不同培肥措施對(duì)新增耕地養(yǎng)分變化及作物產(chǎn)量的影響

閆 童，楊化恩，劉鳳華，孫玉瑩

（臨沂市河?xùn)|區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東臨沂 276034）

0 引言

耕地是中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的頂梁柱，對(duì)國(guó)家和社會(huì)穩(wěn)定有著十分重要的作用[1]。但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)可用耕地資源日益萎縮，在人均耕地資源不足的國(guó)情下，耕地的減少和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)耕地資源需求之間的矛盾日益突出。在可持續(xù)發(fā)展的決策基礎(chǔ)上，中國(guó)創(chuàng)造性的提出了耕地“占補(bǔ)平衡”。其基本準(zhǔn)則是：非農(nóng)建設(shè)經(jīng)批準(zhǔn)占用耕地的，要補(bǔ)充與所占用耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量相當(dāng)?shù)母豙2]?！罢佳a(bǔ)平衡”政策的實(shí)施，切實(shí)保障了耕地資源的可持續(xù)性，有效地權(quán)衡了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和耕地的可持續(xù)。

2018年山東省臨沂市河?xùn)|區(qū)通過(guò)舊村復(fù)墾、土地平整的等措施新增耕地218.32 hm2，實(shí)現(xiàn)了耕地的“占補(bǔ)平衡”。但調(diào)查顯示，新增耕地養(yǎng)分普遍較低，2018年項(xiàng)目區(qū)玉米產(chǎn)量?jī)H為4575 kg/hm2，經(jīng)濟(jì)效益較低，嚴(yán)重影響了承包戶的積極性，也對(duì)耕地“占補(bǔ)平衡”政策的推廣造成不利影響。因此，筆者結(jié)合耕地質(zhì)量保護(hù)提升項(xiàng)目的實(shí)施，整合了測(cè)土配方施肥技術(shù)、秸稈還田技術(shù)、增施有機(jī)肥技術(shù)、緩控施肥技術(shù)等耕地質(zhì)量保護(hù)提升措施，開(kāi)展培肥試驗(yàn)，以期找出最佳的培肥措施，有效提升耕地質(zhì)量，增加農(nóng)民收益。

1 材料與方法

1.1 項(xiàng)目區(qū)概況

試驗(yàn)于2018—2020年在山東省臨沂市河?xùn)|區(qū)新增耕地項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行，項(xiàng)目區(qū)介于東經(jīng)118°27′—118°36′、北緯35°16′—35°21′之間，涉及29個(gè)村莊，新增耕地218.32 hm2，主要種植模式為小麥-玉米輪作。2018年土壤調(diào)查結(jié)果顯示，項(xiàng)目區(qū)新增耕地土壤pH 7.26，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為9.45 g/kg，土壤堿解氮平均含量為64.3 mg/kg，土壤有效磷平均含量為9.7 mg/kg，土壤速效鉀平均含量為66.3 mg/kg，土壤養(yǎng)分相對(duì)較低。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理，其中不施肥處理(T0)、習(xí)慣施肥處理(T1)為對(duì)照處理；配方施肥處理(T2)、增施有機(jī)肥處理(T3)、秸稈還田處理(T4)為培肥處理。各處理化肥施入總量相同（T0除外），其中增施有機(jī)肥處理(T3)是在配方施肥處理(T2)的基礎(chǔ)上每公頃增施1200 kg有機(jī)肥。秸稈還田處理(T4)是在配方施肥處理(T2)的基礎(chǔ)上應(yīng)用了秸稈還田技術(shù)，其他處理均不實(shí)施秸稈還田。每個(gè)小區(qū)40 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)排列。各處理小麥在返青期追施尿素75 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素75 kg/hm2，剩余氮肥和全部的磷肥、鉀肥作為基肥一次性施入。各處理玉米肥料均作為基肥一次性施入，不再追肥。

1.3 供試材料

小麥習(xí)慣施肥、配方肥含量均為45%，其中習(xí)慣施肥氮磷鉀配方為N(15)-P2O5(15)-K2O(15)，配方肥氮磷鉀配方為N(16)-P2O5(13)-K2O(16)。玉米習(xí)慣施肥和配方肥含量均為42%，氮磷鉀配方均為N(26)-P2O5(6)-K2O(6)，但配方肥50%氮肥為控釋尿素。供試有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量為45%，氮磷鉀總含量為5.1%。供試小麥品種為‘濟(jì)麥22號(hào)’；玉米為‘鄭丹985’。

1.4 樣品處理與分析

2018年小麥播種施肥前采集試驗(yàn)田基礎(chǔ)土樣，2019、2020年同一時(shí)期采集第二次、第三次土樣。土壤樣品采集后按照土壤分析技術(shù)規(guī)范[3]進(jìn)行處理分析。所有小區(qū)小麥、玉米實(shí)收計(jì)產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)利用Excel統(tǒng)計(jì)與圖表分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培肥處理新增耕地土壤pH的變化

由表1可以看出，2018年各處理土壤pH較高，變幅在pH 7.28～7.33之間，處理之間差異不顯著。2020年5個(gè)處理土壤pH略有下降，但是下降幅度不大。2020年不施肥處理(T0)、習(xí)慣施肥處理(T1)、配方施肥處理(T2)、增施有機(jī)肥處理(T3)、秸稈還田處理(T4)的土壤pH分別較2018年下降了0.03、0.05、0.06、0.07、0.03個(gè)單位。2019、2020年各處理之間土壤pH差異不顯著。

表1 不同培肥處理土壤pH的變化

2.2 不同培肥處理新增耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量變化

由表2可以看出，2018—2020年各施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤有機(jī)質(zhì)含量均成上升趨勢(shì)，其中秸稈還田處理(T4)土壤有機(jī)質(zhì)含量上升幅度最大，其含量為14.9 mg/kg，較 2018年上升了 4.7 mg/kg，增幅為46.07%。與2018年相比較，2020年習(xí)慣施肥處理(T1)土壤有機(jī)質(zhì)含量增幅較小，其含量為11.1 mg/kg，較2018年上升了1.2 mg/kg，增幅為12.12%。配方施肥處理(T2)和增施有機(jī)肥處理(T3)土壤有機(jī)質(zhì)含量為12.7、13.6 mg/kg，分別較2018年上升了2.6、3.9 mg/kg，增幅為25.74%、40.21%。

表2 不同培肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化 g/kg

2018年各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，變幅在9.7～10.2之間，處理之間差異不顯著。2019年不同處理土壤有機(jī)質(zhì)含量存在明顯差異，其大小依次為：秸稈還田處理(T4)＞增施有機(jī)肥處理(T3)＞配方施肥處理(T2)＞習(xí)慣施肥處理(T1)＞不施肥處理(T0)，其中秸稈還田處理(T4)、增施有機(jī)肥處理(T3)有機(jī)質(zhì)含量與不施肥處理(T0)差異達(dá)顯著水平。2020年不同施肥處土壤有機(jī)質(zhì)含量存在明顯差異，其大小順序與2019年基本一致，其中秸稈還田處理(T4)、增施有機(jī)肥處理(T3)土壤有機(jī)質(zhì)含量與其他3個(gè)處理差異均達(dá)顯著水平。

2.3 不同培肥處理新增耕地土壤堿解氮含量變化

由表3可以看出，2018—2020年不施肥處理(T0)土壤堿解氮含量呈下降趨勢(shì)，2020年其含量為73.4 mg/kg，較2018年下降了2.5 mg/kg。2018—2020年施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤堿解氮含量均成上升趨勢(shì)，2020年4個(gè)處理土壤堿解氮含量為80.3、80.6、81.3、81.6 mg/kg，分別較2018年增加了4.0、5.4、4.9、5.0 mg/kg，增幅為5.24%、7.18%、6.41%、6.53%。

表3 不同培肥處理土壤堿解氮含量的變化 mg/kg

2019年4個(gè)施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤有機(jī)質(zhì)含量均與不施肥處理(T0)差異達(dá)顯著水平，而4個(gè)施肥處理之間差異不顯著，2020年不同處理土壤堿解氮含量差異狀況與2019年類似。

2.4 不同培肥處理新增耕地土壤有效磷含量變化

由表4可以看出，2018—2020年不施肥處理(T0)土壤有效磷含量變化趨勢(shì)不明顯。2018—2020年4個(gè)施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤有效磷含量均成上升趨勢(shì)，其中習(xí)慣施肥處理(T1)有效磷含量增幅最大，2020年其含量為13.1 mg/kg，較2018增加了4.5 mg/kg，增幅為52.32%。配方施肥處理(T2)土壤有效磷含量增加最小，2020年其含量為11.9 mg/kg，較2018增加了2.6 mg/kg，增幅為27.96%。增施有機(jī)肥處理(T3)和秸稈還田處理(T4)土壤有效磷含量為12.1、12.4 mg/kg，分別較2018年增加了3.7、3.9 mg/kg，增幅為44.05%、45.88%。

表4 不同培肥處理土壤有效磷含量的變化 mg/kg

2019年4個(gè)施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤有效磷含量均與不施肥處理(T0)差異達(dá)顯著水平，而4個(gè)不同施肥處理之間差異不顯著。2020年4個(gè)施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤有效磷含量均與不施肥處理(T0)之間差異達(dá)顯著水平，并且習(xí)慣施肥處理(T1)與配方施肥處理(T2)之間差異也達(dá)到顯著水平。

2.5 不同培肥處理新增耕地土壤速效鉀含量變化

由表5可以看出，2018—2020年不施肥處理(T0)土壤速效鉀含量呈下降趨勢(shì)，但下降幅度不大，2020年其含量為57.9 mg/kg，較2018年下降了1.7 mg/kg。2018—2020 年 4 個(gè)施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤速效鉀含量均成上升趨勢(shì)，其中增施有機(jī)肥處理(T3)和秸稈還田處理(T4)增幅較大，2020年其含量為72.2、74.3 mg/kg，分別較2018年增加了12.6、13.2 mg/kg，增幅為21.14%、21.60%。

表5 不同培肥處理土壤速效鉀含量的變化 mg/kg

2019年4個(gè)施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤速效鉀含量均與不施肥處理(T0)差異達(dá)顯著水平；與習(xí)慣施肥(T1)土壤速效鉀含量相比較，增施有機(jī)肥處理(T3)和秸稈還田處理(T4)差異均達(dá)顯著水平。2020年4個(gè)施肥處理(T1、T2、T3、T4)土壤速效鉀含量均與不施肥處理(T0)差異達(dá)顯著水平；與習(xí)慣施肥(T1)土壤速效鉀含量相比較，配方施肥處理(T2)、增施有機(jī)肥處理(T3)和秸稈還田處理(T4)差異均達(dá)顯著水平；與配方施肥處理(T2)土壤速效鉀含量相比較，秸稈還田處理(T4)差異達(dá)顯著水平。

2.6 不同培肥處理對(duì)新增耕地作物產(chǎn)量的影響

由表6可以看出，2019年不同處理之間小麥產(chǎn)量存在明顯差異，其中不施肥處理(T0)小麥產(chǎn)量顯著低于其它施肥處理(T1、T2、T3、T4)。4個(gè)不同施肥處理之間小麥產(chǎn)量也存在明顯差別，其中習(xí)慣施肥處理(T1)產(chǎn)量最低，為5181.0 kg/hm2，增施有機(jī)肥處理(T3)產(chǎn)量最高，為5733.0kg/hm2，較習(xí)慣施肥處理增產(chǎn)553.0kg/hm2，增幅為10.64%，兩處理差異達(dá)顯著水平。秸稈還田處理(T3)和配方施肥處理(T2)產(chǎn)量為5622.0 kg/hm2和5481.0 kg/hm2，分別較習(xí)慣施肥處理增產(chǎn)440.5 kg/hm2和299.5 kg/hm2，增幅為8.50%和5.78%。2019年不同處理玉米產(chǎn)量狀況與小麥基本一致。

表6 不同培肥處理作物產(chǎn)量變化 kg/hm2

2020年不同處理小麥產(chǎn)量差異狀況與2019年類似，其產(chǎn)量大小依次為：增施有機(jī)肥處理(T3)＞秸稈還田處理(T4)＞配方施肥處理(T2)＞習(xí)慣施肥處理(T1)＞不施肥處理(T0)。與習(xí)慣施肥處理(T1)小麥產(chǎn)量相比較，增施有機(jī)肥處理(T3)、秸稈還田處理(T4)、配方施肥處理(T2)差異均達(dá)到顯著水平。與配方施肥處理(T2)小麥產(chǎn)量相比較，增施有機(jī)肥處理(T3)、秸稈還田處理(T4)差異也達(dá)顯著水平。2020年秸稈還田處理(T4)玉米產(chǎn)量最高，為6657.5 kg/hm2，較習(xí)慣施肥處理(T1)增加了616.0 kg/hm2，增幅為10.20%，兩處理間差異達(dá)顯著水平。增施有機(jī)肥處理(T3)產(chǎn)量為6546.0 kg/hm2，較習(xí)慣施肥處理(T1)增加了505.0 kg/hm2，增幅為8.36%，兩處理間差異也達(dá)顯著水平。

2.7 不同培肥處理新增耕地作物產(chǎn)量效益分析

與習(xí)慣施肥處理(T1)相比較，2019年小麥配方施肥處理(T2)、增施有機(jī)肥處理(T3)、秸稈還田處理(T4)均有不同的增收效果，其中有機(jī)肥處理(T3)增收1378.8元/hm2，增收效果最好。但綜合考慮增施有機(jī)肥和秸稈還田的成本后，秸稈還田處理(T4)增加收益最高，為801.3元/hm2；增施有機(jī)肥處理(T3)效果次之，為778.8元/hm2，配方施肥處理(T2)增加收益最低，為748.8元/hm2。與習(xí)慣施肥處理(T1)相比較，2019年玉米增施有機(jī)肥處理(T3)增收效果最好，為1736.1元/hm2，但綜合考慮成本，秸稈還田處理(T4)增加收益最高，為1359.2元/hm2，增施有機(jī)肥處理(T3)和配方肥處理(T2)增加收益差別不大，分別為1136.1元/hm2和1132.7元/hm（2表7）。

與習(xí)慣施肥處理(T1)相比較，2020年小麥配方施肥處理(T2)、增施有機(jī)肥處理(T3)、秸稈還田處理(T4)均有不同的增收效果，其中增施有機(jī)肥處理(T3)增收最高，為1288.8元/hm2，但是綜合計(jì)算成本，增施有機(jī)肥處理(T3)增收最低，為688.8元/hm2。秸稈還田處理(T4)增加收益最高，但與配方施肥處理(T2)差別不大。秸稈還田處理(T4)、配方施肥處理(T2)分別較習(xí)慣施肥處理(T1)增加收益733.8元/hm2和718.8元/hm2。與習(xí)慣施肥(T1)相比較，2020年玉米秸稈還田處理(T4)增收最高，為1663.2元/hm2，增施有機(jī)肥(T3)處理其次，為1363.5元/hm2，綜合考慮增施有機(jī)肥(T3)和秸稈還田處理(T4)的成本，3個(gè)施肥處理較習(xí)慣施肥增效高低依次為：秸稈還田處理(T4)＞配方施肥處理(T2)＞增施有機(jī)肥處理(T3)（見(jiàn)表7）。

表7 不同培肥處理作物經(jīng)濟(jì)效益分析 元/hm2

3 討論

3.1 不同培肥措施對(duì)新增耕地養(yǎng)分狀況的影響

新增耕地與原來(lái)耕地相比，存在著肥力低、生物種類匱乏、結(jié)構(gòu)不良等缺點(diǎn)，其中肥力水平低這一不足嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)的發(fā)展[4]。試驗(yàn)結(jié)果表明，2018年試驗(yàn)田各小區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量在9.7～10.2 g/kg之間，土壤堿解氮含量在75.2～76.6 mg/kg之間，土壤有效磷含量在8.4～9.3 mg/kg之間，土壤速效鉀含量59.6～61.1 mg/kg之間，養(yǎng)分含量較低。與2018年相比較，2020年不同培肥處理土壤pH變化不大，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均有不同程度上升，其中增施有機(jī)肥和秸稈還田處理增幅較大。2020年增施有機(jī)肥處理土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別較2018年增加了40.21%、6.41%、44.05%、21.14%。2020年秸稈還田處理土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別較2018年增加了46.07%、6.53%、45.88%、21.60%。說(shuō)明增施有機(jī)肥和秸稈還田能夠快速提升新增耕地的養(yǎng)分含量，與前人研究結(jié)果基本一致[5-6]。

3.2 不同培肥措施下新增耕地作物產(chǎn)量與效益分析

不少研究表明[7-8]，秸稈還田不但可以減輕農(nóng)業(yè)面源污染，又能培肥土壤，提高農(nóng)作物的增產(chǎn)潛力。通過(guò)表6、7可知，與習(xí)慣施肥相比較，2020年小麥配方施肥處理、增施有機(jī)肥處理和秸稈還田處理均有很好的增產(chǎn)、增收效果，其中增施有機(jī)肥處理增產(chǎn)、增收效果最好，分別較習(xí)慣施肥增產(chǎn)10.64%，增收1659.2元/hm2。但是綜合考慮應(yīng)用有機(jī)肥和秸稈還田增加的成本，秸稈還田處理增效最多，為801.3元/hm2；增施有機(jī)肥處理次之，為778.8元/hm2。與習(xí)慣施肥處理相比，2020年玉米配方施肥處理、增施有機(jī)肥處理和秸稈還田處理均有很好的增產(chǎn)、增收效果，其中秸稈還田處理增產(chǎn)、增收、增效均為最佳。2020年秸稈還田處理玉米產(chǎn)量較習(xí)慣施肥增產(chǎn)10.20%，增收1663.2元/hm2，增效1363.2元/hm2。因此，筆者認(rèn)為在本試驗(yàn)條件下，采用配方施肥并配套秸稈還田技術(shù)是提高新增耕地養(yǎng)分水平和增加農(nóng)民受益的最佳措施。