施用畜禽有機肥對遼河三角洲養(yǎng)蟹稻田水土環(huán)境的影響

黃 河,呂小紅,杜 萌，王東閣,劉 冰，崔洺霖，隋 鑫*

（遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤錦 124010）

稻田養(yǎng)蟹目前已成為遼河三角洲濱海稻區(qū)的重要生產(chǎn)經(jīng)營模式，但是這一模式的大面積推廣，在農(nóng)民收入增加的同時， 卻帶來了區(qū)域糧食總產(chǎn)下滑的問題［1-3］。 另一方面，隨著區(qū)域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的蓬勃發(fā)展， 畜禽糞便等養(yǎng)殖廢棄物的隨處堆放，又給鄉(xiāng)村環(huán)境治理帶來了極大的壓力。為探索綜合解決畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物利用、地力培肥、水稻增產(chǎn)及農(nóng)民收入再上新臺階等問題［4-6］， 從2017年開始，遼寧省鹽堿地利用研究所開展了“遼河三角洲養(yǎng)蟹稻田施用畜禽有機肥相關(guān)技術(shù)研究”的項目。 現(xiàn)將本項研究的畜禽有機肥對養(yǎng)蟹稻田土水環(huán)境的影響作一階段性總結(jié)， 以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗地點設(shè)在遼寧省鹽堿地利用研究所三角洲試驗基地。試驗設(shè)3 個畜禽有機肥基施處理，分別為牛糞37 500 kg／hm2， 豬糞30 000 kg／hm2，雞糞22 500 kg／hm2， 對照區(qū)基施磷酸二銨600 kg／hm2。小區(qū)面積1 000 m2。不設(shè)重復(fù)小區(qū)，水樣與土樣以各小區(qū)內(nèi)3 個固定的代表性點為重復(fù)。各處理及對照區(qū)在投放蟹苗后， 不再施用任何化肥和農(nóng)藥。 水稻插秧時間為5 月28 日至6 月2日。投放蟹苗時間為6 月18 日至20 日，投放量為每區(qū)3.0 kg。 9 月底收蟹，10 月初收水稻。

分析項目及方法： 土壤速效肥力等指標(biāo)由遼寧省鹽堿地利用研究所化驗室采用常規(guī)方法分析，BOD5 采用稀釋培養(yǎng)法，COD 采用高猛酸鉀指數(shù)法。 As、Pb、Cd、Cr、Hg 等重金屬污染物指標(biāo)委托中科院應(yīng)用生態(tài)研究所（沈陽）檢測中心分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 畜禽有機肥對養(yǎng)蟹稻田耕層土壤理化指標(biāo)的影響

各類畜禽有機肥對稻田土壤理化指標(biāo)的影響早有定論，但對養(yǎng)蟹田來說，原來以水稻為單一主體的生態(tài)環(huán)境被人為疊加成水稻、 河蟹雙主體的人工群落，田間微環(huán)境發(fā)生的重大改變，加之蟹糞與剩余餌料的積累以及河蟹的擾動， 畜禽有機肥的礦化分解條件已大不相同， 所以其對稻田耕層土壤理化指標(biāo)的影響過程與結(jié)果也有較大區(qū)別。試驗第一年的土樣分析結(jié)果列入表1。 各畜禽有機肥處理在分蘗末期對耕層10 cm 深處的氧化還原電位（Eh）影響較大，其中以牛糞處理為最高，比豬糞高22 mv，對照第二，比豬糞高18 mv，并且都存在差異顯著；

豬糞與雞糞相比，雖然平均值高4 mv，但差異不顯著。 從容重和孔隙度兩項指標(biāo)的檢測結(jié)果分析，畜禽有機肥可降低土壤容重，提高孔隙度，這一影響以牛糞為最大，豬糞與雞糞次之，但差異均不顯著。 從分年度的耕層土壤容重變化（圖1、圖2）情況看，有機肥的影響具有累積效應(yīng)，這種累積效應(yīng)也是以牛糞為最大。同樣，畜禽有機肥可在不同程度上提高土水溫度， 但只是土溫變化明顯，水溫的改變不大。

表1 畜禽有機肥對養(yǎng)蟹稻田土壤理化指標(biāo)的影響(2017 年)

圖1 分年度各有機肥處理的容重對比圖

圖2 各有機肥處理年度間的容重對比圖

從肥力指標(biāo)看，三種畜禽有機肥都可提高有機質(zhì)含量， 但只是牛糞處理與其他處理差異顯著，而豬糞和雞糞提高的不顯著。 在堿解氮指標(biāo)上，三種有機肥都可顯著提高堿解氮含量，并以雞糞和豬糞兩處理為最高，其絕對值接近對照的3 倍。 三種有機肥對速效磷和速效鉀也有提高作用，這種提高主要體現(xiàn)在與對照的差異上，而肥間差異不大。

2.2 畜禽有機肥對養(yǎng)蟹稻田田面水質(zhì)的影響

考慮到灌溉水（遼河水）本底水質(zhì)的年內(nèi)變化規(guī)律，檢測期選在汛期前的7 月上旬，每年分析一次， 采樣時排除了中雨以上降水對田面水質(zhì)的干擾。 檢測結(jié)果（表2）顯示，各類畜禽有機肥都有增加田面水中BOD5 的作用， 而且以雞糞的增加量為最大，豬糞次之，牛糞最少。這可能是因為牛糞、豬糞、雞糞中微生物的含量逐個升高，氧化分解作用也是逐個增強的結(jié)果。 同理，COD 的影響趨勢也是一樣，也可能是因為牛糞、豬糞、雞糞中還原物質(zhì)的含量逐個升高的原因。 這一結(jié)果也可以說明表1 中Eh 值的變化規(guī)律， 由于豬雞糞有機肥中微生物和還原物質(zhì)含量高，所以耗氧量較高。油類的檢測結(jié)果說明，豬糞、雞糞對這一指標(biāo)沒有影響， 而牛糞則有顯著降低的作用。 對于Pb 和Cr兩指標(biāo)來說，有機肥都可以降低其含量，但體現(xiàn)在Pb 上差異不顯著。

表2 畜禽有機肥對養(yǎng)蟹稻田田面水質(zhì)的影響（2017～2019 年） 單位：mg/l2

2.3 畜禽有機肥對養(yǎng)蟹稻田土壤主要污染物的影響

試驗第一年對各處理重金屬的變化情況進(jìn)行了檢測。檢測結(jié)果（表3）表示，豬雞糞兩處理的Cr值在泡田前均高于牛糞和對照，收割后表現(xiàn)下降，而且降幅也較大。 這個趨勢一方面說明這兩處理的Cr 本底值高， 另一方面說明 （參照表2 的結(jié)果）， 可能是這兩處理的土壤膠體對Cr 的絡(luò)合作用弱，一部分釋放到水中，并由排水帶出。 牛糞處理的土壤膠體對Pb 的絡(luò)合固定作用比較強，所以表現(xiàn)為全量指標(biāo)增加， 而有效值及水中含量指標(biāo)值下降。 對于Cd 指標(biāo)來說，豬雞糞兩處理的本底值偏高，而且固定作用不強，所以表現(xiàn)出全量與有效值下降，而田面水中含量升高的趨勢。 對于Hg指標(biāo)來說，各處理對其含量指標(biāo)的影響很小。

表3 畜禽有機肥對養(yǎng)蟹稻田耕層土壤重金屬污染物的影響(2018 年)

2.4 畜禽有機肥對河蟹體內(nèi)殘留污染物的影響

由河蟹捕撈期其體內(nèi)重金屬殘留的送檢結(jié)果（表4）可見，所檢測的各項指標(biāo)均低于國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。但從各指標(biāo)的絕對值分析，Cr 和Cd 值在豬雞糞兩處理中表現(xiàn)有所降低；而Hg、Pb 和As三項污染物指標(biāo)各處理間沒有明顯差異。這說明，無論田間土壤和田面水體中所含有的重金屬污染物總量多與少，其存在的形態(tài)如何，對三個半月養(yǎng)殖期的河蟹來說，都不會產(chǎn)生過量的體內(nèi)積累。

表4 畜禽有機肥對河蟹體內(nèi)殘留重金屬的影響(2017～2019 年) 單位mg/kg

2.5 畜禽有機肥對河蟹與水稻產(chǎn)量的影響

由三年試驗的小區(qū)產(chǎn)蟹量數(shù)據(jù)（表5）可見，各處理間及處理與對照間均無明顯差異， 但從水稻產(chǎn)量數(shù)據(jù)（表6）可見，各處理間及處理與對照間都表現(xiàn)出顯著的差異。 各畜禽有機肥處理都可顯著地增加水稻產(chǎn)量，增產(chǎn)10.6%～14.8%。這一結(jié)果說明，普通養(yǎng)蟹稻田由于擔(dān)心影響河蟹生長，不敢施入化肥，而導(dǎo)致養(yǎng)分供應(yīng)不足，進(jìn)而導(dǎo)致了水稻產(chǎn)量不高。另外從各處理的增產(chǎn)規(guī)律看，三年的結(jié)果都是以雞糞處理的增產(chǎn)幅度最大，為14.4%～14.8%，豬糞處理的次之，為13.6%～14.2%，牛糞最小，為8.8%～11.2%。這說明，在試驗處理的施肥量范圍內(nèi)， 各畜禽有機肥的肥力與水稻產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。

表5 畜禽有機肥對河蟹產(chǎn)量的影響 單位kg/hm2)

表6 畜禽有機肥對水稻產(chǎn)量的影響 單位kg/hm2

3 結(jié)論

根據(jù)三年試驗的結(jié)果，可得到如下結(jié)論：

（1） 畜禽有機肥對養(yǎng)蟹稻田的土水微生態(tài)環(huán)境有著顯著影響。 其主要表現(xiàn)為極顯著地增加了耕層土壤的速效氮、磷、鉀的供應(yīng)量；顯著地增加了有機質(zhì)含量，提高了孔隙度；同時在一定程度上表現(xiàn)出提高了土水溫度［7-9］。 另一方面，表現(xiàn)出降低了耕層土壤氧化還原電位（Eh），增大了田面水體中BOD5、COD 的含量，同時對土水中的各重金屬含量及存在形態(tài)表現(xiàn)出極為復(fù)雜的影響。

（2） 由于牛糞有機肥養(yǎng)分均衡、有機質(zhì)含量高，所以其緩沖能力強，陽離子代換量高，供肥平穩(wěn)均衡。 同時牛糞有機肥本身重金屬含量低，并且其形成的土壤膠體對多種重金屬的絡(luò)合固定作用強，所以可以降低重金屬對河蟹和水稻的污染［10-12］。

（3） 豬雞糞有機肥速效養(yǎng)分含量高，對水稻的增產(chǎn)作用十分顯著。 豬雞糞有機肥的自身重金屬含量偏高，其膠體對重金屬的固定作用也偏弱，所以在灌溉水質(zhì)良好的條件下， 可通過排水排除田間的重金屬。

（4） 各畜禽有機肥可提高耕層土壤溫度和田面水溫，這一點在蟹苗投放前期非常重要。高溫環(huán)境可提高蟹苗的攝食量，促進(jìn)生長，有利于"養(yǎng)大蟹"生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)。

（5） 各畜禽有機肥必須經(jīng)無害化處理和充分腐熟后方能使用， 否則將導(dǎo)致耕層土壤氧化還原電位（Eh）過低，田面水體中BOD5、COD 的含量過高，對水稻與河蟹的生長將帶來不利影響。 另外，畜禽有機肥不能過量使用， 否則會給河蟹帶來重金屬含量超標(biāo)、水稻病害加重及倒伏的風(fēng)險。