不同来源鸡粪有机肥对西瓜-青贮玉米产量、品质的影响及效益分析

徐 军 虞德兵 冯彬彬 曹嘉铖 周 正 邬彩霞*

(1.扬州大学 动物科学与技术学院，江苏 扬州 225009； 2.南京农业大学 动物科学与技术学院，南京 210095； 3.无锡三智生物科技有限公司，江苏 无锡 214145)

自20世纪50年代以来，中国化肥施用量呈逐年递增趋势，化肥在农业生产中发挥着越来越重要的作用，但常年过度单一施用化肥会引起土壤板结、土壤肥力下降、有机质含量下降等不良现象，从而导致作物减产、作物品质下降。与单施化肥相比，施用有机肥可改善土壤团粒结构，提高土壤肥力，增加有机质含量，因此可作为改良低产耕地的重要措施[1]。中国是畜禽养殖大国，畜禽粪便资源丰富[2]。畜禽粪便是优质的有机肥原料，含有丰富的氮、磷、钾、有机质等营养物质，其改善土壤理化性质的同时亦可促进农作物生长，提高作物品质[3]。杜少平等[4]的研究表明，与单施复合肥相比，牛粪、鸡粪、猪粪有机肥与化肥的配施增加了西瓜(Citrulluslanatus)营养生长时期对氮、磷、钾养分的吸收与积累，实现了西瓜的增产、提质和增效，且鸡粪有机肥在西瓜增产效果上表现最佳。黄荣才等[5]的研究表明，与猪粪、牛粪相比，配施干物质基础为500 g/m2的鸡粪可显著提高青贮玉米(Zeamays)粗蛋白及中性洗涤纤维的含量。因此，提高畜禽粪污的利用率是促进农业生产的可持续、加快农业现代化的进程的重要举措。

南通市如皋市位于长江三角洲地区，是江苏省重要的畜产品生产及供给基地，2018年生猪年末存栏数64.53 万头，出栏数105.74 万头；羊年末存栏数21.32 万头，出栏数42.54 万头；家禽年末存栏数900 万只，出栏数 2 476.55 万只，禽蛋产量4.84万t。畜禽养殖业迅猛发展的同时也给当地环境带来了巨大压力，南通市农业农村局在《关于2018年度全市畜禽养殖废弃物资源化利用工作考核情况的通报》中指出应加快解决畜禽养殖与土地消纳不匹配的问题，促进农牧结合[6]。青贮玉米是农业部“粮改饲”政策的主推作物，具有营养价值高、气味好、消化率高等优点。如皋及周边地区如泰州、盐城等有很多奶牛场及羊场，青贮玉米作为牛羊的主要粗饲料之一，在当地具有较大的市场。西瓜成熟收获后，及时种植青贮玉米，是一年两熟的高效种植模式[7]。一方面，可以缓解西瓜连作的不利；另一方面，可以促进当地农民的增产增收。异位发酵是指将畜禽粪污抽送到按标准铺入垫料并接上菌种的发酵床上，通过翻耙机翻动进行发酵的一项集粪污减量化、无害化和资源利用为一体的综合技术，具有占地面积小、投资少、运气成本低和无臭味等优点，因此异位发酵床作为畜禽粪便的主推模式之一，已在全国各地大力推广[8]。

鸡粪含有丰富的营养元素，其氮、磷、钾含量约为1.63%、1.54%、0.85%[9]。目前，关于鸡粪有机肥的研究大多集中于有机肥的施用量或是与其他畜禽粪便的对比影响上[4-5,10-11]，而对不同来源鸡粪有机肥产生的不同效果鲜有报道。因此，为探究不同来源鸡粪有机肥的施肥效果，从而缓解当前鸡粪利用率较低的问题，本研究拟以无机复合肥为对照，以3 种不同来源鸡粪有机肥为研究对象，探究其施用后对耕地土壤理化性质及西瓜、青贮玉米产量和品质产生的不同影响，以期为提高鸡粪利用率、提高当地作物的产量及品质提供理论依据，并为当地农户在鸡粪有机肥的选择上提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试西瓜品种为当地主栽品种早佳8424；青贮玉米品种为曲辰九号，由南通市长江种子有限公司提供。无机复合肥由江苏华昌化工股份有限公司提供；自制异位发酵有机肥(质量比：鸡粪80%+木屑15%+稻壳5%+菌种，菌种由无锡三智生物科技有限公司提供),以下简称自制有机肥；进口鸡粪发酵有机肥由诺国际贸易(上海)有限公司提供，以下简称进口有机肥；国产鸡粪发酵有机肥由江苏肥宝乐生态农业科技有限公司提供，以下简称国产有机肥。以上2 种商品有机肥均为微生物+纯鸡粪发酵，并无任何辅料和添加剂。于2019年3—10月在江苏省南通市如皋市进行试验，前茬种植西瓜(3—6月)，后茬种植青贮玉米(7—10月)。

1.2 异位发酵有机肥制作

发酵床为地下槽式，翻抛机与槽宽均为8 m，发酵前预先将拌好的垫料和菌种均匀铺在发酵车间中，将搜集的鲜鸡粪浇灌至发酵床上，每2 d添加1 次垫料并翻堆，随着发酵的进行不断补充新的鸡粪。每20 m3的发酵床约处理1 t鸡粪，发酵床物料一年后可集中清出，用作生物有机肥。

1.3 试验处理

西瓜采用塑料大棚加地膜覆盖方式栽培，每棚两畦，棚高1.5 m、宽3 m、长40 m，棚外围配套开沟，沟深40～70 cm，爬地栽培。试验共设4个处理组，分别为施用无机复合肥(CK)、施用自制有机肥(T1)、施用进口有机肥(T2)和施用国产有机肥(T3)。具体养分含量及耕层土壤理化性质见表1。除CK施用量为1.05 t/hm2外，T1、T2、T3施肥量均为3.60 t/hm2，每个处理3 个大棚，共计12 个大棚，相同处理相邻排序。所有肥料均于西瓜种植前施入，后期无追肥。西瓜收获后拆除塑料大棚并在原小区内种植青贮玉米，种植密度为75 000株/hm2。

表1 肥料及土壤理化性质Table 1 Physicochemical properties of fertilizers and soil

1.4 测定项目及方法

1.4.1西瓜营养生长指标测定

于西瓜开花期测定主蔓长、节间长、分枝数、叶片数及叶片SPAD值。其中，主蔓长和节间长采用卷尺测量；叶片数为主蔓果实生长点下第一片完全展开叶至根部总叶片的个数，并统计主蔓两侧分枝数；SPAD值采用日本柯尼卡美能达SPAD-502Plus便携式叶绿素计测定。

1.4.2西瓜产量及品质指标测定

产量测定：西瓜成熟后每个大棚各个处理中随机选取8 个西瓜用电子计价台秤称量单果重，并根据棚内产量及面积折算亩产量。

品质测定：用手持折光仪测定西瓜中心可溶性固形物含量并邀请10 位品尝人对各小区西瓜进行感官品质评价并打分，评价结果运用模糊综合评价法分析，评价标准参照唐东梅等[12]和Traka等[13]的方法。

1.4.3土壤理化性质测定

待西瓜成熟收获后，运用五点取样法收集各处理组0～20 cm表层土壤，充分混合后放于室内自然风干，经四分法选取适量测试用土后过2 mm筛分装保存。pH采用力辰便携式pH计测定；全氮采用凯氏定氮法测定；全磷采用NaOH熔融-钼锑抗比色法测定；全钾采用NaOH熔融-原子吸收分光光度法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；速效磷采用碳酸氢钠钼锑抗比色法测定；速效钾采用火焰光度计法测定；有机质采用外加热法测定，每项指标三次生物学重复[14]。

1.4.4青贮玉米生长、产量及品质指标测定

生长指标：青贮玉米于蜡熟期收获，每个处理随机选取10 株测定株高、绿叶数、计算穂株比(穂位高/株高比值)[15]。

鲜、干物质产量：每个处理取中间3 行于地上部20 cm处全株刈割，分装测量鲜重，后将全株粉碎并混匀，称取约4 kg鲜样放入托盘中经烘箱105 ℃杀青30 min，75 ℃烘干至恒重后称重。并分别折算每公顷鲜、干物质产量。

品质指标：将烘干物质粉碎并过40 mm筛后分装入自封袋中以备测定。采用凯氏定氮法测定粗蛋白(CP)含量、范氏洗涤纤维测定法测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量、索氏提取法测定粗脂肪(EE)含量[16]；参照庄克章等[17]的方法计算相对饲喂价值(RFV)。

1.4.5效益分析

青贮玉米刈割后成本主要包括：

1)肥料成本。无机复合肥0.25 万元/t；自制有机肥0.04万元/t(人工+耗材+水电+运输)；进口有机肥0.35万元/t；国产有机肥0.20 万元/t。

2)种苗成本。西瓜种苗1.20万元/hm2；青贮玉米种子0.05万元/hm2。

3)农膜、水电、燃料等各种杂费0.53 万元/hm2。

土地为当地农户自家耕地，后期管理维护皆亲力亲为，因此并未产生土地租金及人工管理费。

收益计算：销售时西瓜价格0.25万元/t，青贮玉米 0.03 万元/t，实际收益为销售额减去总成本。

1.5 数据分析

采用Excel 2019和SPSS 19.0对试验数据进行统计及单因素方差分析，Duncan氏多重比较，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同处理对西瓜营养生长的影响

由表2可知：与CK相比，T1显著提高了分枝数(P<0.05)，但对主蔓长、节间长及叶片数无明显影响；T2显著提高了西瓜主蔓长及分枝数(P<0.05)，与CK相比分别增加13.73%、24.55%，并显著降低了节间长(P<0.05)；T3对西瓜主蔓长、节间长、分枝数和叶片数无显著影响。此外，各有机肥处理组均显著提高了叶片SPAD值(P<0.05)，但有机肥处理组间无显著差异。

表2 不同处理对西瓜营养生长的影响Table 2 Effects of different treatments on the vegetative growth of watermelon

2.2 不同处理对西瓜产量及品质的影响

由表3可知：与CK相比，各有机肥处理组均可提高西瓜的单果重及产量，但无显著差异。其中T1效果最佳，较CK增产10.04%；与CK相比，仅T2显著提高了西瓜中心可溶性固形物含量(P<0.05)，且其含量显著高于T1和T3(P<0.05)。表4 为西瓜感官品质鉴定的结果。由表4可知：与 CK相比，果皮颜色、果皮厚度、瓤色、空心率、质地、爽口度以T1表现最佳；口感、水分、甜度以T3表现最佳；果实成熟度、籽数上无显著差异。综合评价结果显示：T2与CK在感官品质上表现相近，而T1和T3则显著优于CK(P<0.05)，其中T1表现最佳。

表3 不同处理对西瓜产量及品质的影响Table 3 Effects of different treatments on the yield and quality of watermelon

表4 不同处理对西瓜感官品质的影响Table 4 Effects of different treatments on the taste quality of watermelon

2.3 不同处理对西瓜收获后土壤理化性质的影响

由表5可知：各有机肥处理组均可降低土壤pH，其中T2与CK相比显著降低了13.81%(P<0.05)。各有机肥处理组均可显著提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量(P<0.05)，而对土壤总氮、总磷、总钾及有机质含量上无显著影响，其中T2表现最佳，与CK相比，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别升高了104.57%、111.76%、40.10%。

表5 不同处理对西瓜收获后土壤理化性质的影响Table 5 Effects of different treatments on physicochemical properties of soil after harvest of watermelon

2.4 不同处理对青贮玉米生长及产量的影响

由表6可知：与CK相比，各有机肥处理组均可提高株高、绿叶数、鲜草产量和干草产量，但各处理组间无显著差异。T1在株高、绿叶数及干草产量上表现最佳，与CK相比分别显著提高了22.63%、63.22%、18.10%(P<0.05)。T2在鲜草产量上表现最佳，与CK相比显著提高了70.10%(P<0.05)。各处理组间穗株比无显著差异。

表6 不同处理对青贮玉米生长及产量的影响Table 6 Effects of different treatments on the growth and yield of silage maize

2.5 不同肥料配施对青贮玉米营养价值的影响

由表7可知：T2在CP、NDF、EE含量上表现最佳，与CK相比，CP含量显著升高了25.87%，且显著高于T3(P<0.05)，NDF含量显著降低了12.20%(P<0.05)，EE含量显著升高28.05%(P<0.05)。T1在ADF含量及RFV上表现最佳，与CK相比，ADF含量显著降低了25.67%，且显著低于T3(P<0.05)，RFV显著提高了35.56%(P<0.05)。与CK相比，各有机肥处理组EE、RFV均显著提高(P<0.05)，但各有机肥处理组间无显著差异。

表7 不同处理对青贮玉米营养价值的影响Table 7 Effects of different treatments on the nutritional value of silage maize

2.6 效益分析

由图1可知除T2外，T1和T3均可提高总收益，其中：T1较CK提高了21.42%，T3较CK提高了2.62%，但均无显著差异。

3 讨 论

3.1 施用鸡粪有机肥对西瓜生长、产量和品质的影响

西瓜的营养生长指标反映植株的生长潜力，是植物生殖生长的基础。主蔓长、节间长、分枝数、叶片数、SPAD值是体现西瓜生长情况的直观指标[18]。本研究结果表明：与CK相比，T1显著提高了分枝数；T2显著提高了西瓜主蔓长及分枝数，并显著降低了节间长；各有机肥处理组均显著提高了西瓜叶片SPAD值，增强了叶片的光合作用。由此可见，鸡粪有机肥有效促进了西瓜的营养生长，与许娜娜[19]的研究结果一致。有机肥中不仅包含了植物生长所需的主要养分，而且含有大量有益微生物和腐殖质，与化肥相比更有利于植株的生长发育，提高作物的产量和品质[20]，本研究发现与CK相比，各有机肥处理组均可提高西瓜的单果重及产量，其中T1效果最佳，亩产较CK增幅10.04%。可溶性固形物是评价西瓜品质的重要指标[21]，本研究发现与CK相比，仅T2显著提高了西瓜中心可溶性固形物含量，其原因可能是受到棚内环境不可控因素如温度、水分及管理措施的影响或是施肥量不足，且本次试验为短期试验，有机肥对作物的影响有待进一步跟进。从营养生长指标、可溶性固形物和土壤理化性质结果来看，T2效果最佳，但西瓜感官评价结果显示：T2与CK中西瓜的感官品质表现相近；T1和T3中西瓜感官品质均明显优于CK。10 位品尝人在品尝中发现T2中西瓜果肉中水分含量普遍偏低、出现果肉偏酸的现象，降低了甜度评分的精确度[12]，这也是该组西瓜在甜度上感官评价与测定数据结果不一致的主要因素，具体原因有待进一步研究。

3.2 施用鸡粪有机肥对青贮玉米生长和产量、品质的影响

玉米株高、绿叶数、株穗比是其营养生长的重要指标[22]。本试验结果显示各有机肥处理组均显著提高了青贮玉米的株高及绿叶数，该结果与前茬西瓜的促进作用一致。从产量来看，各有机肥处理组较CK均有所提高，其中T1在干草产量上表现最佳，T2在鲜草产量上表现最佳，与李燕青等[23]的研究结果一致。究其原因一方面可能是有机肥中富含大量及中微量元素，减轻了青贮玉米生长过程中缺素情况的发生；另一方面有机肥中含有大量的腐殖质，腐殖质中带有的正负电荷可吸附离子，减缓了养分在土壤中的流失。刘占伟[24]的研究表明适宜用量的畜禽粪便堆肥可显著提高青贮玉米CP含量，降低NDF和ADF含量。Shahid等[25]发现添加鸡粪有机肥可显著提高小麦(Triticumaestivum)中CP含量。本试验结果显示与CK相比，各有机肥处理组 CP、EE、RFV均有所提高，ADF、NDF有所下降，与已有研究结果一致。这可能是由于有机肥中的养分是缓释性释放，在西瓜收获后，土壤中的剩余肥素仍能在青贮玉米生长期提供一定的养分，且明显优于无机肥。T2在CP、NDF、EE含量上表现最佳，T1在ADF含量及RFV上表现最佳。但本研究所有处理组中青贮玉米产量较正常生产实践中的产量偏低，原因在于种植玉米前以及玉米生长期间，没有再次施肥。

3.3 效益比较

化肥长期施用会破坏农业系统内部结构，降低农田耕作层土壤肥效，为保证产量，往往化肥越施越多，不仅增加了成本投入，而且造成土壤板结。此外，农田中的化肥被雨水冲到湖泊周围或池塘中，造成水体营养富集，导致藻类滋生，继而破坏水环境。有机肥料富含有机物质和作物生长所需的营养物质，不仅能提供作物生长所需养分，改良土壤，还可以改善作物品质，提高作物产量，可提高肥料利用率，降低生产成本[1,16]。本研究结果显示施用不同有机肥均可明显改善土壤的理化性质，同时提高了农产品质量和产量。随着消费者对安全卫生无污染的有机、绿色食品的需求不断增加，施用有机肥来提高农产品的市场竞争力成为必然趋势。合理配施有机肥代替长期施用化肥是实现农业生产可持续、提高食品质量的重要举措。回收鸡粪生产有机肥既能解决环境污染问题，又可变废为宝，实现资源化利用，达到增产创收目的。本研究对经济效益分析的结果可知，与无机肥相比，施用几种有机肥均可提高经济效益。其中T1效益最高，总收益较CK提升21.42%，这也为当地的农民收入提供了新的增长点。

4 结 论

本试验研究结果表明：施用不同来源鸡粪有机肥均可提高西瓜产量，提高西瓜收获后土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量；施用进口有机肥可提高西瓜中心可溶性固形物含量，西瓜感官评价中施用自制有机肥效果最佳；施用不同来源鸡粪有机肥均可提高青贮玉米产量及品质，且3 种鸡粪有机肥之间无明显差异；施用自制有机肥可提升21.42%的总收益，而其他2 种商品有机肥在收益提升上效果不明显；因此，自制有机肥较其他2 种商品有机肥更具优势，可作为当地的推广用肥，“鸡-西瓜-玉米”的高效生产模式值得在周边农区进行推广应用。