黑腐酸生物有機(jī)肥在旱地小麥上的應(yīng)用效果

杜海平 ，劉巖明 ，韓國彪 ，，李 斌 ，韓 晉

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技信息研究所，山西 太原 030031；2.安澤縣果業(yè)服務(wù)中心，山西 安澤 041000；3.山西美邦大富農(nóng)科技有限公司，山西 太原 030006）

我國化肥生產(chǎn)和消費(fèi)居世界首位。2013年我國化肥生產(chǎn)量為6 92.3億kg[1]，種植業(yè)化肥施用量為549.8億kg[2]，我國農(nóng)作物每公頃化肥施用量為318 kg，遠(yuǎn)高于世界每公頃135 kg的平均水平[3]，是美國的2.6倍、歐盟的2.5倍[4]。施用化肥對糧食增產(chǎn)約在40%以上，貢獻(xiàn)較大，但也造成了許多負(fù)面影響，如生產(chǎn)田和水體污染[5-6]，土壤保水、保肥、透氣性能下降，土壤中微生物正常區(qū)系受到破壞，地力下降，作物病蟲害日趨嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)成本增高，產(chǎn)投比下降等問題[7]。據(jù)統(tǒng)計，我國已有1 000萬hm2農(nóng)田出現(xiàn)土壤板結(jié)[8-9]，9 000萬hm2草原退化，82%的江河湖泊受到污染?；适褂眠€是碳排放的主要根源，相關(guān)研究表明，化肥使用的碳排放量占農(nóng)業(yè)物質(zhì)投入（包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油、灌溉等）碳排放總量的60%左右[10]，造成生態(tài)環(huán)境不斷惡化，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[11]。為此，國家大力推進(jìn)化肥減量提效、農(nóng)藥減量控害，積極探索產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之路，制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》和《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》，既要實(shí)現(xiàn)化肥使用零增長，又要滿足人們對糧食蔬菜需求的增加、質(zhì)量的保證，這就需要我們大力發(fā)展有機(jī)肥來實(shí)現(xiàn)。

腐植酸是舉世公認(rèn)的無毒、無害的綠色環(huán)保有機(jī)質(zhì)資源[12-14]，含有許多以氧為主要元素的活性基團(tuán)如羧基、甲氧基、醇羥基、酚羥基、醌基等[15]，這種官能團(tuán)具有氧化還原、離子交換、吸附、絡(luò)合、光化學(xué)等分散、黏結(jié)的特殊功能，可以和環(huán)境中的有毒有害污染物質(zhì)發(fā)生相互作用，從而改善生態(tài)環(huán)境[16-18]，如果配合適量的無機(jī)氮、磷、鉀后，還可以達(dá)到養(yǎng)分配比科學(xué)的目的[19-21]。

黑腐酸是一種主要的腐植酸，為褐黑色無定形的酸性大分子量的有機(jī)物，除具有腐植酸的功能外，還具有一些獨(dú)特功能。黑腐酸生物有機(jī)肥開發(fā)研制與應(yīng)用試驗(yàn)聯(lián)合項(xiàng)目組正是利用黑腐酸的這些特性，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，研制成一種黑腐酸復(fù)合有機(jī)肥。

為了弄清黑腐酸生物有機(jī)肥在小麥生產(chǎn)上的施用效果，本研究于2013—2014在堯都區(qū)、襄汾縣、浮山縣進(jìn)行了小麥?zhǔn)┯煤诟嵘镉袡C(jī)肥試驗(yàn)。以期通過適當(dāng)添加這種具有生物活性的黑腐酸有機(jī)肥而不增加化肥使用量，使農(nóng)作物產(chǎn)量增加、品質(zhì)提高，同時改善土壤、優(yōu)化環(huán)境質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)“雙零增長”做一些有益的探索。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試肥料為黑腐酸生物有機(jī)肥，由黑腐酸生物有機(jī)肥開發(fā)研制與應(yīng)用試驗(yàn)聯(lián)合項(xiàng)目組提供；供試小麥品種為晉麥47號。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

臨汾市堯都區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)海拔457.9 m，常年平均降雨量為468.5 mm，年平均溫度12.2℃，年日照時數(shù)2 186 h，0℃以上積溫4 715.4℃，10℃以上積溫4 168.5℃，無霜期較長，平均為197 d。土壤質(zhì)地為輕壤褐土，肥力中等偏下，銨態(tài)氮60 mg/kg，速效磷9 mg/kg，速效鉀291 mg/kg，有機(jī)質(zhì)1.2%。

襄汾試驗(yàn)點(diǎn)海拔520 m，年平均氣溫12.6℃，10℃以上有效積溫4 894.1℃，常年平均降雨量525.0 mm。土壤質(zhì)地為中壤土，肥力中等偏上，銨態(tài)氮 111 mg/kg，速效磷 31.5 mg/kg，速效鉀 358 mg/kg，有機(jī)質(zhì)1.8%。

浮山試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在天壇鎮(zhèn)東魯村，海拔830 m，常年平均降雨量為531.1 mm，年平均溫度約11.8℃，10℃以上有效積溫約3902.1℃，日照時數(shù)2293.9h，無霜期191 d。試驗(yàn)區(qū)地勢平坦，土壤質(zhì)地為黃土質(zhì)褐土性土壤，土層深厚，土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.36%，銨態(tài)氮為74 mg/kg，有效磷為13.2 mg/kg，速效鉀為173.6 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

堯都區(qū)、浮山試點(diǎn)土壤肥力較低，在試驗(yàn)設(shè)計時適當(dāng)增施肥料。試驗(yàn)設(shè)置3個處理，A（CK）.底施硝酸磷肥900 kg/hm2；B.底施硝酸磷肥600 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素 300 kg/hm2；C.底施硝酸磷肥900 kg/hm2和黑腐酸長效生物有機(jī)肥375 kg/hm2。

襄汾試點(diǎn)的土壤肥力較高，施肥量適當(dāng)減少。試驗(yàn)設(shè)3個處理，A（CK）.底施硝酸磷肥750kg/hm2；B.底施硝酸磷肥450 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素300 kg/hm2；C.底施硝酸磷肥750 kg/hm2和黑腐酸生物有機(jī)肥300 kg/hm2。

3個試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)面積均為667 m2，小區(qū)面積約74 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)產(chǎn)量單收單打單計。試驗(yàn)期為2 a，2個試驗(yàn)?zāi)甓鹊脑囼?yàn)方法采取同一方案。試驗(yàn)于每年的9月27日左右播種。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 冬前和拔節(jié)期小麥個體生物學(xué)性狀的測定在每個小區(qū)隨機(jī)選取10株分別測定小麥植株的株高、主莖葉數(shù)、單株莖數(shù)、單株次生根、單株綠葉數(shù)5種性狀，然后分別以10個測量平均值代表小區(qū)各性狀指標(biāo)值。

1.4.2 收獲期小麥數(shù)量性狀的測定 每個小區(qū)隨機(jī)選取4個1 m2的正方形進(jìn)行小麥穗數(shù)統(tǒng)計，然后換算成小區(qū)穗數(shù)和公頃穗數(shù)；小麥?zhǔn)崭钋懊總€小區(qū)隨機(jī)選取10株測定穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量；小區(qū)實(shí)收籽粒計產(chǎn)，換算成公頃產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用SPSS 24.0軟件進(jìn)行分析，采用Duncan法和TukeyHSDb法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方案對小麥冬前和拔節(jié)期個體生長發(fā)育的影響

從田間實(shí)際觀察和表1中部分?jǐn)?shù)量性狀可以看出，冬前小麥的田間生長，A處理和B處理的生物學(xué)性狀無明顯差別，C處理長勢較強(qiáng)，小麥的株高、主莖葉數(shù)、單株莖數(shù)、單株次生根、單株綠葉數(shù)等與處理A和處理B相比，有明顯增加和改善的趨勢。

拔節(jié)后處理A的小麥生長勢既不如追施尿素處理B的小麥生長勢，也不如底肥增施黑腐酸生物有機(jī)肥處理C的小麥生長勢，說明一次性底施硝酸磷肥到作物生長的中后期，因?yàn)闋I養(yǎng)流失和土壤板結(jié)等原因，肥效明顯降低。B處理追施尿素后，加強(qiáng)了小麥的生長勢，小麥群體生長發(fā)育優(yōu)于對照A處理。C處理底肥增施黑腐酸生物有機(jī)肥，由于其有緩釋作用，可以提高化肥使用率，增加土壤養(yǎng)分，不斷地為小麥生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，加之，黑腐酸生物有機(jī)肥有大量的生物菌活動，提高了土壤的養(yǎng)分，促進(jìn)了小麥正常生長，因此，黑腐酸生物有機(jī)肥不僅對小麥生長發(fā)育的影響較大，而且也改善了土壤環(huán)境。

表1 不同施肥方案對小麥個體生長發(fā)育的生物學(xué)性狀影響

2.2 高肥力土壤施用黑腐酸生物有機(jī)肥對小麥產(chǎn)量的影響

襄汾高肥力土壤試驗(yàn)點(diǎn)施用黑腐酸生物有機(jī)肥小麥產(chǎn)量結(jié)果列于表2。產(chǎn)量多重比較結(jié)果表明，處理C平均產(chǎn)量為5 095 kg/hm2，顯著高于處理B（4 705 kg/hm2）、極顯著高于處理 A（4 185 kg/hm2），分別高出390，910 kg/hm2；處理B的平均產(chǎn)量顯著高于處理A的平均產(chǎn)量，平均高出520 kg/hm2，處理B比對照增產(chǎn)12.4%，處理C比對照增產(chǎn)21.7%、比處理B增產(chǎn)8.3%（表2）。

由表3可知，穗數(shù)的F＝5.903，雙側(cè)顯著性值為0.038＜0.05，說明3個處理的平均穗數(shù)之間差異顯著；同理，穗粒數(shù)之間也差異顯著；千粒質(zhì)量的F＝12.064，雙側(cè)顯著性值為0.008＜0.01，說明3個處理的平均千粒質(zhì)量之間差異極顯著；產(chǎn)量的F＝20.705，雙側(cè)顯著性值為0.002＜0.01，說明3個處理的平均產(chǎn)量之間差異極顯著。

表2 3個處理在高肥力土壤小麥種植上試驗(yàn)結(jié)果和多重比較

表3 襄汾試驗(yàn)點(diǎn)4個指標(biāo)的方差分析

2.3 中低肥力土壤施用黑腐酸生物有機(jī)肥對小麥產(chǎn)量的影響

在堯都區(qū)、浮山試點(diǎn)中低肥力土壤施用黑腐酸生物有機(jī)肥小麥產(chǎn)量結(jié)果列于表4。由表4可知，處理C平均產(chǎn)量為3 703.5 kg/hm2，極顯著高于處理 A（2 934.0 kg/hm2）和處理 B（3 349.5 kg/hm2），平均高出769.5，354 kg/hm2；處理B的平均產(chǎn)量極顯著高于處理A的平均產(chǎn)量，平均高出415.5 kg/hm2。即處理B比處理A增產(chǎn)14.2%，處理C比處理B、處理A分別增產(chǎn)10.6%，26.2%。

表4 3個處理在中低肥力土壤種植小麥的試驗(yàn)結(jié)果和多重比較

從表5可以看出，處理間穗數(shù)的雙側(cè)顯著性值為0.153＞0.05，表明其差異不顯著；穗粒數(shù)的雙側(cè)顯著性值為0.01＜0.05，表明處理間穗粒數(shù)差異顯著；千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的雙側(cè)顯著性值均小于0.01，表明這2個指標(biāo)在3個處理間差異極顯著。

表5 堯都區(qū)、浮山試驗(yàn)點(diǎn)處理間4個指標(biāo)的方差分析

從圖1可以直觀地看出，處理C在浮山和堯都2個地點(diǎn)的平均產(chǎn)量最高，其次是處理B，處理A的平均產(chǎn)量最低。

3 結(jié)論與討論

小麥田間試驗(yàn)表明，無論是高肥力土壤還是中低肥力土壤，一次性底施化肥的平均產(chǎn)量最低；如果底施一部分化肥，在拔節(jié)期追施另一部分化肥，則產(chǎn)量顯著高于一次性底施化肥的產(chǎn)量；如果在底施化肥時，同時增施黑腐酸生物有機(jī)肥，則其產(chǎn)量極顯著高于一次性底施化肥的產(chǎn)量。

在高肥力情況下，處理C和處理B分別比對照A增產(chǎn)21.7%，12.4%，處理C比處理B增產(chǎn)8.3%；在中低肥力情況下，處理C和處理B分別比對照增產(chǎn)26.2%，14.2%，處理C比處理B增產(chǎn)10.6%。由此可見，黑腐酸生物有機(jī)肥中低肥力土壤應(yīng)用的增產(chǎn)效果更加顯著。

研究表明，在小麥生產(chǎn)中如果僅僅一次性底施化肥，在生長初期幼小植株不可能完全吸收全部化肥營養(yǎng)，隨著時間推移，將會有一部分化肥被流失或板結(jié)固定，到小麥后期生長旺盛時營養(yǎng)卻跟不上了，所以其產(chǎn)量較低。如果除了底施化肥，在拔節(jié)期再追施尿素，則小麥生長的關(guān)鍵時期有了新的營養(yǎng)供應(yīng)，從而增強(qiáng)了植株生長后勁，其產(chǎn)量顯著高于一次性底施化肥，但是這種做法多了一道追肥工序，增加了勞動量。此外，長期使用化肥還會使土壤環(huán)境逐漸惡化，而一次性底施化肥加黑腐酸生物有機(jī)肥則解決了上述問題。首先，試驗(yàn)結(jié)果顯示其產(chǎn)量最高，原因是黑腐酸有機(jī)肥有緩釋肥效作用，在50～150 d內(nèi)可逐漸發(fā)揮作用，能夠協(xié)調(diào)和促進(jìn)化肥的充分利用；第二，沒有增加勞動量；第三，土壤環(huán)境得到改善，原因是黑腐酸生物有機(jī)肥的生物菌種通過活動能夠分解有機(jī)物，改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了營養(yǎng)和能量供應(yīng)，有利于促進(jìn)作物生長、改善小麥品質(zhì)而獲取高產(chǎn)。

下一步需要研究和試驗(yàn)化肥與黑腐酸生物有機(jī)肥的最佳配比模式及最佳施用量，研究黑腐酸生物有機(jī)肥投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益以及黑腐酸生物有機(jī)肥的生態(tài)效益等，為使我國實(shí)現(xiàn)化肥施用零增長、土壤環(huán)境逐漸改善、提高作物產(chǎn)量及農(nóng)業(yè)最佳投入產(chǎn)出比做一些綜合的探索。

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