有机肥替代部分化肥在小麦生产上的应用效果研究

王校辉

(河南省平顶山市土壤肥料工作站，河南 平顶山 467000)

施用化肥是农业生产上提高产量的重要措施之一，但在实际生产中普遍存在为追求产量而大量施用化肥的现象，导致了土壤理化性状变差、环境安全受到影响、农产品品质降低等诸多问题的出现[1～4]，严重制约着农业生产的可持续发展，为此，减量施用化肥对保障农业可持续发展具有十分重要的意义。有机肥替代部分化肥是减量施用化肥的重要手段，近年来，不同研究者就有机肥替代部分化肥进行了大量的研究，但这些研究在经济作物上的较多[5～9]，在小麦上的较少[10～12]，且主要集中在小麦产量、土壤理化性状等方面的研究，在小麦品质等方面的研究鲜有报道。农业可持续发展，不仅要考虑产量、土壤状况，更应该关注质量等因素。因此，有机肥替代部分化肥对小麦品质等的影响十分值得进一步研究。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2018年10月19日至2019年6月3日在河南省平顶山市湛河区肖庄村国家级耕地质量监测点(编号：410040)内进行，该监测点设置不施肥、施用配方肥、有机肥替代10%化肥、有机肥替代30%化肥、有机肥替代100%化肥5个小区(其中，不施肥区于2016年小麦播种期投入使用，其它小区于2017年小麦播种期投入使用)，小区面积100 m2，各小区四周用水泥板及塑料薄膜隔离，防止肥、水渗透。

试验区域地势平坦，排灌方便。供试土壤为潮土，基本理化性状为：pH值5.2，土壤有机质24.0 g·kg-1，总氮1.45 g·kg-1，有效磷26.8 mg·kg-1，速效钾147.0 mg·kg-1。供试小麦品种为济麦4号，播种量187.5 kg·hm-2，人工开沟条播，前茬作物为玉米。供试有机肥为商品有机肥，平顶山市豫稼轩农业科技股份有限公司提供，符合NY525-2012相关要求，每袋40 kg，经具有资质的第三方检测，有机质、N、P2O5、K2O含量分别为：47%、3.18%、4.06%、2.55%；供试化肥分别为尿素(N含量：46%)、过磷酸钙(P2O5含量：12%)、氯化钾(K2O含量：60%)。

结合耕地质量监测点小区，试验设以下处理：T1(不施肥)；T2(施用配方肥)；T3(有机肥替代10%化肥)；T4(有机肥替代30%化肥)；T5(有机肥替代100%化肥)，各处理面积100 m2，不设重复。其中，T2处理施用N、P2O5、K2O用量分别为150 kg·hm-2、97.5 kg·hm-2、60 kg·hm-2；T3、T4处理N、P2O5、K2O用量与T2处理一致，有机肥用量按照该处理中N总用量乘以替代化肥比例再除以有机肥N含量确定，并根据施用有机肥量折算出有机肥提供的P2O5、K2O量，剩余N、P2O5、K2O不足的部分分别由尿素、过磷酸钙、氯化钾折算补充；T5处理有机肥用量确定参照T3、T4处理，由于有机肥提供的P2O5、K2O量已超过T2处理，不再用过磷酸钙、氯化钾折算补充。各处理有机肥、尿素、过磷酸钙、氯化钾具体用量见表1。各处理肥料充分混合后，于播种前一次性底施。田间管理同当地常规。

1.2 测定项目

1.2.1 产量构成因素指标测定 于小麦收获前1 d在田间测定穗粒数及穗数，并于小麦籽粒收获晾干后测定千粒重。

1.2.2 产量测定 各处理实打实收测定产量并折算。

1.2.3 品质指标测定 由第三方检测单位分别参照GB5009.6-2016、GB/T5506.1-2008、GB/T5515-2008、GB5009.5-2016方法测定粗脂肪、面筋质、粗纤维、粗蛋白。

1.2.4 经济效益计算 与T2(施用配方肥)相比，T3(有机肥替代10%化肥)、T4(有机肥替代30%化肥)、T5(有机肥替代100%化肥)处理经济效益情况，主要由小麦增产效益与化肥节本效益构成，其中，小麦价格以每千克2.1元计，有机肥、尿素、过磷酸钙、氯化钾分别以每吨1 200元、1 900元、700元、2 500元计。

表1 各处理肥料用量 (kg·hm-2)

2 结果与分析

2.1 不同处理对小麦产量构成因素及产量的影响

表2显示，T1(不施肥)处理穗数、产量最低，千粒重最大；T3(有机肥替代10%化肥)处理穗数、穗粒数、产量最大；T4(有机肥替代30%化肥)处理千粒重最低；T5(有机肥替代100%化肥)处理穗粒数最低。

对比T1(不施肥)处理，T2(施用配方肥)、T3(有机肥替代10%化肥)、T4(有机肥替代30%化肥)、T5(有机肥替代100%化肥)处理穗数、穗粒数(T5除外)及产量总体上均有所提高，而千粒重均有所降低。

对比T2(施用配方肥)处理，T3(有机肥替代10%化肥)、T4(有机肥替代30%化肥)、T5(有机肥替代100%化肥)处理穗数、穗粒数、千粒重及产量表现不尽一致。

表2还显示，T3(有机肥替代10%化肥)、T4(有机肥替代30%化肥)、T5(有机肥替代100%化肥)处理穗粒数及产量总体呈下降趋势，而穗数及千粒重则呈先降后升趋势。

表2 不同处理对小麦产量构成因素及产量的影响

2.2 不同处理对小麦品质的影响

表3显示，T1(不施肥)处理粗脂肪、面筋质、粗蛋白含量最低,T3(有机肥替代10%化肥)处理面筋质含量最高,T4(有机肥替代30%化肥)处理粗纤维、粗蛋白含量最高,T5(有机肥替代100%化肥)处理粗脂肪含量最高，粗纤维含量最低。

对比T1(不施肥)处理，T2(施用配方肥)、T3(有机肥替代10%化肥)、T4(有机肥替代30%化肥)、T5(有机肥替代100%化肥)处理粗脂肪、面筋质及粗蛋白含量总体上均有所提高，而粗纤维含量变化不大。

对比T2(施用配方肥)处理，T3(有机肥替代10%化肥)、T4(有机肥替代30%化肥)、T5(有机肥替代100%化肥)处理粗脂肪、面筋质、粗纤维及粗蛋白含量表现不尽相同。

表3还显示，T3(有机肥替代10%化肥)、T4(有机肥替代30%化肥)、T5(有机肥替代100%化肥)处理粗脂肪含量呈逐步上升趋势，面筋质含量呈逐步下降趋势，而粗纤维及粗蛋白含量差别不大。

表3 不同处理对小麦品质的影响

2.3 不同处理经济效益情况

表4显示，对比T2(施用配方肥)处理，T3(有机肥替代10%化肥)处理有机肥投入以及尿素、过磷酸钙、氯化钾节支最低，增产效益最高；T5(有机肥替代100%化肥)处理有机肥投入以及尿素、过磷酸钙、氯化钾节支最高，增产效益最低。表4还显示，T3(有机肥替代10%化肥)处理经济效益最高，达1 464.5元·hm-2。

表4 不同处理经济效益情况 (元·hm-2)

3 结论与讨论

试验结果显示，施肥对小麦穗数、穗粒数、千粒重及产量均有较明显的影响；与仅仅施用化肥(配方肥)相比，有机肥替代部分化肥对小麦穗数、穗粒数、千粒重及产量的影响不同；提高有机肥施用量不利于小麦穗粒数及产量的形成。该试验中T3(有机肥替代10%化肥)处理产量最高，分别较T1(不施肥)、T2(施用配方肥)提高58.8%、12.9%，这可能与该处理穗数、穗粒数最大有关。T1(不施肥)处理于2016年小麦播种期投入使用，产量最低，但仍达到了4 732.4 kg·hm-2，这可能去该区域总体基础地力水平较高有关，也可能是与该处理穗数最低，穗粒数较低有关；同时该处理千粒重却是最大，这可能与该处理长期不施氮肥有关，周顺利[13]等的研究结果也证实千粒重一般随氮肥用量的增加而降低。

试验结果显示，施肥可提高小麦粗脂肪、面筋质、粗蛋白含量，但对小麦粗纤维含量的影响不大；与仅仅施用化肥(配方肥)相比，有机肥替代部分化肥对小麦脂肪、面筋质、粗蛋白及粗纤维含量的影响不同；提高有机肥替代化肥比例可提高小麦粗脂肪含量，降低面筋质含量，这与有机肥替代部分化肥之后，有机质用量得以提高，化肥氮用量有所降低有直接关系，辛励[14]等的研究也证实以提高蛋白质含量为生产目的时，应多施氮并提高化肥氮所占比例，而以粗脂肪为目的时，应提高有机肥所占比例；南雄雄[15]等的研究也显示了有机肥中含量大量的碳源和其他微量元素，能促进脂肪的合成，提高粗脂肪含量。

实验结果还显示，有机肥替代部分化肥对小麦经济效益有明显的影响，但有机肥替代100%化肥后，经济效益较施用化肥(配方肥)低，这与有机肥用量大投入高，以及产量增加效益降低有直接关系。

综合以上，有机肥替代部分化肥对小麦产质量及经济效益的效果优于仅仅施用化肥(配方肥)，有机肥替代10%化肥小麦穗数、穗粒数、产量及面筋质含量最高，粗脂肪、粗纤维含量较高，总体产质量及经济效益最优。