生物有機肥在冬小麥種植中的應用效果

張永杰 韓 冰 張晨亮

（1.濮陽縣農業農村局，河南 濮陽 457002；2.河北潤農欣生物科技有限公司，河北 石家莊 050600）

0 引言

小麥的產量、質量與農戶的經濟效益密切相關?？茖W施用化肥能在保障小麥穩產的同時實現小麥增產，幫助農戶增加經濟效益［1-3］。但長期大量使用化肥會導致種植地出現有機質含量下降、土壤肥力下降、理化性質惡化、土壤碳素消耗過大等問題，加劇土壤環境惡化，使小麥產量與質量無法達到預期要求。生物有機肥屬于新型綠色肥料。在合理施用和減少化學肥料施用量的前提下，科學施用生物有機肥能提高土壤肥力，保障小麥質量、產量達到預期要求，同時可以改善土壤微生態環境，助力農業可持續發展［4-5］。因此，探討生物有機肥在冬小麥種植中的應用技術及應用效果，對促進小麥高質、高產有重要影響。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗區概況

為探討生物有機肥在冬小麥種植中的應用效果，于2020年10月至2021年6月在河南省濮陽縣進行肥效生產試驗。試驗區土壤為脫潮兩合土，土壤肥力中等。土壤有機質含量13.8 g/kg、有效磷含量15.1 mg/kg、全氮含量0.99 g/kg、速效鉀含量118 mg/kg，pH值為8.2。

1.2 試驗材料

供試作物為強筋小麥，品種為鄭麥369。冬小麥種植中施用化肥為氮磷鉀復合肥［m（N）∶m（P）∶m（K）=17∶17∶17］，生物有機肥為潤農欣牌生物有機肥（有效活菌數≥8億/g、有機質含量≥60%）［6-8］。

1.3 試驗設計

為探究生物有機肥在冬小麥種植中的施用效果，在濮陽縣的4個村莊選定示范區與對照區（均為100 m2）進行對比試驗，試驗地安排及施肥方案詳見表1。

表1 試驗地安排及肥料施用方案 kg

為探究化肥與生物有機肥不同配施方案對冬小麥種植的影響，在戶部寨鎮單寨村單獨劃分出1塊試驗區，將試驗區劃分為5塊均等試驗地，每塊試驗地面積為100 m2，不同試驗地采用不同的化肥與生物有機肥施用方案。一是A1試驗地，每667 m2僅施用40 kg生物有機肥。二是A2試驗地，每667 m2施用36 kg復合肥和40 kg生物有機肥（復合肥施用量較施用標準減少了10%）。三是A3試驗地，667 m2施用28 kg復合肥和40 kg生物有機肥（復合肥施用量較施用標準減少了30%）。四是A4試驗地，667 m2施用20 kg復合肥和40 kg生物有機肥（復合肥施用量較施用標準減少了50%）。五是A5試驗地，為對照試驗地，667 m2施用40 kg氮磷鉀復合肥。通過5組試驗對比，探討不同的有機肥+化肥施用量對冬小麥種植產生的影響［9-10］。

1.4 樣品采集

試驗涉及小麥和土壤2種樣品采集。一是小麥樣品。為保證研究結果不受小麥樣品采集的影響，要求相關人員于收獲期進行成熟小麥樣品的規范采集［11-12］。二是土壤樣品采集。以小麥收獲期為基準進行土壤樣品的規范采集，并視情況借助五點取樣法提升樣品采集質量，土壤采集深度控制在5～15 cm。利用冰袋，在4 ℃條件下保存采集到的部分新鮮土樣，并送至實驗室對土壤微生物含量進行測定；對另一部分土壤進行自然風干處理，進行土壤酶活性的測定［13-14］。

1.5 測定方法

一是測定土壤酶活性。對土壤磷酸酶活性、纖維素酶活性利用試劑盒進行測定，測定方法為3，5-二硝基水楊酸比色法、磷酸苯二鈉水解比色法等。二是測定土壤可培微生物含量。對土壤中的放線菌、細菌、真菌等利用稀釋涂布平板法進行數量測定，利用LB培養基進行細菌測定，利用PDA+200 U/mL慶大霉素培養基進行真菌測定，利用放線菌培養基（改良高氏1號）進行放線菌測定。三是測定土壤微生物多樣性。對樣品多樣性與聚類利用ILLumina MiseqTM進行測定分析。

2 試驗結果與分析

2.1 施用生物有機肥對冬小麥產量的影響

由表2可知，與施用化肥相比，施用生物有機肥后，小麥產量明顯提升，最低增產率也超過了5%；相較于單獨施用復合肥，增施生物有機肥可促進小麥穗數、千粒質量、穗粒數的明顯增高，對小麥高質高產目標的實現有著重要作用。

表2 不同試驗區冬小麥種植情況分析

2.2 化肥替代量對冬小麥產量的影響

由表3可知，A2產量為6 511.57 kg/hm2，A3產量為6 238.14 kg/hm2，A4產量為6 079.25 kg/hm2，比A1（5 952.68 kg/hm2）、A5（5 927.63 kg/hm2）產量明顯增高；A2、A3、A4穗數量明顯高于A1、A5，表明在試驗地復合肥施用量減少10%～50%的同時增施適量生物有機肥能明顯增加冬小麥產量。

表3 戶部寨鎮單寨村不同化肥替代量對冬小麥生長的影響

2.3 施用生物有機肥對冬小麥土壤酶活性的影響

2.3.1 土壤堿性磷酸酶活性。在土壤微生物、植物根系分泌物作用下形成的堿性磷酸酶可催化有機磷化合物進行無機磷與醇的水解，豐富土壤磷素，土壤中的磷元素利用率與堿性磷酸酶活性密切相關［6］。如圖1所示，試驗區內土壤堿性磷酸酶活性在不同施肥處理模式下存在差異，其范圍在16.5～18.6 U/g。與只施用復合肥的A5相比，合理施用生物有機肥能提升土壤堿性磷酸酶活性，其中A1土壤堿性磷酸酶活性為18.1 U/g，A2為18.2 U/g，A3為17.9 U/g，A4為17.8 U/g。對不同試驗區土壤堿性磷酸酶活性進行比對發現，其他4個處理酶活性顯著高于A5，但A1、A2、A3、A4的土壤堿性磷酸酶活性無顯著差異，表明通過化肥減量施用或是僅施用生物有機肥，能有效提高土壤堿性磷酸酶活性，進而提高磷肥利用率，發揮土壤磷元素的活化作用。

2.3.2 土壤纖維素酶活性。在碳素循環中，纖維素酶發揮著重要作用，可通過轉化與降解植株殘體，提供豐富的營養物質［10］。在不同施肥模式下，不同試驗地的土壤纖維素酶活性存在一定差異，從高至低排列分別為A2（66.43%）、A1（63.89%）、A3（58.32%）、A4（57.19%）、A5（51.35%）。這表明在冬小麥種植中合理施用生物有機肥能增強土壤纖維素酶活性，提高土壤肥力，為冬小麥生長提供充足的營養。

2.4 施用生物有機肥對冬小麥土壤微生物含量的影響

2.4.1 土壤可培養微生物。由表4可知，不同施肥模式下土壤可培養微生物總數存在一定差異，由高至低依次為A2、A3、A4、A1、A5，其中A2（復合肥減少10%+生物有機肥）土壤改善效果最佳。試驗結果表明，在冬小麥種植中只施用復合肥或生物有機肥，不利于土壤微生物繁殖，只有科學合理施用有機肥+無機肥，才能通過促進土壤中的微生物繁殖促進冬小麥生長。

表4 不同施肥模式下土壤微生物含量 CFU/g

對不同施肥模式下土壤微生物含量進行分析發現，除植物生長、施肥管理等因素影響土壤微生物含量外，生物有機肥的施用及施用量也會對土壤微生物含量產生影響。結合冬小麥生長需求合理施用生物有機肥，可調控土壤微生物含量，進而為冬小麥營造合適的生長發育條件。

2.4.2 土壤細菌多樣性。多樣性指數可客觀體現物種的均勻度、豐富度，實現對群落多樣性統計量客觀、精準地描述［13］。由表5可知，不同試驗地Shannon指數由高至低依次為A1、A2、A3、A4、A5。試驗表明，在施用生物有機肥的前提下，化肥減量有助于提高土壤微生物均勻度。不同施肥模式的ACE指數、Chao1指數在變化趨勢方面存在一致性，試驗地以上2個指數由高至低排列分別為A2、A3、A4、A1、A5。這表明土壤微生物含量與生物有機肥施用量之間呈正相關，合理施用有機肥可以豐富土壤中的微生物，進而促進小麥的生長發育。

表5 不同施肥模式下土壤微生物多樣性

3 結論與討論

3.1 產量分析

試驗結果表明，生物有機肥+復合肥施用模式下的冬小麥產量明顯高于純施復合肥或生物有機肥的小麥產量。這可能是因為在冬小麥種植過程中，只施用有機肥或復合肥只能滿足小麥生長前期的養分需求，但隨著冬小麥的不斷發育，其極易因肥力不足、營養缺失、土壤養分不均衡而影響質量與產量?；诖?，濮陽縣冬小麥種植戶在施用肥料時需要結合實際種植情況，每667 m2施用復合肥36 kg、生物有機肥40 kg，以保障冬小麥健康生長。

3.2 生物有機肥的作用

一是在冬小麥生長過程中合理施用生物有機肥，能改善土壤理化性質、豐富土壤有機質含量、分解礦物質，促進冬小麥健康生長，降低冬小麥病蟲害的發生率。二是生物有機肥與多種土壤酶活性密切相關。在冬小麥生長中，土壤中的養分含量受堿性磷酸酶、纖維素酶的直接影響。而生物有機肥中富含有機質和微生物，可提高土壤堿性磷酸酶、纖維素酶活性，進而提高土壤肥力，滿足冬小麥不同生長階段的營養需求。所以，在冬小麥種植期間可通過科學調控復合肥與生物有機肥的施用量或單施生物有機肥提高土壤的酶活性，保障土壤酶活性處于最優狀態。三是生物有機肥在改變土壤微生物群落方面發揮著重要作用。生態系統功能與土壤微生物群落數量、活性等直接相關，有機質、氮素則是影響微生物群落生成與發展的關鍵因素。在冬小麥種植過程中，種植戶可通過單施生物有機肥或有機肥+復合肥協調施用的方法增加土壤微生物含量和有機質含量，優化土壤微生物群落結構，進而改善土壤理化性質，為冬小麥高質、高產種植提供良好的土壤養分基礎。