豬糞沼液替代部分化肥對鮮食玉米產質量及土壤性狀的影響

中圖分類號：S141.2 文獻標識碼：A 文章編號：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鮮食玉米產質量及土壤性狀的影響[J].湖南農業科學，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 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

我國是全球最大的鮮食玉米生產和消費國，2020年玉米種植面積超過134萬 hm² ，居世界首位[。近年來，隨著種植結構優化調整和居民消費水平提升，鮮食玉米市場需求持續增長，發展前景廣闊?？茖W施肥是提高鮮食玉米產量與品質的有效途徑[2-3]。然而，過度依賴化肥卻可能帶來一系列問題，例如土壤退化、環境污染等。同時，隨著現代畜牧業規模的持續擴張，養殖糞污量顯著增加4，使全球農業面臨著資源約束與環境污染的雙重壓力[]。

循環農業作為一種以資源高效利用和廢棄物減量化、無害化、資源化為核心的可持續發展模式，是應對這一挑戰的重要途徑[6-7]。它通過構建\"種植-養殖－廢棄物再利用”的閉環系統，整合有機廢棄物資源，減少化肥依賴，并提升土壤質量[8。其中，養殖糞污的資源化利用是循環農業的關鍵環節[]豬糞沼液是沼氣工程的副產物，富含氮、磷等有機質及礦質養分，具有替代部分化肥的潛力。但若未經適當處理直接排放，豬糞沼液易引發環境問題，嚴重污染養殖及居住環境[4-5]。目前，規模化養豬場普遍采用沼氣池進行糞污初級處理，豬糞沼液產生量巨大。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，將其作為連接種養環節的紐帶，是實現糞污處理與資源循環利用的關鍵[5-]。針對沼液在作物生產中的應用，現有研究多集中于水稻、小麥等大宗作物上，系統研究沼液在鮮食玉米生產中的應用效果的報道仍較匱乏，且沼液替代化肥的最佳比例及其對土壤-作物系統的綜合效應尚不明確。

為此，研究以瀏陽市農業種養循環項自為基礎，探索豬糞沼液在鮮食玉米生產中的應用效果，重點評估其對鮮食玉米產量、品質以及土壤肥力的影響，旨在為鮮食玉米優質高效栽培、農業綠色發展及生態環境保護提供指導。

1材料與方法

1.1 試驗地概述及試驗材料

試驗于2022—2023年在湖南省瀏陽市達滸鎮（ 113^°54^′38.8^′′E ， 28^°26^′18.3^′′N ）開展。該地位于長江中下游地區，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，多年平均氣溫 17.2% ，年平均無霜期264d，年平均日照 1516.7h ，年平均降水量 1600mm 。供試土壤為沖積物發育的水稻土，其基本理化性質如下： pH 值6.81，有機質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8號。供試肥料有復合肥（15-15-15）尿素（含 N46% ）過磷酸鈣（含P₂O₅12% ）、氯化鉀（含 K₂O （204號 60% ）和豬糞沼液（含N0.15% ！ P₂O₅0.12% 、 K₂O0.02% ，以下簡稱沼液）。

1.2 試驗設計

試驗共設置5個處理，分別為不施任何肥料（NF）、習慣施肥（CF）、優化施肥（根據產量目標優化施用量，OF）、沼液替代 15% 化肥（OF基礎上進行替代， M_15% ）和沼液替代 30% 化肥（OF基礎上進行替代， M_30% ），OF、 M_15% 和 M_30% 處理為等氮磷鉀養分，每個處理設3個重復，共15個小區。采用隨機區組設計，區組內土壤、地形等條件保持相對一致，小區面積 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 ，保證每個小區株數一樣。

1.3 樣品采集

當試驗小區內 80% 以上的玉米花絲已經稍干，玉米穗手握緊實，用指甲掐玉米粒有豐富乳汁外流時，進行統一采收。每個小區進行單獨采收，稱取鮮重，換算成單位面積產量。每個小區沿對角線方向，從第3株算起連續采摘5株共5顆玉米，用于測定玉米品質指標。玉米全部采收完成后采集土壤樣品，每個小區按“S”形采樣法采集 0～20cm 土層的土壤樣品3個，混合為1個樣品后帶回實驗室。挑出土壤樣品中的植物殘體和石頭，風干后土樣分組過10目和60目篩，用于土壤基本理化性質的測定。

1.4 指標測定

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

玉米品質指標還原糖、蛋白質、粗纖維測定分 別參考國家標準GB 5009.7—2016[13]、GB 5009.5— 2016^[14] 、GB/T 5009.10—2003[15]

1.5 經濟效益與經濟產量轉化率計算

玉米產量、凈經濟效益和經濟產量轉化率運用公式（1）（2）（3）進行計算。

鮮食玉米總產值 Σ=Σ 鮮食玉米產量 × 鮮食玉米 價格 （1）

式中，鮮食玉米產量指玉米棒鮮重（即經濟產量），玉米價格為當年市場價。

凈經濟效益 Σ=Σ 鮮食玉米總產值-成本總投入（2）

式中，成本投入包含復合肥、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，以當年當地價格計算。

經濟產量轉化率 Σ=Σ 經濟產量/生物產量 （3）

式中，生物產量是指收獲時玉米地上部所有產量。

1.6 數據分析

使用WPS軟件進行數據整理與畫圖，使用IBMSPSSStatistics23軟件進行數據統計分析。利

用LSD法進行差異顯著性檢驗，差異顯著性標準采用 Plt;0.05 水平。

2 結果與分析

2.1豬糞沼液替代部分化肥對鮮食玉米產量的影響

如圖1所示，各處理鮮食玉米經濟產量為 961～ 1303kg/667m² ，表現為 M_30%gt;OFgt;M_15%gt;CFgt;NF 各處理鮮食玉米生物產量為 3172～4021kg/667m² 表現為 OFgt;M_15%gt;M_30%gt;CFgt;NF_c 。不施肥（NF）處理鮮食玉米無論是經濟產量還是生物產量均顯著低于施肥處理（CF、OF、 M_15% 、 M_30% ），不施肥處理經濟產量為施肥處理的 81.4%～90.0% ，生物產量為施肥處理的 78.9%～85.2% ，表明施肥是獲得玉米增產增收的重要手段。施肥處理間經濟產量與生物產量差異均不顯著，說明與當地習慣施肥（CF）相比，優化施肥（OF）雖然減少了 20% 化肥氮、15% 化肥磷和 15% 化學鉀投人，但依然可以獲得穩產，在優化施肥的基礎上采用沼液替代 15% 和 30% 的化肥（ M_15% 和 M_30% ）也可以獲得穩產。

2.2豬糞沼液替代部分化肥對鮮食玉米經濟產量轉化率的影響

鮮食玉米經濟產量的轉化率如圖2所示，各處理經濟產量轉化率為 30.6%～33.6% ，表現為 M_30%gt; OFgt;M_15%gt;CFgt;NF 。施肥處理經濟產量轉化率高于不施肥處理，其中OF、 M_15% 和 M_30% 處理經濟產量轉化率顯著高于NF處理，分別提升了 6.6% 、5.6% 和 10.9% ，表明優化氮、磷、鉀施肥比例可以增加經濟產量轉化率，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鮮食玉米品質的影響

還原糖、蛋白質、粗纖維是衡量鮮食玉米品質的重要指標，不同處理對鮮食玉米品質影響如圖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土壤養分的影響2.4.1土壤速效養分如表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等指標均有所下降。與CF相比，OF的堿解氮、有效磷、速效鉀指標略有降低，這可能與化肥減少投入有關。 M_15% 和 M_30% 處理的土壤pH值、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標均高于OF和CF處理，表明沼液替代化肥在提升土壤速效養分供應能力上具有一定潛力。

2.4.2土壤全量養分由表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。從數值上看，與CF相比， M_15% 和 M_30% 處理的有機質、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% 處理的土壤有機質、全氮和全鉀含量以及土壤C/N、C/P、C/K均有所提升。

2.5 不同施肥處理間經濟效益的比較

經市場調查，2023年瀏陽市鮮食玉米平均市場價為4元 /kg ，復合肥、尿素、磷肥和氯化鉀市場價分別為3.5、1.5、1.0和2.0元 /kg ，豬糞沼液以10元/t計算，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。進一步分析不同處理經濟效益，結果（表4）表明，與CF相比，OF、 M_15% 和 M_30% 處理分別可節省成本58、117和177元 /667m² 增加凈經濟效益542、441和677元 /667m² ，增加產值484、324和500元 /667m² ，同時提升了鮮食玉米產投比，產投比在 6.3：1～7.8：1 之間， M_30% 處理的產投比最高， M_15% 處理的產投比次之。

3 討論和結論

合理施用化肥能夠提升土壤的肥力水平，但過量施用可能導致肥力下降[16-17]。本研究表明，優化施肥（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濟產量，其中 M_30% 處理增產效果最優。該結果與焦金龍等[1]在青貯玉米上的研究結論一致。其增產機制可能是由于豬糞沼液除含有氮、磷、鉀等速效養分外，還富含氨基酸、腐殖酸等活性物質，可促進玉米根系發育和養分吸收[18-21]；其次，沼液有機質刺激土壤微生物活性，加速養分礦化，實現緩釋供肥，滿足玉米關鍵生育期需求；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]的研究結果相呼應。此外，OF處理雖減少了化肥投入，但產量卻與CF處理無顯著差異，這也印證了王東升等[3]提出的“精準施肥”理念，即通過優化NPK配比可維持產量穩定性。

禽畜糞便資源化利用既可減少環境污染，又能補充土壤氮、磷、鉀等必需養分，保障作物生長[21-25]。本研究所用豬糞沼液作為規?；B豬場沼氣工程的副產物，仍富含氮、磷、鉀等養分（含 N0.15% 、 P₂O₅ 0.12% 、 K₂O0.02% ），直接排放將導致資源浪費與環境風險。在優化施肥的基礎上用豬糞沼液替代 15% 和 30% 的化肥，土壤速效養分含量顯著提升，且有機質、速效氮磷鉀隨替代比例增加而遞增。這一結果驗證了李博文等[提出的觀點，即豬糞沼液配施通過促進碳氮協同轉化加速養分循環，是培肥地力的有力途徑。

有機肥和化肥的合理配施可以協同提升作物產量和品質[26-29]。陳夢茹等[20]發現有機肥替代能顯著提高春玉米產量及水分利用效率；焦金龍等[17證實有機肥與化肥配施可提升玉米籽粒的蛋白質、脂肪、可溶性糖與淀粉含量；白春生等[19]也指出 25% 和50% 有機肥替代較傳統施氮更能增加糯玉米的糖類及蛋白質含量。本研究中，作為鮮食玉米風味核心指標的還原糖含量[30-31]，在 M_15% M_30% 處理下均高于習慣施肥，其中 M_30% 處理的增幅達 46.7% 。這可能是沼液腐殖酸通過增強葉片Rubisco酶活性，提升光合效率并促進蔗糖向果穗轉運[30]，從而提高玉米的還原糖含量，這與前人結論一致。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蛋白質合成、減少細胞壁木質素沉積有關。

綜上所述，豬糞沼液替代部分化肥在培肥土壤、協同提升玉米產量和品質等方面優勢顯著，是實現經濟效益與環境效益協同增效的有效措施。與當地習慣施肥相比，優化施肥、沼液替代 15% 化肥和沼液替代 30% 化肥處理分別增產121、81和125kg/667m² ，可節約成本58、117、177元 /667m² 產值分別增加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現鮮食玉米減肥、提質、增效的有效手段，其中沼液替代 30% 化肥的效果最優。

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（責任編輯：肖彥資）