畜禽养殖废水发酵液态有机肥肥效研究

畜禽养殖废水发酵液态有机肥肥效研究

发酵工艺将养殖废水发酵制作液态有机肥对资源化利用畜禽养殖废水和改善农业生态环境具有重要意义。文章利用养猪废水、养牛废水和家禽废水为原料发酵制成液态肥，以水稻为研究对象，设计不同对比试验，研究不同类型畜禽养殖废水发酵液态有机肥对种植土壤和种植作为的影响。研究结果表明，三种类型的液态肥对土壤速效氮和速效磷有明显增加，养牛废水液态肥12kg/亩处理的效果最好；养牛废水液态肥12kg/亩和养猪废水液态肥12kg/亩两种处理土壤容重整体降幅较大，改良效果较好。就改善孔隙度这一单因素而言，养牛废水液态肥12kg/亩处理与家禽废水液态肥12kg/亩处理处理最好；同时三种液态肥对水稻的株高和叶绿素含量都有明显的速进作用。研究结果可为资源化利用畜禽养殖废水提供科学依据。

标签：发酵；液态有机肥；畜禽养殖废水；土壤

引言

近年来，我国畜禽养殖业发展迅速，已经成为促进农村经济发展，改善农村生产生活的重要经济支柱，但同时，畜禽养殖会产生大量的废水，处理不当会引起一系列的环境问题。畜禽养殖废水是一种富含N、P的高浓度有机废水，直接排放或受雨水冲洗进入水体，会造成地表水、地下水及农田的严重污染。养殖废水中的大量含氮化合物在土壤微生物的作用下，通过氨化、硝化等化学反应过程形成NO3--N下渗到地下水，造成地下水中硝酸盐含量过高，使水质不能用于饮用，严重影响人体健康。猪场废水是典型的高浓度富磷废水，磷是农业生产必须的营养元素，其回收利用对于农业可持续发展和控制水体污染具有重要意义。奶牛场废水中包含约93%的水、0.7%的蛋白质、0.3%的脂肪、4±5%的乳糖和0.5±0.6%的盐分，养分含量较高，具有很高的回用价值。家禽废水由于氨氮浓度、有机物浓度与总磷浓度较高，直接排放不利于生态农业的发展。发酵工艺可将养殖废水发酵制作液态有机肥以进行资源化利用，文章设计不同试验，研究液态肥的施用对土壤营养元素累积、水稻生理生长的影响，旨在为液态有机肥料在农业生产中的应用提供理论和实践依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

供试作物为水稻。供试肥料为生物有机液态肥料，分别为液态肥Z、液态肥N、液态肥Q，三种液态肥养分含量如表1所示；液态肥Z为以养猪废水为原料发酵制成，液态肥N和液态肥Q分别以养牛废水和家禽废水为原料发酵制成。

试验装置采用水桶，在桶一端壁自下而上每0.15m有排水管与水套相连，以人工控制土壤水分。试验用土为南京当地的稻田土壤，风干后过2mm筛，按容重为1.30g/cm3装入水桶，每桶土壤重量约为8kg。处理间为随机区组设计，重

复2次。水稻种植密度为70株/m2。不同类型液态肥的施用量如表2所示，单独一种类型液态肥采用两种施用量，分别是8kg/亩和12kg/亩。

1.2 试验方法

在水稻生长期间，单个处理每15d采集土样一次，取样深度为0-20，20-40cm，并测定土壤基本理化性质。水稻成熟后，采集植株測定单位面积植株氮、磷累积量。主要测量指标包括：

（1）土壤养分测定：速效氮测定（采用碱解扩散法）；速效磷测定（采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法）；有机质测定（采用重铬酸钾氧化法）。

（2）土壤孔隙度测定：称重法。

（3）土壤pH值测定：采用PH值速测仪对不同土层土壤PH值进行测定，型号为METTLER TOLEDO FE20。

（4）土壤阳离子交换量：NH4Cl-（NH4）2C2O4法。

（5）植株养分测定：全氮（H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法）；全磷（H2SO4-H2O2消煮，钒钼黄比色法）。

2 试验结果与讨论

2.1 液态肥施用对土壤速效养分含量的影响

一般氮素在土壤中以有机化合物的形态存在，依靠土壤中含氮有机物的不断分解转化成无机态氮化合物，速效氮的特性是易溶于水，也称水解氮，是速效性养分，供植物吸收，吸湿性强，其含量的多少是短期供氮水平的指标，氮是植物生长发育不可或缺的营养元素之一，测定土壤中速效氮的含量对植物的施肥管理有着重要的意义。表3所示为液态肥施用下土壤速效氮含量随移栽时间的动态变化，总体来看，土壤速效氮含量呈上升趋势，增幅在1.11%-5.53%，峰值出现在15d，45d和75d，说明基肥、追肥和穗肥的施用对土壤速效氮含量的增加有显著作用，75d之后土壤速效氮含量呈下降趋势，但降幅不明显，105d时土壤0-20cm，20-40cm速效氮含量大于同土层基土速效氮含量。基土0-20cm土层的速效氮含量为113.7mg/kg，移栽15d后（即基肥施用后），速效氮含量的增幅在9.6%-17.5%，其中处理N2增幅最大，Q2次之，为14.9%；基土20-40cm土层速效氮含量为107.4%，移栽15d后（即基肥施用后），土壤速效氮含量的增幅在8.65%-12.01%，仍以处理N2最大。三组处理相比，结果表明，液态肥N2处理效果最好。

土壤速效磷作为土壤有效磷贮库中对作物最为有效部分，能直接供作物吸收利用，因而是评价土壤供磷能力的重要指标。表4所示为土壤速效磷的动态变化，与土壤速效氮变化规律较为相似，土壤速效磷含量的峰值点出现在移栽后15d，45d和75d，说明施肥对于土壤中速效磷含量的增加有显著影响。0-20cm土层的

速效磷增幅总体高于20-40cm，说明液态肥的施用对土壤速效磷含量增加的作用主要体现在表层土壤，计算发现，移栽后105d，0-20cm不同液态肥处理土壤速效磷含量的增幅为5.32%-19.29%，20-40cm不同液态肥处理土壤速效磷含量的增幅为1.02%-7.63%，液态肥N与液态肥Q土壤20-40cm速效磷含量基本没有变化。对不同液态肥之间土壤速效磷含量情况对比发现，移栽后105d，0-20cm土壤速效磷含量最高的处理为N2，达到35.87mg/kg，Q2次之，为34.27mg/kg，说明液态肥处理N与液态肥处理Q对增加表层土壤速效磷含量效果显著。2.2 液态肥施用对土壤基本理化性质的影响

土壤容重用来表示单位原状土壤固体的重量，是衡量土壤松紧状况的指标。容重的大小是土壤值低、结构、孔隙等物理性状的综合反映，同时也受外部因素，如降雨、灌水、耕作活动的影响。一般对于同一质地的土壤来说，容重的大小，则可以大体反映出土壤结构状况。容重越小（不低于1.14），土壤越疏松，结构性好，反之，表明土壤紧实，结构性差。表5中所示施用液态肥前后土壤容重的变化。CK处理容重各土层容重均有所上升，尤其是最下层（0-60cm）土壤容重，上升幅度最大，达到8.46%，试验结束时，该层土壤容重为1.41g.cm-3，说明比较其他土层而言，该层土壤结构性较差；施用液态肥的处理，容重整体呈下降趋势，各土层容重变化规律较为一致，0-20cm土层容重最小，20-40cm土层次之，40-60cm土层容重最大。施用液态肥后，土壤容重的降幅在0.71%-7.69%，其中Q1降幅较小，0-20cm，20-40cm，40-60cm分别降低了3.08%，2.31%，0%，说明液态肥Q虽有改良土壤容重的效果，但相比其他处理而言效果较差；N2处理降幅较大，0-20cm，20-40cm，40-60cm分别降低了7.69%，3.84%，3.07%，0-20cm 土壤容重降幅大于该土层其他处理。对试验前后土壤容重的分析结果表明，适当施用液态肥可降低土壤容重，改善土壤结构，对不同液态肥处理容重降幅的比较分析发现，N2，Z2处理土壤容重整体降幅较大，改良效果较好。

孔隙状况影响水、气含量，也就影响养分的有效化和保肥供肥能力，还影响土壤的增温与稳温，因此土壤松紧度和孔隙状况对土壤肥力的影响是巨大的，同时也对作物生长有重要作用。如果土壤过于紧实，总孔隙度小，其中小孔隙多，大孔隙少，影响作物的根系生长；土壤过于疏松时，总孔隙度增大，植物扎根不稳，容易倒伏。土壤孔性取决于土壤质地、松紧度、有机质含量和结构等土壤本身性状的影响，另外一些外部因素如耕作、施肥、灌溉、排水等人为措施对土壤孔隙的影响很大，因而它一直处于动态变化之中。表中所示试验前后孔隙度变化可直观地看出液态肥施用对土壤孔隙度的影响。CK处理孔隙度呈下降趋势，其中40-60cm降幅大于0-20 cm与20-40cm土层，这与严洁与彭世彰等的研究成果相互印证。液态肥处理中，表层土壤的孔隙度升高幅度相对较高，而0-60cm土壤基本没有变化，这说明各处理的孔隙度上层好于下层，0-20cm，20-40cm，40-60cm各液态肥处理孔隙度的增幅分别为 3.90%-10.75%，1.52%-8.33%，0.51%-2.25%，说明液态肥对孔隙度的改善主要体现在对于表层土壤孔隙度的改善，而0-60cm土层除Z2有所下降以外，其余均出现较小幅度的上升，这可能由于短期施用液态肥对深层土壤的改良效果不能立竿见影，后续试验应着重观测连续施用液态肥对深层次土壤孔隙度的影响。比较液态肥处理对改善土壤孔隙度的效果发现，N2处理0-20cm孔隙度增加10.75%，显著高于其他处理；Q2处理次之，达到8.72%；Z1处理仅为3.99%，相对较差，就改善孔隙度这一单因素而