小麥?zhǔn)┯酶旒S肥的有機(jī)氮同效當(dāng)量及其影響研究

樊繼剛 顏士敏 王維玨 劉宏棟 徐在勇

（1.連云港市贛榆區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 江蘇連云港 222100；2.江蘇省耕地質(zhì)量與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)站 江蘇南京 210029；3.連云港市贛榆區(qū)農(nóng)村能源環(huán)境保護(hù)辦公室 江蘇連云港 222100）

小麥作為我國北方不可替代的商品和戰(zhàn)略性糧食，其種植產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定良好發(fā)展，是保障我國北方糧食安全，甚至國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵舉措[1]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，氮肥的施用是確保小麥安全、高效生產(chǎn)的重要手段。但傳統(tǒng)的氮磷鉀肥在一定程度上會(huì)造成土壤酸化，進(jìn)而帶來許多如土壤板結(jié)、土地利用度降低等問題[2-3]。新鮮家畜糞尿經(jīng)過好氧堆肥發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的腐熟糞肥，由于其資源化特性、較好的肥力特性逐漸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。但目前有關(guān)小麥腐熟糞肥的有機(jī)氮同效當(dāng)量方面的研究還不夠全面，同時(shí)腐熟糞肥對小麥產(chǎn)量、土壤的影響也不明晰[4]?；诖耍狙芯块_展小麥的種植試驗(yàn)，明確小麥腐熟糞肥的有機(jī)氮同效當(dāng)量，以及腐熟糞肥對小麥產(chǎn)量、土壤理化性質(zhì)和小麥氮磷積累量的影響，以期為腐熟糞肥在小麥種植生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試肥料為市售的氮磷鉀肥（尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀）和采用好氧堆肥發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的腐熟糞肥。腐熟糞肥原料為木薯渣、豬糞，其中豬糞占比40%～50%，其總氮含量17 g/kg、總磷含量17 g/kg、總鉀含量21 g/kg、有機(jī)質(zhì)含量343 g/kg。供試小麥品種為豐德存麥20。供試土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基本理化性狀

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2021年10月中旬，于贛榆區(qū)塔山鎮(zhèn)小莒城村進(jìn)行試驗(yàn)田的前期準(zhǔn)備工作，10月22日播種小麥。2022年2月11日和3月24日追2次肥，6月8日收獲。種植期間水分和病蟲害防治管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)田管理保持一致。收獲后測定土壤理化性質(zhì)、外觀品質(zhì)、生長特性相關(guān)指標(biāo)及產(chǎn)量。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以無氮處理、無機(jī)氮處理為對照，設(shè)置等氮量腐熟糞肥100%N替代處理。無機(jī)氮處理的氮磷鉀施用量分別為18.5 kg/畝、3.6 kg/畝和5.0 kg/畝。等氮量腐熟糞肥替代化肥，其實(shí)際用量需根據(jù)測定氮含量進(jìn)行折算。每個(gè)處理施肥量見表2。腐熟糞肥、化肥均采用人工撒施的方式。其中腐熟糞肥作為基肥一次性施用；而無機(jī)氮處理氮肥按基肥50%、臘肥30%、穗肥20%分3次施用，磷肥作為基肥一次性施用，鉀肥按基肥80%、穗肥20%分2次施用。

表2 小麥腐熟糞肥有機(jī)氮同效當(dāng)量試驗(yàn)的施肥量（單位：kg/畝）

1.3 測定指標(biāo)及方法

在小麥種植前和收獲時(shí)，采用5點(diǎn)取樣法取耕作層土壤，經(jīng)風(fēng)干、過篩后保存待測；小麥?zhǔn)斋@后，對每個(gè)小區(qū)全部收割測實(shí)產(chǎn)，同時(shí)測定小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素（包括有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重）。另外每個(gè)小區(qū)采集具有代表性的小麥30株，觀察葉色、分蘗數(shù)和株高等生長特性，記錄有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。小麥樣品經(jīng)曬干后磨碎過20目篩測定氮磷養(yǎng)分含量。

土壤樣品測定有機(jī)質(zhì)、全氮（TN）、全磷（TP）、有效磷、速效鉀、pH等土壤理化性質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀（K2Cr2O7）氧化外加熱法（GB 7857-87）測定；全氮、全磷采用連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀（skalar san++）測定；有效磷采用碳酸氫鈉浸提、分光光度計(jì)比色法測定；速效鉀采用NH4OAc浸提、火焰光度法測定；pH采用玻璃電極法測定（GB 6920-86，水土比為2.5∶1）。植株的氮、磷含量采用濃H2SO4-H2O2消煮-流動(dòng)分析儀測定[5]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

腐熟糞肥有機(jī)氮同效當(dāng)量：

其中YN0為無氮處理的作物產(chǎn)量（kg/畝）、YN為無機(jī)氮處理的作物產(chǎn)量（kg/畝）、YM為腐熟糞肥處理的作物產(chǎn)量（kg/畝）。

氮肥吸收利用率（%）=（施氮區(qū)地上部分吸氮量-不施氮區(qū)地上部分吸氮量）/施氮量×100%；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=籽粒產(chǎn)量/施氮量；

氮收獲指數(shù)=籽粒吸氮量/秸稈吸氮量。

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪圖，采用SPSS17.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

由表3可知，在腐熟糞肥處理下，耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、總磷、有效磷和速效鉀等土壤肥力指標(biāo)較無機(jī)氮處理均有增加趨勢，但差異均不顯著。同時(shí)腐熟糞肥較無機(jī)氮處理顯著（P＜0.05）提高了耕層土壤pH。說明施用腐熟糞肥雖未提高土壤肥力，卻有利于改善土壤酸堿度、緩解土壤酸化。

表3 收獲后不同處理土壤的有效養(yǎng)分含量

2.2 小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素分析

由表4可知，與無機(jī)氮處理相比，腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低了小麥實(shí)測產(chǎn)量、理論產(chǎn)量。主要原因是腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低了小麥有效穗數(shù)和穗粒數(shù)有關(guān)。除此之外，腐熟糞肥處理較其他兩個(gè)處理能顯著（P＜0.05）提高小麥千粒重。就小麥草谷比而言，無氮處理最高、無機(jī)氮處理次之、腐熟糞肥處理最低，且各處理間差異顯著（P＜0.05）。

表4 不同處理小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.3 小麥氮磷吸收與利用

由表5可知，與無機(jī)氮處理相比，腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低了小麥植株吸收的氮磷累積量，主要原因是腐熟糞肥顯著（P＜0.05）降低小麥生物量，即降低了小麥籽粒產(chǎn)量與秸稈產(chǎn)生量。此外，腐熟糞肥較無機(jī)氮處理降低了小麥秸稈中的氮磷含量，同時(shí)提高了小麥籽粒中氮磷含量（P＜0.05）。另外，腐熟糞肥處理小麥籽粒粗蛋白含量達(dá)11.1%，較無機(jī)氮處理（粗蛋白含量10.7%）提高了3.29%。這說明腐熟糞有利于改善小麥營養(yǎng)品質(zhì)。

表5 小麥植株氮磷含量及其累積量

由圖1可知，與無氮和無機(jī)氮處理相比，腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）提高了小麥氮收獲指數(shù)，說明腐熟糞肥處理提高了氮素在小麥籽粒中的比例。

圖1 小麥氮收獲指數(shù)

與無機(jī)氮處理相比，腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低了小麥氮肥吸收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率及氮肥偏生產(chǎn)力（表6），說明腐熟糞肥處理會(huì)降低小麥氮肥的當(dāng)季利用率，主要原因是腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低小麥生物量，即小麥籽粒產(chǎn)量與秸稈產(chǎn)生量，進(jìn)而降低了小麥植株氮肥累積量。另外在本試驗(yàn)條件下，腐熟糞肥有機(jī)氮同效當(dāng)量為0.29，即1 kg腐熟糞肥有機(jī)氮對小麥籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)相當(dāng)于0.29 kg無機(jī)氮，這遠(yuǎn)低于國際上普遍認(rèn)為的有機(jī)肥氮替代率60%。

表6 腐熟糞肥有機(jī)氮同效當(dāng)量及氮肥利用率

3 討論與結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，與無機(jī)氮處理相比，施用腐熟糞肥有利于改良土壤酸堿度、提升耕層土壤肥力。同時(shí)腐熟糞肥有機(jī)氮全量替代無機(jī)氮會(huì)降低小麥產(chǎn)量、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，但提高了小麥千粒重。更為重要的是腐熟糞肥提高了小麥籽粒的粗蛋白含量，改善了小麥營養(yǎng)品質(zhì)。

除此之外，腐熟糞肥較無機(jī)氮處理降低了小麥氮肥的當(dāng)季利用率，主要原因是腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低小麥籽粒產(chǎn)量與秸稈量。在本試驗(yàn)條件下，腐熟糞肥有機(jī)氮同效當(dāng)量為0.29，即1 kg腐熟糞肥有機(jī)氮對小麥籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)相當(dāng)于0.29 kg無機(jī)氮。基于此腐熟糞肥雖在一定程度上能防治土壤酸化及改善小麥營養(yǎng)品質(zhì)，但其有機(jī)氮同效當(dāng)量處于較低水平，難以進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此可考慮腐熟糞肥結(jié)合氮肥配施，以期能達(dá)到良好的施肥效果。