不同配方施肥對(duì)酸化潮土及小麥產(chǎn)量的影響

王校輝,柴文安,劉鐵干

不同配方施肥對(duì)酸化潮土及小麥產(chǎn)量的影響

王校輝1,柴文安1,劉鐵干2*

1. 平頂山市土壤肥料工作站, 河南 平頂山 467000 2. 平頂山市農(nóng)村能源環(huán)境保護(hù)站, 河南 平頂山 467000

為研究不同配方施肥在酸化潮土及小麥上的應(yīng)用效果，采用田間試驗(yàn)，以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥為對(duì)照，研究當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生石灰、施用堿性肥料、當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥對(duì)不同深度酸化潮土pH、CEC以及小麥SPAD、產(chǎn)量等的影響。結(jié)果表明：不同配方施肥對(duì)酸化潮土pH、CEC的影響較為一致，均提高了整個(gè)生育期小麥SPAD，對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響不同。當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生石灰降低了成熟期0～20 cm、20～40 cm土壤pH、CEC，提高了穗數(shù)，降低了穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量；施用堿性肥料、當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥提高了整個(gè)生育期0～20 cm、20～40 cm土壤pH、CEC及穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量。當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥對(duì)酸化潮土的調(diào)控效果較好，其產(chǎn)量較常規(guī)施肥提高8.0%。

配方施肥; 施肥效果; 小麥產(chǎn)量

土壤酸化可導(dǎo)致土壤肥力退化和土壤環(huán)境質(zhì)量下降[1]，目前我國(guó)區(qū)域性土壤酸化問題日益顯現(xiàn)[2]，總體形勢(shì)較為嚴(yán)峻。潮土是黃淮海區(qū)最主要，且比較典型的土壤類型[3,4]，是河流沉積物受地下水運(yùn)動(dòng)和耕作活動(dòng)影響而形成的土壤，富含碳酸鹽等，具有較強(qiáng)的緩沖能力[5,6]，理論上應(yīng)具有較高的pH，然而現(xiàn)有研究表明潮土已經(jīng)出現(xiàn)明顯酸化[3,7-10]，為此在酸性潮土上開展有針對(duì)性的研究，對(duì)于保障國(guó)家糧食安全等具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。王樂等[7]整理分析了全國(guó)12個(gè)省、市、自治區(qū)的51個(gè)潮土肥力長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)基地29年來的相關(guān)數(shù)據(jù)，指出潮土pH呈下降趨勢(shì)；王倩姿等[8]對(duì)潮土區(qū)菜田土壤肥力現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)，指出設(shè)施菜田和露地菜田土壤已呈現(xiàn)出酸化趨勢(shì)；張金濤等[9]分析了潮土區(qū)農(nóng)田土壤肥力的變化趨勢(shì)，指出潮土pH降低了0.28；汪吉東等[10]研究了石灰性潮土連續(xù)30年施肥處理下土壤pH等的變化，指出連續(xù)30年施肥處理導(dǎo)致石灰性潮土0～20 cm耕層土壤酸化加速?？傮w而言，當(dāng)前在酸化潮土上的研究不多，且主要集中在酸化土壤養(yǎng)分狀況分析及評(píng)價(jià)等方面，而有關(guān)酸化潮土調(diào)控措施方面的研究基本沒有。本研究通過研究不同配方施肥對(duì)不同深度酸化潮土pH、CEC及小麥SPAD、產(chǎn)量等的影響，旨在為酸化潮土調(diào)控以及酸化潮土小麥生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年10月23日至2021年6月6日在河南省平頂山市湛河區(qū)肖莊村大田內(nèi)進(jìn)行。平頂山市位于河南省中南部，處于暖溫帶和亞熱帶氣候交錯(cuò)區(qū)域，年平均氣溫14.8～15.2 ℃，年均降水量690～880 mm，無霜期214～231 d[11]。試驗(yàn)區(qū)域地勢(shì)平坦，排灌方便。試驗(yàn)地塊為當(dāng)?shù)胤N糧大戶長(zhǎng)期承包土地，試驗(yàn)之前各季種植及田間管理措施等長(zhǎng)期均勻一致，土壤類型為潮土，2019年監(jiān)測(cè)[11]0～20 cm土壤基本理化性狀為：pH值5.3，有機(jī)質(zhì)32.6 g/kg，總氮1.79 g/kg，有效磷52.4 mg/kg，速效鉀74 mg/kg。供試小麥品種為百農(nóng)207，播種量187.5 kg/hm2，2020年10月23日播種，2021年6月6日收獲，播種方式為機(jī)播，前茬作物為玉米。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置4個(gè)處理，T1(CK)：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥。肥料氮磷鉀配方為25-13-7（以N、P2O5、K2O計(jì)），使用量為750 kg/hm2，在農(nóng)資市場(chǎng)購(gòu)買。T2：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生石灰。肥料同T1；生石灰在市場(chǎng)購(gòu)買，使用量為1500 kg/hm2。T3：施用堿性肥料。氮磷鉀肥分別由尿素（以N含量46%計(jì)）、鈣鎂磷肥（以P2O5含量12%計(jì)）、無水碳酸鉀（以K2O含量68%計(jì)）提供，尿素、鈣鎂磷肥在市場(chǎng)上購(gòu)買，無水碳酸鉀分析純，在化驗(yàn)室取得；尿素、鈣鎂磷肥、無水碳酸鉀具體用量根據(jù)T1肥料使用量及各自養(yǎng)分含量折算確定。T4：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥。肥料同T1；生物有機(jī)肥在市場(chǎng)購(gòu)買，有效活菌數(shù)≥0.2億/g，有機(jī)質(zhì)≥40%，有效菌種為枯草芽孢桿菌，pH值7.2左右，使用量為600 kg/hm2。以上各處理面積667 m2，不設(shè)重復(fù)。各處理播種前人工撒施地表，采用機(jī)械翻耕入土，翻耕深度15～20 cm，其他田間管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 不同深度土壤pH、CEC分別于返青期（2021年2月20日）、拔節(jié)期（3月24日）、抽穗期（4月22日）、成熟期（5月25日）上午10時(shí)采集各處理0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm三層土壤樣品，室內(nèi)陰涼處風(fēng)干后檢測(cè)pH及CEC。各處理采用“梅花”形布土壤采樣點(diǎn)5個(gè)，充分混合后采用“四分法”保留1 kg左右用于檢測(cè)。pH值采用MP511型酸度計(jì)電位法測(cè)定；CEC采用L-530型離心機(jī)等儀器滴定法測(cè)定。

1.3.2 小麥葉片SPAD分別于土壤樣品采集同期測(cè)定各處理小麥葉片SPAD。葉片隨機(jī)選取各處理中上部葉5片，測(cè)定后取平均值。測(cè)定儀器為TYS-B型葉綠素測(cè)定儀。

1.3.3 小麥籽粒產(chǎn)量指標(biāo)于2021年6月6日（小麥?zhǔn)斋@時(shí)），各處理選取3處有代表性區(qū)域，每處在田間測(cè)定一米雙行穗數(shù)，并換算為每公頃穗數(shù)；同時(shí)測(cè)定連續(xù)20株穗粒數(shù)，穗數(shù)、穗粒數(shù)測(cè)定后收割小麥樣品1 m2，在室外陰涼處風(fēng)干，測(cè)定籽粒千粒重及每平方米產(chǎn)量，并換算為公頃產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS22及EXCEL2016進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方施肥對(duì)不同深度酸化潮土pH的影響

圖1顯示，自返青期至成熟期，隨著土壤深度的增加，pH總體呈上升趨勢(shì)。pH小于6.5的土壤均為酸性土壤，其中pH在5.5～6.5的土壤為弱酸性土壤，小于5.5的土壤為強(qiáng)酸性土壤[12]，依此標(biāo)準(zhǔn)，0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土壤總體上分別為強(qiáng)酸性土壤、弱酸性土壤（T4除外）、中性土壤。圖1還顯示，與常規(guī)施肥相比（T1），不同配方施肥（T2、T3、T4）對(duì)0～20 cm、20～40 cm土壤pH影響較大。就0～20 cm、20～40 cm土壤pH而言，整個(gè)生育期，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（T1）土壤pH基本保持不變；當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生石灰（T2）可提高返青期至抽穗期土壤pH，但降低成熟期土壤pH；施用堿性肥料、當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥（T3、T4）可提高整個(gè)生育期土壤pH，其中當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥對(duì)土壤pH得提高效果較好。

圖 1 不同配方施肥對(duì)不同深度酸化潮土pH的影響

2.2 不同配方施肥對(duì)不同深度酸化潮土CEC的影響

圖 2 不同配方施肥對(duì)不同深度酸化潮土CEC的影響

土壤酸緩沖性能高低主要取決于CEC，土壤CEC越大，對(duì)H+濃度增加的緩沖作用也越強(qiáng)，土壤越不易酸化[13-15]。圖2顯示，與常規(guī)施肥相比（T1），不同配方施肥（T2、T3、T4）對(duì)0～20 cm、20～40 cm土壤CEC影響較大。圖2還顯示，就0～20 cm、20～40 cm土壤CEC而言，整個(gè)生育期，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（T1）土壤CEC略有起伏，但總體基本變化不大；不同配方施肥（T2、T3、T4）對(duì)土壤CEC的影響與其對(duì)土壤pH的影響（圖1）較為一致（除T2處理20～40 cm土壤CEC抽穗期至成熟期均低于T1外）。總體來說，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥對(duì)土壤CEC得提高效果較好，這對(duì)防止和改良土壤酸化較為有利。

2.3 不同配方施肥對(duì)小麥SPAD的影響

圖 3 不同配方施肥對(duì)小麥SPAD的影響

自返青期至成熟期（圖3），各處理小麥SPAD均呈單峰變化趨勢(shì)，拔尖期各處理SPAD最大。與常規(guī)施肥相比（T1），不同配方施肥（T2、T3、T4）均提高了小麥返青期至成熟期SPAD，其中施用堿性肥料、當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥處理（T3、T4）對(duì)小麥SPAD的提高效果較好。

2.4 不同配方施肥對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

表 1 不同配方施肥對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著（＜0.05）。

Note: Different lower-case letters in the same column mean significant difference at 0.05 level.

不同配方施肥對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響不同（表1），與常規(guī)施肥相比（T1），當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生石灰（T2）穗數(shù)略有提高，但穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量均有降低；施用堿性肥料、當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥（T3、T4）穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量均有提高，其中當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥（T4）穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量增幅依次為3.9%、5.0%、3.7%、8.0%，均為最高。

3 討 論

前人研究顯示[10,16,17]，酸化土壤有明顯分層現(xiàn)象；小麥最大根深可達(dá)2 m，根系主要分布在80 cm以上土壤；潮土具有較強(qiáng)的緩沖能力，較小的pH降低也能反映出土壤酸大量的輸入，因此，研究酸化土壤不同深度狀況對(duì)調(diào)控酸化、指導(dǎo)酸化土壤條件下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義，對(duì)酸化潮土更要尤為重視。本研究顯示，酸化潮土隨著土壤深度的增加，pH總體呈上升趨勢(shì)，這與陳文舉等[16]研究結(jié)果基本一致。土壤CEC與土壤pH變化關(guān)聯(lián)度極高，其灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)可達(dá)0.932[15]，本研究也顯示，不同措施對(duì)土壤CEC的影響與其對(duì)土壤pH的影響較為一致。本研究還顯示，不同措施對(duì)0～20 cm、20～40 cm土壤pH及CEC影響較大，這可能與各措施機(jī)械翻耕入土深度有關(guān)。

酸性肥料的過量使用可引起土壤嚴(yán)重酸化[18,19]，目前生產(chǎn)中常規(guī)施用的肥料多含有酸性雙氯成分，這是土壤不斷酸化的主要原因之一。本研究表明，與常規(guī)施肥相比，常規(guī)施肥+生石灰處理成熟期土壤pH及CEC均有所降低，說明施用生石灰對(duì)酸化潮土調(diào)控效果并不持久，這與施用石灰后，在土壤pH值提高的同時(shí)，不可避免地加速土壤硝化作用，引起質(zhì)子積累，進(jìn)一步加重土壤酸化有關(guān)[20,21]；前人研究也證實(shí)[22-24]，石灰對(duì)酸化土壤的修復(fù)效果會(huì)隨著時(shí)間變化逐漸減弱，長(zhǎng)期使用甚至可造成土壤復(fù)酸化。本研究還表明，與常規(guī)施肥相比，施用堿性肥料、當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥處理可提高整個(gè)生育期土壤pH及CEC；施用堿性肥料提高的原因可能與在減少了酸性原料投入的同時(shí)增加了堿性原料的使用有關(guān)；當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥提高的原因可能與其有效菌種有關(guān)，前人研究也證實(shí)，接種枯草芽孢桿菌的土壤pH顯著高于未接種的對(duì)照土壤[25]。

SPAD是表征植物光合作用的重要指標(biāo)之一[26]，本研究顯示，施用堿性肥料、當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥處理對(duì)小麥SPAD的提高效果較好，這與其提高了整個(gè)生育期土壤pH及CEC有關(guān)。本研究還顯示，小麥SPAD在整個(gè)生育期呈先升高后降低趨勢(shì)，拔尖期最高，這與李宏杰等[27]的研究結(jié)果較為一致；但也有研究顯示[28]，小麥SPAD在開花期最高，這與本研究結(jié)果不同，其原因可能與供試品種、測(cè)定葉片部位不同等諸多因素有關(guān)，具體原因有待于進(jìn)一步研究。

本研究表明，與常規(guī)施肥相比，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生石灰處理穗數(shù)略有提高，但穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量均有降低，究其原因，成熟期之前該處理土壤pH及CEC總體均有提高，可能促進(jìn)了其穗數(shù)增加；而成熟期該處理土壤pH及CEC均有降低，可能對(duì)其穗粒數(shù)及千粒重造成不利影響，進(jìn)而又造成產(chǎn)量降低。本研究還表明，與常規(guī)施肥相比，施用堿性肥料、當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥處理穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量均有提高，這可能與其提高了整個(gè)生育期pH及CEC有關(guān)。

4 結(jié) 論

當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+生物有機(jī)肥對(duì)酸化潮土的調(diào)控效果較好，提高了整個(gè)生育期0～20 cm、20～40 cm酸化潮土pH、CEC及小麥SPAD，增加了穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量，其產(chǎn)量較常規(guī)施肥提高8.0%。

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Effects of Different Formula Fertilizations on Acidified Fluvo-aquic Soil and Wheat Yield

WANG Xiao-hui1, CHAI Wen-an1, LIU Tie-gan2*

1.,467000,2.,467000,

To explore the application effects of different formula fertiliztiongs on acidified fluvo-aquic soil and wheat. The effects of conventional fertilization +lime, alkaline fertilizers, conventional fertilization +biological organic fertilizer on the pH, CEC at different depth of acidified fluvo-aquic soil, and SPAD, yield of wheat was ananlyzed by field experiment, with conventional fertilization as the control. The effects of different formula fertiliztiongs on the pH, CEC of acidified fluvo-aquic soil was consistent, increased the SPAD in the whole period, had different effects on the yield and its components. Conventional fertilization +lime decreased the pH, CEC at 0-20cm, 20-40cm of acidified fluvo-aquic soil in maturity stage, increased the spikes of wheat, decreased the grains per spike, 1000 grain weight, yield of wheat. Alkaline fertilizers, conventional fertilization +biological organic fertilizer increased the pH, CEC at 0-20cm, 20-40cm of acidified fluvo-aquic soil in the whole period, increased the spikes, grains per spike, 1000 grain weight and the yield of wheat. Conventional fertilization +biological organic fertilizer had a better effect on acidified fluvo-aquic soil, increased the yield by 8.0%.

Formula fertilization; fertilization effect;wheat yield

S625.5+4

A

1000-2324(2022)03-0440-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2022.03.016

2021-11-24

2022-02-04

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)資源及生態(tài)保護(hù)項(xiàng)目(2130135)

王校輝(1983-),男,碩士研究生,高級(jí)農(nóng)藝師,從事土肥技術(shù)推廣工作. E-mail:wxh15093825922@163.com

Author for correspondence. E-mail:liutiegan@163.com