豬糞沼液對(duì)秈稻農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和飼用品質(zhì)的影響

侯福銀，陳應(yīng)江，楊智青*，金崇富，時(shí)凱，陳長寬，封功能，李洪山

（1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，鹽城市畜牧養(yǎng)殖裝備工程技術(shù)研究中心，江蘇 鹽城 224002；2.鹽城工學(xué)院，江蘇省海洋灘涂生物化學(xué)與生物技術(shù)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 鹽城 224051）

近年來，我國畜禽規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，2017年全國畜禽糞污年產(chǎn)生量約38億t，其中畜禽直接排泄的糞便約18億t、污水量約20億t。因此，國家對(duì)畜禽生態(tài)養(yǎng)殖與糞污處理高度重視，沼氣工程逐步應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)[1-2]，產(chǎn)生的沼液是一種速效、水溶性、優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，含有氮、磷、鉀、微量元素、氨基酸、有機(jī)質(zhì)和腐殖酸等營養(yǎng)物質(zhì)[3-4]，還田有助于提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[5-6]。恰逢國家大力發(fā)展畜牧業(yè)，糧改飼成為滿足養(yǎng)殖業(yè)飼料供應(yīng)的保障，在玉米短缺的水稻主產(chǎn)區(qū)，優(yōu)先將水稻過腹轉(zhuǎn)化增值，加大糞污發(fā)酵沼液施用量，有利于改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力[7-8]。充分利用沼液研發(fā)生產(chǎn)高產(chǎn)、高蛋白、優(yōu)質(zhì)飼用稻，將單純的糧倉轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹Z倉+奶罐+肉庫”，既保護(hù)農(nóng)民種糧的積極性，又降低畜產(chǎn)品成本，改善養(yǎng)殖環(huán)境，大力促進(jìn)了畜牧業(yè)的健康發(fā)展，因此，沼液的合理施用成為種養(yǎng)結(jié)合、綠色發(fā)展道路上關(guān)鍵的一步。

有研究表明，沼液用量在11.25～18.75 t/hm2時(shí)稻谷增產(chǎn)效果較好，同時(shí)提高了稻米中蛋白質(zhì)及鈣、鐵、錳等礦質(zhì)營養(yǎng)元素的含量[9]。侯云鵬等[10]試驗(yàn)顯示，適量的氮肥可明顯提高水稻各生育階段養(yǎng)分吸收總量和產(chǎn)量，加快生長后期秸稈中氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素向水稻籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。因不同農(nóng)作物的需肥特性不同，不同氮肥類型對(duì)水稻的產(chǎn)量和氮素利用率也不同[11]，以及考慮到沼液自身的特點(diǎn)，要達(dá)到沼液在水稻種植上有效的資源化利用，減少化肥用量，需要探索更加合理的施用方法。若施用不當(dāng)，易污染環(huán)境，降低利用率，使得作物生長受抑制，繼而導(dǎo)致作物的產(chǎn)量和品質(zhì)下降[12-14]。目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)沼液在生產(chǎn)高產(chǎn)、高蛋白、優(yōu)質(zhì)飼用稻方面的研究不多，主要集中在沼液施用對(duì)水稻分蘗、生長、產(chǎn)量和重金屬含量等方面的影響上。本試驗(yàn)采用不同施用量沼液完全替代尿素，研究其對(duì)秈稻生長、產(chǎn)量及飼用品質(zhì)的影響，初步探索沼液在秈稻種植中的適宜施用量、安全用量等，為其在生產(chǎn)中合理施用提供科學(xué)的理論依據(jù)，推進(jìn)畜禽生態(tài)養(yǎng)殖。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所新洋農(nóng)牧循環(huán)試驗(yàn)基地（33°32′44″N，120°26′22″E）進(jìn)行。試驗(yàn)田為沿海鹽堿地，其原始土壤的基本理化指標(biāo)：pH 8.2，有機(jī)質(zhì)3.1%，鹽分1‰，全氮0.12%，堿解氮60 mg/kg，速效磷33 mg/kg，速效鉀82 mg/kg。前茬作物為大麥，試驗(yàn)田各小區(qū)深埋隔離防滲膜，地勢(shì)平坦，排灌設(shè)計(jì)合理。

1.2 試驗(yàn)材料

秈稻品種為C-兩優(yōu)華占，豬糞沼液來源于江蘇地區(qū)某規(guī)?；i場，供試還田沼液性質(zhì)見表1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置14個(gè)處理：N1（不施氮肥）、N2[常規(guī)施肥，尿素N 300 kg/hm2，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=20∶5∶5]、N3（沼液 N 40%，約 102 t/hm2）、N4（沼液 N 80%，204 t/hm2）、N5（沼液N 120%，306 t/hm2）、N6（沼液 N 160%，408 t/hm2）、N7（沼液 N 200%，510 t/hm2）、N8（沼液 N 240%，612 t/hm2）、N9（沼液 N280%，714 t/hm2）、N10（沼液 N 320%，816 t/hm2）、N11（沼液 N 360%，918 t/hm2）、N12（沼液 N 400%，1 020 t/hm2）、N13（沼液 N 440%，1 122 t/hm2）和N14（沼液N 480%，1 224 t/hm2）。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，共種植42個(gè)秈稻小區(qū)，每小區(qū)面積為3 m×4 m，行距25 cm，株距15 cm。當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥按每小區(qū)12 m2計(jì)算，施用化肥為尿素782.2 g（根據(jù)N施入量折合成沼液，約需305 kg）、硫酸鉀166.6 g和過磷酸鈣750.2 g。沼液只是替代尿素（當(dāng)沼液N低于100%尿素N時(shí)，不用尿素補(bǔ)足），用磷、鉀肥作基肥，各處理均施用，氮肥（尿素或沼液）在水稻不同生長發(fā)育時(shí)期按一定質(zhì)量比（4∶3.5∶2.5）分別施入。沼液還田水稻試驗(yàn)區(qū)內(nèi)雜草和病蟲害等按當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶常規(guī)方式管理。沼液具體施肥方案見表2。

表1 規(guī)?；┰囏i場沼液理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of digested pig slurry from large-scale biogas project

表2 秈稻施用沼液試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Experimental design of biogas slurry application on indica rice

1.4 樣品采集與處理

2017年9 月底秈稻成熟時(shí)，按照小區(qū)分布采集并統(tǒng)計(jì)株高、有效穗數(shù)和分蘗數(shù)，并及時(shí)收割，對(duì)每小區(qū)秈稻地上部生物量、稻谷和秸稈分別稱量測產(chǎn)，各小區(qū)稻谷曬干，備用。

1.5 指標(biāo)的測定方法

1.5.1 施用沼液的秈稻農(nóng)藝性狀測定

采用精確到0.01 cm的直尺對(duì)秈稻地上部分植株的高度進(jìn)行測量、記錄，并統(tǒng)計(jì)每株水稻的分蘗數(shù)和有效穗數(shù)，每個(gè)施肥小區(qū)設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.5.2 施用沼液的秈稻產(chǎn)量測定

稱量每個(gè)小區(qū)水稻地上部生物量，脫粒機(jī)現(xiàn)場脫粒，繼而分別測定稻谷和秸稈的鮮質(zhì)量；將每小區(qū)秈稻稻谷裝入沙袋中，晾曬后測定其千粒質(zhì)量。

1.5.3 施用沼液的秈稻品質(zhì)測定

本試驗(yàn)測定的是秈稻糙米蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量，均使用近紅外谷物品質(zhì)分析儀（型號(hào)：Foss Infratec 1241）檢測，打開檢測程序，每小區(qū)稱取適量的糙米放到進(jìn)樣槽中，各重復(fù)3次，及時(shí)記錄品質(zhì)數(shù)據(jù)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析和鄧肯多重比較，數(shù)據(jù)圖表制作使用Graphpad Prism 5.0軟件。P＜0.05表示各施肥處理間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液施用對(duì)秈稻農(nóng)藝性狀的影響

由表3可知，在本試驗(yàn)沼液（N 40%～480%）施用范圍內(nèi)，秈稻總體長勢(shì)優(yōu)于無氮施肥空白組（N1）。與常規(guī)施肥（N2）相比，除N3株高和N4分蘗數(shù)顯著降低外，其他沼液施肥組株高、分蘗數(shù)和有效穗數(shù)變化均不顯著（P＞0.05）；其中，N10處理組株高上升了3.1%（P＞0.05），之后，隨沼液施用量的增加，株高呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，同時(shí)，N12處理組分蘗數(shù)和有效穗數(shù)最大，分別增加了13.9%和29.4%（P＞0.05）。試驗(yàn)初步表明：沼液施肥量在N 160%～400%替代氮肥范圍內(nèi)，在一定程度上促進(jìn)了水稻分蘗，增加了有效穗數(shù)，有利于增產(chǎn)，但不宜超量施用。

2.2 沼液施用對(duì)秈稻產(chǎn)量的影響

由圖1可知，隨著沼液施用量的增加，與常規(guī)施肥（N2）相比，N5和N8處理組稻谷增產(chǎn)效果較好，分別增加了9.5%和8.9%，但差異不顯著（P＞0.05），而N10、N11、N12、N13和N14稻谷產(chǎn)量分別減少了12.1%、1.3%、26.7%、20.7%和23.3%（P＞0.05）。如圖2所示，就每個(gè)小區(qū)總的地上部生物量而言，與N2相比，N8和N9施肥處理組分別增加了21.4%（P＜0.05）和5.4%（P＞0.05）；N10處理組下降了4.4%（P＞0.05）。如圖3所示，秈稻千粒質(zhì)量增加較好的幾個(gè)施肥處理組為N6、N7、N8和N9，與N2相比，秈稻千粒質(zhì)量分別增加了 6.3%（P＜0.05）、11.3%（P＜0.05）、3.9%（P＞0.05）和7.7%（P＜0.05）。從秈稻產(chǎn)量整體分析可知，適宜的豬糞發(fā)酵沼液比常規(guī)施肥更有助于提高水稻產(chǎn)量，但是當(dāng)沼液施用量過大（超過N 320%替代氮肥，即816 t/hm2）時(shí)，水稻產(chǎn)量下降明顯，甚至低于常規(guī)施肥處理組。

表3 沼液施用對(duì)秈稻農(nóng)藝性狀的影響Table 3 Effects of biogas slurry application on agronomic traits of indica rice

2.3 沼液施用對(duì)秈稻飼用品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著豬糞沼液施用量的增加，各處理（N3～N14）秈稻糙米蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先上升后趨于平穩(wěn)的變化趨勢(shì)，且均高于N1組；除N3和N4外，N5～N14各施肥處理組糙米蛋白質(zhì)含量都高于N2組，其中N5和N6處理組蛋白質(zhì)含量分別增加了1.6% 和 3.2%（P＞0.05），N7、N8、N9、N10、N11、N12、N13和N14處理組蛋白質(zhì)含量分別升高了5.6%、7.5%、7.5%、12.9%、12.9%、14.3%、14.5%和14.0%，達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。如圖5所示，隨沼液施用量的增加，各處理組糙米直鏈淀粉含量與N1相比，均略有下降（P＞0.05）；與N2組相比，各處理組直鏈淀粉含量也有一定程度的減少，但僅N12處理組顯著減少，降低了11.3%（P＜0.05）。總的來看，豬糞沼液的施用，改善了秈稻糙米中蛋白質(zhì)和直鏈淀粉的含量，提高了飼用品質(zhì)，具有較好的開發(fā)應(yīng)用前景。

圖2 沼液施用對(duì)秈稻地上部生物量的影響Fig.2 Effect of biogas slurry application on the aboveground biomass of indica rice

圖3 沼液施用對(duì)秈稻千粒質(zhì)量的影響Fig.3 Effect of biogas slurry application on the thousand seed mass of indica rice

短?hào)派系牟煌懽帜副硎驹赑＜0.05水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Different lowercase letters above the bars indicate significant differences at the 0.05 probability level.

圖5 沼液施用對(duì)秈稻直鏈淀粉含量的影響Fig.5 Effect of biogas slurry application on the amylose content of indica rice

3 討論

為最大限度地利用沼液有機(jī)肥資源，提高畜禽養(yǎng)殖清潔化水平，減少農(nóng)田化肥的使用量，沼液的合理有效施用成為生產(chǎn)實(shí)際中急需解決的問題。有研究[12,15-16]表明，施用沼液能夠有效促進(jìn)水稻的分蘗和生長，明顯提高水稻籽粒產(chǎn)量與秸稈生物量，本研究結(jié)果與此一致；適量的沼液施用對(duì)秈稻的株高有一定的調(diào)控作用，有助于提高植株的抗倒伏性能，同時(shí)促進(jìn)水稻分蘗、增加有效穗數(shù)，且沼液施用量在612 t/hm2時(shí)，水稻產(chǎn)量和地上部生物量增產(chǎn)效果較好，但當(dāng)沼液施用量超過816 t/hm2時(shí)，水稻產(chǎn)量又會(huì)出現(xiàn)下降，甚至低于常規(guī)施肥處理組。這與邵文奇等[17]的試驗(yàn)結(jié)果類似，沼液施用量為600 t/hm2時(shí)，水稻的產(chǎn)量與構(gòu)成均表現(xiàn)最好；當(dāng)沼液總施用量大于750 t/hm2時(shí)，水稻株高不再增加，同時(shí)分蘗能力明顯下降。

另外，姜麗娜等[18]研究表明，休閑季施用沼液可明顯改善稻田土壤肥力，可安全消解沼液的容量為3 000 t/hm2，而在水稻生長季沼液稻田消解的安全容量為1 080 t/hm2，約為水稻常規(guī)化肥施氮量的2倍[19]。但張進(jìn)等[12]研究也表明，豬場沼液完全代替化肥施用對(duì)水稻生長和產(chǎn)量是不利的。本研究結(jié)果與上述報(bào)道略有不同，本試驗(yàn)在沼液按N 120%～240%（306～612 t/hm2）完全替代氮肥的條件下，沼液施用比常規(guī)化肥更有助于促進(jìn)水稻的生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。這可能與水稻品種、試驗(yàn)田土壤、氣候等因素有關(guān)，同時(shí)也說明在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)高度重視沼液施用量的合理選擇。

STANLEY等[20]的研究指出，在一定范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加水稻籽粒的蛋白質(zhì)含量明顯增加。本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，沼液施用量在N5（306 t/hm2）處理組時(shí)已能夠獲得與常規(guī)化學(xué)施肥相當(dāng)?shù)牟诿椎鞍踪|(zhì)含量，并且隨著沼液施用量的增加，與常規(guī)施肥相比，N7～N14施肥處理組的糙米蛋白質(zhì)含量顯著增加，這與伍鈞等[21]的研究結(jié)果相似，豬糞沼液施用量在5 000～7 000 kg/667 m2時(shí)，可獲得較高的玉米產(chǎn)量，并且隨著沼液施用量的增加，蛋白質(zhì)含量顯著上升。同時(shí)，本試驗(yàn)施用沼液沒有對(duì)直鏈淀粉含量產(chǎn)生明顯的影響，并且略有助于降低糙米中直鏈淀粉的含量，優(yōu)化食味品質(zhì)。這可能與沼液中含有豐富的氮素有關(guān)，更有利于促進(jìn)秈稻籽粒中蛋白質(zhì)的積累。

4 結(jié)論

在本試驗(yàn)條件下，豬糞尿發(fā)酵沼液與常規(guī)尿素氮肥相比，更有助于提高秈稻的產(chǎn)量和品質(zhì)，N5（沼液306 t/hm2）施肥處理組已能達(dá)到常規(guī)化肥施用的肥效，綜合考慮秈稻的生物量和飼用品質(zhì)，沼液施用量在 612 t/hm2[m(基肥)∶m(分蘗肥)∶m(穗肥)=4∶3.5∶2.5]左右較為適宜，有利于高蛋白飼用稻的生產(chǎn)，但沼液施用量不宜超過816 t/hm2。因本試驗(yàn)并未研究沼液施用對(duì)環(huán)境和土壤質(zhì)量等方面的影響，今后還需跟蹤監(jiān)測，以進(jìn)一步提高生態(tài)養(yǎng)殖和沼液的資源化利用水平。