化肥配施有機肥對喀什地區冬小麥產量及肥料利用率的影響

關鍵詞： 冬小麥；土壤施肥；肥料利用率

中圖法分類號： S512.1+1 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-2324（2024）02-0177-07

小麥是我國的主要糧食作物之一，為人類提供重要的食物和能量來源，其產量和品質對于保障國家的糧食安全至關重要，在新疆地區小麥作為重要的糧食作物被廣泛種植。

經過漫長的農耕證明，施用化肥可以提升作物的品質和產量［1-3］，然而在當前的農業生產實踐中，廣泛存在過度依賴化肥的問題，這可能會導致資源的不必要浪費，施用導致土壤板結、水體污染以及農田生態環境的破壞［4-5］。據研究表明，化肥和有機肥配合施用能顯著提高化肥的利用效率，土壤有機質含量得到顯著增加，促進土壤中無機磷的分解釋放［6］和速效鉀的含量，農作物對磷鉀素的利用率得到提高［7-9］，還可以改良土壤結構和農田生態系統，增加土壤有機質含量，提高農田土壤保肥保墑能力。有機肥除了含有大量的氮磷鉀元素，還富含很多微量元素，使耕地含有更多微量元素［10］。有機肥和無機肥的聯合施用明顯增加了土壤中的有機質含量，同時也顯著提高了水稻的產量［11］。研究表明，在相同氮肥量的情況下，適當比例的有機肥可以替代化肥中的氮，有助于提高水稻的結實率和有效穗數，從而顯著改善水稻的生長狀況和氮肥的利用效率［12］。在養分綜合管理的條件下，甜玉米種植中配施兩種有機肥的產量及品質均優于不施用有機肥［13］。在冬小麥的種植中有機無機肥料的配合施用有助于提升冬小麥群體量，延遲灌漿期進程以及葉片功能期，改善光合特征，使養分物質積累更加充分［14］，小麥的穗數、千粒重等指標均有提高。張睿研究表明，化肥配合施用有機肥能明顯提升冬小麥生育期末期莖、蘗和葉片的光合效率，并且穗數增加明顯，致使增產［15］。研究表明，有機肥中的有機物質的分解能提升無機肥中氮元素的利用效率［16］。有機肥對農作物的抗倒伏、產量品質以及對土壤的品質性狀具有高影響力［17］，多個國家的農業研究都強調，將部分化肥與有機肥一起施用符合農業可持續發展的方向。目前在農業上常見的有機肥有氨基酸復合肥、腐植酸復合肥以及商品有機肥等種類，研究化肥與不同種類有機肥配施效果，對指導農業生產有重要意義。

本研究通過開展田間試驗，設置化肥與氨基酸、腐植酸等有機肥配施對冬小麥農藝性狀、產量及肥料利用率效果，以明晰在新疆喀什地區化肥配施有機肥對冬小麥肥料利用率及養分吸收率的影響，以指導農業生產實踐，為當地農民提供科學的施肥方案，實現農業的綠色高效發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概況

試驗地在新疆喀什地區澤普縣小麥育種基地試驗田（38.241668?N，77.327392?E）進行。澤普縣屬暖溫帶大陸性干旱氣候，無霜期年平均214 d，年平均日照時數2 659.7 h，年平均降水量49 mm，年平均蒸發量228.2 mm。前茬作物為大豆。

1.2 試驗材料

供試土壤：土壤類型為棕漠土，土壤質地為砂壤土，pH8.1，堿解氮58 mg·kg^-1，有效磷15 mg·kg^-1，速效鉀181 mg·kg^-1，有機質12.9 g·kg^-1。

供試冬小麥：品種為新冬20。

供試肥料：化肥為尿素（含N 46%），重過磷酸鈣（含P₂O₅ 46%）和硫酸鉀（含K₂O 50%）；供試氨基酸有機肥為施爾康肥料，N-P₂O₅-K₂O含量≥15%，有機質含量≥68%，氨基酸含量≥56%；腐植酸肥選用山西獅馬肥業生產的腐植酸水溶肥，NP₂O₅-K₂O 含量≥21%，有機質含量≥80%，腐植酸含量≥55%；商品有機肥，N-P₂O₅-K₂O含量≥10%，有機質含量≥45%。所有有機肥施用量根據肥料中所含氮、磷、鉀含量進行調整。

1.3 試驗設計

試驗于2021 年10 月播種，采用大田小區試驗，選取地勢平坦、地塊整齊、肥力均一的試驗地進行規劃，劃分試驗區域，每個小區面積為60 m²，形狀為長方形，設置保護行，小區隨機排列。試驗設置8個處理，包含空白實驗（CK）、缺氮（PK）、缺磷（NK）、缺鉀（NP）、NPK、NPK+商品有機肥、NPK+腐植酸、NPK+氨基酸，每個處理3 次重復；施肥方式采用底肥和追肥兩種方式進行，尿素、重過磷酸鈣和硫酸鉀作為底肥采用機施方式施入，有機肥作為追肥肥料采用滴灌方式分四次施入，底肥占施肥總量的20%，追肥占施肥總量的80%。在拔節期、孕穗期、花期、灌漿期追肥。各處理肥料施肥總量如表1所示。

1.4 項目測定與方法

1.4.1 冬小麥產量測定 于小麥成熟期，每小區選取具有代表性的3個1 m單行樣段收獲，進行室內考種，測有效穗數、穗粒數、地上生物量和千粒重，另每小區取1 m²實打實收，計算實際產量［18］。

每畝產量=平均穗粒數×平均穗粒重×畝穗數地上生物量=株數×單株干重

1.4.2 小麥植物樣品采集與處理 每個小區選取1 m樣段，在采集前選取十株長勢均一的小麥拿卷尺測量株高，并將樣段小麥全部采集整株小麥裝入網紗袋，在105 ℃烘箱中殺青1 h，80 ℃烘干。分別對籽粒、穎殼和莖桿分離、稱重后粉碎。

植物樣品采用H2O2-H2SO4消煮，蒸餾滴定法測定氮含量，釩鉬黃比色法測定磷含量，火焰光度計法測定鉀含量［19］。

1.4.3 肥料利用率計算公式

植株氮素積累總量=成熟期單株干重×成熟期單株含氮量（%）×密度

100 kg 經濟產量養分吸收量=（籽粒產量×籽粒養分含量+莖葉產量×莖葉養分含量）/籽粒產量×100

肥料農學利用率=（施肥區產量-無肥區產量）/施肥量

養分利用效率= 籽粒產量/植株養分積累量［20］

1.5 數據處理與分析

采用Excel 2010 進行數據整理，SPSS 23.0進行統計分析，用Origin 2018作圖。

2 結果與分析

2.1 各處理不同肥料吸收量及肥料利用率

根據表2 結果顯示，PK 處理對比其它施肥處理的氮磷鉀的吸收總量最低，表明化肥的施用情況會對冬小麥的氮素吸收有影響。對比NPK處理，NPK+氨基酸、NPK+有機肥處理的氮磷鉀的養分吸收量均有提高，NPK 配施有機肥處理的養分吸收量分別比NPK 處理提高了20.7%、31.7%和18.44%，差異達顯著水平。

從表3 可以得出，NPK+氨基酸處理的氮素利用率為45.03%，相比NPK處理增加9.41%，對比NPK+商品有機肥處理增加6.65%。而NPK+商品有機肥處理對磷素吸收效率的影響要高于NPK+氨基酸肥處理及NPK+腐植酸處理，其吸收效率分別高出2.13%、2.56%。NPK+腐植酸處理對鉀肥的吸收率影響要優于NPK+商品有機肥處理以及NPK+氨基酸處理，NPK+腐植酸處理鉀肥利用率為68.14%，配施不同種類有機肥對冬小麥的氮、磷、鉀利用率均有提高。冬小麥單施化肥氮、磷、鉀肥的平均利用率分別為35.62%、11.85%和31.32%，氮、鉀肥利用率均明顯高于磷肥。與NPK處理相比，配施不同種類有機肥對冬小麥的養分農學利用率均有提高，NPK+氨基酸處理的養分農學利用率最大，氮肥農學利用率為20.53 kg/kg，磷肥農學利用率為31.59 kg/kg，鉀肥農學利用率為68.44 kg/kg。NPK處理中，冬小麥氮、磷、鉀肥的平均農學效率分別為13.88、14.92和32.33 kg/kg，鉀肥高于氮肥磷肥。

2.2 配施有機肥對冬小麥產量構成的影響

不同有機肥配施化肥對冬小麥產量及組成因素具有一定影響（表4）。與空白處理相比，其他施肥處理均顯著提高了冬小麥的穗數、穗粒數和產量，證明了肥料的施用對增產的重要性。NPK+氨基酸肥處理與NPK 處理相比，穗數提高了20.7%，產量增加3 700 kg/hm²。相比NPK 處理，NPK+商品有機肥和NPK+腐植酸處理的產量分別提升了11.4%、2.6%，且NPK+商品有機肥處理在穗數上相較于NPK 處理增長8.3%。缺氮處理相較于其他施肥處理產量最低，與NPK、NPK+商品有機肥、NPK+氨基酸肥、NPK+腐植酸肥施用相比，產量分別下降1 206.7 kg/hm2、2 090 kg/hm2、4 906.7 kg/hm2、1 410 kg/hm2，下降幅度分別為15.6%、24.2%、42.8%、17.8%。這些差異表明化肥配施有機肥料顯著提升了小麥的成穗數及穗粒數，進而提高冬小麥產量。

由表4 可知，冬小麥生物量在各處理間存在差異，部分處理之間差異顯著。其中與空白處理相比，NPK、增施有機肥、缺素模式各處理成熟期地上部生物量均有提高，NPK+氨基酸處理較空白處理地上部生物量提升53.1%（Plt;0.05），NPK處理的生物量為7 741.62 kg/hm2，配施有機肥處理分別比NPK 處理的生物量提高了11.1%、46.8%、3.1%，其中NPK+氨基酸處理生物量最高。證明化肥配施有機肥對冬小麥地上部生物量積累的影響要高于單施化肥。

2.3 不同處理對冬小麥株高的影響

由圖1 可知，試驗表明化肥配施有機肥料對冬小麥的株高具有一定的影響，適當配合施用具有提高冬小麥莖部各節間高度［21］，成熟期NPK+商品有機肥處理的株高最高，為81.33 cm，較NPK處理株高增加了3.7%（Pgt;0.05）；NPK+氨基酸和NPK+腐植酸處理的株高對比NPK處理也有提高，分別提高了2.3%、1.1%，差異不顯著。空白處理株高最低，為72.87 cm，較NPK+商品有機肥處理降低了10.4%（Plt;0.05）差異顯著。另外在拔節期及花期化肥配施有機肥對冬小麥的株高影響增大，反之到了生長后期作用逐漸減小。通過缺素試驗設置，各元素對株高的影響從高到低分別是鉀、氮、磷。

3 討論

通過化肥配合有機肥施用對澤普縣冬小麥產量影響的研究表明，常規施用氮磷鉀并搭配氨基酸肥的處理獲得了最高的產量，而缺素處理和僅施用常規氮磷鉀肥的產量均低于有機肥料配施的處理。這一趨勢與黃媛媛等人［22-26］的研究結果相一致，這是因為有機肥料中富含全面的養分，包括有機物質、氮、磷、鉀以及微量元素，更利于作物吸收利用［27-29］。由于作物類型、有機肥料種類、土壤肥力和施肥時間等因素的不同，有機肥料的最佳應用比例仍存在差異，需要進一步的研究和調查來明確最佳比例。

有機肥料中富含氮、磷、鉀以及多種微量元素等豐富的營養成分，這有利于滿足冬小麥在不同生長階段對養分的需求，本研究發現，在拔節期追施有機肥料對冬小麥的株高產生了一定影響，化肥配施有機肥對冬小麥的生殖生長具有促進作用，這與王振津［30-32］等人的研究結果相符。

本研究表明無論配施何種有機肥均提高了冬小麥的氮素利用效率同時他人研究表明配施有機肥對冬小麥氮素收獲指數和化肥氮偏生產力均有提高［33-35］。在本試驗中，小麥的氮素累積量隨著減少施用氮肥的量以及增加氨基酸肥的含量而逐漸降低，各處理之間的差異明顯。在一定的范圍內，通過將氨基酸肥與化學氮肥進行搭配施用，可以顯著提升植物的氮素累積量、提高氮肥的利用效率、增進農學效益，以及促進偏向生產方面的成果［36-37］。

4 結論

本研究表明與單獨施用NPK 處理相比，配施有機肥處理對氮素的吸收量分別提高了20.7%、31.7%和18.44%；NPK+氨基酸處理相比于NPK 處理對氮素吸收利用率提高了9.41%。NPK+氨基酸處理的養分農學利用率最高，分別為20.53 kg/kg（ 氮素）、31.59 kg/kg（ 磷素）和68.44 kg/kg（鉀素）。與NPK 處理相比，NPK+氨基酸肥處理的穗數增加了20.7%，產量增加3 700 kg/hm²，另NPK+商品有機肥和NPK+腐植酸處理產量分別提高了11.4%、2.6%，NPK+商品有機肥處理的穗數增加了8.3%。總體而言，不同種類的有機肥料與化肥的配施對冬小麥的氮、磷、鉀利用率均有提升，并且對產量及植株性狀具有一定影響。