小麥施用腐熟糞肥的有機氮同效當量及其影響研究

樊繼剛 顏士敏 王維玨 劉宏棟 徐在勇

（1.連云港市贛榆區農業技術推廣中心 江蘇連云港 222100；2.江蘇省耕地質量與農業環境保護站 江蘇南京 210029；3.連云港市贛榆區農村能源環境保護辦公室 江蘇連云港 222100）

小麥作為我國北方不可替代的商品和戰略性糧食，其種植產業的穩定良好發展，是保障我國北方糧食安全，甚至國民經濟社會平穩運行的關鍵舉措[1]。在農業生產中，氮肥的施用是確保小麥安全、高效生產的重要手段。但傳統的氮磷鉀肥在一定程度上會造成土壤酸化，進而帶來許多如土壤板結、土地利用度降低等問題[2-3]。新鮮家畜糞尿經過好氧堆肥發酵工藝發酵而成的腐熟糞肥，由于其資源化特性、較好的肥力特性逐漸在農業生產中得到應用。但目前有關小麥腐熟糞肥的有機氮同效當量方面的研究還不夠全面，同時腐熟糞肥對小麥產量、土壤的影響也不明晰[4]。基于此，本研究開展小麥的種植試驗，明確小麥腐熟糞肥的有機氮同效當量，以及腐熟糞肥對小麥產量、土壤理化性質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中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試肥料為市售的氮磷鉀肥（尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀）和采用好氧堆肥發酵工藝發酵而成的腐熟糞肥。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、有機質含量343 g/kg。供試小麥品種為豐德存麥20。供試土壤理化性質見表1。

表1 供試土壤基本理化性狀

1.2 試驗設計

2021年10月中旬，于贛榆區塔山鎮小莒城村進行試驗田的前期準備工作，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地農田管理保持一致。收獲后測定土壤理化性質、外觀品質、生長特性相關指標及產量。

采用隨機區組設計，以無氮處理、無機氮處理為對照，設置等氮量腐熟糞肥100%N替代處理。無機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，其實際用量需根據測定氮含量進行折算。每個處理施肥量見表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 小麥腐熟糞肥有機氮同效當量試驗的施肥量（單位：kg/畝）

1.3 測定指標及方法

在小麥種植前和收獲時，采用5點取樣法取耕作層土壤，經風干、過篩后保存待測；小麥收獲后，對每個小區全部收割測實產，同時測定小麥產量及其構成因素（包括有效穗數、穗粒數和千粒重）。另外每個小區采集具有代表性的小麥30株，觀察葉色、分蘗數和株高等生長特性，記錄有效穗數、穗粒數和千粒重等產量構成因素。小麥樣品經曬干后磨碎過20目篩測定氮磷養分含量。

土壤樣品測定有機質、全氮（TN）、全磷（TP）、有效磷、速效鉀、pH等土壤理化性質。土壤有機質采用重鉻酸鉀（K2Cr2O7）氧化外加熱法（GB 7857-87）測定；全氮、全磷采用連續流動化學分析儀（skalar san++）測定；有效磷采用碳酸氫鈉浸提、分光光度計比色法測定；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-流動分析儀測定[5]。

1.4 數據處理與分析

腐熟糞肥有機氮同效當量：

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

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

氮肥農學利用率（kg/kg）=（施氮區產量-不施氮區產量）/施氮量；

氮肥偏生產力（kg/kg）=籽粒產量/施氮量；

氮收獲指數=籽粒吸氮量/秸稈吸氮量。

采用Microsoft Excel 2016進行數據整理和繪圖，采用SPSS17.0軟件進行差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 土壤理化性質

由表3可知，在腐熟糞肥處理下，耕層土壤有機質、全氮、總磷、有效磷和速效鉀等土壤肥力指標較無機氮處理均有增加趨勢，但差異均不顯著。同時腐熟糞肥較無機氮處理顯著（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分含量

2.2 小麥產量及其構成因素分析

由表4可知，與無機氮處理相比，腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低了小麥實測產量、理論產量。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和穗粒數有關。除此之外，腐熟糞肥處理較其他兩個處理能顯著（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 不同處理小麥產量及其構成因素

2.3 小麥氮磷吸收與利用

由表5可知，與無機氮處理相比，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量與秸稈產生量。此外，腐熟糞肥較無機氮處理降低了小麥秸稈中的氮磷含量，同時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11.1%，較無機氮處理（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品質。

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，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

與無機氮處理相比，腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低了小麥氮肥吸收利用率、氮肥農學利用率及氮肥偏生產力（表6），說明腐熟糞肥處理會降低小麥氮肥的當季利用率，主要原因是腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低小麥生物量，即小麥籽粒產量與秸稈產生量，進而降低了小麥植株氮肥累積量。另外在本試驗條件下，腐熟糞肥有機氮同效當量為0.29，即1 kg腐熟糞肥有機氮對小麥籽粒產量的貢獻相當于0.29 kg無機氮，這遠低于國際上普遍認為的有機肥氮替代率60%。

表6 腐熟糞肥有機氮同效當量及氮肥利用率

3 討論與結論

試驗結果表明，與無機氮處理相比，施用腐熟糞肥有利于改良土壤酸堿度、提升耕層土壤肥力。同時腐熟糞肥有機氮全量替代無機氮會降低小麥產量、有效穗數和穗粒數，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，改善了小麥營養品質。

除此之外，腐熟糞肥較無機氮處理降低了小麥氮肥的當季利用率，主要原因是腐熟糞肥處理顯著（P＜0.05）降低小麥籽粒產量與秸稈量。在本試驗條件下，腐熟糞肥有機氮同效當量為0.29，即1 kg腐熟糞肥有機氮對小麥籽粒產量的貢獻相當于0.29 kg無機氮。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品質，但其有機氮同效當量處于較低水平，難以進行大規模推廣應用。因此可考慮腐熟糞肥結合氮肥配施，以期能達到良好的施肥效果。