对草地中污泥施用方法的全面农艺评估：分配设备、污泥均匀度及施用时机对饲料生产的影响

《Grass and Forage Science》：A Holistic Agronomic Assessment of Slurry Application Methods in Grassland: Implications of Distribution Equipment, Consistency and Timing for Forage Production

低氨排放设备在粪肥分配中的应用可提高干物质产量和氮利用效率，尤其在稀释粪肥情况下效果更显著。不同设备（广播式、条状式、鞋式）和施肥时间（立即、延迟）对产量影响存在地点差异，条状式设备在砂质土壤中效果更优。稀释粪肥可减少氮损失，但未显著改变牧草组成。低排放设备未对牧草品质产生负面影响，但延迟施肥可能导致牧草含灰量增加。研究证实，结合稀释和条状施肥是提升粪肥氮利用的有效策略，但需考虑土壤和气候条件。

　　本研究探讨了不同液肥施用方式对牧草产量、氮素利用效率、植物组成以及饲料质量的影响。在瑞士的两个地点，对三种低氨排放的液肥施用设备（撒播、带状施用和尾鞋式施用）进行了测试，并评估了液肥浓度（未稀释或额外稀释）、施用时间（收割后立即或延迟）以及草地类型（含或不含豆科植物）的综合影响。研究结果显示，低排放设备在其中一个地点显著提高了干物质（DM）产量和氮素利用效率，而液肥稀释对氮素利用效率和干物质产量有正面影响。尽管早期施用时间对产量的影响较小，但其在某些情况下仍能带来一定的优势。此外，研究还发现，低排放设备对豆科植物的比例影响不大，而在某些情况下，其对不期望的植物种类比例也几乎没有影响。研究进一步指出，低排放设备并未对饲料质量造成负面影响，但额外稀释的液肥和早期施用可能对饲料质量产生积极影响。综合来看，低排放设备在高强度管理的草地中具有提升氮素利用效率和产量的潜力，但其效果并不稳定，且不保证在所有情况下都能实现正面结果。因此，研究建议在遵循常规饲料生产指南的前提下，使用低排放设备可有效减少对饲料质量的负面影响。此外，液肥稀释也被证明是有益的，特别是在使用撒播或带状施用设备时。

### 研究背景与意义

随着全球对农业氨排放问题的关注不断加深，许多国家开始采取措施限制农业中液体和固体粪肥的使用。瑞士从2024年起实施了全国性的规定，要求在液肥施用时使用低排放设备，如带状施用、尾鞋式施用或注入式设备。这些设备能够显著减少氨气排放，同时也改善土壤的渗透性，将液肥施放在土壤表面的条带或直接注入土壤中。相比之下，传统的喷洒式设备（如溅板）现在仅在特殊情况下使用，如地形复杂等。在欧洲联盟成员国中，氮肥的使用量也受到越来越多的限制，以减少对环境的负面影响。因此，提高氮肥的利用效率，尤其是对液肥和固体粪肥的利用，成为农业可持续发展的重要课题。

低排放设备被认为能提高植物对氮的吸收，这主要得益于减少氨气排放和改善土壤渗透。Pedersen等（2021）的研究表明，撒播后的液肥覆盖面积约为50%，带状施用约为35%，而注入式设备则减少至20%。此外，当液肥施用在重新生长的草地冠层下时，由于遮荫作用和减少空气流动，氨气排放可能会进一步降低。因此，结合低排放设备和合适的施用时机，可以显著减少氨气排放，从而提高氮肥的利用率。然而，不同设备的氨气减排效果差异较大，这与施用速率、液肥稀释程度、土壤水分状况、灌溉和气象条件等因素有关。

### 研究设计与方法

本研究在瑞士的两个地点（T?nikon和Arenenberg）进行了为期三年的田间试验，旨在评估液肥施用方式对牧草产量、氮素利用效率、植物组成和饲料质量的综合影响。试验涵盖了三种施用设备（撒播、带状施用和尾鞋式施用）、两种液肥浓度（未稀释和额外稀释）、两种施用时间（早期和晚期）以及两种草地类型（含豆科植物和不含豆科植物）。在T?nikon，所有因素都被测试，而Arenenberg则主要测试了撒播和带状施用设备，以及两种施用时间和草地类型。

在T?nikon，试验采用完全随机设计，每种因素组合有三个重复，总共72个试验小区。在Arenenberg，试验采用随机完全区组设计，每种因素组合有三个重复，共计24个液肥施用小区和18个矿物氮肥施用小区。为了确保液肥施用速率的一致性，两个地点都进行了横向分布测试。液肥样品在每次施用前被采集并分析总氮（N_tot）、铵态氮（NH4+–N）、磷（P）、钾（K）、镁（Mg）和干物质（DM）含量，从而计算出平均施用速率。同时，矿物氮肥与液肥施用在氮含量上保持一致，以确保试验的公平性。

### 研究结果

#### 干物质产量

研究发现，不同液肥施用设备对干物质产量的影响在两个地点上表现不一。在T?nikon，设备的影响不显著，而在Arenenberg，带状施用设备显著提高了干物质产量，比撒播设备高出9%。此外，液肥稀释对干物质产量也有显著影响，额外稀释的液肥比未稀释的液肥提高了6%。施用时间对产量的影响不显著，但草地类型对产量有显著影响，含豆科植物的草地比不含豆科植物的草地产量高出19%至21%。这些结果表明，草地类型对产量的影响最大，而设备和液肥稀释的影响则相对较小。

#### 饲料氮含量

饲料氮含量在两个地点上均未受到设备或液肥稀释的显著影响。然而，施用时间对氮含量有显著影响，特别是在T?nikon，晚期施用比早期施用提高了6%。草地类型对氮含量也有显著影响，含豆科植物的草地比不含豆科植物的草地氮含量提高了12%至17%。尽管如此，设备和施用时间对氮含量的影响并未显著改变。

#### 氮素利用效率

在T?nikon，矿物氮肥的施用对产量的响应为每千克氮肥增加27.0千克干物质。而在Arenenberg，这一响应为每千克氮肥增加28.7千克干物质。这表明，氮肥的施用对产量的提升具有一定的效果。此外，矿物氮肥的等效施用（MFE）在Arenenberg上受到设备的影响，带状施用比撒播提高了18%。然而，在T?nikon上，设备对MFE的影响不显著。液肥稀释对MFE有显著提升作用，额外稀释的液肥比未稀释的液肥提高了24%。施用时间对MFE的影响在T?nikon上不显著，但在Arenenberg上，晚期施用比早期施用提高了21%。

#### 植物组成

研究发现，设备对豆科植物比例的影响不显著，但在两个地点上，液肥稀释和施用时间对不期望的植物种类比例有显著影响。在T?nikon，未稀释的液肥或早期施用会增加不期望植物的比例，而额外稀释的液肥或晚期施用则减少了这一比例。在Arenenberg，带状施用设备在第二年显著增加了不期望植物的比例，但在第三年则有所减少。这表明，设备和施用时间对植物组成的改变具有一定的依赖性。

#### 饲料质量

饲料质量方面，研究发现低排放设备对饲料质量没有显著负面影响。然而，晚期施用液肥会增加饲料中的残留物，如原始灰分含量和梭状芽孢杆菌的数量。在T?nikon，未稀释的液肥在第一次收割时显著增加了饲料中的梭状芽孢杆菌数量，而在第二次和第四次收割时，这种影响并不明显。这可能与液肥的渗透性和植物生长阶段有关。此外，带状施用设备在第一次收割时增加了饲料中的酸性洗涤纤维（ADF）含量，而其他设备则没有显著影响。

### 讨论与分析

#### 产量与氮素利用：带状施用和晚期施用的积极作用

在Arenenberg，带状施用设备对产量的提升作用显著，而T?nikon上则没有观察到明显的提升效果。这可能与两个地点的土壤条件和气候因素有关。带状施用设备在T?nikon上提高了氮素利用效率，而晚期施用液肥在Arenenberg上对氮素利用效率有积极作用。这表明，带状施用和晚期施用可能在不同地点具有不同的效果，尤其是在氮素利用效率方面。

#### 液肥稀释：对氮素利用效率的提升作用

液肥稀释在两个地点上均对氮素利用效率和干物质产量有显著提升作用。特别是在使用撒播或带状施用设备时，稀释液肥的效果更为明显。这可能是因为稀释液肥能够减少氨气的挥发，提高氮素的渗透性和植物吸收效率。然而，在T?nikon上，设备与液肥稀释的相互作用并不显著，这可能与液肥的干物质含量较低有关。

#### 施用时间：对饲料质量的影响

施用时间对饲料质量的影响较为复杂。在T?nikon，晚期施用液肥会增加饲料中的残留物，如原始灰分含量和梭状芽孢杆菌数量。而在Arenenberg，晚期施用液肥对饲料质量的影响不显著。这可能与不同地点的土壤类型和气候条件有关。此外，研究还发现，晚期施用液肥在某些情况下可能对饲料质量产生负面影响，特别是在使用撒播设备时。

### 结论与建议

综上所述，本研究得出结论，低排放设备在提高氮素利用效率和干物质产量方面具有一定的优势，尤其是在高强度管理的草地中。然而，这些优势并不总是能够实现，因此在实际应用中需要结合具体情况综合考虑。此外，液肥稀释在提高氮素利用效率和干物质产量方面也具有积极作用，特别是在使用撒播或带状施用设备时。研究还指出，施用时间对饲料质量的影响较为复杂，晚期施用可能增加饲料中的残留物，但低排放设备可以降低这种风险。因此，建议在实际应用中，结合设备、液肥稀释和施用时间，以实现最佳的氮素利用效率和饲料质量。