有機肥替代部分化肥對濱海鹽堿地土壤改良和小麥產量的影響①

李 玉，田憲藝，王振林，代興龍，董元杰*，賀明榮*

有機肥替代部分化肥對濱海鹽堿地土壤改良和小麥產量的影響①

李 玉1，田憲藝1，王振林2，代興龍2，董元杰1*，賀明榮2*

(1 山東農業大學資源與環境學院，土肥資源高效利用國家工程實驗室，山東泰安 271018；2 山東農業大學農學院，山東泰安 271018)

合理利用有機肥資源，將有機肥替代部分化肥是實現減肥目標的重要技術途徑之一。特別對于鹽堿化土壤，有機肥替代部分化肥既能減少化肥的使用又能改善土壤的理化性質，促進作物產量的提高。本文以濱海鹽堿地為研究對象，2014—2016年連續兩年在濱州市無棣縣渤海糧倉試驗基地通過大田試驗，研究了不施肥(CK)、普通化肥(CCF)、有機肥替代低量化肥(LOM)、有機肥替代中量化肥(MOM)、有機肥替代高量化肥(HOM)5種施肥模式對鹽堿地土壤改良和小麥產量的影響。結果表明：與CK相比，CCF處理對鹽堿地土壤鹽分的影響不大，而有機肥替代部分化肥處理顯著降低了土壤水溶性鹽總量和pH，特別是在小麥開花期，MOM和HOM處理明顯改善了土壤鹽堿化，顯著降低了土壤中水溶性鈉和交換性鈉的比例，使ESP和SAR值減小，其中以HOM處理對濱海鹽堿土的土壤鹽分改良效果最佳；與CK相比，各施肥處理的土壤養分含量均有提高，有機肥替代處理與CCF相比，對土壤全氮和有效磷的含量影響不明顯，而HOM處理的速效鉀含量顯著高于其他處理，在一定程度上抑制了Na的毒害，有機肥替代處理還顯著提高了土壤有機質的含量，改善了土壤環境；從CK到HOM，小麥產量依次遞增，與CCF相比，有機肥替代處理 LOM、MOM、HOM分別增產7.5%、18.8%、26.4%。綜上，有機肥替代部分化肥，達到了減肥的目的，并對濱海鹽堿地有明顯的改良效果，提高了小麥產量。且在3個有機肥替代部分化肥的施肥處理中，以HOM施肥處理對濱海鹽堿地的改良效果最優，獲得的小麥產量最高。

有機肥替代化肥；鹽堿地；土壤鹽分；土壤養分；小麥產量

近年來，隨著經濟與社會的發展，在農業生產中，為了追求作物高產，化肥的施用量逐年增加。增施化肥在提高農作物產量的同時，也對生態環境產生了負面影響，并已經嚴重威脅到我國農業的可持續發展[1]。眾多研究表明我國化肥施用量已經超過了經濟意義上的最優施用量[2]，并已給農民帶來經濟效益上的損失[3]。有研究證明化肥的過量施用使農田生態系統中物質和能量循環平衡發生改變，降低了耕作土壤的質量，造成了嚴重的環境污染問題，已成為農業點源污染的主要來源[4-6]。因此，優化施肥方式，提高土壤肥力和作物產量，實現農業的可持續發展迫在眉睫。而合理利用有機肥資源，有機肥替代部分化肥，是實現中國到2020年化肥零增長目標的重要途徑之一[7]。有機肥替代部分化肥不僅可以減少化肥過量施用引起的農業污染問題，還可以改善農田土壤質量，提高農作物品質[8]。

面對耕地數量不斷減少、質量逐漸下降以及糧食安全等問題，加強土地綜合治理，提高土地開發利用率，開發利用一定數量的耕地后備資源成為補充耕地、保障糧食安全的重要途徑之一[9]。在我國可耕地中鹽堿地面積占總耕地面積的20% 以上[10]，鹽堿地是廣泛分布的一種低產土壤類型，土壤鹽漬化使土壤內鹽分大量積累，并引起一系列問題，如土壤結構黏滯、通氣性差、土溫上升慢、養分釋放慢等，導致表層土壤鹽漬化進一步加劇，造成土壤冷、硬、板現象[11]，還嚴重制約著作物的生長發育，顯著降低作物產量[12-13]，從而使土地的利用率降低，荒地增多，加深了人多地少的矛盾。鹽堿地作為我國重要的后備耕地戰略資源，其開發利用改良工作的開展對保障我國糧食安全、促進農業可持續發展、改善生態環境以及推動區域經濟協調發展具有重要意義[14]。此外，長期施用化肥容易導致土壤板結、鹽分在土壤表層積聚，加劇土壤鹽堿化程度。

為此，前人對施用有機肥改良鹽堿地做了大量研究，研究表明鹽堿土施用有機肥，可以增加土壤有機質，促進土壤團聚體形成，改善土壤結構[15]，降低土壤pH[16]，為作物提供持久營養[17]，是一種改善土壤鹽堿化的有效措施；呂品[18]的研究表明：增施有機肥可改善鹽堿土生態環境，促進脫鹽、抑制返鹽；楊明等[19]通過田間與盆栽模擬試驗研究了有機肥對蘇打鹽堿土的改良效果，研究也表明施用有機肥后土壤pH顯著下降，土壤鹽基離子組分發生顯著變化，土壤有機質、全氮、全磷、全鉀含量顯著增加；而徐陽春和沈其榮[20]的研究結果表明，長期施用有機肥能夠改變土壤不同粒級的組成，促進土壤團粒結構的形成，改善土壤的理化性質；周偉紅[21]通過研究施用有機肥對土壤理化性質的影響，驗證了施用有機肥使土壤的容重降低、孔隙度增大、透水性增強，促進鹽分淋洗下移。

由此可見，前人的研究大部分集中在施用有機肥對鹽堿地土壤理化性質的改良方面，而本文從減肥角度出發，通過在山東省濱州市無棣縣渤海糧倉實驗示范基地布置大田試驗，研究有機肥替代部分化肥對土壤鹽分和養分的影響，探討有機肥替代部分化肥對鹽堿地土壤的改良效應；同時研究了有機肥替代部分化肥對鹽堿地小麥產量的影響，為濱海鹽堿地改良與小麥的合理施肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗在山東省濱州市無棣縣渤海糧倉試驗基地(37o55′4″N，117o55′18″E)進行。該試驗點屬于溫帶季風氣候，土壤類型為濱海鹽漬土，土壤基本理化性質見表1。

表1 試驗前0 ~ 20和20 ~ 40 cm土層基礎地力

1.2 試驗設計

該試驗地耕作制度一年兩熟，前茬作物為玉米，秸稈還田。供試小麥品種為“山農22”。第一年在2014年10月20日播種，2015年6月13日收獲。第二年在2015年10月22日播種，2016年6月17日收獲。

試驗設5個處理(表2)。試驗小區面積為40 m2(4 m × 10 m)，小麥播種量為300 kg/hm2，行間距28.5 cm。每個處理重復3次，小區隨機排列。有機肥總養分(氮磷鉀)≥50 g/kg，速效氮含量2.7 g/kg。有機肥氮含量以速效氮計，基施氮肥(化肥+有機肥)等氮量施入。

表2 化肥及有機肥施用量

注：括號中數字表示施用有機肥的N含量。

土壤樣本分別于小麥返青期、拔節期、開花期、灌漿期、成熟期取樣，每個處理均用土鉆分別采集0 ~ 20、20 ~ 40 cm土層的土壤樣品，作為供試土樣。每個小區取9個樣點，混合均勻，作為一個重復。取得土壤樣品后，挑出土壤中的石塊和動植物殘體，風干，研磨，分別過1 mm和0.25 mm篩，用于測定土壤鹽分和養分。小麥于成熟期采集，測定產量。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤理化性質測定 土壤水溶性鹽總量及pH的測定，水土比5︰1；全氮采用半微量凱氏定氮法；有效磷采用0.05 mol/L NaHCO3溶液浸提-紫外分光光度計比色法；速效鉀采用1 mol/L NH4Ac 溶液浸提-火焰光度計法；有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法；測定方法參考鮑士旦[22]和魯如坤[23]。

水溶性離子的測定，水土比5︰1；交換性離子的測定，1 mol/L、pH 7.0 CH3COONH4︰土= 5︰1，相關計算公式如下：

1.3.2 小麥產量測定 成熟期在每個小區1.0 m2的微區內進行單位面積穗數的調查；在長勢均勻一致的區域隨機取30個單穗用于每穗粒數的調查；小麥收獲后脫粒，風干后調整為含水量為12% 的籽粒產量(干物質含量為 88%)，并用于籽粒千粒重的調查。

1.4 數據處理

采用Excel 2003軟件處理數據和繪表，采用DPS 7.05軟件進行統計分析，采用最小顯著極差法(LSD)進行差異顯著性檢驗(<0.05)。

2 結果與分析

2.1 有機肥替代部分化肥對鹽堿地土壤鹽分的影響

2.1.1 有機肥替代部分化肥對鹽堿地土壤水溶性鹽總量的影響 如圖1所示，4月5日前后，由于氣候條件，水分蒸發量大，土壤水溶性鹽總量上升，其他時期相對穩定。0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土層鹽分含量變化規律基本相同，且0 ~ 20 cm土層鹽分含量普遍高于20 ~ 40 cm。在0 ~ 20 cm土層，4月5日前土壤水溶性鹽總量呈現為CK＞CCF＞各有機肥替代處理，4月5日后土壤水溶性鹽總量呈現為CCF>CK>各有機肥替代處理，特別在5月26日小麥灌漿期，與CK相比，CCF處理的土壤水溶性鹽總量上升了20.4%，而LOM、MOM、HOM處理分別下降了28.3%、21.2%、22.0%。在20 ~ 40 cm土層，土壤水溶性鹽總量基本呈現CK＞CCF＞LOM＞HOM＞MOM的趨勢；且與CK相比，CCF與之差距較小，而LOM、MOM、HOM 3個處理土層水溶性鹽分含量普遍低于CK，特別是在5月9日小麥返青期和6月8日小麥成熟期處理間差異顯著；小麥成熟期LOM、MOM、HOM處理與CK相比土層水溶性鹽總量分別下降了34.3%、36.7%、26.6%。0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土層水溶性鹽分含量變化均說明有機肥替代部分化肥能夠降低鹽堿地耕層土壤鹽分含量，進而改善鹽堿地土壤環境。

2.1.2 有機肥替代部分化肥對鹽堿地土壤pH的影響 如圖2所示，不同時期各個土層土壤pH差異明顯，4月5日前后，土壤pH達到峰值，后期呈明顯下降趨勢。0 ~ 20 cm土層pH在峰值時各處理均高于CK，但在其他時期各處理的土壤pH均明顯低于CK，特別是在3月3日、5月26日及6月8日前后各處理間差異顯著，基本表現為CK＞CCF＞LOM＞MOM＞HOM；在6月8日小麥成熟期時，有機肥替代處理LOM、HOM、MOM的pH較CCF處理分別下降了27.7%、33.8%、31.4%。20 ~ 40 cm土層各處理間pH差異不明顯。說明有機肥替代化肥處理對鹽堿地0 ~ 20 cm土層pH影響明顯，且隨著有機肥替代量的增加土壤pH呈逐漸下降趨勢。

圖1 有機肥替代不同量化肥對土壤水溶性鹽分含量的影響

圖2 有機肥替代不同量化肥對土壤pH的影響

2.1.3 有機肥替代部分化肥對鹽堿地土壤Na離子的影響 如表3所示，ESP值>15，說明鹽堿化程度較高。但有機肥替代部分化肥的處理陽離子交換量CEC值、交換性Na含量及二者比值ESP普遍低于CCF處理，且隨著有機肥替代量的增加而逐漸降低，表明有機肥可以改善土壤鹽堿化程度，促進土壤脫鹽。各處理之間前期差異較小，后期差異較大，并隨著時間變化各指標呈逐漸減小趨勢。

如表4所示，土壤在鹽堿化程度下，土層水溶性Na含量較高且20 ~ 40 cm土層高于0 ~ 20 cm土層，與CK相比，只施普通化肥的CCF處理在0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土層均增加了土層水溶性Na含量，加劇了土壤的鹽堿化程度；而各土層有機肥替代化肥處理的土層水溶性Na含量普遍低于CK處理。說明單施化肥處理只能加劇土壤的鹽堿化程度，而使用有機肥替代部分化肥則能夠明顯降低土層水溶性Na含量，改善土壤鹽堿環境。對于土層水溶性Ca、Mg離子0 ~ 20 cm土層含量高于20 ~ 40 cm土層，與CK相比，有機肥替代處理普遍高于CK，CCF與CK處理差異不明顯。說明施用有機肥能夠增加土壤中水溶性Ca、Mg的含量，改善根際營養狀態，有利于作物生長。鈉吸收比率(SAR)20 ~ 40 cm土層要高于0 ~ 20 cm土層，且隨著時間變化各處理的鈉吸收比率下降，各處理間的差異與土層水溶性Na含量變化趨勢基本一致。

表3 有機肥替代不同量化肥對土壤交換性鈉和鈉飽和度的影響

表4 有機肥替代不同量化肥對土壤水溶性鈉、鈣、鎂和鈉吸附比的影響

2.2 有機肥替代部分化肥對鹽堿地土壤有機質和N、P、K的影響

如圖3A所示，由于秸稈還田等諸多因素的影響，各處理間土壤有機質含量存在差異，但變化無明顯規律，可以看出各土層有機肥替代處理的有機質含量高于CK、CCF，說明有機肥替代化肥，可增加土壤中有機質的含量。如圖3B、3C所示，全氮和有效磷含量在施肥處理間存在一定差異但變化無明顯規律，0 ~ 20 cm土層全氮和有效磷含量普遍高于20 ~ 40 cm。0 ~ 20 cm土層，4月5日左右CK處理的全氮含量明顯高于其他處理，但在6月8日小麥收獲期時，LOM、MOM、HOM處理的全氮含量已經超過CK處理，較CK處理分別提高14.2%、2.4%、15.7%。6月8日小麥收獲期，0 ~ 20 cm土層，CCF處理有效磷含量最低，LOM、MOM、HOM處理較CCF分別高39.0%、67.0%、46.8%；20 ~ 40 cm土層，CK處理有效磷含量最低，CCF、LOM、MOM、HOM處理較CK分別高241.8%、14.7%、309.5%、36.4%。如圖3D所示， 0 ~ 20 cm土層速效鉀含量高于20 ~ 40 cm土層，0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土層速效鉀含量變化規律基本一致。在各個時期HOM處理土壤速效鉀含量均為最大值，且明顯高于其他處理；其次為MOM處理，其他處理間差異較小。到6月8日小麥收獲期時，與CK處理相比，0 ~ 20 cm土層CCF、LOM、HOM、MOM速效鉀含量分別高13.2%、21.2%、27.2%、27.1%；20 ~ 40 cm土層CCF、LOM、HOM、MOM速效鉀含量分別高17.7%、17.6%、17.9%、42.3%。

2.3 有機肥替代部分化肥對鹽堿地小麥產量的影響

由表5 可知，2014—2016年兩個生長季小麥產量變化趨勢一致，試驗處理從CK到HOM，產量依次遞增，其中以高量有機肥替代處理效果最優。與CK相比，施肥處理增產58% 以上，說明在鹽堿地上，肥料(有機肥和無機肥)的投入能夠獲得較高的產量。

與CCF相比，LOM、MOM、HOM分別增產7.5%、18.8%、26.4%，說明有機肥替代部分化肥能夠促進小麥增產，并且產量隨有機肥替代化肥量的增加而增加。從產量構成因素來看，各處理間的穗粒數差異較小，穗數和粒重差異較大，且在小麥兩年的收獲季中，表現出相同的變化趨勢，說明該試驗條件下，穗數和粒重是影響鹽堿地小麥產量的關鍵因素。

3 討論

3.1 有機肥替代部分化肥對鹽堿地土壤鹽分的影響

土壤水溶性鹽分含量，是判斷土壤的鹽漬狀況的重要指標，當土壤中鹽分達到一定數量后，將直接影響作物種子的萌發和植株正常生長，通常認為土壤中可溶性鹽分質量分數大于0.2% 時，農作物受害[24]，本試驗條件下土壤鹽濃度在0.2% 左右，表明小麥受到鹽害的影響。土壤 pH 對土壤微生物活性、有機質轉化和土壤養分遷移具有重要影響，濱海鹽堿土 pH 在8.0 ~ 8.8之間變化，呈堿性環境，抑制了微生物活性，影響小麥對養分的吸收。前人研究表明增施有機肥料，有機無機結合，可以改善鹽漬土土壤生態環境，促進脫鹽、抑制返鹽，以有機物質調控土壤水鹽平衡和肥鹽平衡[25-28]。本研究結果表明，有機肥替代部分化肥能夠降低土壤耕層鹽分含量(圖1)，使小麥在生長發育部分時期鹽分含量低于0.2%。而在 4月 5日左右，土壤鹽分較高，是因為這一時期氣溫升高，而降水稀少，使土壤水分蒸發劇烈；另一方面由于小麥處于拔節期，需水較多，導致土壤表層鹽分的積累。而有機肥對土壤的改良作用減少了土壤表層水分的蒸發，降低了鹽分從下層向表層的移動速率，抑制了土壤返鹽。結合表3中K、Na、Ca、Mg等陽離子含量的變化，可以看出有機肥替代部分化肥降低了土壤鹽分含量，同時促進了離子含量的變化。Na含量降低，K、Ca和Mg升高，改善了根際養分狀況，有利于小麥的生長。其中有機肥替代部分化肥降低土壤 pH，這與其減少土壤鹽分含量和促進鹽離子比例變化有關。土壤鈉含量處于動態變化，用有機肥替代部分化肥，可降低土壤表層水溶性鈉和交換性鈉的含量和比例(表3)，有利于作物生長。Beck等人[29]認為交換性鈉解離會產生OH–，OH–是土壤堿度的重要來源，即交換性鈉解離會促進土壤堿化，pH升高。SAR和ESP值的降低表明有機肥替代部分化肥能夠降低根部Na引起的單鹽毒害，有利于增加小麥對其他礦質元素的吸收。

耿澤銘[30]研究發現，施用有機肥對土壤陽離子交換量、水溶性鹽離子的含量、pH、堿化度具有明顯改善作用；劉媛媛等[31]通過室內模擬培養試驗，發現土壤含鹽量與有機肥施用量呈極顯著正相關，而與尿素用量無明顯的相關性；羅佳等[32]證實了等量供肥條件下，有機肥處理對不同生育期的土壤總鹽含量有一定影響，總體上呈減少趨勢。本研究結果與此一致，在等氮量施入水平條件下，以有機肥替代高量化肥對土壤鹽分的改良效果最顯著，并隨有機肥替代量的增加，土壤鹽分依次減少。這可能是隨著有機肥替代量增加，有機肥改良土壤結構、吸收性能和理化性質的作用加強，說明有機肥確實有促進脫鹽、抑制反鹽的作用。

圖3 有機肥替代不同量化肥對土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀含量的影響

注：表中同列數據小寫字母不同表示處理間差異達到<0.05顯著水平。

3.2 有機肥替代部分化肥對鹽堿地土壤有機質和N、P、K的影響

土壤有機質含量是土壤肥力及土壤-作物生態系統發展的重要指標，它是形成土壤團粒結構的粘合劑，它不僅能改良土壤結構、吸收性能和理化性質，而且還能為植物提供一定的養分[33]。大量研究表明，有機肥可以有目的地提高土壤表層中有機質含量，使土壤形成良好的團聚體結構，提高土壤養分，從而增強土壤保肥供肥能力[34]，彌補長期耕作或土壤貧瘠帶來的不利影響。本試驗研究也表明，有機肥替代部分化肥能增加土壤中有機質含量，有利于有機質的積累。而不同施肥處理之間有機質含量存在差異，但變化無明顯規律，但可以看出各土層有機肥替代處理的有機質含量要高于不施有機肥的處理，說明有機肥替代部分化肥能夠提高土壤中有機質的含量，改良鹽堿地土壤理化性質，但受到秸稈還田等諸多因素的影響，短期內增加效果較小，需要長期投入。

N、P、K 作為土壤肥力最重要的指標，是影響作物生長的重要大量元素，也是施肥的三大主要元素。與化肥相比，有機肥料在提供作物養分、維持地力、改善土壤結構和保護農業生態環境方面具有不可替代的作用[32]。前人研究表明施用有機肥能夠顯著提高土壤全效養分含量[35-36]，而田小明等[37]通過溫室盆栽試驗，研究了連續 3 年施用不同量的有機肥對土壤養分含量的影響，結果表明隨著有機肥用量的增加, 土壤養分也在增加。本研究也表明有機肥替代部分化肥對濱海鹽土 N、P、K 的含量有一定作用。在等氮量施入條件下，由于秸稈還田等諸多環境因素差異，不同有機肥替代部分化肥處理對土壤全氮、有效磷的影響存在一定差異但不明顯。而本試驗中鹽堿土速效鉀含量較高(圖3)，尤其有機肥替代高量化肥處理速效鉀明顯高于其他處理。K 作為小麥所需的大量元素，而同等量的Na 則成為有害元素。由于有機肥對土壤的改良作用，使高含量的K+存在，在一定程度上抑制了對Na+的吸收，減少了Na 的毒害作用。K 充足可以提高小麥的抗逆性，更有利于適應鹽堿條件。因此，有機肥能夠一定程度提高土壤肥力，改善土壤環境。

3.3 有機肥替代部分化肥對鹽堿地小麥產量的影響

鹽堿環境下，土壤鹽分和不均勻的養分分布均會影響小麥的產量。劉艷等[38]通過在黃河三角洲鹽堿地上進行增施有機肥對雜交狼尾草產量的研究表明，增施有機肥能明顯增加雜交狼尾草的產量，改善其飼草品質。宿慶瑞等[26]也證實了在鹽漬化土壤上施用有機肥，有機無機結合，可以改善鹽漬土土壤環境，提高水稻產量。本研究結果表明，在等氮量施入條件下，有機肥替代部分化肥能顯著提高小麥產量，并且隨著有機肥替代量的增加而增加。這主要是由于有機肥改善了土壤的理化性質，增加土壤中有機質含量，培肥土壤，更新土壤腐殖質組成，提高土壤的保墑和保肥能力[39]。等氮量施入條件下，有機肥替代部分化肥使土壤鹽分降低，改善土壤肥力和物理結構，從而形成良好的土壤環境，從而為小麥生長奠定堅實基礎。隨著有機肥替代量的增加，對土壤改良作用增強，根系獲得有效養分的能力提高，從而使小麥的氮素利用率得到提高，小麥產量逐漸增加。

孟祥浩等[40]通過鹽堿地上8 個小麥品種(系)的研究，表明了穗數是影響鹽堿地小麥產量的重要因素；而李樹華等人[41]研究發現鹽脅迫導致產量下降的主要原因是穗數的減少和粒重的下降。本研究發現單位面積穗數和粒重是影響小麥產量的關鍵因素，其中不施肥處理產量最低，其畝穗數和粒重也最低；在等氮量施入水平條件下，隨有機肥替代量的增加，單位面積穗數和千粒重顯著增加，使產量也呈正相關增加。這與施用有機肥后增加了土壤養分積累、提高了土壤供肥能力密切相關。說明在等氮量施入水平條件下，有機肥是通過對濱海鹽堿土的改良，改善了土壤理化性質，促進小麥根系發育，根系獲得養分的能力提高，促進小麥分蘗和小穗分化，來增加穗數和粒重，保障產量的增加。其中有機肥替代高量化肥處理使小麥產量達到最高，這可能是隨著有機肥替代量的增加，有機肥對鹽堿土的改良作用增強，改善了小麥根際營養狀態，促進了小麥生長。

4 結論

有機肥替代部分化肥對濱海鹽堿地有較好改良效果，能夠顯著降低土壤鹽堿化程度。不同有機肥替代處理間對土壤水溶性鹽和pH 等影響顯著，并隨著有機肥替代量的增加，土壤鹽分依次降低，并顯著降低了土壤中水溶性鈉和交換性鈉的比例，使ESP 和SAR 值減小；施用有機肥能夠提高土壤肥力，雖對土壤全氮、有效磷的含量影響不明顯，但土壤速效鉀含量明顯高于其他處理，在一定程度上抑制了Na 的毒害，還明顯提高了土壤有機質的含量，改善了土壤環境。此外，鹽堿環境下，施用有機肥替代部分化肥可明顯提高小麥單位面積穗數和籽粒重量，從而提高小麥產量，且小麥產量隨著有機肥替代量的增加而增加。

綜上所述，在減少化肥施用量的情況下，有機肥替代部分化肥既能通過降低土壤鹽分、提高土壤肥力，改良鹽堿地土壤理化性質，又能使小麥產量得到提高。本研究表明，在等氮量施入水平條件下，有機肥替代高量化肥處理，即當有機肥施用量為15 t/hm2時，對鹽堿地土壤改良效應最強，小麥產量達到最高，但不一定會是最優替代量。若要確定對土壤改良效應的最優替代量，則需要做進一步研究。

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Effects of Substitution of Partial Chemical Fertilizers with Organic Fertilizers on Soil Improvement and Wheat Yield in Coastal Saline and Alkaline Land

LI Yu1, TIAN Xianyi1, WANG Zhenlin2, DAI Xinglong2, DONG Yuanjie1*, HE Mingrong2*

(1 College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University & National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer, Taian, Shandong 271018, China; 2 College of Agronomy, Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018, China)

Rational utilization of organic fertilizer resources and substitution of organic fertilizers for some chemical fertilizers is one of the important ways to achieve the goal of reducing the application of chemical fertilizers. The substitution of organic fertilizers for some chemical fertilizers can reduce the use of chemical fertilizers and improve soil physiochemical properties and promote crop growth especially for saline soil. This paper took the coastal saline-alkaline land as the research object, a two-year field experiment was conducted from 2014 to 2016 at the Bohai Experimental Base in Wudi County, Binzhou to study the effects of five fertilization patterns: non-fertilizer (CK), common chemical fertilizer (CCF), and organic fertilizer substituting low-level chemical fertilizer treatment (LOM), organic fertilizer substituting medium-level chemical fertilizer treatment (MOM), and organic fertilizer substituting high-level chemical fertilizer treatment (HOM) on saline soil improvement and wheat yield. The results showed that compared with CK, the effect of CCF treatment was not significant on soil salinity, while the replacement of some chemical fertilizers with organic fertilizers significantly reduced the total amount of water-soluble salts, and pH, especially in the flowering stage of wheat, soil salinization under MOM and HOM treatments were significantly improved, the proportion of soil water-soluble Na and exchangeable Na were significantly reduced, and ESP and SAR values were decreased. HOM treatment had the best improvement in salinity in coastal salt-alkali soil. Compared with CK, all fertilization treatments improved soil nutrients. Compared with CCF treatment, organic fertilizer substitution treatments had no significant effect on soil total nitrogen and available phosphorus contents. However, the content of available potassium in HOM treatment was significantly higher than those in other treatments, and Na toxicity was inhibited to a certain extent. Organic fertilizer replacement treatment also significantly increased the content of soil organic matter and improved the soil environment. Compared with the CCF treatment, the organic fertilizer substitution treatments, LOM, MOM, and HOM increased wheat yield by 7.5%, 18.8% and 26.4%, respectively. In summary, organic fertilizers replacing part of chemical fertilizers can achieves the goal of reducing the use of chemical fertilizers, has obvious improvement effect on coastal saline-alkaline soil, and can promote wheat yield. In the three kinds of organic fertilizers treatments, HOM treatment has the best effect on the improvement of saline-alkali soil and the highest yield of wheat.

Organic fertilizer substitute chemical fertilizer; Soil nutrient; Saline-alkali soil; Soil enzyme activity; Wheat yield

山東省農業重大應用技術創新項目(SD2019ZZ021)、國家重點研發計劃項目(2017YFD0201705)和山東省重大科技創新工程項目(2017CXGC0301)資助。

yuanjiedong@163.com；mrhe@sdau.edu.cn)

李玉(1996—)，女，山東陽谷人，碩士研究生，主要從事土壤與植物營養研究。E-mail：2392815362@qq.com

S287；S512.1

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.06.018