畜禽粪便堆肥替代化肥对大白菜产量与土壤性质的影响

厉桂香 郎文培 李希臣 高晓东 于田利 王丽杰 邱 鑫

（1.潍坊市农业科学院 山东潍坊 261061；2.高密市农业农村局 山东高密 261500）

随着畜禽养殖业的迅速发展，畜禽养殖废弃物包括畜禽粪便及尿液等直接排放，给土壤、水资源及空气质量带来严重的影响[1]。研发适合的畜禽养殖废弃物资源化利用方法[2]，是促进养殖业和谐发展的重要途径。

畜禽养殖废弃物制造堆肥、有机肥，用于粮食作物、蔬菜等种植的土壤改良及产品品质提升，是一项重要的资源化利用方式[3]。畜禽养殖的固体废弃物，利用好氧堆肥发酵无害化处理[4]，处理后直接就近还田利用，既能减轻养殖废弃物污染，又能补充土地养分，促进农作物生长。

氮素是植物生长发育最重要的元素之一，不合理的氮肥施用量和施用方法会引起土壤次生盐渍化[5]、植物体内硝酸盐累积[6]、地下水污染[7]等一系列的环境和生态问题，进而影响农业可持续发展，合理施氮一直是农业与环境科学研究的热点和重点。

为做好2021年绿色种养循环农业试点，加快畜禽粪便资源化利用，优化氮肥施用，本研究通过优化施肥及对化肥不同比例氮的堆肥替代处理，探索堆肥替代化肥减肥梯度，科学确定粪肥还田量及其对土壤理化性质的影响，达到种植蔬菜的提升效果。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在高密市姜庄镇大楚新村“万亩良田”合作社进行。试验田土地平整，肥力中等。耕层土壤养分状况：pH为7.45，有机质含量为14.4 g/kg，碱解氮含量为69.8 mg/kg，有效磷含量为44.3 mg/kg，速效钾含量为106 mg/kg。

1.2 供试材料

供试作物：大白菜品种为潍白9号，由山东省潍坊市农业科学院选育。

供试肥料：供试堆肥由高密市德农资源环保科技有限公司研制，肥料的原料组成为52%鸡粪、30%菇渣、18%木薯渣，制成肥料的养分含量为有机质40%、全氮3.2%、全磷3.4%、全钾含量1.0%；化肥：氮肥为42%尿素、磷肥为12%过磷酸钙、钾肥为50%硫酸钾。

1.3 试验设计

试验设5个处理（表1），包括空白（不施肥）、常规施肥、化肥优化、堆肥替代15%N、堆肥替代30%N。每个处理3次重复，小区面积30 m2，共15个小区，采用完全随机区组设计。常规施肥按照当地农民的施肥习惯施用，为15∶15∶15的复合肥料；化肥优化为根据大白菜生长需肥特点优化氮磷钾配方施肥；堆肥替代是在优化施肥的基础上按氮肥替代15%与30%施用。

表1 试验处理设计（单位：kg/亩）

1.4 施肥安排与田间管理

施肥安排：磷肥与堆肥全部用作基肥，30%氮肥（包含堆肥氮）、35%钾肥（包含堆肥钾）作基肥；40%氮肥、20%钾肥莲座期追肥（莲座肥在移栽后14～20 d施）；30%氮肥、45%钾肥结球期追肥（结球肥在开始包心时施）。施肥方式为点施，施肥后滴灌浇水。

田间管理：试验于2021年8月10日定植，10月21日收获。除施肥不同外，试验过程中的田间管理保持一致。保持田间土壤湿润，淋水在下午傍晚时进行，接近采收期适当控制水分。

1.5 分析检测

大白菜测产前，采集0～20 cm土层土壤样品，每小区随机选取3个样点测定土壤理化现状。采收时，各处理选有代表性的部位连续选10株，统计大白菜株高、茎粗等生长性状；每小区大白菜株数为120株，在各小区选择有代表性的位置随机取10棵称量，计算各小区的平均单棵重。最后根据平均单棵重与总株数计算小区产量与亩产量

1.6 数据处理

试验数据采用Excel进行整理，采用SPSS 19.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理的土壤理化性质比较

由表2可知，土壤有机质、碱解氮、速效钾含量均以处理5（堆肥替代30%化肥氮）为最高，处理4次之（堆肥替代15%化肥氮）；处理5和处理4的有效磷均高于处理3（化肥优化）；土壤pH在各处理间的变化不明显。

表2 试验前后土壤理化性状比较

2.2 不同处理对大白菜性状和产量的影响

由表3可知，以堆肥替代30%处理的株高和茎粗为最高；不施肥与常规施肥的株高、茎粗均低于其他3个处理。

表3 不同处理大白菜产量性状

大白菜小区产量经F检验可知，区组间（F=0.006F0.01=7.01）差异达极显著水平。用Duncan法对各处理进行多重比较，结果表明，处理3与处理4之间未达到显著水平（p=0.268），处理4与处理5之间未达到显著水平（p=0.228），其他各个处理间差异均达到显著水平（p<0.05）。

同不施肥及常规施肥相比较，优化施肥、堆肥替代15%N、堆肥替代30%N均具有明显的增产效果，优化施肥同常规施肥处理相比，增产395.7 kg/亩，增幅为10.1%，达到显著水平；堆肥替代15%N同优化施肥处理相比，增产44.5 kg/亩，增幅为1.0%，未达到显著水平；堆肥替代30%N同优化施肥处理相比，增产97.8 kg/亩，增幅为2.3%，达到显著水平。

3 结论与讨论

施用畜禽粪便堆肥能够提高土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾，堆肥替代30%化肥氮的处理高于堆肥替代15%化肥氮的处理。畜禽粪便堆肥能够培肥地力，缓解土壤板结现象，既解决了畜禽粪便的资源化利用，又有利于土壤可持续利用。

同时，堆肥替代化肥能明显改善大白菜生育性状，具有显著的增产增收效果，从资源利用和经济效益2个方面来考虑，堆肥替代30%化肥氮的效果尤为突出，可促进化肥“减量增效”目标的实现，建议重点推广应用。

大白菜生产期较短，有机肥肥效慢[8]，化肥肥效快，堆肥不能完全替代化肥[9]。优化施肥加堆肥部分替代技术具有长效、短效肥互补，有机-无机肥结合优势[10]，投入少，效益高，可应用于大白菜实际生产，建议在地力类似区域大力推广应用。