有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響

郭標(biāo)

摘要 為明確阜南縣冬小麥生產(chǎn)上最佳有機(jī)無(wú)機(jī)替代比例，本研究通過(guò)設(shè)置不同有機(jī)肥替代化肥比例的田間小區(qū)試驗(yàn)，分析了單施化肥優(yōu)化施肥（OPT）、有機(jī)肥替代15.00%化肥（M15）、有機(jī)肥替代30.00%化肥（M30）和有機(jī)肥替代50.00%化肥（M50）對(duì)冬小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，①適宜的有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例有利于提高冬小麥的產(chǎn)量，冬小麥產(chǎn)量隨著有機(jī)肥替代比例增加呈先升后降的趨勢(shì)，各處理以M30最高，通過(guò)方程擬合得出在等養(yǎng)分條件下，有機(jī)肥替代化肥比例17.26%的冬小麥產(chǎn)量最高，為8 679.00 kg/hm2。②有機(jī)無(wú)機(jī)配施較優(yōu)化施肥均能提高冬小麥品質(zhì)指標(biāo)，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、淀粉含量、沉降值和硬度指數(shù)分別提高0.83%～4.05%、0.36%～2.72%、0.25%～1.50%、3.11%～3.41%和0.42%～3.82%，均以M30處理最高。③有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)土壤全氮、全磷、全鉀含量沒(méi)有明顯影響，土壤有機(jī)質(zhì)則隨著有機(jī)肥配施比例的增加呈增加趨勢(shì)，較優(yōu)化施肥增加3.07%～7.01%，各配施處理間無(wú)顯著性差異；土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量隨著有機(jī)肥配施比例的增加呈一定程度的增加，各配施比例間無(wú)顯著性差異。綜合冬小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的結(jié)果，本試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥替代化肥的適宜比例為30.00%。

關(guān)鍵詞 有機(jī)無(wú)機(jī)配施；冬小麥；產(chǎn)量；品質(zhì)；土壤養(yǎng)分

中圖分類號(hào) S143 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-7731（2023）11-0082-04

Effects of organic manure application combined with chemical fertilizers

on the yield，quality and soil nutrient of winter wheat

GUO Biao

（Funan Agricultural Technology Promotion Center， Funan 236300， China）

Abstract To determine a suitable proportion of combined application organic and inorganic fertilizers winter wheat in Funan，a field experiment was carried out to investigate the effects of combined of different rates of organic fertilizer （0%， 15.00%， 30.00% and 50.00%） on winter wheat yield， quality and soil nutrients. The results showed that： ①the appropriate proportion of organic and inorganic application was beneficial to improve the yield of winter wheat. The yield of winter wheat increased first and then decreased with the increase of the proportion of organic fertilizer， and the treatment of M30 was the highest. According to the equation fitting， the highest yield was 8 679.00 kg/hm2 by the 17.26% organic fertilizer for chemical fertilizer. ②The combined application of organic and inorganic fertilizer could improve the quality index of winter wheat， protein content， wet gluten content， starch content， settlement value and hardness index were increased by 0.83%-4.05%， 0.36%-2.72%， 0.25%-1.50%， 3.11%-3.41% and 0.42%-3.82%， respectively. M30 was the highest. ③Compared with optimizing fertilization， the contents of total nitrogen， total phosphorus and total potassium in soil were not significantly affected and the organic matter was increased by 3.07%-7.01% under the combined application of organic and inorganic fertilizers. The contents of soil alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium was no significant difference. Based on the results of yield， quality of winter wheat and soil nutrient contents. The appropriate ratio of organic fertilizer to chemical fertilizer was 30.00%.

Keywords combined application; winter wheat; yield; quality; soil nutrient

安徽阜南縣位于安徽省西北部，黃淮平原南端，淮河中上游結(jié)合部北岸，面積1 801 km2，轄28個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和1個(gè)省級(jí)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)。屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，具有明顯的南北氣候過(guò)渡帶特征，季風(fēng)明顯，四季分明，春溫多變，夏雨集中，秋高氣爽，冬季寒冷。對(duì)于農(nóng)業(yè)而言，阜南氣候特征兼有南北氣候之長(zhǎng)，即降水優(yōu)于北方，光照優(yōu)于南方，是一個(gè)典型的以種植業(yè)為主的農(nóng)業(yè)大縣、畜牧養(yǎng)殖大縣、全國(guó)商品糧基地縣。農(nóng)作物播種面積常年保持在206 667 hm2，其中冬小麥常年播種面積80 000 hm2，是安徽省冬小麥的主產(chǎn)區(qū)和重要的商品麥生產(chǎn)基地，對(duì)保障安徽省糧食安全起到至關(guān)重要的作用[1]。相關(guān)調(diào)查結(jié)果表明，安徽省冬小麥?zhǔn)┓尸F(xiàn)狀存在重施化肥，尤其是氮肥，過(guò)量施肥現(xiàn)象[2]?；蔬^(guò)量施用導(dǎo)致土壤耕地質(zhì)量退化、養(yǎng)分損失加劇、生態(tài)環(huán)境破壞等一系列問(wèn)題[3-4]。合理施肥是提高冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的保障。有機(jī)肥具有營(yíng)養(yǎng)全面、保水保肥、養(yǎng)分釋放慢等特性，能夠改善土壤理化性質(zhì)和保證養(yǎng)分持續(xù)供應(yīng)[5]，化學(xué)肥料具有養(yǎng)分含量高、釋放速度快、用量少等優(yōu)勢(shì)[6]，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施則可以充分發(fā)揮兩者優(yōu)點(diǎn)，既能培肥地力、持續(xù)養(yǎng)分供應(yīng)，又能解決化肥養(yǎng)分使用不合理帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，達(dá)到作物增產(chǎn)增效目標(biāo)[7-8]。

阜南縣畜禽糞污年總產(chǎn)量192 萬(wàn)t，農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源豐富。為加快畜禽糞污資源化利用，推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展，2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合財(cái)政部在安徽省17個(gè)縣實(shí)施了綠色種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目，阜南縣被列為試點(diǎn)項(xiàng)目縣之一，通過(guò)試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施，全縣畜禽糞污綜合利用率達(dá)94%，揭開(kāi)了有機(jī)廢棄物綜合利用新篇章。本研究針對(duì)阜南縣冬小麥生產(chǎn)中不合理的施肥現(xiàn)狀，通過(guò)設(shè)置有機(jī)無(wú)機(jī)配施比例田間試驗(yàn)，測(cè)定冬小麥產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分指標(biāo)變化，探求適合冬小麥生產(chǎn)的有機(jī)肥替代化肥比例，以期達(dá)到冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)提升雙高效，同時(shí)培肥土壤，為冬小麥合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于阜南縣鹿城鎮(zhèn)駱莊阜南縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所內(nèi)，地處21°37′04″ N、115°33′10″ E，海拔33.31 m。處于北亞熱帶北側(cè)、暖溫帶南緣，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。雨量適中，光照充足，年平均氣溫15.4 ℃，年平均降水量為958.2 mm，年平均無(wú)霜期220 d，平均日照時(shí)數(shù)2 146.8 h。供試土壤類型為砂姜黑土，試驗(yàn)前按“S”型10點(diǎn)采集0～20 cm基礎(chǔ)土壤，土壤理化指標(biāo)如下：pH 5.39、有機(jī)質(zhì)20.37 g/kg、全氮1.16 g/kg、全磷0.63 g/kg、全鉀14.20 g/kg、堿解氮84.00 mg/kg、有效磷38.91 mg/kg、速效鉀187.30 mg/kg。

1.2 供試材料

1.2.1 供試作物 冬小麥，品種為淮麥22，條播，播量225.00 kg/hm2。

1.2.2 肥料類型 ?化學(xué)肥料均為單質(zhì)肥料，其中氮肥尿素為中鹽安徽紅四方股份有限公司生產(chǎn)（純N 46%）；磷肥過(guò)磷酸鈣為銅陵化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的顆粒狀磷肥（P2O5 12%）；鉀肥氯化鉀為羅布泊鉀鹽有限公司生產(chǎn)（K2O 60%）。有機(jī)肥為阜南縣林海生態(tài)技術(shù)有限公司生產(chǎn)，養(yǎng)分含量分別為純N 2.26%、P2O5 2.48%、K2O 1.83%。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)空白對(duì)照（CK）、單施化肥優(yōu)化施肥（OPT）、有機(jī)肥替代15.00%化肥配施（M15）、有機(jī)肥替代30.00%化肥配施（M30）和有機(jī)肥替代50.00%化肥配施（M50）5個(gè)處理。小區(qū)面積4 m×6 m=24 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，區(qū)組內(nèi)土壤、地形等條件保持相對(duì)一致。優(yōu)化施肥養(yǎng)分用量氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）分別為225.00、75.00和90.00 kg/hm2。有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理有機(jī)肥替代量按總氮量一致計(jì)算，磷鉀根據(jù)有機(jī)肥養(yǎng)分含量計(jì)算，磷鉀不足處理施化肥補(bǔ)足，超過(guò)部分不考慮。

有機(jī)肥、化學(xué)磷肥和鉀肥按不同處理小區(qū)用量一次性基施，人工施肥后翻耕入土15 cm。氮肥用量按基肥∶追肥（6∶4）進(jìn)行，其中追肥時(shí)期為拔節(jié)期。病蟲草害防治按常規(guī)進(jìn)行。

1.4 樣品采集與分析方法

1.4.1 樣品采集 ?冬小麥樣品于成熟期按小區(qū)單打單收測(cè)實(shí)產(chǎn)。各小區(qū)采集2.00 kg冬小麥籽粒用于品質(zhì)指標(biāo)測(cè)試分析。

土壤樣品冬小麥?zhǔn)崭詈蟾餍^(qū)按“S”型采集0～20 cm土壤8～10點(diǎn)，剔除秸稈、根系等雜質(zhì)，掰碎混勻用四分法分取1 kg土壤攤開(kāi)晾干磨碎用于分析。

1.4.2 樣品測(cè)試方法 ?籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、淀粉含量、沉降值、硬度采用近紅外谷物分析儀測(cè)定。土壤養(yǎng)分指標(biāo)采用凱氏法測(cè)定全氮，比色法測(cè)定全磷，火焰光度法測(cè)定全鉀，外加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)、堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮[9]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，采用鄧肯（Duncan）檢驗(yàn)，且在P<0.05水平下進(jìn)行；采用OriginPro 2017進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響

不同比例有機(jī)肥替代化肥對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響不同（圖1）。施肥顯著影響冬小麥產(chǎn)量，較不施肥對(duì)照冬小麥增產(chǎn)達(dá)93.99%～114.91%。相對(duì)于優(yōu)化施肥，有機(jī)肥替代化肥各處理冬小麥產(chǎn)量均隨著有機(jī)肥替代比例的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，各替代處理以有機(jī)肥等養(yǎng)分替代30.00%化肥的產(chǎn)量最高，為8 560.00 kg/hm2，較優(yōu)化施肥增產(chǎn)1.97%，有機(jī)肥等養(yǎng)分替代化肥50.00%則顯著降低冬小麥產(chǎn)量，降幅為7.95%。說(shuō)明有機(jī)肥替代化肥要有適宜的比例，并不是越高越好。根據(jù)冬小麥產(chǎn)量和有機(jī)肥等養(yǎng)分替代比例之間的二次函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=-0.787 1x2+27.185x+8 444.5（R?=0.942），在等養(yǎng)分條件下，有機(jī)肥替代化肥的比例為17.26%時(shí)，冬小麥產(chǎn)量最高，為8 679.00 kg/hm2，本試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥等養(yǎng)分替代時(shí)有機(jī)肥替代比例為17.26%最適宜。

2.2 有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施對(duì)冬小麥品質(zhì)的影響

施肥顯著提高冬小麥品質(zhì)，合理有機(jī)無(wú)機(jī)配合施肥則更有利于提高冬小麥品質(zhì)（表1）。不施肥處理冬小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)均顯著低于各施肥處理。與單施化肥相比，有機(jī)肥與化肥配施處理使冬小麥蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、淀粉含量、面粉沉降值和硬度指數(shù)分別提高0.29%～5.39%、0.36%～3.83%、0.25%～1.24%、2.52%～3.63%和0.42%～4.08%，均以有機(jī)肥替代30%化肥處理的冬小麥品質(zhì)提升幅度最高，各施肥處理間無(wú)顯著性差異。

2.3 有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤性質(zhì)的影響

由表2可知，施肥可以有效提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量，其中土壤有機(jī)質(zhì)和全氮達(dá)到顯著性差異。相對(duì)于單施化肥處理，有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施各處理對(duì)土壤全氮、全磷和全鉀的影響不大。主要影響因素是土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化。不同施肥處理下土壤有機(jī)質(zhì)含量為19.58～20.95 g/kg。與單施化肥處理相比，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨有機(jī)肥施用比例的增加呈增加趨勢(shì)，有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施處理土壤有機(jī)質(zhì)提升幅度3.07%～7.01%，以有機(jī)肥替代50.00%氮肥處理增幅最大，且有機(jī)肥替代50.00%化肥有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理的土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)到顯著性提高。

由表3可以看出，施肥能顯著提高土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量。與單施化肥相比，各有機(jī)肥配施處理土壤堿解氮含量沒(méi)有明顯的提升。土壤有效磷含量則隨著有機(jī)肥配施比例的增加呈增大趨勢(shì)，且有機(jī)肥替代30%氮肥和有機(jī)肥替代50%氮肥處理達(dá)到了顯著性差異。有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施均能顯著提高土壤速效鉀含量，提升幅度為4.40%～5.55%，各配施比例間無(wú)顯著性差異，但均顯著高于單施化肥處理。

3 討論與結(jié)論

自進(jìn)入工業(yè)革命以來(lái)，化肥對(duì)增加糧食產(chǎn)量作用不可替代，但其不合理施用帶來(lái)的負(fù)面環(huán)境效應(yīng)同樣不可忽視。有機(jī)肥雖然能夠持續(xù)供肥、改善土壤結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)作物養(yǎng)分吸收，但不能滿足作物關(guān)鍵生育時(shí)期的養(yǎng)分需求。相關(guān)研究表明，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施可以提高作物產(chǎn)量[10-11]。本研究表明，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥一定比例配施較單施化肥可以有效提高冬小麥產(chǎn)量，以M30處理產(chǎn)量最高，配比過(guò)高則會(huì)降低冬小麥產(chǎn)量，這與前人的研究結(jié)果一致[12]。通過(guò)方程擬合得出本試驗(yàn)條件下獲得冬小麥最高產(chǎn)量的有機(jī)肥配施比例為17.26%。有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥合理配施是提高小麥品質(zhì)的有效途徑[6]。本試驗(yàn)中，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理小麥品質(zhì)指標(biāo)均高于單施化肥處理，且以M30配施比例提升效果最佳。說(shuō)明有機(jī)肥配施比例過(guò)高或過(guò)低都不利于小麥品質(zhì)的提升。本試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥合理配施，不僅可以有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，還可以有效提高土壤速效養(yǎng)分含量，這與前人研究結(jié)果一致[13]。

綜合冬小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤養(yǎng)分綜合結(jié)果，本試驗(yàn)條件下，有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)冬小麥增產(chǎn)提質(zhì)方面起到了積極的促進(jìn)作用，冬小麥有機(jī)肥替代比例在30.00%時(shí)施用效果最佳。另外，本試驗(yàn)結(jié)果為短期試驗(yàn)結(jié)果，為保證數(shù)據(jù)的正確性，今后還需對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)。因地制宜確定有機(jī)肥施用比例，將對(duì)阜南縣冬小麥合理施肥、有效利用畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源具有積極的促進(jìn)作用。

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（責(zé)編：何 艷）