有机粪水还田替代部分无机肥料对水稻产量效益与土壤理化性状的影响

摘要 为进一步探明粪水还田对水稻产量贡献率，明确有机粪水替代化肥的实际比例，在长江农场开展粪水还田替代试验。结果表明，粪水代替15%的无机氮使用，与常规施肥相比化肥纯量节约42.00 kg/hm2，降幅9.14%，化肥成本节约246.6元/hm2，产量最高增加595.05 kg/hm2，增收2 031.75元/hm2，继续增加替代量，水稻产量与土壤理化性状都有下降趋势。粪水还田后与常规施肥处理相比，稻米碾磨品质提升，食味品质与外观品质也有较好的表现，同时能够提升土壤理化性状，有利于改善生态环境与提高耕地质量。

关键词 粪水还田；水稻产量；土壤理化性状

中图分类号 S141 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2025）06-0145-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.06.033

Effects of  Organic Manure Water Returning to Field to Replace Some Inorganic Fertilizers on Rice Yield Benefit and Soil Physical and Chemical Properties

ZHANG Qiang GONG Ming-qiang2，GUO Ha-lun1 et al

（1. Shanghai Guangming Changjiang Modern Agriculture Co.， Ltd.，Shanghai 202178；2.Guangming Agricultural Development（Group）Co.，Ltd.Shanghai Agricultural Technology Center，Shanghai 202179）

Abstract In order to further explore the contribution rate of manure water application to rice yield， and clarify the actual proportion of organic manure water instead of chemical fertilizer，we have carried out an experiment with organic fertilizer instead of chemical fertilizer in the Yangtze River farm. The results showed that compared with conventional fertilization，when 15% of inorganic nitrogen was replaced by manure water，the pure amount of chemical fertilizer was saved by 42.00 kg/hm2，with a reduction rate of 9.14%.The cost of manure water application saved 246.6 yuan relative to conventional fertilization. The yield and income of manure water application were 595.05 kg/hm2 and 2 031.75 yuan/hm2 higher than yield and income of conventional fertilization， respectively. However， excessive manure water application trend to the decreased of rice yield and soil health. In addition， compared with the conventional fertilizer treatment， the rice milling quality， food taste quality and appearance of manure water application was improved. Therefore， manure water application was beneficial to the ecological environment and the quality of cultivated land.

Key words Returning dung water to the field；Rice yield；Soil physical and chemical properties

近年来随着规模化畜禽养殖业的发展，长江农业周边养殖单位产生的粪污水总量逐年增加，同时国家对粪水处理排放的标准越来越严格，导致养殖单位在处理粪水过程中的成本加大，如何能够安全有效地处理畜禽粪便产生的粪污水问题是当前的重点难点问题［1］。猪牛粪水是我国传统农业中重要的养分来源，其中富含氮、磷、钾等大量元素，研究表明还田后能够有效提升土壤有机质含量，减少化学肥料的使用量［2-4］。但近年来粪水还田后化肥减量工作得不到较好的保障，出现水稻贪青迟熟、病虫害增加的趋势［5］。为了解决这一问题，持续推进畜禽粪污资源化利用，解决粪污就近消纳，提升化肥减量增效，提升耕地质量水平，推动农业绿色高质量发展，笔者开展粪水还田替代试验，进一步明确粪水还田后肥料的替代量，以及摸清还田后对土壤理化性状的影响。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2023年6月20日在长江农业105队南9#进行，供试品种为银香38，采用飞播的种植方式。土壤类型为砂壤土，前茬作物为小麦，试验前土壤pH 7.82，有机质含量28.5 g/kg，碱解氮 94.2  mg/kg，有效磷 24.3  mg/kg，速效钾315  mg/kg。

1.2 试验方法

共设7个处理，分别为常规施肥、优化施肥、15%有机无机配施、30%有机无机配施、有机无机替代15%N、有机无机替代30%N、无氮处理，每区试验面积为66.7 m2，重复3次，小区间统一采用塑料薄膜包埂隔断，小区间单排单灌，试验区四周统一设立保护行。肥料主要有三元复合肥（15-15-15）、尿素（46%）、过磷酸钙（14%）、氯化钾（60%）、有机粪肥，其中有机肥来自前进畜牧3场，是粪污经过固液分离后进入黑膜贮存池内发酵后得到的液体，养分含量：pH 7.3，全氮1.008 g/kg，全磷0.44 g/kg，全钾0.48 g/kg，有机质5.9 g/L。粪肥采用皮管喷洒方式在分蘖期分2次施用，具体肥料运筹见表1。田间病虫草害防治按常规方法进行管理，各试验区除肥料施用外其余操作一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤养分。

试验前采集耕层混合土样一份，水稻成熟后各小区取土壤样品一份，重复3次，检测土壤pH、有机质、速效氮、有效磷、速效钾、盐分、重金属等指标。

1.3.2 茎蘖动态。

4叶期开始，每14 d调查一次苗情，包括叶龄、株高、苗数、绿叶数。

水稻3叶1心开始进行不同处理植株苗情考查，每7 d一次。成熟期采用5点取样法，调查1 m2穗数，折算成有效穗，每个取样点取有代表性的植株50株，测定水稻产量构成因素，另取有代表性的主茎30株，测定各处理节间配置、基茎粗等。收割前每重复取12 m2左右植株稻穗，重复3次，测定各处理实际产量。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻苗情的影响

由表2可知，从各处理茎蘖动态来看，常规处理①与优化施肥处理②在7月20日总茎蘖数高于施粪水的4个处理，从7月27日开始，施粪水的处理总茎蘖数增加明显，且成熟期明显高于常规处理①与优化处理②，说明有机粪肥相比无机肥料作用慢，但时效稳定。从各处理高峰苗来看，各处理较为一致，为8月3日，高峰苗最高的为处理④达652.5万/hm2，较常规施肥处理①、处理②分别增加了34.5万/hm2、60.0万/hm2，施粪水的4个处理高峰苗均高于处理①、处理②，说明粪水肥还田后能够有效提升水稻分蘖能力 ，处理⑦空白处理高峰苗最低，说明氮肥对水稻分蘖影响较大，明显高于其他处理；从成穗率来看，处理⑦最高为63.6%，与其他处理存在显著差异，说明无机氮肥降低能够提高水稻成穗率。施粪水处理中成穗率以处理⑥最高，较处理①、处理②分别增加1.9百分点、1.5百分点，说明降低无机肥料增加有机粪水能够提升水稻成穗率，减少无效分蘖的发生。

2.2 不同处理对水稻生长性状及产量构成因素的影响

从表3可以看出，处理③～⑥的株高明显高于处理①、处理②、处理⑦，其中以处理⑥株高最高为96.9 cm，较处理①增加了4.6 cm，较无氮处理⑦增加了20.4 cm，说明氮肥对水稻株高影响较大，同时粪水使用有利于水稻节间伸长，增加干物质重，但同时可能会增加水稻倒伏风险；从理论产量分析，以处理⑤最高，为9 697.05 kg/hm2，较常规处理①增加了5.90%，较其他处理分别增加了6.77%、1.44%、2.75%、1.87%、44.27%，产量来源主要是有效穗与总粒数的增加，说明粪水替代15%的氮素产量最高，持续增加粪水的替代量对产量会有一定的影响。

从有效穗来看，处理④最高为355.05万/hm2，与处理③、处理⑤、处理⑥差异不显著，与处理①存在显著差异，与处理⑦存在显著差异，说明喷施粪水能够有效提升水稻有效穗，不施氮肥会显著影响水稻有效穗的形成；从每穗总粒数来看，处理⑤最高为129.45粒，与处理③、处理④、处理⑥差异不显著，与处理①、处理②存在显著差异，与处理⑦存在显著差异，说明增施有机粪水能够提高水稻总粒数，这可能是粪水持效期较长，能够有效促进水稻颖花分化，减少颖花的退化；从结实率来看，常规施肥处理①和优化施肥处理②分别为88.48%和88.83%，显著高于施用粪肥的处理，说明粪水还田会降低水稻结实率，且随着还田量的增加结实率呈下降趋势，所以生产上要合理调控粪水的还田量；从千粒重来看，不施氮肥处理⑦的千粒重最高，这可能是氮肥投入减少，总颖花数下降，后期灌浆时养分输送能力加强导致千粒重上升。其余处理千粒重以处理②最高，为26.71 g，较处理①增加了1.29%，差异不显著，较施粪水的处理分别增加了4.79%、5.66%、3.77%、4.21%，这可能是粪水中氨氮过多导致水稻贪青迟熟，灌浆过程中物质输送能力下降导致千粒重下降［6］。

2.3 不同处理对水稻稻米品质的影响

由表4可知，处理①谷外糙米与不完善粒含量最高，粪水还田后呈下降趋势，同时无肥处理下，谷外糙米与不完善粒含量最低，说明降低无机氮肥的使用可以有效降低稻米的谷外糙米及不完善粒含量，保障稻谷外观品质；从整精米率来看，不施肥处理⑦最低，施粪水处理③～⑥与常规施肥处理①相比，整精米率下降，说明粪水替代部分无机肥料后整精米率下降，且有随着替代量增加而下降的趋势，这可能是由于粪水持效期较长，影响水稻后期的灌浆；从垩白度与垩白粒率来看，不施肥处理垩白度及垩白粒率较低。施粪水处理③～⑥垩白度与垩白率有下降趋势，表明垩白度与垩白粒率与施氮水平、水稻密度、灌浆温度、湿度、胚乳细胞分裂能力等因素有密切关系，所以生产上要合理施用氮肥，调节水稻群体结构来提升稻米外观品质；从直链淀粉含量来看，粪水替代无机氮肥后直链淀粉含量有下降趋势；从碱消值来看，各处理差异不大；从蛋白质含量来看，无肥处理最低，优化施肥处理②蛋白质含量较处理①下降了6.3 g/kg，粪水替代各处理与处理①相比呈下降趋势，且随着替代量的增加而下降，说明蛋白质含量与无机氮肥的施用关系较大，且磷、钾的投入对蛋白质含量也有一定影响；从食味值来看，粪水替代后呈上升趋势，说明降低无机肥料的使用量能够提升水稻的食味品质［7］。