減量施肥對(duì)冬小麥生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分的影響

張文偉 李利利 宋亞麗 王亞靜 李可夫 高鈺 李峰

摘要：研究了減量施肥對(duì)隴東旱塬區(qū)冬小麥生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，化肥減量施用配施有機(jī)肥模式可增加0～60 cm土層有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量，改善土壤肥力狀況;化肥減量施用配合秸稈還田模式在一定程度上增加實(shí)施當(dāng)年0～20 cm土層全氮、全磷、全鉀含量，但短期內(nèi)造成土壤0～100 cm土層內(nèi)有機(jī)質(zhì)、速效磷及0～60 cm土層土壤礦質(zhì)氮和速效鉀含量下降。氮磷鉀肥配施有機(jī)肥、氮磷鉀肥配秸稈還田的減肥措施均可有效提升冬小麥產(chǎn)量，折合產(chǎn)量分別為7 254.8、? ? 7 114.8 kg/hm2，較不施肥模式分別增產(chǎn)8.13%、6.05%。

關(guān)鍵詞：冬小麥;生長(zhǎng);土壤養(yǎng)分;減肥模式

中圖分類號(hào)：S512.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1001-1463（2021）01-0022-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.01.005

Abstract：Sweeteners are often needed in the preparation of apple cider vinegar drinks. Common sweeteners include sucrose， honey， high fructose corn syrup， aspartame， etc. Sucrose and honey tend to produce flocculation under acidic conditions， which will affect the sensory quality of products. The experiment on the basis of apple vinegar drinks basic recipe research， with a partly replace sucrose， fructose syrup， honey， a study on the synergy of compound sweeteners and， through the orthogonal experiments to optimize the apple vinegar drinks the optimal formula of compound sweeteners： fructose syrup 15 g/kg， 20 g/kg of sucrose， sucralose 0.15 g/kg（0.25 g/kg） limited， aspartame， 0.40 g/kg（0.60 g/kg） limited， mass ratio is： 0.75∶1∶0.0075∶0.02. After filtration and sterilization， the cider vinegar beverage prepared with this formula was placed at room temperature for 150 days， and the flocculant content was reduced by 0.95 g/L， and the light transmittance of the beverage was up to 98%.

Key words：Sweeteners;Apple cider vinegar drink;Sensory quality

我國(guó)是化肥、農(nóng)藥、地膜使用大國(guó)，尤其化肥的使用，對(duì)提高作物產(chǎn)量、確保糧食安全有重要意義[1 ]。但近年來我國(guó)過量施用化肥現(xiàn)象普遍，導(dǎo)致肥料利用率偏低，不僅沒有促進(jìn)作物增產(chǎn)，還造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。為了在保證糧食增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)上提升化肥利用率和耕地質(zhì)量，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部按照中央部署，堅(jiān)持“一控兩減三基本”目標(biāo)，深入開展化肥農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)。近年來，我國(guó)化肥利用率持續(xù)提高，2019年水稻、玉米、小麥三大糧食作物化肥利用率為39.2%，比2015年提高4.0%，比2017年提高1.4%，但與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有差距。推進(jìn)化肥減量增效是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，需要因地制宜、創(chuàng)新機(jī)制、強(qiáng)化措施，在質(zhì)量興農(nóng)、綠色興農(nóng)的實(shí)踐中持續(xù)推進(jìn)，確保在2020年實(shí)現(xiàn)化肥農(nóng)藥利用率達(dá)到40%的目標(biāo)[2 ]。過量單施化肥會(huì)造成土壤有機(jī)質(zhì)含量降低、肥料利用率下降、速效養(yǎng)分含量降低、土壤微生物性狀改變、土壤結(jié)構(gòu)破壞等土壤肥力質(zhì)量的改 變[3 - 4 ]，施用有機(jī)肥和秸稈還田等有機(jī)物料具有增加土壤有機(jī)質(zhì)、增加土壤有效養(yǎng)分、提高微生物及土壤酶活性、減少化肥使用量、提高肥料利用率、改善土壤結(jié)構(gòu)的效果[5 - 7 ]。針對(duì)隴東旱塬區(qū)糧食種植的地域、土壤、氣候等條件，我們于2017年冬小麥秋播時(shí)設(shè)置定位試驗(yàn)，研究了減量施肥對(duì)冬小麥生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分的影響，以期為黃土高原旱塬區(qū)糧食作物生產(chǎn)提供依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

供試肥料為市售尿素（含N 46.4%）、普通過磷酸鈣（含P2O5 12%）、硫酸鉀（含K2O 51%），有機(jī)肥為腐熟羊糞（水分17.9%、總碳21.11%，總氮0.89%，總磷0.60%，總鉀1.82%）。供試秸稈為小麥秸稈（總碳46.90%，總氮0.51%，總磷0.02%，總鉀1.19%）。指示冬小麥品種為銅麥6號(hào)，由銅川市印臺(tái)區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心和銅川市種子管理站選育，慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院糧食作物研究所2015年從陜西大唐種業(yè)有限公司引進(jìn)。

1.2? ?研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于甘肅省寧縣和盛鎮(zhèn)湫包頭村（107° 47′ 36″ E，35° 25′ 07″ N），海拔1 233 m，土層深厚，光照充足，氣候溫和，屬干旱半干旱氣候。年均氣溫7～10 ℃，年日照2 250～2 600 h，無霜期140～180 d，年均降水480～660 mm。土壤為黑壚土，肥沃疏松，質(zhì)地均一，通氣性好，前茬小麥。土壤背景值樣品于2017年9月24日采集（表1）。

1.3? ?試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2017年秋播開始設(shè)置化肥減施增效長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。共4個(gè)處理，即①不施肥（CK）;②常規(guī)施肥（CF），即當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶常規(guī)用量，N 120 kg/hm2、P2O5 100 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2;③氮磷鉀肥配施有機(jī)肥（CF+M），N、P2O5施用量比常規(guī)處理各減量50%，K2O施用量減量30%，施入有機(jī)肥22.5 t/hm2;④秸稈還田優(yōu)化處理（OPT），N肥比常規(guī)減量15%，P2O5、K2O各減量30%。小麥秸稈剪成2～3 cm小段，施入量3 750 kg/hm2。肥料和秸稈人工均勻撒于地表，機(jī)械旋耕，均作為基肥一次性施用。試驗(yàn)面積400 m2（20 m×20 m），3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。2017年9月26日機(jī)械播種，播量187.5 kg/hm2，行距20 cm。2018年6月26日收獲。田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.4? ?樣品測(cè)定方法

小麥?zhǔn)斋@后于2018年9月12日采集0～100 cm土壤樣品，每20 cm為1個(gè)土層，每小區(qū)分別取3個(gè)樣點(diǎn)組成混合土樣，測(cè)定土壤養(yǎng)分含量。每小區(qū)隨機(jī)選取50株考種，收獲40 m2計(jì)產(chǎn)。土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀油浴法，土壤全氮、全磷分別用濃硫酸+催化劑消煮和硫酸+高氯酸消煮，流動(dòng)分析儀測(cè)定;土壤全鉀用氫氧化鈉熔融，火焰光度計(jì)測(cè)定;土壤礦質(zhì)氮和速效磷分別用1 mol/L氯化鉀浸提和0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提，流動(dòng)分析儀測(cè)定;土壤速效鉀用1 mol/L乙酸銨浸提，火焰光度計(jì)測(cè)定。

1.5? ?數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003整理數(shù)據(jù)、制圖，用SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?有機(jī)質(zhì)

由圖1可以看出，隨著土壤剖面加深，有機(jī)質(zhì)含量呈先下降后增加趨勢(shì)。0～100 cm土層有機(jī)質(zhì)含量以CF+M處理最高，0～20、20～40、40～60 cm分別為13.21、10.51、10.50 g/kg，分別比CK增加10.6%、4.3%、15.9%。可見減量化肥配施有機(jī)肥可以提高土壤0～60 cm土層有機(jī)質(zhì)含量。OPT處理在第1年會(huì)導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量下降，0～20、20～40、40～60、60～80 cm各土層有機(jī)質(zhì)含量比CK分別下降8.7%、9.4%、13.0%、10.7%。CF+M處理由于施入有機(jī)肥，0～60 cm土層有機(jī)質(zhì)含量高出試驗(yàn)背景值，同時(shí)0～100 cm各土層有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于其余處理;CK、CF、OPT處理0～100 cm土層有機(jī)質(zhì)含量均低于試驗(yàn)背景值。

2.2? ?全氮、礦質(zhì)氮

2.2.1? ? 全氮? ? 通過圖2（a）可以看出，各減量施肥處理下，土壤全氮在0～60 cm土層內(nèi)隨著土層深度急劇下降，之后隨著土層加深緩慢增加。經(jīng)過一季冬小麥生長(zhǎng)，0～100 cm土層中的全氮含量與試驗(yàn)初始值無差異。其中CK處理0～20 cm土層的全氮含量低于背景值和其他處理。CF處理的40～60 cm土層全氮含量低于背景值和其他處理。在80～100 cm土層中，不同處理的土壤全氮含量均高于背景值。

2.2.2? ? 礦質(zhì)氮? ? 土壤礦質(zhì)氮主要包括銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，來源一是施入氮肥的殘留，二是土壤中有機(jī)肥的礦化[8 ]。從圖2（b）可以看出，經(jīng)過一季冬小麥生長(zhǎng)，礦質(zhì)氮在經(jīng)過作物吸收、損失后，各處理下礦質(zhì)氮含量顯著低于背景值，不同施肥處理對(duì)0～60 cm土層礦質(zhì)氮影響明顯。0～20 cm土層內(nèi)，CF+M處理礦質(zhì)氮含量較CK顯著增加，增幅為27.29%，其余處理較CK無明顯差異;20～60 cm土層內(nèi)，3個(gè)施肥處理土壤礦質(zhì)氮含量較CK均有下降趨勢(shì)，但CF處理降幅最大，20～40 cm、40～60 cm土層土壤礦質(zhì)氮分別下降33.9%、16.1%。隨著土層加深，至60 cm以下，礦質(zhì)氮趨于穩(wěn)定，含量保持在2.5 mg/kg左右。

2.3? ?全磷、 速效磷

2.3.1? ? 全磷? ? 由圖3（a）可知，各處理土壤全磷含量隨土層加深呈先快速下降后緩慢升高的趨勢(shì)，至60 cm左右全磷含量最少，60 cm以下土層全磷含量又逐漸增加。種植一季冬小麥后，各處理在40～60 cm土層全磷含量均高于試驗(yàn)背景值，其他土層全磷含量無明顯變化。不同施肥處理間對(duì)土壤剖面全磷含量的影響不明顯，在0～20 cm土層，CF、CF+M、OPT處理土壤全磷含量均高于CK，20 cm以下土層內(nèi)，各施肥處理全磷含量均與CK無明顯差異。

2.3.2? ? 速效磷? ? 從圖3（b）可以看出，速效磷含量在0～60 cm范圍內(nèi)隨土層深度增加而呈不規(guī)則降低趨勢(shì)，60 cm以下無顯著變化，這與磷在土壤中的擴(kuò)散移動(dòng)極弱有關(guān)[9 ]。所有處理的0～20 cm土層中土壤速效磷含量低于試驗(yàn)背景值，而40～100 cm各土層種植小麥后較背景值有增加趨勢(shì)，說明施肥、作物根系分泌物等可以促進(jìn)磷的有效礦化。不同處理對(duì)土壤剖面速效磷含量的影響較顯著。與不施肥處理相比，0～20 cm土層CF處理和CF+M處理的速效磷含量增加，而OPT處理無明顯變化;20～100 cm土層中，3個(gè)施肥處理土壤有效磷含量不規(guī)則下降，降幅為9.34%～49.24%。

2.4? ?全鉀、 速效鉀

2.4.1? ? 全鉀? ? 由圖4（a）可以看出，不同施肥處理對(duì)0～100 cm土層全鉀含量影響較大。冬小麥?zhǔn)斋@后，CF+M處理土壤全鉀含量在0～100 cm土層剖面分布較均勻，隨著土層加深略有增加。OPT處理在20～40、80～100 cm土層全鉀分布較少，在0～20、40～80 cm土層含量較高。CF處理全鉀含量隨著土層加深快速下降，至40 cm土層降到最低，且顯著低于CK，之后快速增加。不同處理0～20 cm和60～100 cm土層土壤中全鉀含量均高于試驗(yàn)背景值，在40～60 cm土層中均低于試驗(yàn)背景值，與CK相比，其他3個(gè)處理0～40、80～100 cm土層中全鉀含量均降低，說明種植冬小麥后，經(jīng)作物吸收和土壤固定，各施肥處理未能顯著增加土壤全鉀的含量。