有機肥部分替代化肥對小麥生長及產量的影響試驗討論

為探討有機肥部分替代化肥的減肥增效效果，進行了有機肥部分替代化肥的田間試驗與示范研究。在中等施肥量的試驗區(qū)，將化肥和有機肥的施用量各減少10%，對小麥產量并無顯著影響。減少化肥用量，替代一些有機肥料，可以提高作物的品質。然而，隨著有機肥的成本上升，配施有機肥后小麥種植的效益及產投比降低，因此應避免選擇高成本的商品有機肥。

化肥被稱為作物的“糧食”，是農業(yè)生產中重要的生產資料，對促進糧食增產意義重大。然而，農業(yè)生產中長期過量使用化肥，導致農產品產量和品質不斷下降，同時，它也帶來了一系列的環(huán)境問題。氮肥對小麥生長起著重要作用，對產量有顯著影響，在一定的用量范圍內，氮肥可以促進有效分蘗產生、穗數增多，產量隨施氮量的增加而提高。研究普遍認為，有機肥配施氮肥對作物表現為正效應，適量有機肥配施氮肥可提高作物產量，但其最佳施用量因有機肥種類及試驗土壤地力不同而有所差異。為了找出小麥生產中有機肥替代化肥的合理比例，以及有機肥替代化肥對小麥產量、經濟效益和氮肥利用效率的影響，通過田間小麥試驗，驗證了有機肥替代化肥對小麥產量和品質改良的效果，確定了有機肥替代化肥的比例，以減少和控制化肥不合理用量，為以后小麥田間生產提供技術支持和參考。

一、材料與方法

1、試驗地概況

本次試驗設在靖江市農推中心試驗基地。該地區(qū)屬于江蘇省轄縣級市，地處亞熱帶濕潤氣候區(qū)，由于受季風環(huán)流勢力的影響，具有較為顯著的海洋性以及過渡性氣候特點，在夏季炎熱多雨，在冬季寒冷少雨。在種植方面，前茬為常規(guī)粳稻，秸稈全量還田，灌排方便，土質油砂土，肥力中等，具有代表性。本次試驗前期準備階段，在水稻收獲當天，用土壤采集器采集耕層0-20cm的土樣，5點混合，制備成標準土樣，進行土壤養(yǎng)分化驗，也能用于計算氮素吸收累積量。土壤有機質含量24.5g/kg、全氮含量1.45g/kg、有效磷含量35.4mg/kg、速效鉀含量106mg/kg、pH值8.1。同時在小麥成熟后，還要第一時間收集預先劃定的收獲區(qū)，并稱取麥稈與籽粒的鮮重，之后采取隨機取樣的形式，進行烘干處理，從而更準確的完成產量折算。

2、試驗材料

供試小麥品種為農麥88，肥料品種為15-15-15復合肥、16-16-8復合肥、46%尿素、過磷酸鈣、氯化鉀、有機無機復混肥。

3、試驗設計

試驗包括4個處理，每個處理重復3次，隨機分布，每個小區(qū)的面積為19.2m2，走道為30cm，并在其周圍設置1m的保護行。每個小區(qū)的處理方式表現為：處理1，施肥方式為習慣施肥；處理2，施肥方式為測土施肥；處理3，施肥方式為80%化肥氮+20%有機氮；處理4，施肥方式為70%化肥氮+30%有機氮；處理5，施肥方式為空白。

除習慣施肥、空白兩處理外，其余各處理氮、磷、鉀總養(yǎng)分投入應保持一致。習慣施肥處理畝用純氮14.5kg，五氧化二磷4 kg，氧化鉀4 kg；測土施肥處理畝用純氮13 kg，五氧化二磷4.5 kg，氧化鉀3.6 kg。復混肥和有機肥作基肥。研究了不同生育期的特點，計算了成熟期的實際產量。

4、田間管理與取樣測試

試驗由專人負責，確保試驗中施肥均勻。前茬水稻機械收割秸稈全量還田后，采用大型拖拉機耕翻2遍后，小麥用拌種劑包衣晾干后，采用機械條播機播種。播種日期為2022年11月3日，播種深度為3-5cm，播量為11.5kg/畝。11月14日進行播后土壤封閉處理。11月23日按方案肥料用量進行各小區(qū)施基肥。于11月23日調查群體基本苗， 12月20日調查群體冬前總莖蘗數，于2023年1月18日、2月21日、3月8日調查群體總莖蘗數及凍害發(fā)生情況。于2月20日進行春后化除，（銳超麥5g+助劑15g）/畝+愛秀50ml/畝+使它隆50ml/畝，兌水30kg噴霧。4月12日、4月22日“一噴三防”病蟲害防治。 4月30日測量群體株高、穗長、調查有效穗，5月23日人工收割后進行脫粒、產量測定和千粒重計數。

在試驗結果分析過程中要注意，不僅要充分考慮有機肥部分替代化肥對小麥生長及產量的影響，還要進一步探究土壤的基本理化形狀，做好礦質氮的測定。在測定過程中，可適當融合新鮮土壤，在充分混合后，進行過篩處理，稱取風干土樣，加入氯化鈣溶液，振蕩1h，再依次進行過濾、潤洗，在低溫環(huán)境下保存。依托烘干法獲取土壤含水量，折算土壤含有的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。至于在小麥對于氮量的吸收測定方面，則要預先對小麥進行殺青處理，待烘干后完成稱重作業(yè)，直至完全粉碎后，采用硫酸-過氧化氫消煮。搭配連續(xù)流動分析儀，確定含氮量數值。最后，還要憑借SP軟件完成圖表編輯，并進一步計算數據方差，實現統(tǒng)計檢驗。

二、試驗結果與分析

1、 對小麥生長及產量構成因素的影響

2023年5月23日進行田間測產，定點0.667m2樣點調查每畝穗數，每點抽取20穗調查穗粒數，計算平均穗粒數。5月25日人工收割、脫粒，曬干后折算實產。

各類型的肥料以及它們的使用量都會對小麥的生長進程造成影響，進一步決定小麥的產量。影響小麥生長發(fā)育和產量的因素很多，包括穗數、穗粒數、千粒重等。此外，不同施肥處理對小麥穗粒結構也有一定的影響（表1）。

由表1可見，4個處理的有效穗、每穗實粒數均高于空白對照處理，但對千粒重影響差異不大。小麥習慣施肥、測土施肥及有機肥部分替代化肥各個處理之間對小麥穗粒數和千粒重影響較小；測土施肥處理與10%有機肥替代化肥的處理在有效穗數、每穗粒數和千粒重上無顯著差異。與習慣施肥、測土施肥和10%有機肥替代化肥的處理相比，20%有機肥處理的有效穗數和每穗粒數呈下降趨勢，對千粒重的影響不大。

2、對小麥氮累積量的影響

在完成播種后，對小麥分蘗至灌漿期的生長階段進行全面調查發(fā)現，該時間段是處于小麥吸氮的高峰期，經計算后可知，小麥在播種后的180d內，吸氮量大約占據成熟后吸氮量的50%。因此，需要相關工作人員高度重視此階段的小麥種植管理，及時補施分蘗肥，并適當增加穗肥，以此促進小麥的營養(yǎng)吸收，促進小麥的正常生長。以處理4為例，在播種后，小麥氮累積量變化情況表現為：播種時間28d，氮累積量2mg/kg；播種時間56d，氮累積量10mg/kg；播種時間84d，氮累積量18mg/kg；播種時間112d，氮累積量20mg/kg；播種時間140d，氮累積量30mg/kg；播種時間168d，氮累積量40mg/kg；播種時間196d，氮累積量60mg/kg；播種時間224d，氮累積量60mg/kg。而對于處理3來說，小麥播種至拔節(jié)期的氮素累積量更高。至于在拔節(jié)期至成熟期的階段，處理4的氮累積量數值更高，同時在成熟期階段，兩種處理方式產生的氮累積量無明顯差異。至于處理2，則因前期氮供應量相對較低，因此小麥的分蘗數相對較少，也會在一定程度上影響成穗數，最終影響小麥的生物學產量。

3、對小麥莖蘗動態(tài)和干物重的影響

根據試驗結果顯示，對于小麥來說，在生育階段，分蘗數會隨著有機肥用量的提升而不斷增加，對不同處理來說，均存在較為顯著的差異（P＜0.01），并且當有機肥替代占比不斷提升時，不同生育期的小麥分蘗數表現出下降趨勢。因此可以判斷，有機肥替代比例的適當減少，能夠促進小麥穗數的形成。至于在干物質積累方面，則同樣表現出有機肥增加，干物重提升的正比關系。對于處理試樣來說，在不同生育時期的處理差異均較為顯著（P＜0.05）。在有機肥替代化肥時發(fā)現，不同生育環(huán)節(jié)的群體干物重明顯超出單施化肥處理，因此可以得出結論，即有機肥替代比例的適當降低，同樣有助于穗數干物質增加，從而起到提高小麥產量的作用。

4、不同處理增產效應

不同施肥處理對小麥產量的影響（表2）。

由表2可以看出，習慣施肥處理的株高和穗長最高，測土施肥、有機肥部分替代化肥處理的株高和穗長的表現中等，空白對照處理株高和穗長最低。產量方面的表現，測土施肥產量gt;習慣施肥gt;80%化肥氮+20%有機氮gt;70%化肥氮+30%有機氮gt;空白對照。研究表明，減少10%的化肥用量配合施用有機肥對小麥產量基本沒有影響。

5、對土壤供氮特征的影響

在試驗過程中發(fā)現，麥田土壤的礦質氮含量大小會直接決定小麥的營養(yǎng)元素吸收效果，其變化程度也將決定小麥的產量大小。經過對土壤的銨態(tài)氮進行測定發(fā)現，對于施加一定量分蘗肥后的土壤，其銨態(tài)氮的含量明顯增加，其中處理3的土壤銨態(tài)氮含量最高，數值大約在11mg/kg左右。至于處理2與處理5的銨態(tài)氮含量則分別在9.5mg/kg、9.8mg/kg。相較于處理3來說，下降近15%、12%，因此存在顯著性差異。而在分蘗盛期，土壤中的銨態(tài)氮則存在大幅度減少，大約在施肥后的30%，此時銨態(tài)氮的變化情況不會受到處理方式的影響。直至小麥達到開花期，對于采用有機肥替代氮化肥的土壤來說，基本與單施化肥的處理效果保持一致，三種處理方式下銨態(tài)氮均維持在2.8mg/kg左右。但與單施化肥相比，銨態(tài)氮的含量則上漲超過近60%。而在小麥生長至灌漿施肥階段，4種處理方式均無明顯差異，此時可得出結論，即施加有機肥能夠有效起到維持土壤氮元素穩(wěn)定的作用，也能實現持續(xù)供給的目標。

至于在硝態(tài)氮含量分析方面則發(fā)現，對于小麥生育前期，土壤內部的硝態(tài)氮含量始終低于銨態(tài)氮，但兩者的變化趨勢基本保持一致，只是前者的滯后性較為突出。尤其在施加一定量分蘗肥后，土壤內部的水分含量明顯提升，此時銨態(tài)氮無法第一時間轉換為硝態(tài)氮。但在氣溫逐漸升高后，此時田面較干，會進一步加快銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉變。至于在拔節(jié)期至成熟期階段，土壤內部的硝態(tài)氮同樣則始終高于銨態(tài)氮，在72h，處理1條件下的硝態(tài)氮含量處于最大值。而在開花期，不同處理方式下的土壤硝態(tài)氮含量存在較大差異性，在使用有機肥替代后，處理3、處理4的硝態(tài)氮含量變化較為明顯，相較于單施氮肥來說，提升近50%。究其原因在于，采用穗肥厚，在天氣較為晴朗的情況下，有助于氮素轉化。而位于其他時期，硝態(tài)氮的含量始終保持在較低值。

6、經濟分析

投入產出比是決定施肥效益的關鍵因素。不同的施肥方式、施肥量和肥料產量效應將影響其經濟效益。小麥種子單價為4.4元/kg，本季收獲小麥售價為2.50元/kg，尿素單價為3.00元/kg，15-15-15復合肥單價為3.00元/kg，16-16-8單價為2.80元/kg，有機無機復混肥單價為2.80元/kg，過磷酸鈣單價為3.50元/kg，氯化鉀單價為3.20元/kg。用平均產量的收益扣除生產投入成本進行計算，分析各處理施肥的效益。不同施肥處理的效益分析（表3）。

由表3可以看出，減少化肥用量和增加有機肥的成本將減少收入、產量和投資。10%有機肥處理的效益與土壤試驗施肥相當，產投比略低，但產量沒有下降，因施用有機肥增加了投入成本。

7、對氮肥利用率的影響

不同處理方式下，小麥的氮肥利用率會存在一定差異性，具體表現為：處理1，氮肥利用率17.2%，氮農學效率2.9kg/kg；處理2，氮肥利用率38.4%，氮農學效率8.1kg/kg；處理3，氮肥利用率34.2%，氮農學效率11.3kg/kg；處理4，氮肥利用率43.58%，氮農學效率10.8kg/kg。根據上述分析發(fā)現，通過將有機肥與無機氮肥進行配合施加，雖然能夠小幅度增加小麥的經濟產量，但本質上與單施化肥無顯著差異。若想保證氮肥的籽粒產出量達到最大值，需要合理把控有機肥的替代比例。同時，也要求相關養(yǎng)殖人員能夠充分學習先進的技術手段，能夠做好小麥的全方位動態(tài)監(jiān)控與管理，采取切實有效的應對措施，做好病蟲害防治工作，保證小麥經濟效益的最大化。

8、對生態(tài)環(huán)境的影響

施用部分有機肥料的兩個處理較習慣施肥、測土施肥相比較，既能增加土壤中有機質的含量，培肥土壤，促進小麥對肥料的吸收，又能減少部分化肥的使用量，降低化肥對土壤、環(huán)境及作物產生的污染。

三、 結論與討論

1、保護耕地，降低化肥面污染

通過增加有機肥和施用化肥處理有機肥部分替代化肥，可以保證節(jié)約化肥施用量，進一步提高氮肥利用率，改善土壤質量，提高耕地保護質量。在土壤肥力中等的田間，化肥與有機肥配施減少10%對小麥產量的影響不大。但大幅度范圍使用有機肥取代化肥會導致生產效益和經濟效益的雙降，因為配施有機肥加大了生產投入成本，致使效益和產投比雙雙降低。

2、合理施肥且不減產

有機肥部分替代化肥的處理不僅減少了化肥用量，而且促進了有機肥與化肥的結合。通過此次試驗，我們發(fā)現，采取有機肥+化肥減量的施肥方式，能夠有效降低田間化肥的使用，但并不會導致當季小麥產量減少，反而能提高土壤肥力、小麥籽粒品質以及經濟效益。

綜上所述，有機肥可以部分取代化肥，達到減肥和增效的目的，但不會降低產量。為了避免投入過多而降低效益，在中等肥力地農田上應該少量使用有機肥，而在肥沃的土壤上則應適當增加使用有機肥的比例。因此，小麥生產上為更好地實施有機肥替代化肥取得較好的收益，應在培肥土壤地力的基礎上適當追加有機肥替代化肥的比例，以實現合理縮減化肥但不減產，并能降低因化肥過度施用給環(huán)境帶來的面污染。

（作者單位：214522 江蘇省靖江市孤山鎮(zhèn)人民政府）