有機(jī)肥替代20%化肥處理對(duì)滴灌春小麥產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響

魯偉丹，李俊華，陳麗麗，羅 彤，何 浩，張宇良

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】有機(jī)肥施用量低于化肥施用量會(huì)使耕地質(zhì)量下降[1-4]。有機(jī)肥含有多種有機(jī)養(yǎng)分與無機(jī)養(yǎng)分，養(yǎng)分較為全面，其中還含有大量的酶和微生物，可以保證均衡且全面的提供作物生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分。施用有機(jī)肥以培肥土壤，提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量與化肥相比具有更為突出的優(yōu)點(diǎn)。單施化肥或單施有機(jī)肥均不能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，只有合理的將有機(jī)肥與化肥配合施用，才能有利于全面調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分平衡，解決土壤養(yǎng)分供需矛盾，實(shí)現(xiàn)土地的用養(yǎng)結(jié)合。分析有機(jī)肥替代化肥20%化肥對(duì)滴灌春小麥的影響，對(duì)干旱區(qū)綠洲小麥減施化肥培肥地力有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】適當(dāng)比例的有機(jī)肥替代化肥處理在保證作物產(chǎn)量的同時(shí)，又可以在一定程度上提高土壤肥力和酶活性[5-9]。溫延臣等[10]研究表明，養(yǎng)分投入條件下，有機(jī)肥替代部分化肥處理與單施化肥處理作物產(chǎn)量差異不顯著，但能顯著提高土壤有機(jī)碳和全氮含量。孟琳等[11]研究發(fā)現(xiàn)，無機(jī)氮肥與有機(jī)氮肥配合施用可以更容易取得比單施無機(jī)氮肥處理相當(dāng)或更高的稻谷產(chǎn)量，用10%～30%有機(jī)肥替代無機(jī)氮肥能夠比單施無機(jī)氮肥處理顯著提高水稻的產(chǎn)量?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】有關(guān)新疆石河子地區(qū)有機(jī)肥替代化肥對(duì)滴灌春小麥產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響文獻(xiàn)較少。研究有機(jī)肥替代20%化肥對(duì)土壤養(yǎng)分含量及春小麥產(chǎn)量的影響，為干旱區(qū)綠洲小麥減施化肥培肥地力提供科學(xué)依據(jù)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用連續(xù)2年大田試驗(yàn)。設(shè)置不施肥處理(T1)，常規(guī)施肥處理(T2)以及有機(jī)肥替代20%化肥處理(T3)3個(gè)處理。連續(xù)2年的定點(diǎn)施肥試驗(yàn)，分析有機(jī)肥替代20%化肥對(duì)土壤養(yǎng)分含量與小麥產(chǎn)量的影響。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2018～2019年在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)二連進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)土壤類型為灌耕灰漠土，有機(jī)質(zhì)20.5 g/kg，堿解氮64.6 mg/kg，速效磷32.35 mg/kg，速效鉀202.6 mg/kg，pH 7.87，供試作物為春小麥品種新春38號(hào)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置3個(gè)處理：不施肥對(duì)照(T1)，常規(guī)施肥(T2)，有機(jī)肥替代20%化肥(T3)，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。將當(dāng)季收獲的小麥麥稈機(jī)械粉碎均勻撒入小區(qū)，用旋耕機(jī)耕入土壤。小區(qū)面積為51 m×6.5 m=331.5 m2，種植小麥16行，15 cm等行距種植，人工條播，播種量約為300 kg/ hm2，灌溉方式為滴灌，1管4行，總灌水量6 000 m3/hm2，各處理采用水表控制灌溉量，其他栽培管理措施參照當(dāng)?shù)卮筇??；史謩e為尿素(N=46.4%)，重過磷酸鈣(P2O5=44%)以及磷酸一銨(N=12%，P2O5=61%)，有機(jī)肥為商品有機(jī)肥，有機(jī)肥養(yǎng)分含量為N 1.78%、P2O51.96%、K2O 0.53%?？偸┓柿康?0%做基肥(有機(jī)肥全部基施，其余基肥化肥補(bǔ)齊)剩余肥料在后期隨水滴施。表1，表2

表1 不同處理施肥量

表2 小麥不同生育時(shí)期水肥分配比例

播種前采集試驗(yàn)地基礎(chǔ)土樣(0～20 cm)。分別于小麥苗期、拔節(jié)期、孕穗期、揚(yáng)花期和成熟期采集滴灌帶處垂直0～20 cm土樣，取5點(diǎn)進(jìn)行混合樣品，風(fēng)干后過篩保存用于土壤養(yǎng)分測(cè)定。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

NaHCO3浸提-比色法測(cè)定速效磷，堿解擴(kuò)散法測(cè)堿解氮，醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)速效鉀，重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)。小麥產(chǎn)量在小麥成熟后，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的1 m2對(duì)各處理進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，測(cè)定其穗數(shù)，穗粒數(shù)，千粒重，理論產(chǎn)量和實(shí)測(cè)產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量影響

研究表明，施肥處理前期對(duì)土壤堿解氮的增加效果不顯著，在拔節(jié)期后，各施肥處理會(huì)顯著增加土壤堿解氮含量，其中有機(jī)肥替代20%化肥處理的增加效果更為顯著，2018年試驗(yàn)中T2處理各時(shí)期堿解氮含量平均比T1處理增加14.33%，T3處理各時(shí)期堿解氮含量平均比T1處理增加16.59%，除苗期各處理無顯著差異外，其余各時(shí)期中，T3處理的堿解氮含量均顯著高于CK處理的堿解氮，T2處理同樣高于不施肥處理但是差異不顯著。2019年試驗(yàn)中，T2處理各時(shí)期堿解氮含量平均比T1處理增加14.40%，T3處理各時(shí)期堿解氮含量平均比T1處理增加20.06%，苗期各處理間同樣無差異，T3處理與T2處理在苗期、拔節(jié)期、孕穗期無顯著差異，但是在揚(yáng)花期、成熟期與收獲期T3處理的堿解氮含量顯著高于T2處理。有機(jī)肥替代20%化肥能較常規(guī)施肥顯著增加堿解氮含量。圖1

圖1 不同施肥處理下土壤堿解氮含量變化

研究表明，在定點(diǎn)施肥的第2年，土壤有效磷會(huì)有一定程度的下降，2019年T1處理速效磷含量比2018年T1處理研究表明，速效磷下降15.4%，2019年T3處理速效磷含量?jī)H比2018年T3處理下降9.8%，在2018年試驗(yàn)中，T2處理速效磷含量比T1處理增加12.4%而T3處理比T1處理增加14.5%，在各生育期中，T3處理速效磷含量均顯著高于T1處理且與T2處理無顯著差異。2019年各時(shí)期T3處理的速效磷含量顯著高于T1處理，T2處理的速效磷含量較T1處理增加12.7%。除收獲期T3處理速效磷含量與T2處理無顯著差異之外，其他時(shí)期均為T3處理速效磷含量顯著高于T2處理，T3處理速效磷含量比T1處理與T2處理分別高20.5%與6.9%。各處理有效磷含量相比較為T3處理>T2處理>T1處理。圖2

圖2 不同施肥處理下土壤速效磷含量變化

各施肥處理均可顯著提高土壤速效鉀含量，各施肥處理之間存在顯著的差異水平。同一年份，施肥處理的土壤速效鉀均高于空白對(duì)照，有機(jī)肥替代化肥增加速效鉀含量最明顯。2018～2019年，土壤速效鉀含量隨著種植年限的延長(zhǎng)呈下降的趨勢(shì)，而施肥處理較不施肥處理表現(xiàn)出有效的緩解土壤速效鉀含量下降的能力。2018年T2處理速效鉀含量較T1處理增加7.1%，T3處理速效鉀含量分別比T1處理與T2處理增長(zhǎng)8.7%與1.5%。2019年，T2處理速效鉀含量比T1處理增加5.4%，T3處理速效鉀含量分別比T1處理與T2處理增加17.7%與11.6%。圖3

圖3 不同施肥處理下土壤速效鉀含量變化

2.2 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

研究表明，施肥處理可以明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，且在連續(xù)種植的第2年有機(jī)質(zhì)含量會(huì)有所增加，且有機(jī)肥替代化肥處理會(huì)顯著增加有機(jī)質(zhì)含量，在第1年試驗(yàn)處理中T2處理有機(jī)質(zhì)含量較T1處理高15.2%，T3處理僅比T2處理高6.8%但比T1處理高出23.1%。在第2年試驗(yàn)處理中，T2處理的有機(jī)質(zhì)含量比T1高出29.8%，T3處理分別比T1處理與T2處理高出40.7%與8.4%，第2年有機(jī)肥替代化肥處理的有機(jī)質(zhì)含量增長(zhǎng)幅度明顯高于第1年有機(jī)肥替代處理。圖4

圖4 不同施肥處理下土壤有機(jī)質(zhì)含量變化

2.3 不同施肥處理對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素影響

研究表明，第1年試驗(yàn)中施肥處理與不施肥處理相比，除穗數(shù)與千粒重上無顯著差異之外，施肥處理均能顯著提高每株穗粒數(shù)與理論產(chǎn)量，且有機(jī)肥替代20%化肥的處理效果優(yōu)于常規(guī)施化肥的處理，而2個(gè)處理間差異不顯著，常規(guī)施肥處理與有機(jī)肥替代20%化肥處理分別比不施肥處理增加4.04%與7.44%；常規(guī)施肥處理的與理論產(chǎn)量的每株穗粒數(shù)分別比不施肥處理的每株穗粒數(shù)平均增加11.13%與8.85%。常規(guī)施肥處理與有機(jī)肥替代20%化肥處理分別比不施肥處理增加17.99%與20.05%。在第2年施肥處理中，T2和T32個(gè)施肥處理的小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素以及產(chǎn)量均顯著高于不施肥處理，2個(gè)處理間差異不顯著。T1處理的小麥產(chǎn)量較T2處理低34.4%，比T3處理低43.6%。在連續(xù)種植小麥的第2年，小麥產(chǎn)量會(huì)有一些幅度的減產(chǎn)，但施肥處理的減產(chǎn)幅度會(huì)小于不施肥處理，而有機(jī)肥替代化肥的處理減產(chǎn)幅度更小。表3

表3 不同施肥處理下春小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素變化

3 討 論

3.1 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量影響

有機(jī)肥替代20%化肥處理對(duì)土壤中堿解氮含量有顯著的增加，第2年的T3處理各時(shí)期堿解氮含量平均比T1處理增加20.06%。有機(jī)肥替代20%化肥處理同樣增加速效磷養(yǎng)分含量并且在連續(xù)2年后差異更顯著，第2年中的T3處理各時(shí)期土壤速效磷含量比T1處理與T2處理分別高20.5%與6.9%，新疆土壤基本養(yǎng)分狀況為“缺氮、少磷、富鉀”，所以在連續(xù)施肥處理中并沒有施用鉀肥，而土壤中速效鉀含量會(huì)隨著種植年限的增加而表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，施肥處理較不施肥處理可以有效的緩解土壤中速效鉀含量的下降。T3處理各時(shí)期土壤速效鉀含量分別比T1處理與T2處理增加17.7%與11.6%。沈冰濤等[12]試驗(yàn)證明，適當(dāng)比例有機(jī)肥替代化肥可以提高土壤速效養(yǎng)分。宇萬太等[16]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥可以顯著提高土壤中有效養(yǎng)分，這與研究結(jié)果一致，有機(jī)肥替代20%化肥處理較不施肥處理能顯著增加各速效養(yǎng)分含量。

3.2 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量影響

唐繼偉等[17]研究發(fā)現(xiàn)在施肥量一致的情況下，與化肥相比，有機(jī)肥存在顯著改善土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量和增加土壤營(yíng)養(yǎng)等方面的作用。邢鵬飛等[18]研究也表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著施入有機(jī)肥比例的增加而相對(duì)增加，施入有機(jī)肥可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的作用，可以用來改善有機(jī)質(zhì)貧乏地區(qū)的土壤養(yǎng)分。而在試驗(yàn)中，第1年T3處理僅比T2處理高6.8%比T1處理高23.1%。但是在第2年試驗(yàn)處理中，T3處理分別比T1處理與T2處理高40.7%與8.4%，有機(jī)肥替代化肥處理會(huì)顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量并且在連續(xù)2年定點(diǎn)施肥后土壤有機(jī)質(zhì)增加效果更加顯著。

3.3 不同施肥處理對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素影響

研究結(jié)果表明，采用20%有機(jī)肥替代部分化肥處理，不但降低了化肥的使用量而且小麥產(chǎn)量較不施肥處理有顯著提高，連續(xù)2年定點(diǎn)施肥處理后，雖然前茬小麥秸稈還田，但是第2年小麥產(chǎn)量較第1年有小幅度的減產(chǎn)，而有機(jī)肥替代化肥處理減產(chǎn)幅度較小，溫延臣等[10]研究證明，采取有機(jī)肥適當(dāng)替代化肥施用，養(yǎng)分能協(xié)調(diào)平衡供應(yīng)，可適當(dāng)滿足作物生產(chǎn)需求同時(shí)獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，同時(shí)適當(dāng)減少化肥用量，沈冰濤等[12]研究也證明，在麥田配施一定量有機(jī)肥能夠增加有效分蘗，提高穗粒數(shù)與有效穗數(shù)，有利于產(chǎn)量三要素的協(xié)同提高，從而增加小麥產(chǎn)量。而試驗(yàn)中T3處理的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、產(chǎn)量與T2處理無顯著差異，大概是因?yàn)檫B續(xù)種植年限過短導(dǎo)致差異并不明顯。但T3處理與T2處理均與T1處理有顯著差異這與前人研究結(jié)果相似。

4 結(jié) 論

有機(jī)肥替代20%化肥處理(T3處理)能夠改善滴灌農(nóng)田土壤理化性質(zhì)，對(duì)春小麥產(chǎn)量和地力提升都有較為明顯的作用。有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)提高土壤堿解氮、速效磷、速效鉀等速效養(yǎng)分方面均顯著高于不施肥處理(T1處理)且略高于農(nóng)戶常規(guī)施肥處理(T2處理)但差異不顯著，2019年T3處理的堿解氮、速效磷、速效鉀分別比T1處理增加20.06%、20.5%和17.7%。T3處理可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，尤其連續(xù)有機(jī)肥替代化肥2年后的增加效果更為明顯。T3處理較T2處理與T1處理有機(jī)質(zhì)分別增加8.4%與40.7%，其中與T1差異顯著。T2處理與T3處理均能顯著提高小麥的單穗重、單株穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，連續(xù)2年種植后，T3處理穗粒數(shù)分別比T1處理的每株穗粒數(shù)平均增加11.13%與8.85%，而產(chǎn)量較T1處理增加43.6%。T2處理產(chǎn)量比T1處理增加34.4%，產(chǎn)量大小順序?yàn)門3>T2>T1，T3處理較T2處理能更加有效的提高小麥產(chǎn)量。有機(jī)肥替代20%化肥處理可以培肥土壤，提升土壤地力，增加產(chǎn)量，比常規(guī)處理更適用于新疆綠洲春小麥種植施肥。