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在撒哈拉以南非洲，土壤退化和肥力管理不善影响作物产量与营养品质。研究人员开展了 “家禽粪便对玉米土壤、产量及经济效益影响” 的研究。结果表明，10 t ha-1家禽粪便效果最佳，为土壤肥力管理和玉米种植提供指导。
在广袤的非洲大地，撒哈拉以南地区的农业长期面临着严峻挑战。土壤退化如同一场无声的灾难，持续侵蚀着土地的生产力；而传统、粗放的土壤肥力管理方式，更是让本就贫瘠的土壤雪上加霜。在这样的背景下，大多数农作物产量低迷，营养品质也不尽人意。以玉米为例，作为当地重要的主食作物，它的产量和营养状况直接关系到数亿人的温饱与健康。但由于土壤问题，玉米生长受限，无法充分发挥其潜力。
为了打破这一困境，来自尼日利亚阿德昆勒?阿贾辛大学（Adekunle Ajasin University）的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于家禽粪便对土壤性质、玉米籽粒矿物成分、生长、产量以及经济效益的影响。经过两年（2022 - 2023 年）的艰苦田间试验，研究得出了令人振奋的结论：适量施用家禽粪便能够显著改善土壤状况，提升玉米的产量和营养品质，尤其是在施用 10 t ha-1家禽粪便时，效果最为突出。这一成果为当地土壤肥力管理、可持续农业发展以及提高玉米产量和营养品质提供了关键指导，对保障当地居民的粮食安全和营养健康具有重要意义。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在土壤分析方面，运用了颗粒大小分析（hydrometer method）、土壤质地分类（textural triangle）、土壤 pH 值测定（digital electronic pH meter）、有机碳测定（Walkley and Black procedure）等一系列化学分析方法，全面了解土壤性质。对于家禽粪便的化学分析，同样采用了多种特定的分析手段来确定其营养成分。在玉米的研究中，通过测定生长参数（如株高、叶片数、叶面积等）、产量相关指标（生物量、籽粒数、穗重等）以及籽粒矿物成分分析，获取了丰富的数据，为研究结论提供了坚实支撑。
研究结果
- 土壤物理性质：研究发现，施用家禽粪便可显著影响土壤物理性质。与对照相比，施用 5、10、15 和 20 t ha-1家禽粪便降低了土壤容重，增加了总孔隙度和含水量。随着家禽粪便施用量增加，土壤含水量和总孔隙度相应增加，容重降低。其中，15 或 20 t ha-1施用量使土壤容重最低，总孔隙度和含水量最高。平均来看，20 t ha-1处理较对照降低土壤容重 34%，增加总孔隙度 45% 和含水量 92%；15 t ha-1处理降低土壤容重 26%，增加总孔隙度 34% 和含水量 66%；10 t ha-1处理降低土壤容重 19%，增加总孔隙度 26% 和含水量 36%1。
- 土壤化学性质：家禽粪便的施用对土壤化学性质有积极影响。施用 5、10、15 和 20 t ha-1家禽粪便提高了土壤 pH 值、有机碳（OC）、总氮（TN）、有效磷（P）、交换性钾（K）、交换性钙（Ca）和交换性镁（Mg）含量。随着施用量增加，这些指标相应增加，但土壤 pH 值在施用 10 t ha-1以上时有所下降。15 或 20 t ha-1处理使土壤 OC、TN、P、K、Ca 和 Mg 含量最高2。
- 玉米籽粒矿物成分：施用家禽粪便显著影响玉米籽粒矿物营养成分。不同水平的家禽粪便施用均提高了玉米籽粒中氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）、铜（Cu）和锌（Zn）的浓度。10 t ha-1处理的矿物浓度最高，与 15 和 20 t ha-1处理差异不显著，对照处理的矿物营养值最低。综合两年数据，10 t ha-1处理较对照增加 N、P、K、Ca、Mg、Fe、Cu 和 Zn 浓度分别为 82%、46%、39%、137%、156%、64%、117% 和 84%3。
- 玉米生长参数：施用家禽粪便显著提高了玉米的生长参数，包括株高、叶片数、叶面积和茎粗。10 t ha-1处理在两年中均使植株最高、叶片数最多、叶面积最大和茎最粗，与 15 和 20 t ha-1处理差异不显著。平均来看，10 t ha-1处理较对照增加株高 22%、叶片数 20%、叶面积 30% 和茎粗 36%4。
- 玉米产量和产量构成因素：家禽粪便的施用显著提高了玉米的产量和产量构成因素，如干生物量、每穗粒数、穗重、千粒重和籽粒产量。10 t ha-1处理的这些指标最高，与 15 和 20 t ha-1处理差异不显著。与对照相比，5、10、15 和 20 t ha-1处理的玉米籽粒产量分别增加 54.6%、94.6%、93.5% 和 91.4%5。
- 经济效益：成本效益分析表明，10 t ha-1家禽粪便处理的毛收益最高，为 2191 美元 / 公顷，净收益为 970 美元 / 公顷，回报率或价值成本比为 16，是最具成本效益和盈利能力的处理。15 和 20 t ha-1处理的毛收益和净收益也较高，但回报率低于 10 t ha-1处理，对照处理的毛收益最低6。
研究结论与讨论
综合来看，该研究充分表明，施用家禽粪便能够显著改善土壤的物理和化学性质，提高玉米籽粒的矿物成分含量，促进玉米生长并增加产量。其中，10 t ha-1的施用量在平衡土壤改良效果、投入成本和作物表现方面表现最佳。这一研究结果突出了家禽粪便作为一种可持续的土壤改良剂，在提高贫瘠沙壤土作物生产力方面的巨大潜力。它为当地农民提供了一种经济、有效的土壤改良和作物增产方法，有助于推动可持续农业发展，保障粮食安全和提升居民营养健康水平，对类似农业生态区域的土壤管理和作物种植具有重要的参考价值。
