沼液在水稻上氮肥替代試驗探索

何旭華，徐君，邵賽男，裘希雅，夏小燕，李鳳根

(1.杭州市富陽區(qū)農業(yè)和林業(yè)局，浙江 杭州 311400； 2.杭州市富陽區(qū)新登人民政府，浙江 杭州 311401)

當今社會面臨資源緊缺及環(huán)境問題日益突出，尤其利用非科學的處理手段進行能源的使用，使能源造成過多浪費，甚至導致環(huán)境問題趨于嚴重化發(fā)展[1]。中國屬于農業(yè)大國，有研究顯示，從21世紀初開始，我國畜牧業(yè)飛速發(fā)展，全國規(guī)模化養(yǎng)殖的豬數(shù)量增幅達到300%以上[2]。雖然畜牧養(yǎng)殖的發(fā)展緩解了我國糧食的壓力，但畜牧業(yè)產生的廢棄物(主要以排泄物為主)亂排問題也層出不窮，甚至在某些地區(qū)超過了環(huán)境承載力，造成嚴重的環(huán)境問題[3]。為了保證畜牧業(yè)生產和環(huán)境保護的和諧發(fā)展，我國大力鼓勵養(yǎng)殖戶建立自己的沼氣池處理畜牧業(yè)廢棄物，但產生的沼氣、沼渣和沼液不能得到有效利用，形成嚴重的二次污染問題是急需解決的研究難題。

廢液、廢渣中含有病菌、蟲卵、重金屬等，經過沼氣池的長期厭氧發(fā)酵，使得其中的病菌、蟲卵等基本死亡，只含有重金屬元素，而且沼液中含有植物能夠直接吸收利用的N、P、K等元素，以及植物生長所需的氨基酸、微量元素，甚至抑菌的生長激素等有益物質[4-5]。近年來，由于畜牧業(yè)的集約化發(fā)展，研究人員不斷試驗沼液資源化利用的措施，并取得一定的研究成果。胡向軍等[6-7]研究發(fā)現(xiàn)，沼液對單子葉植物、禾本科植物等作物都有增加產量和提高品質的作用。歐洲發(fā)達國家采用種養(yǎng)結合的模式，在保證畜牧業(yè)發(fā)展的同時，處理好廢棄物的處理問題，達到綠色畜牧的高效發(fā)展[8]。為此，本文參照歐洲發(fā)達國家成功經驗及我國發(fā)展的特點，將畜牧業(yè)與種植業(yè)結合起來，利用養(yǎng)殖業(yè)廢棄物(沼液)富含植物生長的營養(yǎng)元素特征，利用養(yǎng)殖場附近水田進行沼液的消納試驗，綜合分析沼液使用新途徑的適宜性以及評價沼液肥料化的環(huán)境風險問題。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗田位于富陽區(qū)新登鎮(zhèn)長壟村山垅田，2014—2016年連續(xù)3年進行沼液在水稻-油菜消納試驗，農戶常規(guī)管理。土壤質地為黏壤土，pH值5.05，有機質含量26 g·kg-1，有效磷(氟法)含量7.54 mg·kg-1，速效鉀含量41 mg·kg-1，全氮含量0.154%。種植水稻品種為深兩優(yōu)5814，播種方式種植，667 m2用種量1.5 kg。試驗面積774 m2，均分5個小區(qū)，小區(qū)面積155 m2。

供試沼肥以豬糞、豬尿、沖欄水沼化，來源于杭州富陽區(qū)新登鎮(zhèn)徐宏良養(yǎng)殖沼液，pH值7.50，COD為1 500 mg·L-1，氨氮為1 800 mg·L-1，尿素為含氮量46%，磷肥為含五氧化二磷12%，鉀肥為含氧化鉀65%。

1.2 處理設計

以667 m2為施肥單位，共設5個處理。處理1為空白對照，不施任何肥料。處理2～5施用同等磷肥和鉀肥，其中磷肥底肥25.0 kg，2次追肥分別施用氯化鉀7.5 kg。處理2為全化肥處理，2次追肥分別施用尿素11.0和10.0 kg。處理3～5為用不同量沼液替代氮肥，其中處理3中沼液替代1/2化學氮處理，處理4沼液替代全部化學氮處理，處理5沼液替代2倍化學氮處理。處理3中底肥施用沼液12.3 t，2次追肥中尿素使用量分別為5.5和5.0 kg；處理4中底肥施用沼液12.3 t，不再追施尿素；處理5中底肥施用沼液24.6 t，第1次追肥再施用沼液24.6 t。

播種時間6月8—15日，前1～2 d施入基肥和沼液，2葉1心期約7月5日左右，第1次追肥和沼液施入，7月30日左右施入第2次追肥。植保管理按農戶常規(guī)管理。各小區(qū)間土田埂采用塑料厚膜隔離，并二側深入硬塥，保證小區(qū)間不透漏肥水，并設置獨立排放溝渠。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻各生長期的影響

由表1可知，使用沼液推遲了水稻的抽穗、齊穗和成熟的時期。

表1 不同處理的水稻各生長期的影響

2.2 施用沼液代替氮肥對水稻生長狀況的影響

考種結果(表2)表明，有效穗、分蘗數(shù)表現(xiàn)為處理4>處理5>處理3>處理2>處理1；平均秸稈長為處理3>處理2>處理4>處理5>處理1；平均穗長為處理2>處理3>處理4>處理1、處理5；平均實粒數(shù)為處理2>處理3>處理1>處理4>處理5；平均空殼數(shù)為處理1，3>處理4>處理5>處理2。生長表現(xiàn)為對照早熟、早衰，沼液替代后分蘗前期生長快，隨著沼液量增加，后期生長越來越旺盛。

表2 不同比例的沼液代替氮肥對水稻生長狀況的影響

2.3 施用沼液對農田產量的影響

由圖1分析可知，分析2016年產量，小區(qū)產量表現(xiàn)為處理3>處理4>處理2>處理5>處理1；小區(qū)稻谷千粒重表現(xiàn)為處理3>處理2>處理4>處理1>處理5；處理3、4小區(qū)稻谷產量較處理2分別增產4.9%和3.3%。處理5產量較處理2減產1.4%。總體上看，用沼液替代氮肥的3個處理中，處理3、4能保持增產，處理5近持平。

圖1 2014—2016年各小區(qū)水稻產量與千粒重分析

2.4 不同施肥處理對水稻經濟效益的影響

由表3可知，在雜交秈稻上施用沼液，不僅可以替代氮肥，降低成本，還可以科學消納沼液。相對全化肥處理，每667 m2以施用12 300 kg沼液處理增產增收效果較明顯，增產約5%，增收28.76元。667 m2施用24 600 kg沼液，增產約3.26%，減效43.50元，但消納沼液量倍增。667 m2施用49 200 kg沼液，減產約1.4%，減效251.77元，但能消納2倍沼液。因考慮環(huán)境影響，不建議大面積施用。

表3 不同施肥處理對每667 m2水稻產量和經濟效益的影響

注：沼液為無償供應，管道輸送到田成本5元·t-1，每噸肥料按尿素1 900元，過磷酸鈣800元，氯化鉀3 200元，其他成本每667 m2按農藥170元，翻田120元，收割120元，烘干120元，工資250元。

3 小結與討論

本研究處理3、4、5分別用12 300、24 600、49 200 kg沼液，替代4.83、9.66、19.32 kg純氮，經3年同試驗小區(qū)、同水稻品種、同施肥方案、同植保措施、同管理水平跟蹤試驗，比空白對照處理1均有明顯增產增效；比全化肥對照處理2，處理3、處理4也有小幅度增產增效；處理5設計試驗時，屬破壞性試驗，盡管與對照處理2比較略有減產，但還是維持在富陽區(qū)普通農戶水稻平均產量，因未經大面積示范試驗，不建議推廣應用。另一方面，3種沼液替代氮肥小區(qū)，3年來未出現(xiàn)病害和倒伏。說明沼液在水稻上使用，不僅能科學消納沼液，改良土壤，還能增強水稻抗逆性。另為避免水稻施用沼液風險，有待開展大面積沼液替代氮肥示范驗證，評價其對環(huán)境影響。