小麥化肥減量增效研究

趙風(fēng)蘭，張 硌，高紅莉，李洪濤

(河南省科學(xué)院地理研究所，河南鄭州 450052)

河南作為全國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)之一，用全國(guó)1/16的耕地，生產(chǎn)了全國(guó)總產(chǎn)量1/10的糧食，尤其是小麥生產(chǎn)，河南小麥產(chǎn)量占全國(guó)小麥總產(chǎn)量的1/4，這在很大程度上得益于大量的肥料投入。化肥的施用，在促進(jìn)糧食和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中起到不可替代的作用。然而，研究顯示，河南省與我國(guó)很多省份一樣，在糧食生產(chǎn)中普遍存在用肥不合理、化肥施用量偏高、肥料利用率偏低、面源污染嚴(yán)重和資源浪費(fèi)等問(wèn)題，共同構(gòu)成糧食和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為提升河南糧食生產(chǎn)養(yǎng)分利用效率、土壤地力和綜合效益，2019年，河南省科學(xué)院?jiǎn)?dòng)了重大科研聚焦專項(xiàng)課題“河南省農(nóng)作物主產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染土壤綜合防治體系建設(shè)與示范”。推廣使用既能提高農(nóng)作物產(chǎn)量又能減少對(duì)環(huán)境影響的新型肥料，進(jìn)行科學(xué)施肥，是減少農(nóng)業(yè)面源污染、提高土壤肥力、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。為此開發(fā)出了功能性硅包衣加腐殖酸有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥、復(fù)合微生物肥料等新型肥料，為驗(yàn)證其施用效果，筆者在許昌灌溉試驗(yàn)站小麥-玉米輪作條件下的試驗(yàn)田進(jìn)行了硅包衣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥、復(fù)合微生物肥料和常規(guī)高含量復(fù)合肥的對(duì)比試驗(yàn)。

1 材料與方法

試驗(yàn)設(shè)在許昌灌溉試驗(yàn)站小麥-玉米輪作條件下的試驗(yàn)田。試驗(yàn)地土壤的基礎(chǔ)肥力情況：土壤pH 7.57,有機(jī)質(zhì)11.2 g/kg，全氮0.73 g/kg，速效磷(PO)13.7 mg/kg，速效鉀(KO)96.8 mg/kg。

供試小麥品種為新麥26。

共設(shè)3個(gè)處理，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，水肥管理及防病措施等田間管理同大田管理。1月26日追肥一次，追施尿素用量195 kg/hm；2月25日化除作業(yè)一次：15%炔草酯用量490.35 mL/hm，35%氯吡雙氟唑草酮用量294.15 mL/hm；植保作業(yè)2次，第一次于3月22日，第二次于4月25日。

處理①硅包衣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥(小麥專用肥)，N+PO+KO≥36%,有機(jī)質(zhì)≥15%，750 kg/hm；處理②復(fù)合微生物肥料(小麥專用肥)，N+PO+KO≥28%,有機(jī)質(zhì)≥20%，有效活菌數(shù) 0.2億/g，750 kg/hm；處理③(CK)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)中常用小麥專用肥，N+PO+KO≥45%,750 kg/hm。

2 結(jié)果與分析

從表1可以看出，不同肥料處理對(duì)小麥生育進(jìn)程無(wú)影響。

由表2可知，不同處理對(duì)小麥出苗率的影響，處理①和處理②略高于處理③,差異不顯著；不同處理對(duì)小麥根系發(fā)育的影響，單株次生根處理①和處理②高于處理③，但差異不顯著。其原因可能：第一，硅的營(yíng)養(yǎng)作用和硅對(duì)土壤的改良作用，硅肥能夠活化疏松土壤，改善土壤結(jié)構(gòu)；第二，腐殖酸有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤的改良作用以及腐殖酸作為植物刺激劑的作用。土壤環(huán)境的改善和腐殖酸刺激植物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，提高了出苗率；同時(shí)土壤環(huán)境改善，可有效小麥根系的生長(zhǎng)發(fā)育，加上腐殖酸可刺激作物根系的側(cè)根數(shù)量和根毛密度，提高了單株次生根。不同處理對(duì)小麥分蘗和小麥群體的影響，不同處理間基本一致，說(shuō)明不同施肥處理對(duì)小麥分蘗和小麥群體影響差異不顯著。

表1 不同施肥處理小麥生育期Table 1 Growth period of wheat under different fertilization treatments

表2 不同施肥處理小麥生物學(xué)性狀及經(jīng)濟(jì)性狀Table 2 Biological and economic characteristics of wheat under different fertilization treatments

小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重是影響小麥產(chǎn)量的重要因素，是構(gòu)成小麥產(chǎn)量的重要因子。由表3可知，不同處理間小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重差異不顯著，穗數(shù)表現(xiàn)為處理①>處理③>處理②，穗粒數(shù)表現(xiàn)為處理②>處理①>處理③，千粒重表現(xiàn)為處理①>處理②>處理③，小麥產(chǎn)量表現(xiàn)為處理①>處理③>處理②，穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均是處理①最高。

這是因?yàn)楣枘艽龠M(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，改善其生物學(xué)性狀。硅包衣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥養(yǎng)分全面，營(yíng)養(yǎng)平衡，不僅有機(jī)無(wú)機(jī)相結(jié)合，還含有作物生長(zhǎng)所必需的各種大、中、微量元素，滿足了作物生長(zhǎng)發(fā)育需求，有效促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，復(fù)合微生物肥料也具有有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥的優(yōu)點(diǎn)，還含有生物菌劑，提高了肥料養(yǎng)分利用率。所以盡管養(yǎng)分減少了37%，但產(chǎn)量未受明顯影響。

表3 不同施肥處理小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 3 Wheat yield components and wheat yield under different fertilization treatments

由表4可知，不同施肥處理土壤脲酶活性差異不顯著，表現(xiàn)為處理①<處理②<處理③。不同施肥處理土壤磷酸酶活性差異不顯著，表現(xiàn)為處理①>處理②>處理③。

分析原因，第一,硅肥和腐殖酸有機(jī)質(zhì)有助于土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，降低土壤容重，而脲酶活性與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān)，磷酸酶活性與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性呈顯著正相關(guān)；第二，增施腐殖酸會(huì)對(duì)原有條件下的土壤脲酶活性起到抑制作用，對(duì)土壤酸性磷酸酶的活性具有促進(jìn)作用，且腐殖酸和無(wú)機(jī)肥配合還具有累加效應(yīng)，其處理對(duì)改善酸性磷酸酶活性的效果更佳。

脲酶是尿素分解轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素，施入土壤的尿素需要在脲酶的參與下才能水解，脲酶的活性得到抑制，延長(zhǎng)尿素肥效，提高了尿素的養(yǎng)分利用率。土壤磷酸酶是一類催化土壤有機(jī)磷化合物礦化成無(wú)機(jī)磷的酶，可促進(jìn)有機(jī)磷水解，提高土壤有效磷含量,土壤磷酸酶活性直接影響土壤中有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性。這也解釋了處理①養(yǎng)分較處理③養(yǎng)分減少20%的情況下不僅不減產(chǎn)，還略有增產(chǎn)。處理②養(yǎng)分含量較處理③養(yǎng)分含量減少了37%，產(chǎn)量也只是略有下降。土壤酶活性是土壤肥力評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，同時(shí)也是土壤自凈能力評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)，在土壤的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動(dòng)過(guò)程中起著極其重要的作用。土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)新陳代謝的重要?jiǎng)恿Γ彩峭寥乐懈鞣N生物化學(xué)反應(yīng)良好的催化劑，其活性可以反映出不同土壤生物化學(xué)反應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度和土壤的養(yǎng)分狀況，土壤酶活性與土壤理化特性和肥力狀況有顯著相關(guān)性。因此，施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥和復(fù)合微生物肥料，調(diào)節(jié)酶的活性，對(duì)改善土壤生態(tài)環(huán)境、提高土壤肥力有重要意義。

處理①肥料價(jià)格2 990元/t，處理②肥料價(jià)格2 890元/t，處理③肥料價(jià)格3 090元/t，小麥價(jià)格2.4元/kg。經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果顯示，產(chǎn)值表現(xiàn)為處理①>處理③>處理②，扣除肥料投入后的收入，處理②和處理③基本相同(表5)。

表4 不同施肥處理土壤脲酶和磷酸酶活性Table 4 Soil urease and phosphatase activities of different fertilization treatments

表5 不同施肥處理經(jīng)濟(jì)效益分析Table 5 Analysis of economic benefits of different fertilization treatments

3 結(jié)論

硅包衣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥氮磷鉀養(yǎng)分含量比常規(guī)復(fù)合肥降低了20%，復(fù)合微生物肥料氮磷鉀養(yǎng)分含量較常規(guī)復(fù)合肥降低了37%，硅包衣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥和復(fù)合微生物肥料均增加了腐殖酸有機(jī)質(zhì)和中微量元素等功能性元素，具有養(yǎng)分全、肥效期長(zhǎng)、利用率高、改善土壤環(huán)境、調(diào)節(jié)土壤微生態(tài)平衡、刺激作物生長(zhǎng)等特點(diǎn)，效果明顯。該試驗(yàn)結(jié)果表明，施用這2種新型肥料可以達(dá)到減肥增效的作用。

有機(jī)肥料和微生物肥料與無(wú)機(jī)化學(xué)肥料有機(jī)結(jié)合，加上硅包衣提供的中微量元素，促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)平衡，可減少化學(xué)養(yǎng)分用量，具有明顯減肥增效效果。這2種新型肥料的施用及試驗(yàn)研究為“化肥使用零增長(zhǎng)行動(dòng)”的實(shí)施提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

施用硅包衣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥和復(fù)合微生物肥料，減少了肥料投入和資源浪費(fèi)，還改善了土壤環(huán)境，減輕了環(huán)境污染，有助于實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)減肥增效、培肥地力、“藏糧于地”的綠色可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，對(duì)既著眼當(dāng)下糧食生產(chǎn)減肥不減產(chǎn)，又考慮未來(lái)地力提升，意義深遠(yuǎn)。