有機肥替代20%化肥處理對滴灌春小麥產量及土壤養分的影響

魯偉丹，李俊華，陳麗麗，羅 彤，何 浩，張宇良

(石河子大學農學院/新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】有機肥施用量低于化肥施用量會使耕地質量下降[1-4]。有機肥含有多種有機養分與無機養分，養分較為全面，其中還含有大量的酶和微生物，可以保證均衡且全面的提供作物生長所需要的養分。施用有機肥以培肥土壤，提高土壤中有機質的含量與化肥相比具有更為突出的優點。單施化肥或單施有機肥均不能適應現代農業可持續發展的要求，只有合理的將有機肥與化肥配合施用，才能有利于全面調節土壤養分平衡，解決土壤養分供需矛盾，實現土地的用養結合。分析有機肥替代化肥20%化肥對滴灌春小麥的影響，對干旱區綠洲小麥減施化肥培肥地力有重要意義。【前人研究進展】適當比例的有機肥替代化肥處理在保證作物產量的同時，又可以在一定程度上提高土壤肥力和酶活性[5-9]。溫延臣等[10]研究表明，養分投入條件下，有機肥替代部分化肥處理與單施化肥處理作物產量差異不顯著，但能顯著提高土壤有機碳和全氮含量。孟琳等[11]研究發現，無機氮肥與有機氮肥配合施用可以更容易取得比單施無機氮肥處理相當或更高的稻谷產量，用10%～30%有機肥替代無機氮肥能夠比單施無機氮肥處理顯著提高水稻的產量。【本研究切入點】有關新疆石河子地區有機肥替代化肥對滴灌春小麥產量及土壤養分的影響文獻較少。研究有機肥替代20%化肥對土壤養分含量及春小麥產量的影響，為干旱區綠洲小麥減施化肥培肥地力提供科學依據。【擬解決的關鍵問題】采用連續2年大田試驗。設置不施肥處理(T1)，常規施肥處理(T2)以及有機肥替代20%化肥處理(T3)3個處理。連續2年的定點施肥試驗，分析有機肥替代20%化肥對土壤養分含量與小麥產量的影響。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2018～2019年在石河子大學農學院試驗場二連進行，試驗區土壤類型為灌耕灰漠土，有機質20.5 g/kg，堿解氮64.6 mg/kg，速效磷32.35 mg/kg，速效鉀202.6 mg/kg，pH 7.87，供試作物為春小麥品種新春38號。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

設置3個處理：不施肥對照(T1)，常規施肥(T2)，有機肥替代20%化肥(T3)，每處理重復3次，隨機區組排列。將當季收獲的小麥麥稈機械粉碎均勻撒入小區，用旋耕機耕入土壤。小區面積為51 m×6.5 m=331.5 m2，種植小麥16行，15 cm等行距種植，人工條播，播種量約為300 kg/ hm2，灌溉方式為滴灌，1管4行，總灌水量6 000 m3/hm2，各處理采用水表控制灌溉量，其他栽培管理措施參照當地大田。化肥分別為尿素(N=46.4%)，重過磷酸鈣(P2O5=44%)以及磷酸一銨(N=12%，P2O5=61%)，有機肥為商品有機肥，有機肥養分含量為N 1.78%、P2O51.96%、K2O 0.53%。總施肥量的20%做基肥(有機肥全部基施，其余基肥化肥補齊)剩余肥料在后期隨水滴施。表1，表2

表1 不同處理施肥量

表2 小麥不同生育時期水肥分配比例

播種前采集試驗地基礎土樣(0～20 cm)。分別于小麥苗期、拔節期、孕穗期、揚花期和成熟期采集滴灌帶處垂直0～20 cm土樣，取5點進行混合樣品，風干后過篩保存用于土壤養分測定。

1.2.2 測定指標

NaHCO3浸提-比色法測定速效磷，堿解擴散法測堿解氮，醋酸銨浸提-火焰光度法測速效鉀，重鉻酸鉀-外加熱法測土壤有機質。小麥產量在小麥成熟后，選取長勢一致的1 m2對各處理進行測產，測定其穗數，穗粒數，千粒重，理論產量和實測產量。

2 結果與分析

2.1 有機肥替代化肥對土壤速效養分含量影響

研究表明，施肥處理前期對土壤堿解氮的增加效果不顯著，在拔節期后，各施肥處理會顯著增加土壤堿解氮含量，其中有機肥替代20%化肥處理的增加效果更為顯著，2018年試驗中T2處理各時期堿解氮含量平均比T1處理增加14.33%，T3處理各時期堿解氮含量平均比T1處理增加16.59%，除苗期各處理無顯著差異外，其余各時期中，T3處理的堿解氮含量均顯著高于CK處理的堿解氮，T2處理同樣高于不施肥處理但是差異不顯著。2019年試驗中，T2處理各時期堿解氮含量平均比T1處理增加14.40%，T3處理各時期堿解氮含量平均比T1處理增加20.06%，苗期各處理間同樣無差異，T3處理與T2處理在苗期、拔節期、孕穗期無顯著差異，但是在揚花期、成熟期與收獲期T3處理的堿解氮含量顯著高于T2處理。有機肥替代20%化肥能較常規施肥顯著增加堿解氮含量。圖1

圖1 不同施肥處理下土壤堿解氮含量變化

研究表明，在定點施肥的第2年，土壤有效磷會有一定程度的下降，2019年T1處理速效磷含量比2018年T1處理研究表明，速效磷下降15.4%，2019年T3處理速效磷含量僅比2018年T3處理下降9.8%，在2018年試驗中，T2處理速效磷含量比T1處理增加12.4%而T3處理比T1處理增加14.5%，在各生育期中，T3處理速效磷含量均顯著高于T1處理且與T2處理無顯著差異。2019年各時期T3處理的速效磷含量顯著高于T1處理，T2處理的速效磷含量較T1處理增加12.7%。除收獲期T3處理速效磷含量與T2處理無顯著差異之外，其他時期均為T3處理速效磷含量顯著高于T2處理，T3處理速效磷含量比T1處理與T2處理分別高20.5%與6.9%。各處理有效磷含量相比較為T3處理>T2處理>T1處理。圖2

圖2 不同施肥處理下土壤速效磷含量變化

各施肥處理均可顯著提高土壤速效鉀含量，各施肥處理之間存在顯著的差異水平。同一年份，施肥處理的土壤速效鉀均高于空白對照，有機肥替代化肥增加速效鉀含量最明顯。2018～2019年，土壤速效鉀含量隨著種植年限的延長呈下降的趨勢，而施肥處理較不施肥處理表現出有效的緩解土壤速效鉀含量下降的能力。2018年T2處理速效鉀含量較T1處理增加7.1%，T3處理速效鉀含量分別比T1處理與T2處理增長8.7%與1.5%。2019年，T2處理速效鉀含量比T1處理增加5.4%，T3處理速效鉀含量分別比T1處理與T2處理增加17.7%與11.6%。圖3

圖3 不同施肥處理下土壤速效鉀含量變化

2.2 有機肥替代化肥對土壤有機質的影響

研究表明，施肥處理可以明顯增加土壤有機質含量，且在連續種植的第2年有機質含量會有所增加，且有機肥替代化肥處理會顯著增加有機質含量，在第1年試驗處理中T2處理有機質含量較T1處理高15.2%，T3處理僅比T2處理高6.8%但比T1處理高出23.1%。在第2年試驗處理中，T2處理的有機質含量比T1高出29.8%，T3處理分別比T1處理與T2處理高出40.7%與8.4%，第2年有機肥替代化肥處理的有機質含量增長幅度明顯高于第1年有機肥替代處理。圖4

圖4 不同施肥處理下土壤有機質含量變化

2.3 不同施肥處理對小麥產量及構成因素影響

研究表明，第1年試驗中施肥處理與不施肥處理相比，除穗數與千粒重上無顯著差異之外，施肥處理均能顯著提高每株穗粒數與理論產量，且有機肥替代20%化肥的處理效果優于常規施化肥的處理，而2個處理間差異不顯著，常規施肥處理與有機肥替代20%化肥處理分別比不施肥處理增加4.04%與7.44%；常規施肥處理的與理論產量的每株穗粒數分別比不施肥處理的每株穗粒數平均增加11.13%與8.85%。常規施肥處理與有機肥替代20%化肥處理分別比不施肥處理增加17.99%與20.05%。在第2年施肥處理中，T2和T32個施肥處理的小麥產量構成因素以及產量均顯著高于不施肥處理，2個處理間差異不顯著。T1處理的小麥產量較T2處理低34.4%，比T3處理低43.6%。在連續種植小麥的第2年，小麥產量會有一些幅度的減產，但施肥處理的減產幅度會小于不施肥處理，而有機肥替代化肥的處理減產幅度更小。表3

表3 不同施肥處理下春小麥產量構成因素變化

3 討 論

3.1 有機肥替代化肥對土壤速效養分含量影響

有機肥替代20%化肥處理對土壤中堿解氮含量有顯著的增加，第2年的T3處理各時期堿解氮含量平均比T1處理增加20.06%。有機肥替代20%化肥處理同樣增加速效磷養分含量并且在連續2年后差異更顯著，第2年中的T3處理各時期土壤速效磷含量比T1處理與T2處理分別高20.5%與6.9%，新疆土壤基本養分狀況為“缺氮、少磷、富鉀”，所以在連續施肥處理中并沒有施用鉀肥，而土壤中速效鉀含量會隨著種植年限的增加而表現出下降的趨勢，施肥處理較不施肥處理可以有效的緩解土壤中速效鉀含量的下降。T3處理各時期土壤速效鉀含量分別比T1處理與T2處理增加17.7%與11.6%。沈冰濤等[12]試驗證明，適當比例有機肥替代化肥可以提高土壤速效養分。宇萬太等[16]研究發現，施用有機肥可以顯著提高土壤中有效養分，這與研究結果一致，有機肥替代20%化肥處理較不施肥處理能顯著增加各速效養分含量。

3.2 有機肥替代化肥對土壤速效養分含量影響

唐繼偉等[17]研究發現在施肥量一致的情況下，與化肥相比，有機肥存在顯著改善土壤有機質質量和增加土壤營養等方面的作用。邢鵬飛等[18]研究也表明，土壤有機質含量隨著施入有機肥比例的增加而相對增加，施入有機肥可以顯著提高土壤有機質含量的作用，可以用來改善有機質貧乏地區的土壤養分。而在試驗中，第1年T3處理僅比T2處理高6.8%比T1處理高23.1%。但是在第2年試驗處理中，T3處理分別比T1處理與T2處理高40.7%與8.4%，有機肥替代化肥處理會顯著增加土壤有機質含量并且在連續2年定點施肥后土壤有機質增加效果更加顯著。

3.3 不同施肥處理對小麥產量及構成因素影響

研究結果表明，采用20%有機肥替代部分化肥處理，不但降低了化肥的使用量而且小麥產量較不施肥處理有顯著提高，連續2年定點施肥處理后，雖然前茬小麥秸稈還田，但是第2年小麥產量較第1年有小幅度的減產，而有機肥替代化肥處理減產幅度較小，溫延臣等[10]研究證明，采取有機肥適當替代化肥施用，養分能協調平衡供應，可適當滿足作物生產需求同時獲得穩產高產，同時適當減少化肥用量，沈冰濤等[12]研究也證明，在麥田配施一定量有機肥能夠增加有效分蘗，提高穗粒數與有效穗數，有利于產量三要素的協同提高，從而增加小麥產量。而試驗中T3處理的有效穗數、穗粒數、產量與T2處理無顯著差異，大概是因為連續種植年限過短導致差異并不明顯。但T3處理與T2處理均與T1處理有顯著差異這與前人研究結果相似。

4 結 論

有機肥替代20%化肥處理(T3處理)能夠改善滴灌農田土壤理化性質，對春小麥產量和地力提升都有較為明顯的作用。有機肥替代化肥處理對提高土壤堿解氮、速效磷、速效鉀等速效養分方面均顯著高于不施肥處理(T1處理)且略高于農戶常規施肥處理(T2處理)但差異不顯著，2019年T3處理的堿解氮、速效磷、速效鉀分別比T1處理增加20.06%、20.5%和17.7%。T3處理可顯著增加土壤有機質含量，尤其連續有機肥替代化肥2年后的增加效果更為明顯。T3處理較T2處理與T1處理有機質分別增加8.4%與40.7%，其中與T1差異顯著。T2處理與T3處理均能顯著提高小麥的單穗重、單株穗粒數和籽粒產量，連續2年種植后，T3處理穗粒數分別比T1處理的每株穗粒數平均增加11.13%與8.85%，而產量較T1處理增加43.6%。T2處理產量比T1處理增加34.4%，產量大小順序為T3>T2>T1，T3處理較T2處理能更加有效的提高小麥產量。有機肥替代20%化肥處理可以培肥土壤，提升土壤地力，增加產量，比常規處理更適用于新疆綠洲春小麥種植施肥。