豬糞氮替代化肥氮在水稻上的應(yīng)用效果

胡誠+張劍鋒+劉東海+喬艷+劉友梅+李雙來+陳云峰

摘 要：試驗(yàn)研究了不同用量的豬糞氮替代化肥氮對水稻生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明，不同用量的豬糞氮替代化肥氮不同程度地減少了稻谷的產(chǎn)量，但是處理之間差異并不顯著，在水稻各個生育期土壤的氨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量各處理之間差異也不顯著；從水稻生長狀況、產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收狀況分析，豬糞氮替代20%的化肥氮是比較適宜的，用豬糞氮替代部分化肥氮不會影響水稻對氮和鉀的吸收。

關(guān)鍵詞：豬糞氮；化肥氮；水稻產(chǎn)量

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.09.003

Abstract： The effects of pig manure nitrogen replacing chemical nitrogenous fertilizer on soil nitrogen content and crop yields were studied in single cropping rice in Hubei province. The results showed that the rice grain yields had various degree reduction of output owing to pig manure nitrogen replacing chemical nitrogenous fertilizer in every treatment， but the differences were not significant between treatments. Soil ammoniacal and nitrate nitrogen concentrations had no significant difference between treatments in every growth stages of rice. Considering rice growth surroundings， grain yields and nutrient uptake， pig manure nitrogen replacing 20% chemical nitrogenous fertilizer was feasible. Nitrogen and potassium uptake in rice were not influenced by pig manure nitrogen replacing part chemical nitrogenous fertilizer.

Key words： pig manure nitrogen； chemical nitrogenous fertilizer； rice yields

化肥施用在保證我國糧食安全方面起到了重要作用，但化肥用量不斷增加所引發(fā)的面源污染和土壤質(zhì)量退化問題受到廣泛關(guān)注[1-2]。長期大量施用化學(xué)氮肥，其中氮素會通過3條途徑損失，一是以氨揮發(fā)形式直接被損失，二是由于反硝化作用變成N2O，NO或N2損失，同時對大氣環(huán)境造成污染；三是在硝化細(xì)菌的作用下變成NO3-，通過徑流或淋溶進(jìn)入水體，對地表水或地下水造成污染[3]。然而，我國集約化養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，與此同時也產(chǎn)生了大量的畜禽糞便廢棄物。畜禽糞便中含有大量營養(yǎng)元素，是作物生長所需要的重要養(yǎng)分資源，氮素便是其中之一[4]。畜禽糞便農(nóng)用是實(shí)現(xiàn)畜禽糞便資源化利用的直接途徑，也是一種促進(jìn)農(nóng)牧良性循環(huán)、維持生態(tài)平衡的有效措施，對于減少化肥用量、降低農(nóng)牧環(huán)境污染等方面具有重要意義[5-10]。

本試驗(yàn)設(shè)計了不同量的豬糞氮替代化肥氮，研究其對水稻生長發(fā)育的影響，旨在為豬糞的合理施用及化肥的合理減施提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)設(shè)在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院南湖試驗(yàn)站，試驗(yàn)站年平均日照時數(shù)為2 079.5 h，日平均氣溫≥10 ℃的年總積溫為5 189.4 ℃，年降雨量1 300 mm，年蒸發(fā)量1 500 mm，無霜期230～300 d。土壤類型為黃棕壤發(fā)育的水稻土。試驗(yàn)之前取土測定土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：土壤有機(jī)質(zhì)含量24.3 g·kg-1，堿解氮含量69.7 mg·kg-1，有效磷含量19.2 mg·kg-1，速效鉀含量124.0 mg·kg-1，pH值7.6。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)6個處理，處理1（CK）：全部施用化肥氮；處理2：施用5/6化肥氮，1/6化肥氮用豬糞氮替代；處理3：施用4/5化肥氮，1/5化肥氮用豬糞氮替代；處理4：施用3/4化肥氮，1/4化肥氮用豬糞氮替代；處理5：施用2/3化肥氮，1/3化肥氮用豬糞氮替代；處理6：施用1/2化肥氮，1/2化肥氮用豬糞氮替代。其中，處理1施N量為180 kg·hm-2，P2O5 75 kg·hm-2，K2O 90 kg·hm-2；其他處理施肥量試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)，各小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)面積20 m2，重復(fù)之間設(shè)進(jìn)排水溝，單排單灌。

5月20日購買豬糞堆放于田頭，用塑料薄膜覆蓋腐熟后備用。6月3日用旋耕機(jī)旋田，之后灌水，6月4日耙田整田，6月5日做小區(qū)，6月10日施基肥同時施豬糞，6月11日人工插秧，每個小區(qū)插秧29行，每行21株。氮肥分3次施用，其分配比例為：基肥50%，分蘗肥30%，孕穗肥20%。7月19日施分蘗肥，8月17日施孕穗肥，磷肥鉀肥全部作基肥。不同處理施肥量如表1所示。氮磷鉀肥分別以尿素（N 46%）、普鈣（P2O5 12%）和氯化鉀（K2O 60%）形式施入。水稻品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N培兩優(yōu)3076，9月23日分小區(qū)取樣，9月24日整個小區(qū)收獲計產(chǎn)。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

在水稻分蘗期（7月19日）、孕穗期（8月17日）、灌漿期（9月6日）每小區(qū)取0～20 cm土層的樣品，每個小區(qū)取5鉆土后混合成為一個土樣，土鉆直徑4 cm。土壤樣品測定銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量。endprint

9月23日，每個小區(qū)收割5蔸水稻，然后進(jìn)行考種，統(tǒng)計株高、穗長、有效穗、千粒質(zhì)量及理論產(chǎn)量。將考種樣烘干，之后磨細(xì)用于測定水稻植株與籽粒的全氮與全鉀含量。

各小區(qū)水稻秸稈產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量實(shí)打?qū)崪y。另取2 kg左右籽粒和部分秸稈，帶回實(shí)驗(yàn)室測定水分。秸稈產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量根據(jù)測定的水分折算成干質(zhì)量。

土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化外熱源法測定；土壤有效磷含量采用0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀含量采用1 mol·L-1的NH4Ac浸提-火焰光度法測定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定；植物全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法測定；植物全鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度計法測定。以上項(xiàng)目測定參照鮑士旦的方法[11]進(jìn)行。硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量采用1 mol·L-1的KCl浸提，流動分析儀方法測定[12]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用單因素方差分析各處理數(shù)據(jù)之間的差異。統(tǒng)計分析使用SPSS 12.0軟件，多重比較采用LSD法， P≤ 0.05水平下差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤無機(jī)氮含量分析

從表2可以看出，不同試驗(yàn)處理的土壤NH4+-N，NO3--N含量在每個取樣時期處理之間差異均不顯著，其中，土壤NO3--N含量在3個取樣時期沒有顯著的變化，而土壤NH4+-N含量在水稻孕穗期顯著增加，之后又在灌漿期開始下降。

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

從表3可以看出，不同的豬糞氮替代化肥氮處理植株株高沒有降低，穗長、穗粒數(shù)、有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量都沒有減少，不同的豬糞氮替代化肥氮處理谷草比比全量化肥氮處理要高一些。

2.3 水稻產(chǎn)量分析

從表4可以看出，利用豬糞氮替代一部分化肥氮水稻稻谷都有不同程度的減產(chǎn)，但是減產(chǎn)不明顯；用豬糞氮替代1/2的化肥氮肥減產(chǎn)最多，達(dá)7.75%；用豬糞替代1/5化肥氮肥減產(chǎn)最少，僅為2.62%；豬糞氮替代1/5化肥氮（處理3）的水稻秸桿產(chǎn)量最高，其次是全量化肥氮的處理，水稻秸桿產(chǎn)量最低的是用豬糞氮替代1/6化肥氮的處理。水稻的生物量全量化肥氮處理最高，用豬糞氮替代1/6化肥氮處理（處理2）最低，豬糞氮替代1/5化肥氮處理（處理3）的水稻生物量與全量化肥氮處理相當(dāng)。

2.4 秸稈、籽粒全氮及全鉀含量分析

從表6可以看出，水稻籽粒全氮含量各個處理之間沒有顯著差異，含量最高的是用豬糞氮替代1/4化肥氮處理（處理4）；水稻秸桿全氮含量各個處理之間也沒有顯著差異，含量最高的是用豬糞氮替代1/5化肥氮處理（處理3）。

從表7可以看出，水稻籽粒全鉀含量各個處理之間沒有顯著差異，含量最高的是用豬糞氮替代1/6化肥氮處理（處理2）；水稻秸稈全鉀含量各個處理之間也沒有顯著差異，含量最高的是用豬糞氮替代1/5化肥氮處理（處理3）。

3 結(jié)論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，盡管不同量的豬糞氮替代化肥氮在小麥的分蘗期、孕穗期及灌漿期土壤的NH4+-N，NO3--N含量各處理之間沒有顯著差異，但是不同量的豬糞氮替代化肥氮都不同程度地減少了稻谷的產(chǎn)量及水稻的生物量。孫國峰等[13]報道，與常規(guī)施肥及秸稈還田處理相比，100%豬糞處理的小麥產(chǎn)量顯著降低，綜合分析認(rèn)為，在作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)要求下，50%豬糞替代化肥措施的溫室氣體減排效果較好。李瀚等[14]報道，低量豬糞替代化肥可顯著提高小麥氮素吸收效率及氮肥生產(chǎn)效率，成熟期地上部氮素積累量顯著提升。謝軍等[15]報道，與化肥優(yōu)化、農(nóng)民習(xí)慣施肥和有機(jī)肥氮替代100%的化肥氮模式相比，有機(jī)肥氮替代50%的化肥氮顯著提高了玉米的籽粒產(chǎn)量和地上部生物量，這與本研究結(jié)果存在一定的差異。

本研究結(jié)果表明，雖然不同的豬糞替代都減少了稻谷的產(chǎn)量，但是處理之間差異并不顯著，在水稻各個生育期土壤的銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量處理之間差異也不顯著；從稻谷與秸稈的產(chǎn)量來看，豬糞氮替代1/5化肥氮是比較適宜的；從籽粒與秸稈的全氮與全鉀含量來看，用豬糞氮替代部分化肥氮不會影響水稻對氮與鉀的吸收。

參考文獻(xiàn)：

[1]李江濤，鐘曉蘭，趙其國. 畜禽糞便施用對稻麥輪作土壤質(zhì)量的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2011， 31（10）： 2837-2845.

[2]胡誠， 曹志平， 胡菊， 等. 長期施用生物有機(jī)肥土壤的氮礦化[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2009， 29 （4）： 2080-2086.

[3]桑蒙蒙， 范會， 姜珊珊， 等. 常規(guī)施肥條件下農(nóng)田不同途徑氮素?fù)p失的原位研究：以長江中下游地區(qū)夏玉米季為例[J]. 環(huán)境科學(xué)， 2015， 36（9）： 3358-3364.

[4]劉東， 馬林， 王方浩， 等. 中國豬糞尿N產(chǎn)生量及其分布的研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2007， 26（4）： 1591-1595.

[5]路國彬， 王夏暉. 基于養(yǎng)分平衡的有機(jī)肥替代化肥潛力估算[J]. 中國豬業(yè)， 2016（11）： 15-18.

[6]胡誠，劉東海，喬艷，等. 不同施肥措施對黃泥田土壤養(yǎng)分及水稻產(chǎn)量的影響[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2017， 45（4）： 12-15.

[7]胡誠，孫斌，樂群芬，等. 不同的土壤培肥措施對雙季稻土壤肥力及作物產(chǎn)量的影響研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2017， 56（6）： 1037-1039.

[8]陳云峰，李雙來，胡誠，等. 中美規(guī)模化家禽養(yǎng)殖場廢棄物處理方法對比[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2015， 54（23）： 6106-6108.

[9]榮勤雷， 梁國慶， 周衛(wèi)， 等. 不同有機(jī)肥對黃泥田土壤培肥效果及土壤酶活性的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2014， 20（5）： 1168-1177.

[10]CHENG HU， SHUANGLAI LI， YAN QIAO， et al. Effects of 30 years repeated fertilizer applications on soil properties， microbes and crop yields in rice-wheat cropping systems[J]. Experimental agriculture， 2015， 51（3）： 355-369.

[11]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 3版. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 2000： 22-187.

[12]宋建國， 王晶. 用連續(xù)流動分析儀測定土壤微生物態(tài)氮的方法研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 1999， 5（3）： 282-287.

[13]孫國峰， 鄭建初， 陳留根， 等. 配施豬糞對麥季CH4和N2O排放及溫室效應(yīng)的影響[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報， 2012， 28（4）： 349-354.

[14]李瀚， 鄧良基， 朱雙， 等. 成都平原農(nóng)業(yè)廢棄物施用對冬小麥氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響[J]. 水土保持學(xué)報， 2015， 29（6）： 96-100.

[15]謝軍， 趙亞南， 陳軒敬， 等. 有機(jī)肥氮替代化肥氮提高玉米產(chǎn)量和氮素吸收利用效率[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016， 49（20）： 3934-3943.endprint