不同培肥措施对新增耕地养分变化及作物产量的影响

闫 童，杨化恩，刘凤华，孙玉莹

（临沂市河东区农业农村局，山东临沂 276034）

0 引言

耕地是中国国民经济发展的顶梁柱，对国家和社会稳定有着十分重要的作用[1]。但是随着社会经济的发展，中国可用耕地资源日益萎缩，在人均耕地资源不足的国情下，耕地的减少和社会经济发展对耕地资源需求之间的矛盾日益突出。在可持续发展的决策基础上，中国创造性的提出了耕地“占补平衡”。其基本准则是：非农建设经批准占用耕地的，要补充与所占用耕地数量和质量相当的耕地[2]。“占补平衡”政策的实施，切实保障了耕地资源的可持续性，有效地权衡了经济发展和耕地的可持续。

2018年山东省临沂市河东区通过旧村复垦、土地平整的等措施新增耕地218.32 hm2，实现了耕地的“占补平衡”。但调查显示，新增耕地养分普遍较低，2018年项目区玉米产量仅为4575 kg/hm2，经济效益较低，严重影响了承包户的积极性，也对耕地“占补平衡”政策的推广造成不利影响。因此，笔者结合耕地质量保护提升项目的实施，整合了测土配方施肥技术、秸秆还田技术、增施有机肥技术、缓控施肥技术等耕地质量保护提升措施，开展培肥试验，以期找出最佳的培肥措施，有效提升耕地质量，增加农民收益。

1 材料与方法

1.1 项目区概况

试验于2018—2020年在山东省临沂市河东区新增耕地项目区进行，项目区介于东经118°27′—118°36′、北纬35°16′—35°21′之间，涉及29个村庄，新增耕地218.32 hm2，主要种植模式为小麦-玉米轮作。2018年土壤调查结果显示，项目区新增耕地土壤pH 7.26，土壤有机质平均含量为9.45 g/kg，土壤碱解氮平均含量为64.3 mg/kg，土壤有效磷平均含量为9.7 mg/kg，土壤速效钾平均含量为66.3 mg/kg，土壤养分相对较低。

1.2 试验设计

本试验共设置5个处理，其中不施肥处理(T0)、习惯施肥处理(T1)为对照处理；配方施肥处理(T2)、增施有机肥处理(T3)、秸秆还田处理(T4)为培肥处理。各处理化肥施入总量相同（T0除外），其中增施有机肥处理(T3)是在配方施肥处理(T2)的基础上每公顷增施1200 kg有机肥。秸秆还田处理(T4)是在配方施肥处理(T2)的基础上应用了秸秆还田技术，其他处理均不实施秸秆还田。每个小区40 m2，3次重复，随机排列。各处理小麦在返青期追施尿素75 kg/hm2，拔节期追施尿素75 kg/hm2，剩余氮肥和全部的磷肥、钾肥作为基肥一次性施入。各处理玉米肥料均作为基肥一次性施入，不再追肥。

1.3 供试材料

小麦习惯施肥、配方肥含量均为45%，其中习惯施肥氮磷钾配方为N(15)-P2O5(15)-K2O(15)，配方肥氮磷钾配方为N(16)-P2O5(13)-K2O(16)。玉米习惯施肥和配方肥含量均为42%，氮磷钾配方均为N(26)-P2O5(6)-K2O(6)，但配方肥50%氮肥为控释尿素。供试有机肥有机质含量为45%，氮磷钾总含量为5.1%。供试小麦品种为‘济麦22号’；玉米为‘郑丹985’。

1.4 样品处理与分析

2018年小麦播种施肥前采集试验田基础土样，2019、2020年同一时期采集第二次、第三次土样。土壤样品采集后按照土壤分析技术规范[3]进行处理分析。所有小区小麦、玉米实收计产。

1.5 数据处理与分析

数据利用Excel统计与图表分析。

2 结果与分析

2.1 不同培肥处理新增耕地土壤pH的变化

由表1可以看出，2018年各处理土壤pH较高，变幅在pH 7.28～7.33之间，处理之间差异不显著。2020年5个处理土壤pH略有下降，但是下降幅度不大。2020年不施肥处理(T0)、习惯施肥处理(T1)、配方施肥处理(T2)、增施有机肥处理(T3)、秸秆还田处理(T4)的土壤pH分别较2018年下降了0.03、0.05、0.06、0.07、0.03个单位。2019、2020年各处理之间土壤pH差异不显著。

表1 不同培肥处理土壤pH的变化

2.2 不同培肥处理新增耕地土壤有机质含量变化

由表2可以看出，2018—2020年各施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤有机质含量均成上升趋势，其中秸秆还田处理(T4)土壤有机质含量上升幅度最大，其含量为14.9 mg/kg，较 2018年上升了 4.7 mg/kg，增幅为46.07%。与2018年相比较，2020年习惯施肥处理(T1)土壤有机质含量增幅较小，其含量为11.1 mg/kg，较2018年上升了1.2 mg/kg，增幅为12.12%。配方施肥处理(T2)和增施有机肥处理(T3)土壤有机质含量为12.7、13.6 mg/kg，分别较2018年上升了2.6、3.9 mg/kg，增幅为25.74%、40.21%。

表2 不同培肥处理土壤有机质含量的变化 g/kg

2018年各处理土壤有机质含量较低，变幅在9.7～10.2之间，处理之间差异不显著。2019年不同处理土壤有机质含量存在明显差异，其大小依次为：秸秆还田处理(T4)＞增施有机肥处理(T3)＞配方施肥处理(T2)＞习惯施肥处理(T1)＞不施肥处理(T0)，其中秸秆还田处理(T4)、增施有机肥处理(T3)有机质含量与不施肥处理(T0)差异达显著水平。2020年不同施肥处土壤有机质含量存在明显差异，其大小顺序与2019年基本一致，其中秸秆还田处理(T4)、增施有机肥处理(T3)土壤有机质含量与其他3个处理差异均达显著水平。

2.3 不同培肥处理新增耕地土壤碱解氮含量变化

由表3可以看出，2018—2020年不施肥处理(T0)土壤碱解氮含量呈下降趋势，2020年其含量为73.4 mg/kg，较2018年下降了2.5 mg/kg。2018—2020年施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤碱解氮含量均成上升趋势，2020年4个处理土壤碱解氮含量为80.3、80.6、81.3、81.6 mg/kg，分别较2018年增加了4.0、5.4、4.9、5.0 mg/kg，增幅为5.24%、7.18%、6.41%、6.53%。

表3 不同培肥处理土壤碱解氮含量的变化 mg/kg

2019年4个施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤有机质含量均与不施肥处理(T0)差异达显著水平，而4个施肥处理之间差异不显著，2020年不同处理土壤碱解氮含量差异状况与2019年类似。

2.4 不同培肥处理新增耕地土壤有效磷含量变化

由表4可以看出，2018—2020年不施肥处理(T0)土壤有效磷含量变化趋势不明显。2018—2020年4个施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤有效磷含量均成上升趋势，其中习惯施肥处理(T1)有效磷含量增幅最大，2020年其含量为13.1 mg/kg，较2018增加了4.5 mg/kg，增幅为52.32%。配方施肥处理(T2)土壤有效磷含量增加最小，2020年其含量为11.9 mg/kg，较2018增加了2.6 mg/kg，增幅为27.96%。增施有机肥处理(T3)和秸秆还田处理(T4)土壤有效磷含量为12.1、12.4 mg/kg，分别较2018年增加了3.7、3.9 mg/kg，增幅为44.05%、45.88%。

表4 不同培肥处理土壤有效磷含量的变化 mg/kg

2019年4个施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤有效磷含量均与不施肥处理(T0)差异达显著水平，而4个不同施肥处理之间差异不显著。2020年4个施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤有效磷含量均与不施肥处理(T0)之间差异达显著水平，并且习惯施肥处理(T1)与配方施肥处理(T2)之间差异也达到显著水平。

2.5 不同培肥处理新增耕地土壤速效钾含量变化

由表5可以看出，2018—2020年不施肥处理(T0)土壤速效钾含量呈下降趋势，但下降幅度不大，2020年其含量为57.9 mg/kg，较2018年下降了1.7 mg/kg。2018—2020 年 4 个施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤速效钾含量均成上升趋势，其中增施有机肥处理(T3)和秸秆还田处理(T4)增幅较大，2020年其含量为72.2、74.3 mg/kg，分别较2018年增加了12.6、13.2 mg/kg，增幅为21.14%、21.60%。

表5 不同培肥处理土壤速效钾含量的变化 mg/kg

2019年4个施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤速效钾含量均与不施肥处理(T0)差异达显著水平；与习惯施肥(T1)土壤速效钾含量相比较，增施有机肥处理(T3)和秸秆还田处理(T4)差异均达显著水平。2020年4个施肥处理(T1、T2、T3、T4)土壤速效钾含量均与不施肥处理(T0)差异达显著水平；与习惯施肥(T1)土壤速效钾含量相比较，配方施肥处理(T2)、增施有机肥处理(T3)和秸秆还田处理(T4)差异均达显著水平；与配方施肥处理(T2)土壤速效钾含量相比较，秸秆还田处理(T4)差异达显著水平。

2.6 不同培肥处理对新增耕地作物产量的影响

由表6可以看出，2019年不同处理之间小麦产量存在明显差异，其中不施肥处理(T0)小麦产量显著低于其它施肥处理(T1、T2、T3、T4)。4个不同施肥处理之间小麦产量也存在明显差别，其中习惯施肥处理(T1)产量最低，为5181.0 kg/hm2，增施有机肥处理(T3)产量最高，为5733.0kg/hm2，较习惯施肥处理增产553.0kg/hm2，增幅为10.64%，两处理差异达显著水平。秸秆还田处理(T3)和配方施肥处理(T2)产量为5622.0 kg/hm2和5481.0 kg/hm2，分别较习惯施肥处理增产440.5 kg/hm2和299.5 kg/hm2，增幅为8.50%和5.78%。2019年不同处理玉米产量状况与小麦基本一致。

表6 不同培肥处理作物产量变化 kg/hm2

2020年不同处理小麦产量差异状况与2019年类似，其产量大小依次为：增施有机肥处理(T3)＞秸秆还田处理(T4)＞配方施肥处理(T2)＞习惯施肥处理(T1)＞不施肥处理(T0)。与习惯施肥处理(T1)小麦产量相比较，增施有机肥处理(T3)、秸秆还田处理(T4)、配方施肥处理(T2)差异均达到显著水平。与配方施肥处理(T2)小麦产量相比较，增施有机肥处理(T3)、秸秆还田处理(T4)差异也达显著水平。2020年秸秆还田处理(T4)玉米产量最高，为6657.5 kg/hm2，较习惯施肥处理(T1)增加了616.0 kg/hm2，增幅为10.20%，两处理间差异达显著水平。增施有机肥处理(T3)产量为6546.0 kg/hm2，较习惯施肥处理(T1)增加了505.0 kg/hm2，增幅为8.36%，两处理间差异也达显著水平。

2.7 不同培肥处理新增耕地作物产量效益分析

与习惯施肥处理(T1)相比较，2019年小麦配方施肥处理(T2)、增施有机肥处理(T3)、秸秆还田处理(T4)均有不同的增收效果，其中有机肥处理(T3)增收1378.8元/hm2，增收效果最好。但综合考虑增施有机肥和秸秆还田的成本后，秸秆还田处理(T4)增加收益最高，为801.3元/hm2；增施有机肥处理(T3)效果次之，为778.8元/hm2，配方施肥处理(T2)增加收益最低，为748.8元/hm2。与习惯施肥处理(T1)相比较，2019年玉米增施有机肥处理(T3)增收效果最好，为1736.1元/hm2，但综合考虑成本，秸秆还田处理(T4)增加收益最高，为1359.2元/hm2，增施有机肥处理(T3)和配方肥处理(T2)增加收益差别不大，分别为1136.1元/hm2和1132.7元/hm（2表7）。

与习惯施肥处理(T1)相比较，2020年小麦配方施肥处理(T2)、增施有机肥处理(T3)、秸秆还田处理(T4)均有不同的增收效果，其中增施有机肥处理(T3)增收最高，为1288.8元/hm2，但是综合计算成本，增施有机肥处理(T3)增收最低，为688.8元/hm2。秸秆还田处理(T4)增加收益最高，但与配方施肥处理(T2)差别不大。秸秆还田处理(T4)、配方施肥处理(T2)分别较习惯施肥处理(T1)增加收益733.8元/hm2和718.8元/hm2。与习惯施肥(T1)相比较，2020年玉米秸秆还田处理(T4)增收最高，为1663.2元/hm2，增施有机肥(T3)处理其次，为1363.5元/hm2，综合考虑增施有机肥(T3)和秸秆还田处理(T4)的成本，3个施肥处理较习惯施肥增效高低依次为：秸秆还田处理(T4)＞配方施肥处理(T2)＞增施有机肥处理(T3)（见表7）。

表7 不同培肥处理作物经济效益分析 元/hm2

3 讨论

3.1 不同培肥措施对新增耕地养分状况的影响

新增耕地与原来耕地相比，存在着肥力低、生物种类匮乏、结构不良等缺点，其中肥力水平低这一不足严重制约着农业的发展[4]。试验结果表明，2018年试验田各小区土壤有机质含量在9.7～10.2 g/kg之间，土壤碱解氮含量在75.2～76.6 mg/kg之间，土壤有效磷含量在8.4～9.3 mg/kg之间，土壤速效钾含量59.6～61.1 mg/kg之间，养分含量较低。与2018年相比较，2020年不同培肥处理土壤pH变化不大，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量均有不同程度上升，其中增施有机肥和秸秆还田处理增幅较大。2020年增施有机肥处理土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较2018年增加了40.21%、6.41%、44.05%、21.14%。2020年秸秆还田处理土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较2018年增加了46.07%、6.53%、45.88%、21.60%。说明增施有机肥和秸秆还田能够快速提升新增耕地的养分含量，与前人研究结果基本一致[5-6]。

3.2 不同培肥措施下新增耕地作物产量与效益分析

不少研究表明[7-8]，秸秆还田不但可以减轻农业面源污染，又能培肥土壤，提高农作物的增产潜力。通过表6、7可知，与习惯施肥相比较，2020年小麦配方施肥处理、增施有机肥处理和秸秆还田处理均有很好的增产、增收效果，其中增施有机肥处理增产、增收效果最好，分别较习惯施肥增产10.64%，增收1659.2元/hm2。但是综合考虑应用有机肥和秸秆还田增加的成本，秸秆还田处理增效最多，为801.3元/hm2；增施有机肥处理次之，为778.8元/hm2。与习惯施肥处理相比，2020年玉米配方施肥处理、增施有机肥处理和秸秆还田处理均有很好的增产、增收效果，其中秸秆还田处理增产、增收、增效均为最佳。2020年秸秆还田处理玉米产量较习惯施肥增产10.20%，增收1663.2元/hm2，增效1363.2元/hm2。因此，笔者认为在本试验条件下，采用配方施肥并配套秸秆还田技术是提高新增耕地养分水平和增加农民受益的最佳措施。