近年来,我国养殖业的迅速发展所产生的粪便污染物给生态环境带来严重的影响,成为限制养殖业健康发展重要的因素。畜禽粪便的合理利用与处置对于解决养殖业的污染,保障畜禽养殖业健康发展具有重要意义。本研究通过田间试验,选用猪粪为材料研究稻麦轮作体系中猪粪对水稻和小麦产量的影响,结合种植系统中氮磷的平衡分析,探讨试验条件下农田系统对猪粪的安全消纳能力。试验设5个不同水平猪粪处理:0kg/667m~2、334 kg/667m~2、556 kg/667m~2、778 kg/667m~2、和1001 kg/667m~2,试验结果表明:(1)猪粪施用量对作物产量影响明显。水稻产量在猪粪施用量778kg/667m~2时达最高;猪粪最高施用量时,水稻的产量有所降低,未施猪粪最低,两季水稻产量与猪粪施用量表现呈现相似规律。小麦产量在猪粪施用量为778kg/667m~2时最高,猪粪施用量1001kg/667m~2时小麦产量未见提升,不施用猪粪小麦产量最低为314.91kg/667m~2。(2)猪粪不同施用水平对稻麦氮、磷养分累积和养分收获指数影响明显。猪粪施用量778kg/667m~2为养分吸收累积和收获指数最高点。两季水稻778kg/667m~2处理氮素吸收和收获指数最高;小麦778kg/667m~2处理氮素吸收与收获指数规律与水稻相似。磷素吸收累积与养分收获指数也有明显差异,规律与氮素表现相似。(3)土壤-作物系统的氮磷平衡分析结果显示不同施肥处理氮磷富余有明显差异。两季水稻均在1001kg/667m~2猪粪施用量氮的富余量最大,氮的富余率分别为61.37%和72.42%;2015小麦氮的富余量也在1001kg/667m~2猪粪施用量最高,氮素富余率最高达64.24%。磷素平衡分析结果显示不同猪粪施用水平对磷素富余量和富于率影响明显。在1001kg/667m~2施用量时,磷素的富余量、富于率均为最高。(4)基于氮磷平衡分析的猪粪安全施用量。猪粪施用量为334kg/m~2时,氮基本达到平衡状态;系统磷素平衡点麦季在334kg/667m~2附近,水稻季小于334kg/667m~2。因此,基于猪粪周年安全施用量可以粗略估计为668 kg/667m~2。(5)不同猪粪施用量对土壤养分累积和分布有明显影响。猪粪施用量增加,土壤耕层全氮累积明显,麦茬土壤全氮累积小于稻季;土壤全氮垂直分布呈现随深度递减趋势,在最高猪粪施用量时,土壤全层氮素含量较对照明显增加,氮素垂直淋洗风险较大。土壤碱解氮含量与分布规律不明显,数值与猪粪施用水平相关性低,与猪粪施用的风险表征无明显相关性。土壤速效磷随猪粪施用量上升累积明显。在猪粪施用量达556kg/667m~2土壤速效磷陡升,垂直分布上也有类似特征,表明超过此施用量磷素垂直淋洗风险较大,尤其是水田种植条件下的磷素淋失不容忽视。(6)经济效益结果显示778kg/667m~2的猪粪施用量最佳,对应的作物产量、产值均为最大。(7)基于氮素平衡的猪粪安全承载力构建种养结合模式:1个生猪存栏数为1 000头的养猪场,需要配套耕地约60.15hm~2。
