猪粪沼液施用量对水稻农艺性状和青贮品质的影响

侯福银，杨智青，金崇富，时 凯，安 晨，陈长宽

（江苏沿海地区农业科学研究所，盐城市畜牧养殖装备工程技术研究中心，江苏 盐城 224002）

0 引言

近年来，中国生猪养殖规模化程度越来越高，集中排放的猪粪废弃物已成为中国农业面源污染的重要污染源之一。为此，中国政府鼓励畜禽粪污无害化处理与资源化安全高效利用，沼气工程无害化处理畜禽粪便的模式逐渐推广应用[1]，但每年产生的沼液量1亿t以上，如何高效利用沼液成为沼气工程中的关键环节[2-5]。畜禽粪污发酵产物含有丰富的氮磷钾等营养物质[6-9]，目前将其作为有机肥安全还田是畜禽粪污处理的有效途径[10-13]。毛晓月等[14]研究了沼液长期（连续3年）施用水稻的可行性，试验结果显示适量猪粪沼液施用较常规化肥施用组更有助于提高水稻产量和品质，且沼液控制在3200～5300 kg/hm2时，施用效果较好。作者前期研究，在沼液第一年施用水稻的试验结果显示适量的沼液替代尿素氮肥有助于促进水稻生长，提高稻米产量和改善稻米品质[15]。值得关注的是，中国南方水稻秸秆资源十分丰富，然而水稻秸秆用作反刍动物饲料的比例严重不足，青贮饲料对畜牧业的可持续健康发展十分重要，利用水稻秸秆青贮是缓解中国养殖业粗饲料来源不足的途径之一[16]。目前，对猪粪沼液连续施用水稻的最大消纳量及其青贮饲用品质的研究较少，限制了猪粪沼液和水稻秸秆的循环利用。本试验开展了猪粪沼液施用水稻且青贮饲料化研究，旨在探讨不同梯度猪粪沼液施用量对饲用稻生长性状、青贮前生物量和青贮品质的影响，一方面有助于养殖粪污的资源化利用，另一方面增加了畜禽养殖的饲料来源，保护生态环境，促进种养结合循环模式的推广应用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

猪粪沼液是江苏沿海地区某规模化养猪场沼气工程的发酵尾液。试验田为江苏沿海盐碱地稻麦轮作区，连续2年猪粪沼液施用水稻，水稻品种是金陵香粳，2019年采样测产、检测，试验中沼液理化性质如下。

1.2 试验设计

试验共设置19个处理：CF（常规施肥：每小区施用氮肥尿素782.2 g，换算成猪粪沼液氮肥每小区需施用沼液305 L）、CK（不施氮肥）、N2（沼液N20%替代尿素氮肥）、N4（沼液N40%）、N6（沼液N60%）、N8（沼液N80%）、N10（沼液N100%）、N12（沼液N120%）、N14（沼液 N140%）、N16（沼液 N160%）、N18（沼液N180%）、N20（沼液N200%）、N24（沼液N240%）、N28（沼液 N280%）、N32（沼液 N320%）、N36（沼液N360%）、N40（沼液N400%）、N44（沼液N440%）和N48（沼液N480%）。每个处理设置3个重复，各重复小区面积为3 m×4 m，行距25 cm，株距15 cm。

1.3 测定方法

1.3.1 水稻生长指标的测定 水稻收获期，从植株地上部5 cm处开始刈割，用直尺测从茎端至穗端的长度即是株高。同时，统计每株水稻上的分蘖总数。取新鲜水稻植株称重，置于烘箱，设定105℃杀青30 min，调至75℃烘干至恒重，计算干物质含量。将水稻留茬5 cm刈割，称取植株地上部分的鲜重即生物量。

1.3.2 饲用稻的发酵青贮方法 将饲用稻地上部秸秆切成1～2 cm，每小区做3个重复，每个重复装2 kg秸秆于聚乙烯真空包装袋中，压实，用真空机抽成真空青贮，常温条件下保存，水稻秸秆青贮发酵60天后开袋检测。

1.3.3 饲用稻发酵青贮的感官评定 从质地、色泽、气味3个方面对青贮稻进行感官评定，参考青贮饲料感官评定标准：质地（0～10分）、色泽（0～20分）、气味（0～25分）。

1.3.4 饲用稻发酵青贮品质测定 pH值测定：取饲用稻青贮样品10 g，置于250 mL锥形瓶中，加入90 mL蒸馏水，置于4℃摇床浸提24 h，过滤后，用pH计（型号：PHS-3E）测定滤液的pH值。可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸比色法测定；中性洗涤纤维含量参照GB/T 20806—2006的方法进行测定；酸性洗涤纤维含量参照NY/T 1459—2007的方法进行测定。粗蛋白含量测定参照GB/T 6432—2018，采用凯氏定氮法进行测定；粗纤维含量的测定参照GB/T 6434—2006，采用过滤法进行测定；粗灰分含量的测定参照GB/T 6438—2007的方法进行。

表1 供试猪粪沼液的基本理化性质

表2 不同梯度猪粪沼液施用水稻的试验设计

1.4 数据分析

应用SPSS 20.0软件统计数据，不同处理间差异性分析采用Duncan氏多重比较，用Graphpad Prism 5.0作图。试验数据用平均值±标准差(Mean±SD)表示，P＜0.05表示处理间显著差异。

2 结果与分析

2.1 不同沼液施用量对水稻农艺性状的影响

如表3所示，与常规化肥(CF)和不施氮肥对照组(CK)相比，沼液N2～N44各施肥组株高没有显著变化，此外，沼液N48施肥组株高是87.80 cm，与其他各组相比，株高呈显著降低(P＜0.05)。与CF和CK相比，N2～N48各施肥组水稻分蘖数均有一定程度的增加，其中N10、N18、N28、N36和N48施肥组分蘖数有显著增大(P＜0.05)。N2～N48（除N4和N10）各施肥组青贮料的干物质含量高于CF，其中，N2和N40的干物质含量显著升高(P＜0.05)。图1显示，猪粪沼液N8施肥组饲用稻地上部生物量为646.99 kg/667 m2，与CF和CK相比，有显著性升高(P＜0.05)。随着猪粪沼液N20%～N480%替代尿素氮肥施用量的增加，生物量呈先增加后降低的趋势，沼液N80%施用时生物量最高，并且，沼液N200%超量施用时水稻生物量仍能达到常规化肥的产量。

图1 沼液施用量对水稻地上部生物量的影响

表3 沼液施用量对水稻生长指标的影响

续表3

2.2 不同沼液施用量对水稻青贮感官品质的影响

由表4可知，N24沼液施肥组水稻发酵青贮后质地评分显著高于CF和CK组，其他各沼液施肥组青贮稻质地评分均有一定程度的升高，但差异不显著(P＞0.05)。与CF和CK相比，N2～N48各沼液施肥组青贮稻的色泽评分差异不显著，但与N2、N4和N6相比，N14、N18和N36施肥组色泽评分呈显著降低(P＜0.05)。与CF相比，N2～N48各沼液施肥组青贮稻的气味评分没有显著的变化(P＞0.05)，但与CK相比，N48沼液施肥组青贮稻的气味评分有明显的下降，差异显著(P＜0.05)。

表4 沼液施用量对水稻青贮感官品质的影响

2.3 不同沼液施用量对水稻青贮品质的影响

由表5可知，与CF和CK相比，N2～N24处理组青贮饲料pH没有显著变化(P＞0.05)，其中N2、N4和N8处理组pH均略有下降，值得关注的是，当沼液施用量超过N240%替代氮肥时，N28、N32、N40和N44处理组pH有显著升高(P＜0.05)。同时，与CF和CK相比，N2～N10各施肥处理组靑贮料的可溶性糖略有升高，但变化不显著(P＞0.05)。相对于CF和CK，沼液N2～N8施肥组中性洗涤纤维(NDF)略有降低(P＞0.05)，沼液N14、N16、N20、N28、N32、N36、N40和N48处理组NDF均有显著上升(P＜0.05)。沼液N2～N48各处理组酸性洗涤纤维(ADF)与CF和CK相比差异不显著，但是，结果显示沼液N14～N40各处理组ADF与N2处理组相比，均有显著降低。由图2和图3显示，与CF和CK相比，沼液N2～N48各施肥组粗蛋白和粗纤维含量均没有显著变化。由图4可知，与常规化肥处理CF相比，沼液N2～N24（除N14）处理组青贮稻的粗灰分含量没有显著差异(P＞0.05)，但在沼液N280%～N480%替代氮肥超量施用时，青贮稻的粗灰分含量明显降低(P＜0.05)。

表5 不同沼液施用量对水稻青贮品质的影响

图2 沼液施用量对青贮稻粗蛋白含量的影响

图3 沼液施用量对青贮稻粗纤维含量的影响

图4 不同沼液施用量对青贮稻粗灰分含量的影响

3 讨论

3.1 不同猪粪沼液施用量对水稻生长性状、生物量的影响

如何最大程度的消纳猪粪沼液，降低环境污染[17]，促进中国循环农业的绿色可持续发展，值得深入研究。养殖场沼气工程的废弃产物沼液是一种优质有机肥，适量的替代化肥安全还田利于改善土壤环境[18]，提高农作物的产量和品质[19-22]。粮改饲成为满足中国养殖业饲料供应的重要保障之一，在玉米短缺的南方水稻主产区，利用猪粪发酵沼液施用水稻，再将水稻秸秆发酵青贮，过腹增值，降低面源污染，是发展种养结合较好的模式之一。

将沼液施用的水稻作为养殖饲料，其生物量的高低与饲用价值密切相关。从水稻生长、生物量方面来看，本试验结果显示，一定范围内沼液施用对水稻的株高影响不显著，但沼液N480%超量替代尿素氮肥时，株高明显降低。随着沼液施用量的增大，水稻分蘖数有显著增加，同时，水稻生物量呈先增加后降低的趋势，N80%沼液施肥组生物量最高，同时，沼液N200%超量施用时水稻生物量仍能达到常规施肥的产量。周炜等[23]研究表明，在75%沼液和25%猪粪有机肥氮替代化肥模式下，水稻可达到一定的产量，且显著降低稻田中磷、钾素的径流损失。冉毅等[24]试验结果显示，与施用复合肥相比，施用原沼液和富碳原沼液后水稻的生长量分别提高9.67%和25.25%，且施用富碳原沼液的水稻长势最佳。此外，沼液肥配施复合肥对水稻的茎叶、株高和养分含量均有一定程度的影响，水稻产量高达562.03 kg/667 m2，但沼液肥施用量较大时，籽粒中的重金属含量随之增加[25]。提示沼液施用利于水稻的生长，提高生物量，但不宜超量施用。

3.2 不同猪粪沼液施用量对水稻青贮品质的影响

发酵青贮对沼液施用的水稻秸秆饲用价值有很大提升。本研究表明，在沼液N20%～N100%替代尿素氮范围内，青贮水稻的质地、色泽和气味总体感官评分略高于常规化肥。当沼液施用量超过N240%替代氮肥时，青贮稻的pH有显著升高。然而，沼液施用量对靑贮稻的可溶性糖、酸性洗涤纤维、粗蛋白和粗纤维影响不大。与常规施肥和空白对照相比，沼液N20%～N80%施肥组NDF略有降低，但沼液超量施用时，NDF呈显著的升高，粗灰分含量明显降低，再次提示猪粪沼液超量施用水稻，对其青贮品质也有不良的影响。也有研究显示，适量的沼液施用有助于提高大麦生物量、植株和籽实中的蛋白质含量[26]。唐微等[27]试验结果显示，施用沼液的稻谷有明显的增产，沼液施用量在11.25～18.75 t/hm2时稻谷收获产量较高，同时，沼液还可增加稻米中蛋白质含量,提升稻米营养品质。这与Samonte等[28]报道的基本一致，氮的利用效率与水稻的产量、稻谷蛋白质含量等指标密切有关。韩文元等[29]研究表明，不同施氮量不同程度的促进了燕麦植株的生长，增加叶片中叶绿素含量，且有提高产量和改善品质的作用，但当氮肥超量施用时，产量并没有增加。马小勇等[30]试验显示，叶面喷施浓度66.6%的沼液对甘蓝蚜虫、菜青虫均有较好的驱避效果，且增产率和净菜率分别达41.2%、91.3%。适量的沼液施用还可促进茭白生长，提高产量[31]，同时，滴灌施用有机液肥（沼液和腐烂柑橘发酵净化液）可降低化肥投入量，提高土壤肥力，缓解土壤酸化，提高红美人柑橘的产量，带来可观的经济效益[32]。

可见，与前人文献报道的沼液施用燕麦、甘蓝、茭白和柑橘的应用效果类似，适量的沼液施用可利于饲用稻的高产优质种植，节约了养殖企业的粪污处理成本，减少了农田化肥用量，提高了种养结合的经济效益。但沼液的营养成分复杂，可能过量的消纳沼液反而会加重农田土壤氮、磷、铜和锌等元素的负荷[33-34]，降低农作物的青贮品质。接下来，还需跟踪研究猪粪沼液长期施用对稻田土壤理化性质及菌群结构变化的影响，提高猪粪沼液的资源化利用效率，降低环境污染。

4 结论

随着猪粪沼液N20%～N480%氮肥施用量的增加，生物量呈先增加后降低的趋势，且适量的沼液肥有助于水稻青贮品质的提升。从饲用稻的生长性状、生物量和青贮品质等方面综合考虑，猪粪沼液氮肥的最大消纳量在N200%左右，超量消纳施用沼液可降低水稻的产量和饲用品质。