豬糞沼液替代部分化肥對(duì)鮮食玉米產(chǎn)質(zhì)量及土壤性狀的影響

中圖分類(lèi)號(hào)：S141.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2025）05-0038-06

引用格式：黃曉芳，周雨，鄧征，等.豬糞沼液替代部分化肥對(duì)鮮食玉米產(chǎn)質(zhì)量及土壤性狀的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2025（5）：38-43

Abstract：Thisstudyaimstoexploretheyield-increasingndefcacy-enhancingeffectsofhemicalfertilizerreductioncobined with pig manure biogassluryaplicationintheproductionoffresh maize.The fresh maizecultivar Jintaiyang 8'was plantedand subjectedtofvetrames：nertilatioN）onvtioalertitio（CF）tidertlatioOF）ioasscin 15% chemical fertilizer （M_15%） ， and biogas slurry replacing 30% chemical fertilizer （M_30%） .The results showed that compared with CF， OF， M_15%， and M_30% increased the economic yield of fresh maize by 1 815，1 215 and 1875kg/hm² ，reduced the chemical fertilizer cost by 870，1755 and 2 655yuan/hm² ，and increased the output value by7 260，4 860，and 7500yuan/hm² ，respectively.In addition， M_15% （204號(hào) and M_30% significantlyincreasedthereducing sugarcontent in fresh maize and improved the available nutrientcontent，total nutrient contentadfertilityofsoilTeapplicatioofpigmanurebogassuyseesasaneetiemeasureineducingchmicalfertiler improving quality， and enhancing production efficiency. Among the treatments， M_30% demonstrates the best performance.

Key words：pig manure biogas slurry; chemical fertilizer reduction; fresh maize; yield; economic benefits

我國(guó)是全球最大的鮮食玉米生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，2020年玉米種植面積超過(guò)134萬(wàn) hm² ，居世界首位[。近年來(lái)，隨著種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整和居民消費(fèi)水平提升，鮮食玉米市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，發(fā)展前景廣闊?？茖W(xué)施肥是提高鮮食玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的有效途徑[2-3]。然而，過(guò)度依賴(lài)化肥卻可能帶來(lái)一系列問(wèn)題，例如土壤退化、環(huán)境污染等。同時(shí)，隨著現(xiàn)代畜牧業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張，養(yǎng)殖糞污量顯著增加4，使全球農(nóng)業(yè)面臨著資源約束與環(huán)境污染的雙重壓力[]。

循環(huán)農(nóng)業(yè)作為一種以資源高效利用和廢棄物減量化、無(wú)害化、資源化為核心的可持續(xù)發(fā)展模式，是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的重要途徑[6-7]。它通過(guò)構(gòu)建\"種植-養(yǎng)殖－廢棄物再利用”的閉環(huán)系統(tǒng)，整合有機(jī)廢棄物資源，減少化肥依賴(lài)，并提升土壤質(zhì)量[8。其中，養(yǎng)殖糞污的資源化利用是循環(huán)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[]豬糞沼液是沼氣工程的副產(chǎn)物，富含氮、磷等有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)養(yǎng)分，具有替代部分化肥的潛力。但若未經(jīng)適當(dāng)處理直接排放，豬糞沼液易引發(fā)環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重污染養(yǎng)殖及居住環(huán)境[4-5]。目前，規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)普遍采用沼氣池進(jìn)行糞污初級(jí)處理，豬糞沼液產(chǎn)生量巨大。這仍是其資源化利用的主要瓶頸[5。因此，高效利用豬糞沼液，將其作為連接種養(yǎng)環(huán)節(jié)的紐帶，是實(shí)現(xiàn)糞污處理與資源循環(huán)利用的關(guān)鍵[5-]。針對(duì)沼液在作物生產(chǎn)中的應(yīng)用，現(xiàn)有研究多集中于水稻、小麥等大宗作物上，系統(tǒng)研究沼液在鮮食玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用效果的報(bào)道仍較匱乏，且沼液替代化肥的最佳比例及其對(duì)土壤-作物系統(tǒng)的綜合效應(yīng)尚不明確。

為此，研究以瀏陽(yáng)市農(nóng)業(yè)種養(yǎng)循環(huán)項(xiàng)自為基礎(chǔ)，探索豬糞沼液在鮮食玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，重點(diǎn)評(píng)估其對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量、品質(zhì)以及土壤肥力的影響，旨在為鮮食玉米優(yōu)質(zhì)高效栽培、農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概述及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2022—2023年在湖南省瀏陽(yáng)市達(dá)滸鎮(zhèn)（ 113^°54^′38.8^′′E ， 28^°26^′18.3^′′N ）開(kāi)展。該地位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，多年平均氣溫 17.2% ，年平均無(wú)霜期264d，年平均日照 1516.7h ，年平均降水量 1600mm 。供試土壤為沖積物發(fā)育的水稻土，其基本理化性質(zhì)如下： pH 值6.81，有機(jī)質(zhì)14.9g/kg ，全氮 1.38g/kg ，全磷 2.18g/kg ，全鉀22.10g/kg ，堿解氮 91.23mg/kg ，有效磷 222.34mg/kg ，速效鉀 219.25mg/kg 。

供試鮮食玉米品種為金太陽(yáng)8號(hào)。供試肥料有復(fù)合肥（15-15-15）尿素（含 N46% ）過(guò)磷酸鈣（含P₂O₅12% ）、氯化鉀（含 K₂O （204號(hào) 60% ）和豬糞沼液（含N0.15% ！ P₂O₅0.12% 、 K₂O0.02% ，以下簡(jiǎn)稱(chēng)沼液）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理，分別為不施任何肥料（NF）、習(xí)慣施肥（CF）、優(yōu)化施肥（根據(jù)產(chǎn)量目標(biāo)優(yōu)化施用量，OF）、沼液替代 15% 化肥（OF基礎(chǔ)上進(jìn)行替代， M_15% ）和沼液替代 30% 化肥（OF基礎(chǔ)上進(jìn)行替代， M_30% ），OF、 M_15% 和 M_30% 處理為等氮磷鉀養(yǎng)分，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，區(qū)組內(nèi)土壤、地形等條件保持相對(duì)一致，小區(qū)面積 4m×5m=20m² 。CF和OF的肥料做基肥一次性施入，沼液做追肥于大喇叭口期施用，具體施用量見(jiàn)表1。

玉米于2023年7月中旬播種，采用畦栽定植，種植密度為60000株 /hm² 。在苗齡約 30d ，采用地膜覆蓋栽培，株距 25～30cm ，保證每個(gè)小區(qū)株數(shù)一樣。

1.3 樣品采集

當(dāng)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi) 80% 以上的玉米花絲已經(jīng)稍干，玉米穗手握緊實(shí)，用指甲掐玉米粒有豐富乳汁外流時(shí)，進(jìn)行統(tǒng)一采收。每個(gè)小區(qū)進(jìn)行單獨(dú)采收，稱(chēng)取鮮重，換算成單位面積產(chǎn)量。每個(gè)小區(qū)沿對(duì)角線方向，從第3株算起連續(xù)采摘5株共5顆玉米，用于測(cè)定玉米品質(zhì)指標(biāo)。玉米全部采收完成后采集土壤樣品，每個(gè)小區(qū)按“S”形采樣法采集 0～20cm 土層的土壤樣品3個(gè)，混合為1個(gè)樣品后帶回實(shí)驗(yàn)室。挑出土壤樣品中的植物殘?bào)w和石頭，風(fēng)干后土樣分組過(guò)10目和60目篩，用于土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

采用電位法測(cè)量土壤pH值，半微量凱氏法測(cè)定全氮含量，重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)，堿解蒸餾法測(cè)定堿解氮，酸溶-鉬銻鈧比色法測(cè)定全磷，氫氧化鈉熔融法測(cè)定全鉀，鉬藍(lán)比色法測(cè)定有效磷，乙酸銨浸提-火焰亮度法測(cè)定速效鉀，乙酸銨交換法測(cè)定土壤CEC。具體步驟參照《土壤農(nóng)化分析》[12]

玉米品質(zhì)指標(biāo)還原糖、蛋白質(zhì)、粗纖維測(cè)定分 別參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.7—2016[13]、GB 5009.5— 2016^[14] 、GB/T 5009.10—2003[15]

1.5 經(jīng)濟(jì)效益與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率計(jì)算

玉米產(chǎn)量、凈經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率運(yùn)用公式（1）（2）（3）進(jìn)行計(jì)算。

鮮食玉米總產(chǎn)值 Σ=Σ 鮮食玉米產(chǎn)量 × 鮮食玉米 價(jià)格 （1）

式中，鮮食玉米產(chǎn)量指玉米棒鮮重（即經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量），玉米價(jià)格為當(dāng)年市場(chǎng)價(jià)。

凈經(jīng)濟(jì)效益 Σ=Σ 鮮食玉米總產(chǎn)值-成本總投入（2）

式中，成本投入包含復(fù)合肥、尿素、磷肥、氯化鉀以及沼液的肥料成本投入，以及田間管理的灌溉、耕地等其他成本投入，以當(dāng)年當(dāng)?shù)貎r(jià)格計(jì)算。

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率 Σ=Σ 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物產(chǎn)量 （3）

式中，生物產(chǎn)量是指收獲時(shí)玉米地上部所有產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用WPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與畫(huà)圖，使用IBMSPSSStatistics23軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。利

用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)采用 Plt;0.05 水平。

2 結(jié)果與分析

2.1豬糞沼液替代部分化肥對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量的影響

如圖1所示，各處理鮮食玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為 961～ 1303kg/667m² ，表現(xiàn)為 M_30%gt;OFgt;M_15%gt;CFgt;NF 各處理鮮食玉米生物產(chǎn)量為 3172～4021kg/667m² 表現(xiàn)為 OFgt;M_15%gt;M_30%gt;CFgt;NF_c 。不施肥（NF）處理鮮食玉米無(wú)論是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量還是生物產(chǎn)量均顯著低于施肥處理（CF、OF、 M_15% 、 M_30% ），不施肥處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為施肥處理的 81.4%～90.0% ，生物產(chǎn)量為施肥處理的 78.9%～85.2% ，表明施肥是獲得玉米增產(chǎn)增收的重要手段。施肥處理間經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量差異均不顯著，說(shuō)明與當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥（CF）相比，優(yōu)化施肥（OF）雖然減少了 20% 化肥氮、15% 化肥磷和 15% 化學(xué)鉀投人，但依然可以獲得穩(wěn)產(chǎn)，在優(yōu)化施肥的基礎(chǔ)上采用沼液替代 15% 和 30% 的化肥（ M_15% 和 M_30% ）也可以獲得穩(wěn)產(chǎn)。

2.2豬糞沼液替代部分化肥對(duì)鮮食玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率的影響

鮮食玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的轉(zhuǎn)化率如圖2所示，各處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率為 30.6%～33.6% ，表現(xiàn)為 M_30%gt; OFgt;M_15%gt;CFgt;NF 。施肥處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率高于不施肥處理，其中OF、 M_15% 和 M_30% 處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率顯著高于NF處理，分別提升了 6.6% 、5.6% 和 10.9% ，表明優(yōu)化氮、磷、鉀施肥比例可以增加經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率，其中以沼液替代 30% 化肥的處理效果最好。

2.3豬糞沼液替代部分化肥對(duì)鮮食玉米品質(zhì)的影響

還原糖、蛋白質(zhì)、粗纖維是衡量鮮食玉米品質(zhì)的重要指標(biāo)，不同處理對(duì)鮮食玉米品質(zhì)影響如圖3所示。在還原糖方面，與NF相比，CF處理還原糖含量降低了，OF、 M_15% 和 M_30% 處理還原糖含量增加了，其中以 M_30% 處理還原糖含量最高，比NF處理增加了 44.2% （ Plt;0.05 ）；與CF相比， M_15% 和M_30% 處理的還原糖含量分別增加 14.9% 和 46.7% 。各處理之間鮮食玉米的蛋白質(zhì)含量差異不顯著。粗纖維方面，與不施肥相比，施肥處理的鮮食玉米粗纖維含量顯著降低，平均降幅為 14.3% ，但CF、OF、 M_15% ！ M_30% 處理之間差異不顯著。

2.4豬糞沼液替代部分化肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響2.4.1土壤速效養(yǎng)分如表2所示，各處理土壤的pH值、堿解氮、有效磷、速效鉀和CEC差異均不顯著。從數(shù)值上看，與NF相比，施肥處理土壤的pH值、堿解氮、有效磷、速效鉀和CEC等指標(biāo)均有所下降。與CF相比，OF的堿解氮、有效磷、速效鉀指標(biāo)略有降低，這可能與化肥減少投入有關(guān)。 M_15% 和 M_30% 處理的土壤pH值、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標(biāo)均高于OF和CF處理，表明沼液替代化肥在提升土壤速效養(yǎng)分供應(yīng)能力上具有一定潛力。

2.4.2土壤全量養(yǎng)分由表3可知，土壤全鉀含量以CF處理最高，以NF處理最低，二者差異顯著（ Plt;0.05 ），但其他處理差異均不顯著。從數(shù)值上看，與CF相比， M_15% 和 M_30% 處理的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量以及土壤C/N、 C/P 、C/K均有所提升。與OF相比， M_15% 處理的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和全鉀含量以及土壤C/N、C/P、C/K均有所提升。

2.5 不同施肥處理間經(jīng)濟(jì)效益的比較

經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查，2023年瀏陽(yáng)市鮮食玉米平均市場(chǎng)價(jià)為4元 /kg ，復(fù)合肥、尿素、磷肥和氯化鉀市場(chǎng)價(jià)分別為3.5、1.5、1.0和2.0元 /kg ，豬糞沼液以10元/t計(jì)算，在未施入沼液的處理中（CF和OF）田間管理的灌溉、耕地等其他成本按照450元 /667m² 概算，施入沼液處理中， M_15% 處理施用量為 1.5t/667m² ，可節(jié)約1次灌溉成本，田間管理的灌溉、耕地等其他成本按照420元 /667m² 概算， M_30% 處理施用量為 3.0t/667m² 可節(jié)約2次灌溉成本，田間管理的灌溉、耕地等其他成本按照390元 /667m² 概算。進(jìn)一步分析不同處理經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)果（表4）表明，與CF相比，OF、 M_15% 和 M_30% 處理分別可節(jié)省成本58、117和177元 /667m² 增加凈經(jīng)濟(jì)效益542、441和677元 /667m² ，增加產(chǎn)值484、324和500元 /667m² ，同時(shí)提升了鮮食玉米產(chǎn)投比，產(chǎn)投比在 6.3：1～7.8：1 之間， M_30% 處理的產(chǎn)投比最高， M_15% 處理的產(chǎn)投比次之。

3 討論和結(jié)論

合理施用化肥能夠提升土壤的肥力水平，但過(guò)量施用可能導(dǎo)致肥力下降[16-17]。本研究表明，優(yōu)化施肥（OF）及沼液替代 15% （ M_15% ）、 30% （ M_30% ）化肥的處理均顯著提升了鮮食玉米的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，其中 M_30% 處理增產(chǎn)效果最優(yōu)。該結(jié)果與焦金龍等[1]在青貯玉米上的研究結(jié)論一致。其增產(chǎn)機(jī)制可能是由于豬糞沼液除含有氮、磷、鉀等速效養(yǎng)分外，還富含氨基酸、腐殖酸等活性物質(zhì)，可促進(jìn)玉米根系發(fā)育和養(yǎng)分吸收[18-21]；其次，沼液有機(jī)質(zhì)刺激土壤微生物活性，加速養(yǎng)分礦化，實(shí)現(xiàn)緩釋供肥，滿足玉米關(guān)鍵生育期需求；第三， M_30% 處理因沼液施用量大，可改善土壤持水性以緩解干旱脅迫，這與虞軼俊等[18]的研究結(jié)果相呼應(yīng)。此外，OF處理雖減少了化肥投入，但產(chǎn)量卻與CF處理無(wú)顯著差異，這也印證了王東升等[3]提出的“精準(zhǔn)施肥”理念，即通過(guò)優(yōu)化NPK配比可維持產(chǎn)量穩(wěn)定性。

禽畜糞便資源化利用既可減少環(huán)境污染，又能補(bǔ)充土壤氮、磷、鉀等必需養(yǎng)分，保障作物生長(zhǎng)[21-25]。本研究所用豬糞沼液作為規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程的副產(chǎn)物，仍富含氮、磷、鉀等養(yǎng)分（含 N0.15% 、 P₂O₅ 0.12% 、 K₂O0.02% ），直接排放將導(dǎo)致資源浪費(fèi)與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。在優(yōu)化施肥的基礎(chǔ)上用豬糞沼液替代 15% 和 30% 的化肥，土壤速效養(yǎng)分含量顯著提升，且有機(jī)質(zhì)、速效氮磷鉀隨替代比例增加而遞增。這一結(jié)果驗(yàn)證了李博文等[提出的觀點(diǎn)，即豬糞沼液配施通過(guò)促進(jìn)碳氮協(xié)同轉(zhuǎn)化加速養(yǎng)分循環(huán)，是培肥地力的有力途徑。

有機(jī)肥和化肥的合理配施可以協(xié)同提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)[26-29]。陳夢(mèng)茹等[20]發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥替代能顯著提高春玉米產(chǎn)量及水分利用效率；焦金龍等[17證實(shí)有機(jī)肥與化肥配施可提升玉米籽粒的蛋白質(zhì)、脂肪、可溶性糖與淀粉含量；白春生等[19]也指出 25% 和50% 有機(jī)肥替代較傳統(tǒng)施氮更能增加糯玉米的糖類(lèi)及蛋白質(zhì)含量。本研究中，作為鮮食玉米風(fēng)味核心指標(biāo)的還原糖含量[30-31]，在 M_15% M_30% 處理下均高于習(xí)慣施肥，其中 M_30% 處理的增幅達(dá) 46.7% 。這可能是沼液腐殖酸通過(guò)增強(qiáng)葉片Rubisco酶活性，提升光合效率并促進(jìn)蔗糖向果穗轉(zhuǎn)運(yùn)[30]，從而提高玉米的還原糖含量，這與前人結(jié)論一致。此外，施肥處理還降低了玉米粗纖維含量，可能與充足氮素可促進(jìn)蛋白質(zhì)合成、減少細(xì)胞壁木質(zhì)素沉積有關(guān)。

綜上所述，豬糞沼液替代部分化肥在培肥土壤、協(xié)同提升玉米產(chǎn)量和品質(zhì)等方面優(yōu)勢(shì)顯著，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益協(xié)同增效的有效措施。與當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥相比，優(yōu)化施肥、沼液替代 15% 化肥和沼液替代 30% 化肥處理分別增產(chǎn)121、81和125kg/667m² ，可節(jié)約成本58、117、177元 /667m² 產(chǎn)值分別增加484、324和500元 /667m² ，且沼液替代 15% 、 30% 化肥處理玉米的還原糖含量分別增加14.9% 和 46.7% 。這表明沼液替代部分化肥是實(shí)現(xiàn)鮮食玉米減肥、提質(zhì)、增效的有效手段，其中沼液替代 30% 化肥的效果最優(yōu)。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）