腐植酸復(fù)合肥料對冬小麥產(chǎn)量、肥料利用率及土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

尹 靜 張 晶 宋 摯 房衛(wèi)東 趙成雷 郭新送*

1 山東農(nóng)大肥業(yè)科技股份有限公司 肥城 271600

2 山東合泰檢測技術(shù)服務(wù)有限公司 肥城 271600

3 山東省泰安市環(huán)保局 泰安 271000

腐植酸作為自然界中廣泛存在的大分子有機(jī)物質(zhì)，因功能多樣被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[1～5]。趙曉燕等[6]研究表明，單施腐植酸可顯著提高小麥的有效穗數(shù)、理論產(chǎn)量以及穗、莖、旗葉的全氮含量，腐植酸配施化肥能夠顯著提高小麥的光合速率和蒸騰速率。袁天佑等[7]研究表明，氮肥配施腐植酸可顯著提高冬小麥肥料利用率。

魯東丘陵棕壤區(qū)是我國重要的糧食生產(chǎn)區(qū)，冬小麥又是最主要的種植作物。目前，關(guān)于腐植酸與肥料配施對魯東酸性土壤冬小麥生產(chǎn)影響的報(bào)道相對較少。因此，本試驗(yàn)以施用腐植酸復(fù)合肥料為切入點(diǎn)，探索腐植酸復(fù)合肥料對冬小麥產(chǎn)量、養(yǎng)分利用率、土壤化學(xué)性質(zhì)的影響，以期為當(dāng)?shù)囟←満侠硎┓侍峁┮欢〝?shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2020 年10 月—2021 年6月在山東省日照市莒縣閆莊鎮(zhèn)大路東村（35.67 °N，118.84 °E）進(jìn)行，該區(qū)域位于魯東丘陵地區(qū)，屬于溫帶季風(fēng)氣候，年均氣溫12.7 ℃，無霜期223 天，年平均日照2533 h，年均降水量874 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

供試土壤：土壤類型為棕壤，試驗(yàn)前3 年均進(jìn)行秸稈還田處理。其土壤基本化學(xué)性質(zhì)如表1 所示。

表1 供試土壤基本化學(xué)性質(zhì)Tab.1 Basic chemical properties of tested soil

供試作物：冬小麥，品種為“魯原502”。

供試肥料：腐植酸復(fù)合肥料，N-P2O5-K2O 含量為15-15-15，總腐植酸含量為3%。對照（T1、T2、T3、T4）肥料為常規(guī)化肥：尿素（46% N）、鈣鎂磷肥（18% P2O5）和氯化鉀（60% K2O）。以上肥料均由山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司提供。冬小麥各生育期肥料施入比例為底肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥=5 ∶3 ∶2，各時(shí)期用肥均一致，所用肥料種類均為上述常規(guī)化肥和腐植酸復(fù)合肥料。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)置5 個(gè)處理，分別為無氮處理（T1）、無磷處理（T2）、無鉀處理（T3）、氮磷鉀處理（T4）、腐植酸復(fù)合肥料處理（T5）。各處理小區(qū)面積48（6×8）m2，小區(qū)間距為0.5 m。采取隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次，田間管理同當(dāng)?shù)?。各處理氮肥、磷肥、鉀肥用量如? 所示。

表2 各處理氮肥、磷肥、鉀肥用量Tab.2 Amount of nitrogen fertilizer, phosphorus fertilizer and potassium fertilizer in each treatment 千克/畝

1.4 樣品采集與測定方法

于2021 年6 月10 日冬小麥?zhǔn)斋@前在各小區(qū)隨機(jī)選取1 m 長雙行冬小麥植株，進(jìn)行冬小麥整株取樣，并測產(chǎn)和室內(nèi)考種（均為干重），以小區(qū)產(chǎn)量估算畝產(chǎn)量。根據(jù)冬小麥地上部（籽粒+秸稈）氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量，采用差值法計(jì)算肥料利用率，計(jì)算方法[8]如下：

養(yǎng)分吸收總量=地上部生物量×植株養(yǎng)分平均含量；

氮肥利用率=（氮磷鉀區(qū)植株養(yǎng)分含量-無氮區(qū)植株養(yǎng)分含量）/氮肥投入量；

磷肥利用率=（氮磷鉀區(qū)植株養(yǎng)分含量-無磷區(qū)植株養(yǎng)分含量）/磷肥投入量；

鉀肥利用率=（氮磷鉀區(qū)植株養(yǎng)分含量-無鉀區(qū)植株養(yǎng)分含量）/鉀肥投入量。

按照五點(diǎn)取樣法用不銹鋼土鉆采集0 ～20 cm耕層的混合土樣，經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干后研磨，分別過1.00 和0.25 mm 孔徑篩，充分混勻后測定土壤樣品的pH 值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。其中，pH 值采用水浸提電位法測定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定，有效磷含量采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提——火焰光度計(jì)法測定[9]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算在Microsoft Excel 2019 軟件上進(jìn)行，使用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行處理的差異顯著性檢驗(yàn)（95%概率水平下的Duncan 檢驗(yàn)，P＜0.05），使用Origin 2019 進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對冬小麥籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量的影響

不同施肥處理對冬小麥籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量的影響見圖1。各處理的籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量表現(xiàn)出相同的趨勢，其大小順序均為T5 ＞T4 ＞T3 ＞T2 ＞T1，可以看出缺氮素處理會(huì)造成冬小麥籽粒產(chǎn)量下降，且降幅最大，其次為缺磷素和鉀素處理；T1 處理冬小麥籽粒產(chǎn)量較T4 處理、T5處理分別顯著降低了10.2%和13.5%（P＜0.05）。同時(shí)可以看出，與T4 處理相比，T5 處理下的冬小麥籽粒產(chǎn)量增加了4.52%，差異顯著；秸稈生物量增加了5.77%，差異不顯著。

圖1 不同施肥處理對冬小麥籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on grain yield and straw biomass of winter wheat

2.2 不同施肥處理對冬小麥肥料利用率的影響

不同施肥處理對冬小麥籽粒和秸稈中的養(yǎng)分含量的影響見表3。從表中可以看出，與氮磷鉀處理相比，缺施肥料處理會(huì)顯著降低冬小麥籽粒和秸稈中的養(yǎng)分含量，以缺施磷素處理的冬小麥籽粒和秸稈全磷含量降幅最大，分別降低55.6%和54.0%。與T4 處理相比，T5 處理對冬小麥秸稈養(yǎng)分含量影響不顯著，但能夠顯著增加冬小麥籽粒中的全氮、全磷和全鉀含量，增幅分別為3.92%、0.97%和1.67%。

表3 不同施肥處理對冬小麥籽粒和秸稈中的養(yǎng)分含量的影響Tab.3 Effects of different fertilization treatments on nutrient content in grain and straw of winter wheat g/kg

不同施肥處理對冬小麥地上部養(yǎng)分吸收量與肥料利用率的影響見表4。從表中可以看出，T5 處理的冬小麥地上部對氮素和鉀素的吸收量（24.5 千克/畝和15.9 千克/畝）均顯著高于T4處理（22.9 千克/畝和14.6 千克/畝），分別提高了7.0%和8.9%；T5 處理的冬小麥地上部對磷素的吸收量略高于T4 處理，但差異不顯著。與T4處理相比，T5 處理能夠顯著提高氮肥、磷肥和鉀肥的利用率，分別提高了42.7%、11.4%和24.8%（P＜0.05）。

表4 不同施肥處理對冬小麥地上部養(yǎng)分吸收量與肥料利用率的影響Tab.4 Effects of different fertilization treatments on aboveground nutrient uptake and fertilizer using efficiency of winter wheat

2.3 不同施肥處理對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

不同施肥處理對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響見表5。從表中可以看出，施肥后土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均有所增加，且均以T5 處理（83.1 mg/kg、54.4 mg/kg、156 mg/kg）最高，其次分別為T3處理（堿解氮79.3 mg/kg）、T4 處理（有效磷53.7 mg/kg、速效鉀151 mg/kg）。與初始土壤的化學(xué)性質(zhì)相比，T5 處理的堿解氮含量無顯著變化，其余各處理均降低；除T2 處理外，其余各處理有效磷含量均增加；除T3 處理外，其余各處理速效鉀含量均提高。從有機(jī)質(zhì)來看，T5、T1 處理高于初始土壤，T4 處理與初始土壤持平，T1、T2、T4、T5 處理顯著高于T3 處理，但T1、T2、T4、T5 各處理間差異均未達(dá)顯著水平（P＜0.05）。各處理間pH 值無明顯變化，且與初始土壤無顯著差異。

表5 不同施肥處理對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響Tab.5 Effects of different fertilization treatments on chemical properties of soil

3 結(jié)論與討論

含腐植酸肥料可以有效提高肥料利用效率，達(dá)到節(jié)肥增產(chǎn)的效果[10]。與傳統(tǒng)化肥相比，活性腐植酸是天然安全有效的物質(zhì)，含有大量羥基和羧基等活性官能團(tuán)，與土壤中微量元素絡(luò)合能力較強(qiáng)[11]，從而促進(jìn)植物根系對養(yǎng)分的吸收，提高肥料利用率，可有效應(yīng)用于不同作物的生產(chǎn)[12～14]。本研究結(jié)果表明，各缺素處理均在不同程度上降低了冬小麥籽粒產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收量及肥料利用率；相較于常規(guī)施肥而言，腐植酸復(fù)合肥料可顯著增加冬小麥籽粒產(chǎn)量（4.52%），地上部氮素、鉀素養(yǎng)分吸收量，氮肥、磷肥、鉀肥的利用率（42.7%、11.4%、24.8%）；同時(shí)還可以顯著增加土壤堿解氮、略微提高有效磷、速效鉀、土壤有機(jī)質(zhì)含量和pH 值（差異不顯著），在一定程度上可以維持土壤肥力。這與池靜波等[15]、翟文晰等[16]、畢軍等[17]的研究結(jié)果一致。池靜波等[15]在冬小麥上試驗(yàn)研究表明，腐植酸與復(fù)混肥同時(shí)施用能降低有效磷的固定，并可使已固定磷有效化，提高了磷的利用率。翟文晰等[16]研究表明，腐植酸復(fù)合肥的投入可以在增加冬小麥產(chǎn)量的同時(shí)改善土壤理化性質(zhì)。畢軍等[17]研究也得到了類似的結(jié)論，腐植酸活性肥料可給冬小麥帶來9.0%～15.2%的增產(chǎn)效應(yīng)。本研究結(jié)果表明，除缺鉀處理外，其余各處理之間有機(jī)質(zhì)含量并無明顯差異，缺鉀處理有機(jī)質(zhì)含量最低，說明土壤缺鉀會(huì)加速有機(jī)質(zhì)的礦化[18]。在不施鉀條件下，生育期內(nèi)土壤鉀素消耗量較大，水溶性鉀和交換性鉀含量較低，并促進(jìn)了非交換性鉀的釋放，土壤中非交換性鉀主要來源于膨脹型2 ∶1 型黏土礦物，不施鉀肥會(huì)導(dǎo)致土壤中2 ∶1 型黏土礦物減少，而2 ∶1型黏土礦物一般比1 ∶1 型黏土礦物能保持更多的有機(jī)質(zhì)，因此在土壤缺鉀條件下，土壤對有機(jī)質(zhì)的固持能力下降，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量下降[19]。