不同類型有機肥配施氮肥對優質小麥產量和品質的影響

尚保華，姜蘭芳，行翠平

（山西農業大學小麥研究所，山西臨汾041000）

小麥是全球主要糧食作物之一，隨著市場需求和消費習慣的改變，人們在追求產量的同時，對其品質方面的要求也越來越高。山西地處黃河中游，由于其獨特的自然生態條件，具有生產優質小麥的天然優勢[1]。晉南地區是山西省小麥主產區，單一施用化肥使土壤有機質含量低，嚴重影響當地小麥產量和品質[2]。大量研究結果表明，氮肥用量對小麥籽粒蛋白質的質量、含量和結構組成等品質性狀影響較大，增施氮肥能夠提高農產品中蛋白質的含量[3-4]。但是生產上盲目增加施氮量，造成大量氮肥盈余，導致氮肥利用效率降低、土壤板結和養分淋溶效應嚴重，限制了小麥生產的可持續發展[5]。為了更好的發展綠色生態農業，多數研究者提出以有機肥配施無機肥的解決措施，達到增產增效的目的。研究表明，有機肥配施無機肥可提高土壤微生物量和酶活性，增強土壤對氮肥的緩沖能力，提高氮肥利用率，進而提高作物的產量與質量[6-10]。目前，關于增施有機肥對土壤養分及作物生長情況方面的研究較多，但有關有機肥配施氮肥對優質小麥產量和品質影響的研究報道較少。

本研究在P、K肥固定的條件下，研究不同類型有機肥配施氮肥對優質小麥產量和品質等的影響，以期為優質小麥生產和綠色生態農業的可持續發展提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

選取山西省小麥主推品種強筋冬小麥晉麥95號作為試驗材料，該品種由山西農業大學小麥研究所水地小麥育種室提供。

1.2 試驗地概況

2018年9月至2019年6月種植于山西省農業科學院小麥研究所試驗基地臨汾市堯都區韓村。臨汾屬暖溫帶半濕潤季風氣候，2018—2019年小麥生育期平均氣溫9.4℃，降水量84.5mm，日照1310.1h。播種前測定土壤表層養分含量（表1）。

表1 試驗地基礎養分含量

供試肥料：普通有機肥、生物有機肥（河北潤東肥業有限公司），尿素（山西晉城金象煤化工有限責任公司），農家肥為自制。

1.3 試驗方法

試驗采用條播方式種植，行距為20 cm，小區面積為1.2 m×5.0 m。共設置15個施肥處理，分別為不施肥處理（CK）；在氮肥含量相等的條件下，設置全施尿素（TU100），全施農家肥（FM100）、全施普通有機肥（OF100）、全施生物有機肥（BF100）；每種有機肥以TU100的氮肥含量為標準，分別設置氮肥含量為75%、50%、25%共3個施肥處理；設置氮肥含量為2倍TU100的TU200施肥處理。每個處理3次重復。

表2 農家肥、普通有機肥、生物有機肥養分含量 %

小麥具體的施肥水平為氮肥225 kg/hm2（以N計），磷肥110 kg/hm2（以P2O5計），鉀肥75 kg/hm2（以K2O計）。所有處理的磷、鉀肥用量一樣，均為磷肥 110 kg/hm2、鉀肥 75 kg/hm2。氮肥用尿素（N 46%），磷肥為磷酸二銨（N 18%、P2O546%），鉀肥用硫酸鉀（K2O 50%），3種有機肥的具體養分含量見表2。尿素基追比為1∶1，追肥隨拔節水施入，3種有機肥、磷、鉀肥在小麥播前一次性施入。

1.4 各性狀指標的測定

農藝性狀中的穗數、穗粒數在6月1—3日在田間測量。千粒質量和產量在收獲后測量。2019年11月在山西農業大學小麥研究所谷物品質分析共享實驗室測定品質性狀指標，方法參照GB/T相關規定進行。根據產量和施氮量，計算氮肥偏生產力。

氮肥偏生產力（PFP）＝施氮處理小麥產量/施氮量 （1）

1.5 數據分析

利用Excel 2007和SPSS軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同類型有機肥配施氮肥對產量三因素、偏生產力的影響

由表3可知，與CK1相比，施農家肥、普通有機肥和生物有機肥都顯著提高了小麥的產量，穗數、穗粒數和千粒質量也顯著提高。與CK2相比，加倍施氮肥產量提高不明顯，氮肥的偏生產力卻由30.25kg/kg下降到15.52 kg/kg，下降了近1/2。配施有機肥可顯著提高單位面積成穗數和千粒質量，穗粒數則無明顯變化，不同施肥配比間，隨著有機肥占比的增加，產量指標與氮肥偏生產力均先增加后減少。在配施農家肥的處理中，FM50產量最高，較單獨施尿素（CK2）增產6.58%，氮肥的偏生產力提高了6.57%；在配施普通有機肥的處理中，OF75產量最高，較單獨施尿素（CK2）增產4.58%，氮肥的偏生產力提高了4.59%；在配施生物有機肥的處理中，BF50產量最高，較單獨施尿素增產7.00%，氮肥的偏生產力提高了5.98%，不同處理之間千粒質量以BF50最高（44.60 g），其次是 OF75（43.90 g）、TU200（42.24 g），FM25 最低，為41.25 g。從產量的平均值來看，農家肥最高，為6 842.41 kg/hm2，高于CK1；生物有機肥產量平均值與CK2相當；普通有機肥最低，為6 483.42 kg/hm2。

2.2 不同類型有機肥配施氮肥對小麥品質的影響

表4 不同施肥方式對小麥品質的影響

從表4可以看出，不施肥（CK1）時品質指標最差，分別單獨施尿素TU100、氮肥加倍TU200、農家肥FM100、普通有機肥OF100、生物有機肥BF100時各品質指標有明顯差異，其中，單獨施氮肥時，蛋白質、濕面筋和穩定時間指標最高；從不同有機肥與尿素配施的平均值來看，施生物有機肥的綜合指標最好，農家肥次之，普通有機肥最差，但差異不明顯；從不同有機肥與氮肥的配比來看，配施生物有機肥時處理BF50的蛋白質、濕面筋、穩定時間最高，處理BF75沉降值、面團形成時間最高；配施普通有機肥時處理OF50所有指標均達到最高；配施農家肥時處理FM50穩定時間最長，其余指標以處理FM75最高。總體來看，處理BF50蛋白質和濕面筋含量最高，穩定時間最長，與全施尿素相比，蛋白質含量高8.0%、濕面筋含量高8.7%，穩定時間長43.8%，處理BF75沉降值最高，比全施尿素高6.6%。不同施肥配比下，各處理的吸水率差異不明顯，質量指數差異顯著。

3 結論與討論

賈輝輝等[11]研究表明，通過施氮肥能夠提高蛋白質的含量，也能改變植株的有些營養成分，提高小麥產量、增強小麥品質，但對蛋白質的組成影響不大，因為蛋白質組成主要受遺傳基因控制。但是長期過度施用化肥造成了土壤性狀惡化、產品品質下降，進而影響小麥的產量和品質。本試驗中，與不施氮肥（CK1）相比，增施尿素（TU100處理）時可以顯著提高小麥穗數、穗粒數、千粒質量和產量等產量性狀，蛋白質含量、穩定值和質量指數等品質性狀也顯著提高，但是尿素施肥水平增加1倍時（TU200處理），并未顯著提高品質性狀和產量性狀指標，與TU100處理基本持平，氮肥的偏生產力明顯降低。這可能與本地區長期采用復合肥+尿素的施肥方式有關，長期施用單一的化肥，造成土壤理化環境失衡，氮素的有效利用率降低。

唐繼偉等[12]研究認為，在有機肥與化肥的配比為1∶1時，小麥的產量和品質性狀最好；全施氮肥TU100時，綜合性狀高于有機肥與化肥配比為1∶3和3∶1處理。伍曉軒等[13]研究認為，全施尿素TU100的蛋白質和濕面筋含量要高于有機肥與化肥配比為1∶3和3∶1處理。本試驗研究表明，在有機肥與化肥的配比為1∶1時，綜合性狀最好，品質性狀指標得到明顯改善，產量也達到了最高水平，這與唐繼偉等的結論相同。全施尿素TU100處理的產量和品質性狀與有機肥與化肥配比為1∶3和3∶1處理的差異不明顯，但部分品質性狀指標如濕面筋、穩定時間和沉降值有明顯改善，這與他們的結論不同。究其原因可能與本地區土壤有機質含量偏低有關，有機質影響作物對氮肥的吸收。

生物有機肥由于富含微生物，可增強作物抗性、提高作物品質。王立剛等[14]研究表明，施生物有機肥可提高土壤微生物數和改善土壤結構，協調土壤-微生物-植物根系的關系，促進養分的積累與轉運。生物有機肥配施氮肥處理的效果明顯優于農家肥和普通有機肥，穗粒數和產量這2個產量性狀在施生物有機肥處理下表現最優，在BF50施肥條件下較單獨施尿素增產7%、蛋白質含量高8.0%、濕面筋含量高8.7%、穩定時間長43.8%。生物有機肥不僅能有效提升小麥的產量性狀和品質性狀，還可起到改善土壤品質和抑制病害發生的作用[15-16]。制作生物有機肥的原料廣泛，如各種農作物秸稈、動物糞便、工業廢料、生活垃圾等廢棄物均可，制作成本較低，在農業主產區具有良好的開發利用前景。

綜上所述，與不施肥、單施尿素相比，農家肥、普通有機肥和生物有機肥3種類型有機肥配施氮肥對優質小麥產量和品質都有顯著提高，其中，生物有機肥效果更佳，適當的生物有機肥配施無機肥（1∶1）可以同時提升優質小麥的產量和品質，提高其氮肥偏生產力。