亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛，日照较多，阳光充足，四季如春，昼夜温差不大。据历年的气象资料分析记载，平均温度为22.3 ℃，最高年均温度22.7 ℃，最低年均温度21.4 ℃，全年最高气温出现的7 月份，日平均为27.99℃。1 月份为最低气温期，日平均14.02 ℃，日极端最高气温37.4 ℃，日极端最低气温为1.0 ℃，全年无霜358 天，冬季无雪。

1.2 试验地养殖情况

汕尾市海丰绿丰源现代鹅规模化养殖场内进行生态化养殖，将规模化养殖场内产生的粪便用来作为杂狼尾草的肥料施用。鹅饲料为未脱去稻谷谷壳的稻谷和杂交狼尾草。据前期调查，海丰县绿丰源鹅养殖场，养殖品种为狮头鹅，存栏量为种鹅2000 只。每天大约产生鹅粪150 kg。

2 材料与方法

2.1 试验材料

本试验选用牧草为杂交狼尾草（Pennisetum americanum×P. purpureum），杂交狼尾草是以二倍体美洲狼尾草（Pennisetum americanum）和四倍体象草（Pennisetum purpureum）交配产生的三倍体杂种，其后代不结实，多用茎秆或分株繁。该品种是一种热带型牧草，一般产鲜草150 t/hm2，且鲜草粗蛋白质含量高，氨基酸含量比较平衡，是喂养禽畜和鱼类的优质饲料。杂交狼尾草在条件适宜的华南地区，可以自然越冬，供草期长达300 天。

表1 试验地土壤基本化学指标Table 1 Basic chemical properties of soil in the test site

2.2 试验设计

试验区在鹅规模化养殖场附近的荒地，提前撒施底肥，然后对试验区土地进行翻耕起垄，垄上分两排种植杂交狼尾草，行株距40 cm×50 cm。种植完后灌溉一次。首次茎秆繁殖时施用复合肥（硝硫基、硝态氮含量＞7%、总养分＞45%、N-P2O5-K2O 15-15-15）0.8 t/hm2，每次刈割后都要施追肥一次，每个小区种植60 株。种植完毕后用水浇透土壤，每1 个月刈割一次，刈割留茬10～15 cm，保证杂交狼尾草的正常生长。

本试验共设3 个追肥处理和1 个空白：1）CK：不施肥；2）H：施用尿素0.45 t/hm2；3）M：施用免发酵鹅粪15 t/hm2；4）F：施用腐熟鹅粪15 t/hm2；每个处理3 次重复，共12 个小区，每个小区3 m×5 m，随机区组排列，小区间设置隔离行。追肥时间为6 月8 日、7 月10 日、8 月10 日、9 月9 日。

本试验根据鹅粪中氮磷素的含量确定对应的复合肥的施用量。有实验研究表明就单种肥料而言，对于杂交狼尾草株高的影响，氮、磷比钾更高，只要氮磷肥量适中，施用钾肥对杂交狼尾草株高并无显著影响[14]。

2.3 栽培管理

供试杂交狼尾草栽培试验于2018 年 5 月24 日在汕尾市海丰绿丰源现代鹅规模化养殖场试验场地进行，采用茎秆扦插育苗，每2 ～3 节切成一段。保证侧芽饱满、无腐烂，喷水遮盖催芽。选取长势良好、规格均一的种苗进行大田栽种。栽种时斜插于土中，仅留一节于土面上。行株距40 cm×50 cm，每区种植60 株（图1）。试验期间刈割3 次，刈割时间2018 年8 月9 日、9 月27 日、11 月20 日，斜口刈割。每次刈割留茬10 ～15 cm（图2）。割后按2.2 试验设计进行施肥。化肥施用方式为穴施。鹅粪施用方式为表面撒施。植株整个生长期不进行人工浇水灌溉，不施农药、除草剂。定期除草，观察植株长势及病虫害情况。

图1 试验田间牧草生长概况Fig. 1 Overview of the growth of pasture in the experimental field

图2 试验田间收割概况Fig. 2 Overview of experimental field harvesting

2.4 测试指标及方法

杂交狼尾草测试农艺指标包括绝对株高、分蘖数、亩产、叶面积指数[15]；杂交狼尾草品质指标包括牧草粗蛋白、粗脂肪、酸性洗涤性纤维、中性洗涤性纤维、粗灰分[16]。土壤化学指标包括土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾[17]。杂交狼尾草和土壤具体测定方法见下表。

表2 牧草测试指标和测定方法Table 2 Test Index and determination method of forage

表3 试验样地土壤测试指标与方法Table 3 Soil test indexes and methods in test samples

2.5 数据处理与分析

试验数据采用 Microsoft Excel 2019 进行数据处理、绘图，SPSS 24.0 进行统计分析，显著性水平设为0.05。

3 结果与分析

3.1 不同处理对杂交狼尾草绝对株高的影响

由图3 中可以看出，第一次刈割，各处理间差异并不显著，H 处理优势较大，绝对株高达1.93 m。第二次刈割，F 处理与CK、H、M 组处理之间差异显著，H、M 之间差异不显著，但M 牧草绝对株高高于H，为2.35 m。第三次刈割，H、M、F 处理与CK 处理间差异显著，各施肥处理之间未达到显著性差异，但从H、M 到F 绝对株高依次增加。从3 次刈割情况来看，尿素提高杂交狼尾草绝对株高效果更快，而两组鹅粪处理效果虽有延缓，但是长远看增高效果更好。

图3 不同处理对牧草绝对株高的影响Fig. 3 Effect of different treatments on the absolute plant height of pasture

3.2 不同处理对杂交狼尾草分蘖数的影响

由图4 得出，施肥处理与不施肥对照组相比，能显著提高杂交狼尾草分蘖数。第一次刈割，施肥处理中，F 处理和H、M 处理差异显著，F 对杂交狼尾草植株分蘖数的提升好，分蘖数为11.4 个/株。第二次刈割，H、M、F 交狼尾草分蘖数依次增加，F 处理分蘖数最高，为17.6 个/株，显著高于其他处理组。M、H间并未有显著差异，但分蘖数已经高于H。第三次刈割，两组鹅粪处理优势进一步增加，F、M、H 处理间均有显著性差异。CK 组杂交狼尾草分蘖数在整个试验期间随着收割次数的增加呈下降趋势，处理组则呈上升趋势，鹅粪增加分蘖数优势明显，各处理提高分蘖数效果：腐熟鹅粪＞免发酵鹅粪＞化肥。

图4 不同处理对牧草分蘖数的影响Fig. 4 Effect of different treatments on the number of tillers

3.3 不同处理对杂交狼尾草产量的影响

牧草产量是衡量施肥效果的最重要的经济和生态指标。从图5 中可知，3 种施肥处理显著提高杂交狼尾草产量。第一次刈割，H、F 处理产量高于M 处理，F 显著高于M。第二次刈割，M、F 处理产量高于H 处理，M 组与H 组增产效果并没有达到显著水平，F 显著高于H，产量为44.2 t/hm2。第三次刈割，整体增产趋势基本与第二次刈割相同，M 牧草产量高于H 处理，但增产幅度降低。整体F 对杂交狼尾草产量的提升效果最好。整个趋势来看，CK 组随着收割次数的增加，单位产量呈下降趋势，施肥组呈逐渐增加的趋势，M 组处理在第三次刈割时产量开始大于H 组。说明当次施肥，免发酵鹅粪效果并没有化肥和腐熟鹅粪提高杂交狼尾草产量高，第二次刈割和第三次刈割效果开始显现，腐熟鹅粪增产效果更好。

图5 不同处理对牧草产量的影响Fig. 5 Effect of different treatments on pasture yield

3.4 不同处理对杂交狼尾草叶面积指数的影响

牧草叶面积指数与牧草产量以及茎叶比有显著相关性[16]，从图6 中可知，3 种施肥处理对杂交狼尾草叶面积指数有显著影响。相对于其他处理，F 处理组显著提高杂交狼尾草的叶面积指数。第一次刈割，M 处理和H 处理在提高牧草叶面积指数上并没有显著性差异，而F 处理显著高于H。第二次刈割，各处理牧草叶面积指数差异显著，免发酵鹅粪效果开始体现，F 处理叶面积指数最高，为2.417。第三次刈割，叶面积指数F＞M＞H＞CK，M 处理虽高于H，但差异并不显著。说明腐熟鹅粪在提高牧草叶面积指数上效果要好于化肥。整体来看，在提升杂交狼尾草叶面积指数上，免发酵鹅粪与化肥差异不显著。

图6 不同处理对牧草叶面积指数的影响Fig. 6 Effect of different treatments on leaf area index of pasture

3.5 不同处理对杂交狼尾草粗蛋白含量的影响

粗蛋白是牧草中含氮物质的总和，是牧草品质的重要组成部分，反映了饲草营养价值的高低。优等牧草的干物质中, 其粗蛋白质含量要大于15%；良等牧草中粗蛋白质含量占干物质的10%以上；中等牧草其粗蛋白质含量占干物质的含量的5%以上。总的来说，粗蛋白含量越高的牧草品质越好。

从图7 中可知，CK 组的杂交狼尾草的粗蛋白含量平均值处于10%的良等牧草水平。而3 个处理组与CK 组相比，施肥能显著提高牧草粗蛋白的含量，施肥处理杂交狼尾草粗蛋白含量在12%～14%，而施肥处理间差异并不显著。整体来看，第一次刈割，粗蛋白含量最高。与CK 组相比，H 组杂交狼尾草粗蛋白含量增幅达28.28 个百分点，M 组杂交狼尾草粗蛋白含量增幅达28.57 个百分点，F 组交狼尾草粗蛋白含量增幅达36.34 个百分点，处理之间差异不显著性。第二次刈割，杂交狼尾草整体粗蛋白含量有所降低，施肥处理间无显著差异，M 与H 相比粗蛋白含量降低2.78 个百分点。第三次刈割，施肥处理间无显著差异，M 与H 相比粗蛋白含量增加2.59 个百分点。

图7 不同处理对牧草粗蛋白含量的影响 Fig. 7 Effect of different treatments on crude protein content of forage

3.6 不同处理对杂交狼尾草中粗脂肪含量的影响

牧草中的脂肪含量一般以粗脂肪表示，粗脂肪是牧草中含能量最高的营养物质，是畜禽的主要营养成分，是优质牧草的重要质量指标之—[18]。优等牧草粗脂肪占比2%以上，良等牧草粗脂肪需大于1.5%，中等牧草中粗脂肪也要大于1%。

从图8 中可知，处理组与对照组相比，施肥提高了杂交狼尾草的粗脂肪含量，各处理与CK 相比达到显著水平。第一次刈割，各施肥处理显著高于CK 组， F 显著高于M 处理，H 比M 提高10.52 个百分点。第二次刈割后，鹅粪组粗脂肪含量高于化肥组，在第三次刈割时达到显著水平。从牧草粗脂肪含量等级看，CK 组牧草处于中等水平，H 处理粗脂肪含量随刈割次数逐渐降低，第三次刈割时降至良等水平。M处理牧草粗脂肪先增高后降低由良等水平升到优等水平。三次刈割F 处理牧草粗脂肪含量均大于2 个百分点，说明施用鹅粪更能提高杂交狼尾草粗脂肪含量，无论发酵与否。

图8 不同处理对牧草粗脂肪含量的影响Fig. 8 Effect of different treatments on crude fat content of forage

3.7 不同处理对杂交狼尾草酸性洗涤纤维含量（ADF）的影响

酸性洗涤纤维相对较低的牧草品质较好。由图9 中可以得知，与CK 组相比3 个处理的杂交狼尾草的酸性洗涤纤维含量全部有所下降，且均达到显著水平，能够提高牧草的消化率。第一次刈割，所有处理ADF 含量在3 次刈割中最低，杂交狼尾草ADF 含量随着刈割次数的收割呈递增的趋势，但3 次刈割时H、M、F 处理ADF 含量分别增高9.73%、4.41%、7.17%。M 和H 处理之间效果并未达到显著水平，但M 与H 相比，3 次刈割间的ADF 含量分别降低0.3、0.8、1.9 个百分点。C3 比H、M 处理降低牧草ADF含量的效果更显著。

图9 不同处理牧草酸性洗涤纤维含量的影响Fig. 9 Effect of different treatments on the content of acid washing fiber in forage

3.8 不同处理对杂交狼尾草中性洗涤纤维（NDF）含量的影响

干物质采食量和牧草消化率与NDF 呈负相关，因此牧草饲料中NDF 在满足畜禽需要的情况下含量越少越好。由图10 中可知，与对照组相比，各施肥处理组杂交狼尾草中DNF 含量显著降低。第一次刈割和第三次刈割F 处理DNF 含量显著低于H、M 处理，H、M 处理间无显著差异，第二次刈割，M 比H处理显著降低DNF 含量，3 次刈割M 分别比H 降低0.5、3.8、0.9 个百分点。整体来看， CK 组随着收割次数的增加，杂交狼尾草中性洗涤纤维含量在增加，H 组DNF 含量增加并不明显。而M 和F 组杂交狼尾草DNF 含量随收割次数呈下降趋势。

图10 不同处理对牧草中性洗涤纤维含量的影响Fig. 10 Effect of different treatments on the content of forage washing fiber

3.9 不同处理对杂交狼尾草粗灰分（ASH）含量的影响

饲料在制作过程中一般都会产生粗灰分，但是粗灰分并不是饲料中的营养成分，粗灰分过高表明饲料品质比较差。从图11 中可知，与CK 相比，各处理均能显著降低杂交狼尾草ASH 含量。而且F 处理效果显著优于H、M 处理，其中3 次刈割ASH 含量分别为6.8、5.5、6.3 个百分点。 H 和M 处理之间无显著性差异。第一次刈割，M 处理ASH 含量高于H，第二次刈割M 处理ASH 含量已经低于H 处理，第三次刈割M 处理ASH 含量比H 处理低8.23 个百分点。

图11 不同处理对牧草粗灰分含量的影响Fig. 11 Effect of different treatments on coarse ash content of forage

3.10 不同处理对土壤养分含量的影响

对表中土壤养分的分析结果表明，经过4 个月的大田试验周期，采用不同处理种植杂交狼尾草后，与CK 相比，F 和M 对土壤营养指标有提升作用，而H 组土壤整体营养物质含量呈下降状态。其中土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷下降比较明显。F 效果最好，所有土壤营养指标均有所提升。鹅粪提高土壤有机质含量效果更好，说明大田单施用化肥并不利于土壤有机质含量的保持和提高[19]。F 组和M 组土壤有机质均有提高，且F 组效果更好。M 组土壤有机质提高了8 个百分点。F 组土壤有机质提高了12 个百分点。土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、有效钾在H 组处理下与CK 组相比均呈显著性下降，而在M 处理下土壤各营养物质含量均在CK 组上有所提升，但上升幅度并不大。F 处理与CK 比，土壤各个营养指标显著升高。

处理中腐熟鹅粪土壤有机质含量增加最明显。其次土壤有机质含量的提升有利于吸附土壤矿质元素含量。而施化肥组中各矿质元素含量的降低，一方面是因为耕地土壤属于沙壤土，不利于土壤肥力的保存，加之试验期间雨水较多，加速土壤各矿物元素的流逝，而化肥组土壤有机质含量的降低也与化肥的施用有关，说明化肥不利于土壤对矿物营养的保存，容易导致土壤营养物质的流失，这正是土地大量施用无机化肥导致农业面源污染的主要原因。土壤有机质是土壤微生物活动的能源，而施用化肥并未对土壤有机质含量有所提升，长期使用反而会显著降低细菌群落结构的多样性以及土壤微生物量碳（氮），而有机肥的施用则可以增加土壤微生物量碳和微生物量氮[7]。

表4 不同处理对土壤养分含量的影响Table 4 Effect of different treatments on soil nutrient content

4 结论与讨论

本试验通过对不同处理组土壤化学性质、杂交狼尾草产量品质测定来对土壤肥力质量进行评价，得出，施用腐熟鹅粪和免发酵鹅粪肥既能保证和提高杂交狼尾草产量和品质，又能提高土壤有机质含量：免发酵鹅粪组和腐熟鹅粪组土壤有机质分别提高了8、12 个百分点，均能保证其他矿质元素含量的稳定和提升。通过对比杂交狼尾草的生长指标，得出免发酵鹅粪并未对杂交狼尾草产生不良影响，虽然整体效果没有腐熟鹅粪好，但与化肥组提升杂交狼尾草产量和品质效果相同，而且免发酵鹅粪提升土壤肥力的效果更显著。说明用免发酵鹅粪直接施用于杂交狼尾草地是一种可行的方式。

狼尾草属牧草既是重要的饲料作物，又在土壤改良、水土保持等多方面发挥着积极作用[20]。杂交狼尾草为C4 植物，适合在高温高湿环境中生长，能在高温干旱的环境中生长旺盛，获得较高的生物量[21]。C4植物与C3 植物的一个重要区别是C4 植物的CO2补偿点很低，而C3 植物的补偿点很高，所以C4 植物在CO2含量低的情况下存活率更高[22]。畜禽粪便腐熟发酵是一个发热的过程，堆肥温度一般控制在50～65 ℃之间，而免发酵畜禽粪便撒施于农田之后温度一般不会高于这个温度；畜禽粪便腐熟发酵同时也是一个高耗氧的过程，免发酵的鹅粪施用于土壤表面后会降低土壤含氧量，杂交狼尾草根深密集，须根发达，根系主要集中在0～30 cm 的土壤层中，非常耐干旱，试验过程中发现免发酵鹅粪的施用并未对杂交狼尾草根系产生危害，生长状况良好。

畜禽粪便施用于农田也可能会对土壤产生危害，虽然土壤具有自净化能力，但其净化容量并不是无限的，因此在进行畜禽粪便施用时（尤其是免发酵的畜禽粪便）一定要充分考虑各种污染物质的用量，不要超过土壤自身的净化容量，这样才能更好地发挥土壤的净化功能，保证土壤质量。土壤质量是指在生态系统内或者特定土地利用方式下土壤支撑其生物生产力、维持环境质量和促进动植物及人类健康的能力[23]。基本上包括土壤肥力质量、环境质量和健康质量。