畜禽粪污还田对作物生长的影响及化肥替减研究进展
作者： 崔勇 王晓媛 王彦琪 李喜红 王旭敏 赵东 高建伟 王明国
摘要 日益增长的畜禽粪污已成为养殖业绿色可持续发展的主要限制因素之一。综述了施用畜禽粪污对土壤理化特性及微生物群落，作物形态特征、生理生化、产量品质等方面的影响，并就畜禽粪污还田适宜化肥替减量、土地承载力、施用效益、对农作物生长的风险等进行了探讨，以期为畜禽粪污肥料化利用和养殖业绿色可持续发展提供参考。
关键词 畜禽粪污；肥料化；化肥替减；可持续发展
中图分类号 S 141.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）04-0011-08
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.04.003
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Research Progress on the Effect of Livestock and Poultry Waste Returning to Field on Crop Growth and Chemical Fertilizer Substitution
CUI Yong， WANG Xiaoyuan， WANG Yanqi et al
（Ningxia Agricultural Technology Extension Station， Yinchuan， Ningxia 750001）
Abstract The surge of livestock and poultry waste has become one of the main limiting factors for the green and sustainable development of the aquaculture industry. The influences of livestock and poultry waste application on soil physical and chemical characteristics， microbial community， crop morphological characteristics， physiology and biochemistry， yield， quality， and so on were reviewed. The suitable amount of chemical fertilizer substitution， land bearing capacity， application benefit and risk to crop growth of livestock and poultry waste returning to field were also discussed. This review aimed to provide some reference to the utilization of livestock and poultry waste and the green and sustainable development of the aquaculture industry.
Key words Livestock and poultry waste;Fertilization;Substitution of chemical fertilizer;Sustainable development
基金项目 宁夏回族自治区种养循环绿色高效生产创新团队项目 （2022BSB03110）。
作者简介 崔勇（1986—），男，山东淄博人，高级农艺师，博士，从事农业技术研究与推广工作。
*通信作者，正高级农艺师，从事土壤肥料技术推广研究。
收稿日期 2024-07-02
近年来，随着人口的不断增长，经济的快速发展及人民生活水平的不断提高，人们对畜禽产品的消费需求急剧增加，使得畜禽养殖集约化、规模化程度不断提高［1］。随着畜禽养殖业快速发展，禽畜粪污产生量也日益增加，2021年我国以猪粪、牛粪、羊粪为主的畜禽粪污量达到30.5亿t，已成为农业面源污染的主要来源［2-3］。畜禽粪污不仅影响周边居民的生活质量及身体健康，还严重制约着养殖业绿色可持续发展，因此开展畜禽粪污资源化利用相关研究对保护环境和发展农业经济意义重大［4］。
畜禽粪污是一种放错地方的资源［5］，富含有机质及氮、磷、钾等营养成分，研究结果表明：猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪中总碳含量为32.81%～41.82%，氮含量为1.60%～3.62%，磷含量为1.35%～2.89%，钾含量为1.39%～1.89%［6］。土地适度和适当施用畜禽粪污能有效解决单一施用化肥造成的土壤板结、肥力下降、耕性降低等问题，显著增加土壤有效养分，改善土壤理化性质及生物学特性，促进作物生长，提高养分利用率，进而影响作物最终产量与品质［7-9］。该研究就畜禽粪污还田对土壤特性和作物生长发育的影响、畜禽粪污适宜替减量、土地承载力、施用效益、对农作物生长的风险等进行了探讨，以期为农田畜禽粪污的合理施用提供参考和方向。
1 畜禽粪污还田对土壤理化性状的影响
该研究中还田的畜禽粪污为以畜禽粪污为主要原料，经过无害化处理，充分杀灭虫卵、病原菌及杂草种子后作为肥料的堆肥、粪水、商品有机肥、沼渣、沼液等。畜禽粪污富含有机质和氮、磷、钾等植物生长所需的营养元素，合理施用能够缓解过量施用化肥造成的土壤退化，改善土壤质地及提高土壤肥力，重建健康土壤，并利于消除畜禽养殖造成的污染问题［10-11］。
1.1 猪粪
邹文萱等［12］发现，施用542.1 mg/kg猪粪可显著提升土壤pH与土壤总碳、总氮、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、可溶性有机氮等含量，上述指标分别较不添加氮肥处理提高了1.73%与3.97%、16.48%、350.00%、126.87%、28.54%、65.62%。朱陆伟等［13］研究证实，按照15 t/hm2猪粪的用量施于荔枝园，即能将土壤大量、微量元素养分由缺乏提升至极丰富或丰富水平。Lin等［14］则指出，与秸秆、绿肥相比，施用猪粪能更有效地提高土壤有机质及养分含量，促进土壤团聚体的形成。而连续施用23 a猪粪，旱地红壤pH年均可提高0.11个单位，土壤有机质、总氮、碱解氮、总磷、速效磷含量增长速率分别达0.30、0.02、3.94、0.07、6.38 mg/（kg·a），是化肥处理的1.81倍、2.16倍、5.69倍、3.04倍、14.10倍，土壤交换性氢、交换性酸和交换性铝含量也分别下降了84.2%、83.3%和83.0%，从而使整体土壤健康指数由0.7提升至1.2［15］。Luo等［16］同样发现，长期施用猪粪（8 a）能有效改善旱地红壤酸碱度。Santos等［17］研究表明，连续6 a增施猪粪还可使土壤有机碳、氮、硫含量线性增加。此外，施用猪粪水可减缓稻麦轮作土壤有机质及全氮的下降幅度，提高土壤全磷含量，但过量施用存在土壤重金属积累、土壤盐碱化、地下水盐分超标的风险，因此陈广银等［18］建议，在其试验条件下，猪粪水用量应控制在200%化肥氮以下。
1.2 牛粪
牛粪是一种很好的可再生利用资源，能有效提高土壤有机质含量及土壤肥力，一次性施入300 000 kg/hm2牛粪可显著增加苹果园20～40 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的含量及土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶的活性，在苹果整个生长发育时期内土壤养分和酶活性达到最大值时分别较常规施肥处理提高56.82%、445.00%、728.00%、215.00%及42.86%、115.00%、86.95%［19］。长期施用牛粪（8～18 a）则能显著降低盐渍化土壤 HCO3-、Na+的含量，消除CO32-，增加土壤有机质、孔隙度及交换性Ca2+、可溶性Mg2+、可溶性K+含量，从而发挥脱盐碱化效果［20］。梁路等［21］也发现，连续施用4 a牛粪后，土壤蔗糖酶、脲酶活性可分别提高12.3%、3.1%，碱性磷酸酶活性则降低2.6%。而连续施用奶牛粪沼液（2 a）后耕层土壤碳库存较化肥处理增加25.9%～35.2%，土壤团聚体稳定性明显增加，小团聚体有向大团聚体演化的趋势，且较大施用量更利于大团聚体的形成［22］。Li等［23］也发现，连续施用7 a牛粪能显著增加大团聚体的比例，降低微团聚体和粉粒的比例。
1.3 羊粪
作为一种弱碱性肥料，羊粪养分浓度高、质地紧密、有机质丰富，适用于各种土壤及农作物［24］。温烜琳等［25］发现，施用羊粪对土壤酶活性及土壤化学性质有较大影响，与不施肥、施用无机氮肥相比，50%羊粪有机肥替代化肥处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量及蔗糖酶、蛋白酶、脲酶活性分别提高32.13%～34.95%、26.48%～80.46%、33.20%～96.01%、22.94%～66.10%及35.71%～65.95%、90.00%～150.94%、72.09%～155.17%。化肥+发酵羊粪（22 500 kg/hm2）+松土促根剂（30 kg/hm2）处理的土壤有机质、有效磷、碱解氮、速效钾含量及土壤粉粒则分别较化肥对照处理提高24.08%、14.80%、18.08%、15.56%及9.05%［4］。而随着羊粪施用量的增加（5～15 kg/株），杧果基地土壤有机质、碱解氮、全磷、全钾、速效钾、交换性镁及交换性钙的含量均呈上升趋势，全氮、有效磷含量则先上升、后下降［26］。羊粪施入土壤还可促进土壤腐殖酸的形成与积累，当施入60 d后，土壤富里酸、腐殖酸、胡敏酸的含量与胡富比较对照显著提高［24］。此外，Najafi-Ghifi等［27-28］研究证实，施用羊粪可提高石灰性土壤的阳离子交换能力、总氮及有机质含量，并能提高酸性紫色土土壤pH，降低交换性酸度。
1.4 家禽粪
家禽粪中含有的大量粗蛋白等营养成分，是作物生长发育的优良营养源［29］。研究发现，施用鸡粪（15～60 t/hm2）能降低土壤容重及pH，两指标降幅随鸡粪用量的增加而增大，土壤有机质含量的增幅则随鸡粪用量的增加而增大，持续施用4 a鸡粪30～45 t/hm2可显著提高土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性［30］。连续3 a施用鸡粪还能够提高土壤pH、有机质含量、交换性阳离子含量，降低土壤容重，有效改善表土层的土壤肥力［31］。Liu等［32］则指出，施用鸡粪不仅能提高土壤酶活性，还可降低土壤中铅的浓度。而秸秆还田1万kg/hm2基础上施用2 151 kg/hm2鸡粪，能提高土壤团聚体有机碳及大团聚体含量，降低土壤团聚体破坏率、土壤不稳定团粒指数和土壤分形维数，其效果优于2 000 kg/hm2猪粪处理［33］。同时，施用1.3 L/m2鸭粪沼液时土壤氮、磷、钾、有机质含量及蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性可分别较化肥处理提高37.07%、24.64%、38.81%、21.99%及26.15%、72.14%、18.81%［34］。