有機肥與無機肥配施對小麥產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響

摘要 為深入探究有機肥與無機肥配施對小麥生長發(fā)育、產(chǎn)量形成以及土壤質(zhì)量的綜合效應，從而為當?shù)匦←溕a(chǎn)制訂科學合理的施肥策略，在實現(xiàn)化肥減量的同時提高肥料利用效率。本試驗設(shè)置了5種不同的處理方案：空白對照組（CK）、常規(guī)化肥單獨施用組、化肥用量減少20%并配合有機肥施用組、化肥用量減少40%并配合有機肥施用組，以及化肥用量減少60%并配合有機肥施用組，通過田間小區(qū)試驗方法進行對比研究。結(jié)果表明，不同比例的有機肥與無機肥配施方式對小麥植株生長特性、最終產(chǎn)量表現(xiàn)及土壤性質(zhì)均有一定影響。其中，當化肥用量減少20%并配施有機肥的處理條件下，小麥的產(chǎn)量達到較優(yōu)水平（8 910 kg/hm2）。相較于單一使用化肥的情況，有機肥與無機肥合理配施不僅能夠明顯促進小麥的生長與高產(chǎn)，還能有效地改善和優(yōu)化土壤質(zhì)量，體現(xiàn)出良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞 小麥；有機肥與無機肥配施；產(chǎn)量；土壤質(zhì)量；化肥減量；耕地保護

中圖分類號 S512.1" " 文獻標識碼 A" " 文章編號 1007-7731（2024）15-0022-04

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.15.006

Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on wheat yield and soil quality

LI Ling

（Agricultural Technical Extension Center of Yingquan District， Fuyang 236000， China）

Abstract To investigate the comprehensive impact of organic-inorganic fertilizer blending on wheat growth， yield formation， and soil quality， with the aim to develop a scientifically sound optimal fertilization regimen tailored for local wheat production that promotes efficient reduction in chemical fertilizer usage while enhancing its effectiveness. 5 distinct treatments were established： the control group （CK）， conventional inorganic fertilizer application， a treatment where chemical fertilizer was reduced by 20% combined with organic fertilizer application， another where chemical fertilizer was decreased by 40% in conjunction with organic fertilizer use， and a scenario where chemical fertilizer was diminished by 60% along with organic fertilizer supplementation. These treatments were evaluated through field plot experiments. The results elucidated that the varying effects of different proportions of blended organic and inorganic fertilizers on wheat plant growth characteristics， ultimate yield performance， and soil properties. Notably， the treatment where chemical fertilizer application was reduced by 20% and complemented with organic fertilizer demonstrated the highest wheat yields （8 910 kg/hm2） among all treatments. Compared to exclusive use of chemical fertilizers， the judicious combination of organic and inorganic fertilizers not only significantly enhanced the growth and high-yielding potential of wheat but also effectively improved and optimized soil quality， thus illustrating favorable ecological and economic benefits in agricultural practice.

Keywords wheat; combined application of organic and inorganic fertilizers; grain yield; soil quality; chemical fertilizer reduction; cultivated land protection

小麥是重要的糧食作物之一，保障其穩(wěn)定高產(chǎn)對滿足糧食需求、維護糧食安全至關(guān)重要。合理科學的小麥種植管理，尤其是施肥環(huán)節(jié)，對提高小麥產(chǎn)量起著決定性作用。施肥是對土壤養(yǎng)分有效補充的重要手段。實際生產(chǎn)過程中，可能存在過量施用、盲目施用化肥等現(xiàn)象，這不僅增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，還可能導致土壤板結(jié)、酸化等問題，同時養(yǎng)分流失可能會污染水體，造成生態(tài)環(huán)境失衡[1]。研究表明，有機肥與無機肥配施是化肥減量增效和穩(wěn)定小麥產(chǎn)量的重要措施之一[2-3]，也是目前研究的熱點之一[4]。研究發(fā)現(xiàn)，生物有機肥的有機質(zhì)含量高，能有效改良土壤，緩解土壤板結(jié)，提高土壤生產(chǎn)力[5-6]；生物有機肥能夠增強土壤微生物活性，提高土壤微生物多樣性，改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，直接或間接為作物提供多重營養(yǎng)和刺激性物質(zhì)，促進和調(diào)控作物生長[1，7]。本試驗采用有機肥部分替代化肥的方法，設(shè)計有機肥與無機肥不同比例配施，探索小麥生產(chǎn)中有機肥與無機肥配合施用的合理比例，目的是為化肥減量增效、耕地保護及實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗地位于安徽阜陽潁泉區(qū)統(tǒng)籌試驗區(qū)，前茬作物為夏玉米。該地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤季風氣候，處于暖溫帶與北亞熱帶之間的過渡地帶。氣候四季分明，季風明顯，氣候溫和，降水量適中，光照充足，無霜期較長，年平均日照時數(shù)2 292 h，年平均氣溫14.9 ℃，無霜期219 d，年平均降水量890 mm，光熱水資源較豐富。試驗地土壤為砂姜黑土，有機質(zhì)含量20.7 g/kg，全氮0.114 g/kg，有效磷19.1 mg/kg，速效鉀192.0 mg/kg，pH 7.2。

1.2 供試材料

供試小麥品種為荃麥725，化學肥料采用符合國家標準的25-12-8（N-P2O5-K2O）配比，商品有機肥購自阜陽市義豐肥業(yè)有限公司，肥料總養(yǎng)分含量N+P2O5+K2O≥4%，N∶P2O5∶K2O為2∶1∶1，有機質(zhì)含量≥30%。

1.3 試驗方法

本次田間試驗共設(shè)計5個不同的施肥處理方案，具體包括處理1（對照組，CK），未施任何肥料；處理2，僅施用化肥，用量為4.5 kg/60 m2；處理3，結(jié)合施用商品有機肥12 kg/60 m2和化肥3.6 kg/60 m2；處理4，同樣施用商品有機肥用量12 kg/60 m2，化肥用量減少至2.7 kg/60 m2；處理5，在保持商品有機肥用量12 kg/60 m2不變的基礎(chǔ)上，進一步降低化肥使用量至1.8 kg/60 m2。每個處理均設(shè)置3次重復，以提高數(shù)據(jù)的可靠性和準確性，所有試驗小區(qū)面積均為60 m2，并確保各試驗小區(qū)之間設(shè)有明確的隔離帶，防止肥料成分相互滲透。此外，試驗小區(qū)外圍設(shè)置保護行，確保試驗區(qū)獨立不受干擾。所有小區(qū)均有清晰的標識，嚴格按照單排單灌的方式進行灌溉管理，避免因灌溉不當而導致各小區(qū)間相互影響。在整個試驗期間，所有田間管理操作均嚴格遵循當?shù)爻Ｒ?guī)種植習慣，確保試驗結(jié)果的可靠性和實用性。

有機肥在整地前均勻撒施，化肥實行種肥同播，具體施肥量見表1。常規(guī)田間管理與當?shù)卮筇锕芾砹晳T保持一致。2021年10月19日劃分小區(qū)施肥，20日整地、播種，播種量1.35 kg/60 m2，10月27日出苗，2022年2月18日化學除草，4月19日、26日防治赤霉病，6月5日成熟收獲。

1.4 測定項目與方法

于小麥蠟熟期隨機取樣測產(chǎn)，各處理小區(qū)隨機取3個點，每點取1 m2調(diào)查穗數(shù)，并從中隨機抽出20穗調(diào)查穗粒數(shù)。1 hm2穗數(shù)=3點穗數(shù)之和×（10 000/3），穗粒數(shù)為20穗粒數(shù)的加權(quán)平均數(shù)。經(jīng)濟效益采用成本效益分析法分析，供試有機肥按0.6元/kg，化肥按3.3元/kg，小麥按2.6元/kg計算。土壤樣品分別于試驗前和收獲后采取“S”型10點取樣法取樣，樣品經(jīng)風干、研磨、過篩后送檢。土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定，全氮含量采用凱氏定氮法測定，有效磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用火焰光度法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)整理和作圖，采用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

化肥減量，配施有機肥對小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有一定影響。從小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子看，與單純施用化肥相比，有機肥與化肥的處理3和處理4增加了有效穗，處理間差異無統(tǒng)計學意義（表2）。處理3的有效穗數(shù)最多，較其他處理提高了0.3%～15.6%、當化肥用量減少20%，同時增加配施定量的有機肥時（處理3），有效穗數(shù)量、每穗實粒數(shù)和千粒重有所增加，說明適量減少化肥并增加有機肥有助于提高單位面積內(nèi)的籽?？偭亢妥蚜ｏ枬M度。而化肥用量進一步減少40%～60%（處理4和處理5），同樣配施定量有機肥，與單施化肥（處理2）相比，出現(xiàn)了每穗實粒數(shù)減少及千粒重下降的現(xiàn)象。

2.2 對經(jīng)濟效益的影響

從經(jīng)濟效益的角度來看（表3），處理2和處理3在適度增加投入成本的前提下，實現(xiàn)了較為明顯的產(chǎn)量增長與經(jīng)濟效益提升，經(jīng)濟效益比空白對照組分別增加39.61%和38.53%。與單施化肥（處理2）比較，處理3化肥減量20%配施定量有機肥，產(chǎn)值增加了2.4%，表明有機肥與化肥科學搭配對農(nóng)作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益產(chǎn)生了積極作用。其余處理方式，在化肥不同程度減量同時配合施用有機肥的條件下，產(chǎn)值均有所下降。

2.3 對土壤肥力的影響

從圖1～4可看出，不施肥處理（CK）土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量均較低，而單施化肥的（處理2）土壤全氮含量與對照差異無統(tǒng)計學意義，有機質(zhì)、有效磷和速效鉀含量與對照差異具有統(tǒng)計學意義。

有機肥與無機肥配施對土壤有機質(zhì)含量的影響見圖1，與處理1和處理2相比，采用有機肥與無機肥配施處理的土壤有機質(zhì)含量整體有所提高，其中處理3的土壤有機質(zhì)含量增加最大，但有機肥與無機肥配施處理間的差異不大。配施定量有機肥的情況下，隨著化肥施用量減少，土壤有機質(zhì)積累略有降低。

由圖2～4可看出，通過有機肥與無機肥配施處理，相對只施用化肥（處理2），其他各處理的土壤全氮、有效磷和速效鉀含量均有所提升，土壤全氮含量提升了7.4%～15.6%，土壤有效磷含量提升了3.5%～8.8%，土壤速效鉀含量提升了27.8%～33.3%。有機肥與化肥配合施用（處理3、4、5），相較于僅施用化肥（處理2），土壤中全氮、有效磷及速效鉀的含量有不同程度的增加或保持在較高水平。說明合理搭配化肥和有機肥，既能滿足作物對養(yǎng)分的需求，又能改善土壤性質(zhì)，提高土壤養(yǎng)分利用率，從而實現(xiàn)土壤質(zhì)量的持續(xù)改良。

3 結(jié)論與討論

化肥是重要的農(nóng)業(yè)投入品之一，在糧食增產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。生產(chǎn)中，肥料使用存在部分品種之間、地區(qū)之間以及作物之間不平衡的問題，撒施、表施現(xiàn)象較為普遍，部分地區(qū)存在過量施肥現(xiàn)象，導致生產(chǎn)成本增加，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全[8]。目前化肥投入進入邊際報酬遞減階段，持續(xù)增加化肥施用量已無法實現(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)等措施可提高化肥利用效率，進一步發(fā)揮技術(shù)要素對糧食的增產(chǎn)作用[9]。本試驗結(jié)果表明，試驗區(qū)小麥玉米輪作的情況下，化肥減施20%并配施有機肥處理，其小麥產(chǎn)量最高，經(jīng)濟效益明顯提高。說明有機肥部分替代化肥后，有機與無機養(yǎng)分能協(xié)調(diào)平衡供應，滿足作物對養(yǎng)分的需求，使作物保持穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)，同時減少化肥用量，這與李燕等[10]、丁維婷等[11]研究結(jié)果相似。研究發(fā)現(xiàn)，有機肥與無機肥配施不僅能為作物生長提供速效養(yǎng)分，還能有效增加肥效，確保土壤養(yǎng)分持續(xù)供給[12-14]。本試驗各施肥處理區(qū)土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量均有所提高，其中以處理3、4的效果較為明顯，這與吳得峰[13]的研究結(jié)果相似。以上結(jié)論揭示了優(yōu)化肥料投入策略，特別是合理搭配有機肥與化肥使用，對改善土壤結(jié)構(gòu)具有明顯效果，同時能有效提升土壤中的養(yǎng)分含量，對增加土壤中有機質(zhì)含量效果較好。

本試驗采用有機肥部分替代化肥的方法，設(shè)計有機肥與無機肥不同比例配施，探索小麥生產(chǎn)中有機肥與無機肥配合施用的最佳比例，為化肥減量增效、耕地保護及實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考。在實際推廣應用之前，建議通過長期定位試驗，在本地區(qū)土壤肥力及耕種習慣情況下，進一步明確有機肥配施適宜比例和土壤改良成效，生產(chǎn)成本控制及對長期土壤健康狀況的影響等因素。

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（責任編輯：何 艷）