黑腐酸生物有機肥在旱地小麥上的應(yīng)用效果

杜海平 ，劉巖明 ，韓國彪 ，，李 斌 ，韓 晉

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技信息研究所，山西 太原 030031；2.安澤縣果業(yè)服務(wù)中心，山西 安澤 041000；3.山西美邦大富農(nóng)科技有限公司，山西 太原 030006）

我國化肥生產(chǎn)和消費居世界首位。2013年我國化肥生產(chǎn)量為6 92.3億kg[1]，種植業(yè)化肥施用量為549.8億kg[2]，我國農(nóng)作物每公頃化肥施用量為318 kg，遠高于世界每公頃135 kg的平均水平[3]，是美國的2.6倍、歐盟的2.5倍[4]。施用化肥對糧食增產(chǎn)約在40%以上，貢獻較大，但也造成了許多負面影響，如生產(chǎn)田和水體污染[5-6]，土壤保水、保肥、透氣性能下降，土壤中微生物正常區(qū)系受到破壞，地力下降，作物病蟲害日趨嚴重，農(nóng)業(yè)成本增高，產(chǎn)投比下降等問題[7]。據(jù)統(tǒng)計，我國已有1 000萬hm2農(nóng)田出現(xiàn)土壤板結(jié)[8-9]，9 000萬hm2草原退化，82%的江河湖泊受到污染。化肥使用還是碳排放的主要根源，相關(guān)研究表明，化肥使用的碳排放量占農(nóng)業(yè)物質(zhì)投入（包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油、灌溉等）碳排放總量的60%左右[10]，造成生態(tài)環(huán)境不斷惡化，嚴重影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[11]。為此，國家大力推進化肥減量提效、農(nóng)藥減量控害，積極探索產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之路，制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》和《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》，既要實現(xiàn)化肥使用零增長，又要滿足人們對糧食蔬菜需求的增加、質(zhì)量的保證，這就需要我們大力發(fā)展有機肥來實現(xiàn)。

腐植酸是舉世公認的無毒、無害的綠色環(huán)保有機質(zhì)資源[12-14]，含有許多以氧為主要元素的活性基團如羧基、甲氧基、醇羥基、酚羥基、醌基等[15]，這種官能團具有氧化還原、離子交換、吸附、絡(luò)合、光化學(xué)等分散、黏結(jié)的特殊功能，可以和環(huán)境中的有毒有害污染物質(zhì)發(fā)生相互作用，從而改善生態(tài)環(huán)境[16-18]，如果配合適量的無機氮、磷、鉀后，還可以達到養(yǎng)分配比科學(xué)的目的[19-21]。

黑腐酸是一種主要的腐植酸，為褐黑色無定形的酸性大分子量的有機物，除具有腐植酸的功能外，還具有一些獨特功能。黑腐酸生物有機肥開發(fā)研制與應(yīng)用試驗聯(lián)合項目組正是利用黑腐酸的這些特性，經(jīng)過反復(fù)試驗，研制成一種黑腐酸復(fù)合有機肥。

為了弄清黑腐酸生物有機肥在小麥生產(chǎn)上的施用效果，本研究于2013—2014在堯都區(qū)、襄汾縣、浮山縣進行了小麥施用黑腐酸生物有機肥試驗。以期通過適當添加這種具有生物活性的黑腐酸有機肥而不增加化肥使用量，使農(nóng)作物產(chǎn)量增加、品質(zhì)提高，同時改善土壤、優(yōu)化環(huán)境質(zhì)量，為實現(xiàn)“雙零增長”做一些有益的探索。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試肥料為黑腐酸生物有機肥，由黑腐酸生物有機肥開發(fā)研制與應(yīng)用試驗聯(lián)合項目組提供；供試小麥品種為晉麥47號。

1.2 試驗區(qū)概況

臨汾市堯都區(qū)試驗點海拔457.9 m，常年平均降雨量為468.5 mm，年平均溫度12.2℃，年日照時數(shù)2 186 h，0℃以上積溫4 715.4℃，10℃以上積溫4 168.5℃，無霜期較長，平均為197 d。土壤質(zhì)地為輕壤褐土，肥力中等偏下，銨態(tài)氮60 mg/kg，速效磷9 mg/kg，速效鉀291 mg/kg，有機質(zhì)1.2%。

襄汾試驗點海拔520 m，年平均氣溫12.6℃，10℃以上有效積溫4 894.1℃，常年平均降雨量525.0 mm。土壤質(zhì)地為中壤土，肥力中等偏上，銨態(tài)氮 111 mg/kg，速效磷 31.5 mg/kg，速效鉀 358 mg/kg，有機質(zhì)1.8%。

浮山試驗點設(shè)在天壇鎮(zhèn)東魯村，海拔830 m，常年平均降雨量為531.1 mm，年平均溫度約11.8℃，10℃以上有效積溫約3902.1℃，日照時數(shù)2293.9h，無霜期191 d。試驗區(qū)地勢平坦，土壤質(zhì)地為黃土質(zhì)褐土性土壤，土層深厚，土壤有機質(zhì)含量為1.36%，銨態(tài)氮為74 mg/kg，有效磷為13.2 mg/kg，速效鉀為173.6 mg/kg。

1.3 試驗設(shè)計

堯都區(qū)、浮山試點土壤肥力較低，在試驗設(shè)計時適當增施肥料。試驗設(shè)置3個處理，A（CK）.底施硝酸磷肥900 kg/hm2；B.底施硝酸磷肥600 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素 300 kg/hm2；C.底施硝酸磷肥900 kg/hm2和黑腐酸長效生物有機肥375 kg/hm2。

襄汾試點的土壤肥力較高，施肥量適當減少。試驗設(shè)3個處理，A（CK）.底施硝酸磷肥750kg/hm2；B.底施硝酸磷肥450 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素300 kg/hm2；C.底施硝酸磷肥750 kg/hm2和黑腐酸生物有機肥300 kg/hm2。

3個試驗點的試驗面積均為667 m2，小區(qū)面積約74 m2，隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)產(chǎn)量單收單打單計。試驗期為2 a，2個試驗?zāi)甓鹊脑囼灧椒ú扇⊥环桨浮Ｔ囼炗诿磕甑?月27日左右播種。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 冬前和拔節(jié)期小麥個體生物學(xué)性狀的測定在每個小區(qū)隨機選取10株分別測定小麥植株的株高、主莖葉數(shù)、單株莖數(shù)、單株次生根、單株綠葉數(shù)5種性狀，然后分別以10個測量平均值代表小區(qū)各性狀指標值。

1.4.2 收獲期小麥數(shù)量性狀的測定 每個小區(qū)隨機選取4個1 m2的正方形進行小麥穗數(shù)統(tǒng)計，然后換算成小區(qū)穗數(shù)和公頃穗數(shù)；小麥收割前每個小區(qū)隨機選取10株測定穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量；小區(qū)實收籽粒計產(chǎn)，換算成公頃產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用SPSS 24.0軟件進行分析，采用Duncan法和TukeyHSDb法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方案對小麥冬前和拔節(jié)期個體生長發(fā)育的影響

從田間實際觀察和表1中部分數(shù)量性狀可以看出，冬前小麥的田間生長，A處理和B處理的生物學(xué)性狀無明顯差別，C處理長勢較強，小麥的株高、主莖葉數(shù)、單株莖數(shù)、單株次生根、單株綠葉數(shù)等與處理A和處理B相比，有明顯增加和改善的趨勢。

拔節(jié)后處理A的小麥生長勢既不如追施尿素處理B的小麥生長勢，也不如底肥增施黑腐酸生物有機肥處理C的小麥生長勢，說明一次性底施硝酸磷肥到作物生長的中后期，因為營養(yǎng)流失和土壤板結(jié)等原因，肥效明顯降低。B處理追施尿素后，加強了小麥的生長勢，小麥群體生長發(fā)育優(yōu)于對照A處理。C處理底肥增施黑腐酸生物有機肥，由于其有緩釋作用，可以提高化肥使用率，增加土壤養(yǎng)分，不斷地為小麥生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，加之，黑腐酸生物有機肥有大量的生物菌活動，提高了土壤的養(yǎng)分，促進了小麥正常生長，因此，黑腐酸生物有機肥不僅對小麥生長發(fā)育的影響較大，而且也改善了土壤環(huán)境。

表1 不同施肥方案對小麥個體生長發(fā)育的生物學(xué)性狀影響

2.2 高肥力土壤施用黑腐酸生物有機肥對小麥產(chǎn)量的影響

襄汾高肥力土壤試驗點施用黑腐酸生物有機肥小麥產(chǎn)量結(jié)果列于表2。產(chǎn)量多重比較結(jié)果表明，處理C平均產(chǎn)量為5 095 kg/hm2，顯著高于處理B（4 705 kg/hm2）、極顯著高于處理 A（4 185 kg/hm2），分別高出390，910 kg/hm2；處理B的平均產(chǎn)量顯著高于處理A的平均產(chǎn)量，平均高出520 kg/hm2，處理B比對照增產(chǎn)12.4%，處理C比對照增產(chǎn)21.7%、比處理B增產(chǎn)8.3%（表2）。

由表3可知，穗數(shù)的F＝5.903，雙側(cè)顯著性值為0.038＜0.05，說明3個處理的平均穗數(shù)之間差異顯著；同理，穗粒數(shù)之間也差異顯著；千粒質(zhì)量的F＝12.064，雙側(cè)顯著性值為0.008＜0.01，說明3個處理的平均千粒質(zhì)量之間差異極顯著；產(chǎn)量的F＝20.705，雙側(cè)顯著性值為0.002＜0.01，說明3個處理的平均產(chǎn)量之間差異極顯著。

表2 3個處理在高肥力土壤小麥種植上試驗結(jié)果和多重比較

表3 襄汾試驗點4個指標的方差分析

2.3 中低肥力土壤施用黑腐酸生物有機肥對小麥產(chǎn)量的影響

在堯都區(qū)、浮山試點中低肥力土壤施用黑腐酸生物有機肥小麥產(chǎn)量結(jié)果列于表4。由表4可知，處理C平均產(chǎn)量為3 703.5 kg/hm2，極顯著高于處理 A（2 934.0 kg/hm2）和處理 B（3 349.5 kg/hm2），平均高出769.5，354 kg/hm2；處理B的平均產(chǎn)量極顯著高于處理A的平均產(chǎn)量，平均高出415.5 kg/hm2。即處理B比處理A增產(chǎn)14.2%，處理C比處理B、處理A分別增產(chǎn)10.6%，26.2%。

表4 3個處理在中低肥力土壤種植小麥的試驗結(jié)果和多重比較

從表5可以看出，處理間穗數(shù)的雙側(cè)顯著性值為0.153＞0.05，表明其差異不顯著；穗粒數(shù)的雙側(cè)顯著性值為0.01＜0.05，表明處理間穗粒數(shù)差異顯著；千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的雙側(cè)顯著性值均小于0.01，表明這2個指標在3個處理間差異極顯著。

表5 堯都區(qū)、浮山試驗點處理間4個指標的方差分析

從圖1可以直觀地看出，處理C在浮山和堯都2個地點的平均產(chǎn)量最高，其次是處理B，處理A的平均產(chǎn)量最低。

3 結(jié)論與討論

小麥田間試驗表明，無論是高肥力土壤還是中低肥力土壤，一次性底施化肥的平均產(chǎn)量最低；如果底施一部分化肥，在拔節(jié)期追施另一部分化肥，則產(chǎn)量顯著高于一次性底施化肥的產(chǎn)量；如果在底施化肥時，同時增施黑腐酸生物有機肥，則其產(chǎn)量極顯著高于一次性底施化肥的產(chǎn)量。

在高肥力情況下，處理C和處理B分別比對照A增產(chǎn)21.7%，12.4%，處理C比處理B增產(chǎn)8.3%；在中低肥力情況下，處理C和處理B分別比對照增產(chǎn)26.2%，14.2%，處理C比處理B增產(chǎn)10.6%。由此可見，黑腐酸生物有機肥中低肥力土壤應(yīng)用的增產(chǎn)效果更加顯著。

研究表明，在小麥生產(chǎn)中如果僅僅一次性底施化肥，在生長初期幼小植株不可能完全吸收全部化肥營養(yǎng)，隨著時間推移，將會有一部分化肥被流失或板結(jié)固定，到小麥后期生長旺盛時營養(yǎng)卻跟不上了，所以其產(chǎn)量較低。如果除了底施化肥，在拔節(jié)期再追施尿素，則小麥生長的關(guān)鍵時期有了新的營養(yǎng)供應(yīng)，從而增強了植株生長后勁，其產(chǎn)量顯著高于一次性底施化肥，但是這種做法多了一道追肥工序，增加了勞動量。此外，長期使用化肥還會使土壤環(huán)境逐漸惡化，而一次性底施化肥加黑腐酸生物有機肥則解決了上述問題。首先，試驗結(jié)果顯示其產(chǎn)量最高，原因是黑腐酸有機肥有緩釋肥效作用，在50～150 d內(nèi)可逐漸發(fā)揮作用，能夠協(xié)調(diào)和促進化肥的充分利用；第二，沒有增加勞動量；第三，土壤環(huán)境得到改善，原因是黑腐酸生物有機肥的生物菌種通過活動能夠分解有機物，改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了營養(yǎng)和能量供應(yīng)，有利于促進作物生長、改善小麥品質(zhì)而獲取高產(chǎn)。

下一步需要研究和試驗化肥與黑腐酸生物有機肥的最佳配比模式及最佳施用量，研究黑腐酸生物有機肥投入產(chǎn)出經(jīng)濟效益以及黑腐酸生物有機肥的生態(tài)效益等，為使我國實現(xiàn)化肥施用零增長、土壤環(huán)境逐漸改善、提高作物產(chǎn)量及農(nóng)業(yè)最佳投入產(chǎn)出比做一些綜合的探索。

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