有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)小麥產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響

王偉 候麗麗 崔新菊 周大偉 劉凡 董世磊

摘 要：為研究化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)小麥生長和土壤質(zhì)量的影響，篩選適宜小麥品種新冬42號(hào)生長的有機(jī)肥和化肥配比，設(shè)置常規(guī)化肥減量25%配施有機(jī)肥（CF+M25）、常規(guī)化肥減量50%配施有機(jī)肥（CF+M50）、常規(guī)化肥減量75%配施有機(jī)肥（CF+M75）、常規(guī)化肥（CF）、空白對(duì)照（CK）等5個(gè)處理，進(jìn)行田間小區(qū)試驗(yàn)，分析有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)小麥產(chǎn)量和土壤質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，有機(jī)氮配施比例為50%時(shí)，能促進(jìn)小麥增產(chǎn)且有效降低化肥施用量，冬小麥達(dá)到最大產(chǎn)量的最佳無機(jī)氮配比理論值為21.3%;M處理與CF、CK處理呈顯著性差異，比對(duì)照增加17.02%，比純化肥增加10.68%;堿解氮含量排序?yàn)镃F+M50>CF+M25>CF>M>CF+M75;CF處理有效磷積累量高于有機(jī)肥配施處理，比對(duì)照高出29.37%。與對(duì)照相比，施肥處理增加了小麥產(chǎn)量，改善了土壤質(zhì)量，與單施化肥相比，有機(jī)無機(jī)肥配施可有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，穩(wěn)定小麥產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：有機(jī)無機(jī)肥配施;小麥;產(chǎn)量;土壤質(zhì)量

中圖分類號(hào) S512.1;S311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2022）01-0092-03

Effects of Combined Application of Organic and Inorganic Fertilizers on Wheat Yield and Soil Quality

WANG Wei1 ?HOU Lili2 ?CUI Xinju2 ?DONG Shilei2 ?ZHOU Dawei2 ?LIU Fan2

（1Agricultural Technology Service in Yining City， Yining 835000， China; 2Yili Institute of Agricultural Science， Yining 835000， China）

Abstract： In order to determine the effect of reducing chemical fertilizers and applying organic fertilizers on wheat growth and soil quality， the suitable ratio of organic fertilizer and chemical fertilizer for the growth of wheat variety Xindong 42 was selected. ， which under an 25% reduction in conventional chemical fertilizers and combined with organic fertilizers（CF+M25）、50% reduction of conventional fertilizers and organic fertilizer（CF+M50）、Conventional fertilizer reduction by 75% combined with organic fertilizer （CF+M75）、Conventional fertilizer（CF）、Blank control（CK） field trial of 5 treatments were applied，The effects of combined application of organic fertilizers on wheat yield and soil quality were analyzed. The results show， When the ratio of organic nitrogen is 50%， it can increase wheat yield and effectively reduce the amount of chemical fertilizer. The theoretical value of the best inorganic nitrogen ratio when winter wheat reaches the maximum yield is 21.3%; there is a significant difference between the M treatment and the CF and CK treatments. Compared with the control， it increased by 17.02% and compared with the purified fertilizer by 10.68%; the alkaline hydrolyzed nitrogen content was in the order of CF+M50>CF+M25>CF>M>CF+M75; the effective phosphorus accumulation of the CF treatment was higher than that of the organic fertilizer treatment. The control was 29.37% higher. Compared with the control， the fertilization treatment increased the yield of wheat and improved the soil quality. Compared with the single application of chemical fertilizers， the combined application of organic and inorganic fertilizers could effectively increase the content of soil organic matter and stabilize the yield of wheat.

Key words： Organic-inorganic fertilization; Wheat; Grain yield; Soil quality

小麥?zhǔn)俏覈笾饕Z食作物之一，小麥持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)在保障國家糧食安全方面有著非常重要的作用。生物有機(jī)肥作為一種新型高效安全的復(fù)合肥料，營養(yǎng)元素豐富，不僅可以為作物提供充足的養(yǎng)分，還能改善土壤理化性狀，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤質(zhì)量[1-3]。采用有機(jī)無機(jī)肥料配施，是減施化學(xué)肥料穩(wěn)定小麥產(chǎn)量的重要措施之一[4-5]。研究表明[6]，合理配施化肥與有機(jī)肥，可以維持小麥產(chǎn)量，降低化肥施用量，提高氮肥利用率。有研究表明[7]，有機(jī)肥替代20%化肥處理與農(nóng)戶常規(guī)施肥處理，均能增加小麥產(chǎn)量、提高土壤速效、有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)肥替代處理會(huì)在減少化肥施用的同時(shí)達(dá)到與農(nóng)戶常規(guī)施化肥一樣的效果，且土壤各養(yǎng)分的增加效果隨種植年限的增加而極顯著增加。本研究通過長期定位田間試驗(yàn)，比較不同有機(jī)無機(jī)肥料配施比例對(duì)小麥產(chǎn)量和土壤質(zhì)量的影響，明確新疆伊犁地區(qū)小麥田與定量有機(jī)肥配合施用的最佳比例，以期為指導(dǎo)小麥合理平衡施肥，減施化肥，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 定位試驗(yàn)開始于2017年，試驗(yàn)設(shè)在伊犁州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田進(jìn)行，位于伊寧市東郊（E081°23′，N43°56′）。屬中溫帶半干燥大陸性氣候，2020年平均氣溫10.1℃，降水量273.6mm，蒸發(fā)量957.1mm，日照時(shí)數(shù)2886.7h，無霜期213d。2017年初始年份土壤養(yǎng)分含量見表1。試驗(yàn)地前茬為小麥。

1.2 試驗(yàn)材料 供試材料為伊犁州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的冬小麥品種新冬42號(hào)。以尿素（N含量46.4%）和當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)上出售的商品有機(jī)肥（N13%、P2O5 0%、K2O 2%、有機(jī)質(zhì)>45%）作為氮肥來源，以重過磷酸鈣（P2O5 含量44%）和硫酸鉀（K2O含量52%）作為磷肥、鉀肥來源。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以總氮含量相等為施肥原則，設(shè)置5個(gè)施肥處理：不施肥（CK）、常規(guī)化肥（CF）、有機(jī)肥替代25%氮肥（CF+M25）、有機(jī)肥替代50%氮肥（CF+M50）、有機(jī)肥替代75%氮肥（CF+M75）。小區(qū)面積225m2（15m×15m），重復(fù)3次。施肥方式：有機(jī)肥、磷肥120kg·hm-2、鉀肥30kg·hm-2作基肥一次性施入，尿素按試驗(yàn)設(shè)計(jì)以4∶6分別于播種期、拔節(jié)期追施。播種量300kg·hm-2，行距20cm，播深3～4cm，設(shè)置保護(hù)行，按當(dāng)?shù)氐喂啻筇锍Ｒ?guī)管理。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 冬小麥產(chǎn)量測(cè)定 每小區(qū)取10m2實(shí)打?qū)嵤?，?jì)算產(chǎn)量。

1.4.2 土樣采集與測(cè)定 土壤樣品分別于試驗(yàn)前和小麥?zhǔn)斋@后采集，各處理小區(qū)按對(duì)角線取土樣，采用取土鉆采集0～20cm耕作層土壤，混合樣品風(fēng)干、研磨、過篩后備用。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析 采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用DPS 7.0、SPSS 23.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Orgin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響 化肥減量配施不同比例有機(jī)肥對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響見圖1，應(yīng)用二次多項(xiàng)式對(duì)不同有機(jī)氮比例冬小麥產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合和分析，得到擬合方程y=-1938.2x2+825.49x+6230.8，R2為0.9638，模擬結(jié)果表明，冬小麥達(dá)到最大產(chǎn)量時(shí)的最佳無機(jī)氮配比為21.3%，產(chǎn)量達(dá)6318.8kg/hm2。本試驗(yàn)結(jié)果中，有機(jī)氮比例為50%產(chǎn)量高于不施有機(jī)肥處理，最大產(chǎn)量達(dá)6296.5kg/hm2，但差異不顯著，說明配施有機(jī)肥能促進(jìn)小麥增產(chǎn)且有效降低化肥施用量。

2.2 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響 有機(jī)無機(jī)配施對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響見圖2，由于有機(jī)無機(jī)配施等因素的影響，各處理間有機(jī)質(zhì)含量存在差異，施用有機(jī)肥的處理有機(jī)質(zhì)含量整體高于不施肥和純化肥處理，且隨著有機(jī)肥配施比例的增加而增加。其中，M處理與CF和CK處理呈顯著性差異，比對(duì)照增加17.02%，比純化肥增加10.68%，說明有機(jī)肥替代化肥可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。

2.3 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)土壤堿解氮的影響 不同處理對(duì)土壤堿解氮含量的測(cè)定結(jié)果（圖3）表明：土壤堿解氮作為氮素有效性指標(biāo)，直接體現(xiàn)土壤中氮元素的供給狀況，通過施肥各處理堿解氮含量均有所增加，但處理間差異不明顯。堿解氮含量排序?yàn)镃F+M50>CF+M25>CF>M>CF+M75。由此可見，合理肥料配施可提高土壤堿解氮的供應(yīng)能力。

2.4 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)土壤速效磷的影響 速效磷是能夠被小麥直接吸收利用的磷素形式，可直接作為磷素供給狀況的體現(xiàn)。由圖4可知，施肥對(duì)速效磷含量有影響，施肥處理均提高了小麥?zhǔn)斋@后土壤速效磷的積累，CF處理有效磷積累量高于有機(jī)肥配施處理，比對(duì)照高出29.37%，但各處理間無顯著性差異。

3 結(jié)論與討論

化肥在我國糧食產(chǎn)量的增加中發(fā)揮了重要作用，但我國單位面積化肥施用量已遠(yuǎn)超其他國家?；释度胍堰M(jìn)入邊際報(bào)酬遞減階段，持續(xù)增加化肥施用量無法實(shí)現(xiàn)糧食產(chǎn)量的增加，通過調(diào)整施肥方式，優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)等措施提高化肥利用效率，進(jìn)一步發(fā)揮技術(shù)要素對(duì)糧食增產(chǎn)的作用[8]。本研究結(jié)果表明，有機(jī)氮配施比例為50%時(shí)，能促進(jìn)小麥增產(chǎn)且有效降低化肥施用量，冬小麥達(dá)到最大產(chǎn)量的最佳無機(jī)氮配比理論值為21.3%。施肥增加作物產(chǎn)量的原因可能是維持了土壤肥力或培肥土壤，為植株生理活動(dòng)提供養(yǎng)分來源，協(xié)調(diào)植株源庫關(guān)系[9]。說明有機(jī)肥部分替代化肥后，有機(jī)與無機(jī)養(yǎng)分能協(xié)調(diào)平衡供應(yīng)，滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求，使作物產(chǎn)量保持穩(wěn)產(chǎn)及高產(chǎn)，同時(shí)可以減少化肥用量[10]。這與李燕、丁維婷[11-12]等研究結(jié)果相似。

生物有機(jī)肥在提高土壤微生物碳和微生物氮方面有明顯作用，通過改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤透氣性、孔隙度，降低土壤緊實(shí)度，促進(jìn)植物根系的生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量。有機(jī)-無機(jī)肥配施不僅能為作物生長提供速效養(yǎng)分，還能有效增加肥料肥效，確保土壤養(yǎng)分持續(xù)供給[13-14]。本研究結(jié)果表明，純有機(jī)肥處理比純化肥處理有機(jī)質(zhì)含量增加10.68%，顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，施肥處理的堿解氮和速效磷含量高于無肥處理，合理有機(jī)無機(jī)配施在保持穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的條件下，提高了土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量，這與丁煥新[15-16]等的研究結(jié)果一致。說明在穩(wěn)定小麥產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，可通過有機(jī)無機(jī)配施方式改善伊犁地區(qū)小麥種植區(qū)域土壤質(zhì)量，減輕土壤環(huán)境化肥面源污染，為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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（責(zé)編：張宏民）