渍害条件下有机肥替代化肥对小麦产量、产量构成因素及氮素吸收的影响

2021-09-14张晓文赵建荣曹嫣然汤营营赵名好

安徽农学通报 2021年15期

张晓文赵建荣曹嫣然汤营营赵名好

摘要：小麦在渍害条件下，通过研究花后进行有机肥替代化肥对其产量、产量构成因素以及氮素吸收的影响，以期筛选出最适宜小麦的施肥配比。结果表明：有机肥替代化肥30%且进行追肥的处理4在渍害和正常环境下产量、产量构成因素等指标都起到了促进作用。其中，有机肥替代化肥50%且进行追肥的处理6也可以适用于渍害条件下小麦的生长，但没有处理4的效果突出。试验确定了2种环境下最适宜小麦生长的有机肥与化肥配施比例，为小麦的抗渍害栽培和肥料的合理配施提供了理论依据。

关键词：有机肥;渍害胁迫;小麦;产量构成因素;氮累积量

中图分类号 S512.1 文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）15-0116-05

Effects of Organic Fertilizer Substitution on Wheat Yield， Yield Components and Nitrogen Uptake Under Waterlogging Conditions

ZHANG Xiaowen et al.

（Anhui Science and Technology University，Fengyang 233100， China）

Abstract： In order to discuss the effects of organic fertilizer replacement after anthesis on wheat yield， yield components and nitrogen uptake under waterlogging conditions， a pot experiment was carried out. In this experiment， pot experiment was adopted. The results showed that the No.4 treatment with organic fertilizer replacing chemical fertilizer by 30% and topdressing had promoted the yield and yield components under waterlogging and normal conditions. The No. 6 treatment with organic fertilizer replacing 50% of chemical fertilizer and topdressing can also be applied to the growth of wheat under waterlogging conditions， but the effect is not as prominent as that of No. 4 treatment. This experiment provides a theoretical basis for waterlogging resistant cultivation of wheat and rational fertilizer application.

Key words： Organic fertilizer; Waterlogging stress; Wheat; Yield components; Production; The nitrogen accumulation quantity

1 引言

中国是传统的农业大国，仅用世界7%的耕地面积养活了世界22%的人口。据统计，2009年中国水稻、玉米和小麦的产量分别占全球总产量的29.1%、20%和16.9%[1]。这些谷物产量的提升主要依赖于肥料的施用，肥料是作物的基础，两者相互补充。19世纪初，德国科学家李比希创立了植物营养学说，此后化学肥料逐渐走入人们的视野。随着时间的推移，人们对化肥的依赖程度也越来越深。根据国家统计局数据统计：2017年我国农用氮、磷、钾化学肥料（折纯）产量累计达6065.2万t;2018年1—5月，我国农用氮、磷、钾化学肥料（折纯）产量累计达2329.4万t，约占世界总量的30%[2]。据调查[3]，1960年往后每隔10～20年，我国有机肥施用量占总施肥量的比例日渐减少，化肥施用比例越来越高。农田中过量施用的化肥开始流入水域当中，引起水体富营养化，造成大量地下水硝酸盐污染[4]。施用有机肥或有机肥与化肥配施，不仅可以改良土壤，使土壤肥力增加，还可以提高土壤有机质含量，减少肥料养分的损失率[5]。任祖涂等[6]研究表明，长期不合理的施用化肥，会导致作物体内营养物质受阻。姜东等[7]研究表明，过量施化肥容易使作物发生倒伏，严重者还会导致生态环境破坏、作物品质降低、土壤肥力下降等不良影响。因此，科学合理的使用化肥就显得至关重要。管建新[8]、彭耀林[9]等研究表明，有机肥与化肥配合施用能使作物增产，化肥满足了植株长期养分的需求，有机肥养分释放缓慢，可以满足植株中后期的养分供应，两者配施起到了良好的效果。肥料是作物生长发育的重要因子，如何正确地施肥是影响作物产量的关键因素。王立河[10]等研究显示，黄瓜产量的提高与有机肥和氮肥的施肥比例有关。林咸永等[11]研究表明，作物在单独施用化肥的情况下产量明显降低，有机肥与化配合施用则产量提高，存在明显差异。周莉华等[12]研究表明，在冬小麦上施用有机肥比单施化肥具有更高的增产空间。曹庆军[13]等研究表明，施用有机肥对玉米的穗数、百粒重和穗长等相关产量构成因素有着很大的影响。郭胜利[14]研究指出，通过大量数据分析，化肥和有机肥配施可以提升玉米和小麦20%以上的产量。蔡泽江[15]等研究表明，化肥有机替代可以保持玉米穩产或提高。冀建华[16]等研究表明，化肥有机替代可以使双季稻的产量提升。化肥和无机肥配施也可以改变大豆根的分布，提高其产量及养分利用率[17]。邹长明[18]等研究表明，有机肥与无机肥配施，可以增加玉米的产量，长期施用也可减少作物产量的波动。本研究探索了花后渍害下有机肥替代化肥对淮麦32产量构成因素、产量及氮素吸收的影响，分析了其产量、产量构成因素、氮素吸收含量等指标，确定了2种环境下最适宜小麦生长的有机肥与化肥配施比例，以期为小麦高产、优质提供施肥科学依据。

2 材料与方法

2.1 试验地点试验于2019年进行，试验地区位于凤阳县东华路9号安徽科技学院种植园内。

2.2 供试材料供试土壤为安徽科技学院种植园内土壤。土壤pH值6.4，有机质含量17.5g/kg，速效磷15mg/kg，速效钾102mg/kg，碱解氮75.1mg/kg。供试作物为小麦，品种为淮麦32。供应施肥的肥料种类：氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾。有机肥总养分为（N+P2O5+K2O）=6%。

2.3 试验方法试验采用盆栽设计，6个肥料处理（见表1），重复6次，一共种植108盆小麦。每盆中装土10kg，在前期每盆播种25粒小麦，收获期取10株样进行测定，多播种防止生长期间死亡。基肥于2018年10月31日施入，拔节肥于2019年3月10日施入。在小麦开花期前，所有小麦都正常灌水生长，在小麦开花期后进行小麦水分胁迫并在扬花后期搭建防鸟网。渍害试验处理：在开花期对6个肥料处理的小麦进行渍水处理，渍水处理为在土壤表面保持1～2cm的水层，渍害处理10d，10d后正常灌水直至收获。正常试验处理：小麦生长期均为人工浇水，使小麦正常生长。渍害的水分胁迫处理前期与正常灌水处理保持一致。小麦生长期间所有浇水均为人工浇水。6个肥料处理中设置对照处理，分别为1（不施肥），2（100%化肥），3（30%有机肥+70%化肥，一次性基肥施入），4（30%有机肥+70%化肥，基肥后还有拔节肥），5（50%有机肥+50%化肥，一次性基肥施入），6（30%有机肥+70%化肥，基肥后还有拔节肥）。

2.4 统计分析

2.4.1 小麦产量构成因素测定到小麦成熟期，每个处理选择5株小麦样品进行考种，测定千粒重、株高、穗粒数、有效穗数等。产量测构成因素测定样品有效穗数，穗粒数，籽粒脱粒测定籽粒千粒重。

2.4.2 小麦产量的计算根据测定出小麦产量构成因素，根据产量计算公式：理论产量（kg/hm2）=每hm2穗数（万）×穗粒数（粒）×千粒重（区试，g）/100×85%。

2.4.3 地上部植株氮含量与累积量测定在小麦苗期（1月13日）、拔节期（3月26日）、孕穗期（4月18日）、收获期（5月30日）采集长势接近的地上部小麦样品，称鲜重后采用烘干法测定，进行105°杀青半小时后转80°到恒重。再过0.5mm筛，测定植株的氮含量。植株采用硫酸—过氧化氢法对植物样进行消煮，全氮测定采用奈氏比色法测定。

2.5 数据处理采用Excel 2010和SPSS软件对数据统计分析，差异显著性测验采用LSD法。

3 结果与分析

3.1 对小麦产量构成因素的影响从表2、表3可以看出，不同施肥方式对小麦产量构成因素有着显著性差异。小麦在渍害条件下，各处理的株高在50.2～70.1cm，各处理间差异性不显著，但施肥处理的小麦株高都高于不施肥处理。其中，有机肥与化肥配施的处理4相对较高，为70.1cm，而处理1仅为50.2cm。供试小麦的穗粒数在27～41粒/穗，其中处理6最高，比处理1高出51.8%。有机肥与化肥配施在一定程度上可以增加小麦的穗粒数。供试小麦有效穗数上以处理4与处理6相对较高，显高于处理1。渍害小麦千粒重在39.2～46.9g，差异较为明显。其中处理4与处理6分别为46.9g、44.2g，比处理1增高19.6%，12.8%。增施肥料处理的小麦在一定程度上促进了产量构成因素的变化。小麦在正常环境下，产量构成因素受肥料的影响较大。淮麦32的株高在53.4～76.5cm，平均为69.8cm，其中处理1的株高明显最低，为53.4cm，与处理4差异性显著，处理4比处理1增高43.3%。供试小麦随着施肥量的增加其穗粒数也有影响，其中小麦在处理4下，穗粒数达到最大，为50.8粒/穗，而不施肥处理1最低，为35.0粒/穗，差异较为明显。有机肥与化肥配施促进了小麦分蘖，所以在有效穗数上有机肥与化肥配施的处理明显高于不施肥的处理1与纯施化肥的处理2。其中，处理4的分蘖最多，处理1的最少。供试小麦在千粒重的数值上差异并不显著，但有机肥与化肥配施在一定程度上也能增加千粒重。其中以处理4、处理3、处理6的千粒重最高，分别为48.9g、47.5g、47g，比处理1高出19.3%、15.8%、14.7%。

3.2 对小麦产量的影响对氮肥、磷肥、钾肥与荞麦产量关系的研究发现，氮肥施用可提高荞麦的产量[19]。从图1可以看出，漬害水分胁迫下对小麦产量的影响较大，但是根据化肥的有机配施可以起到对产量的保护作用，其中处理4有机化肥的配施作用下，渍害处理和正常灌水下小麦的产量都较高，渍害处理的产量达到47.28g/盆，正常灌水的产量达到71.79g/盆，处理2说明普通化肥对小麦的产量保护作用并不大，正常灌水下的产量为44.71g/盆，渍害处理下的产量为23.33g/盆，与渍害处理下小麦的产量差异较大。

3.3 对小麦地上部植株氮含量的影响从图2可以看出，随着小麦生育期的发育，小麦氮含量呈递减的趋势，小麦在渍害条件下，各处理间氮素含量不同。到了收获期，小麦因受到水分胁迫，其氮素含量在0.1%～0.189%，其中处理1的氮素含量在0.1%，是所有处理中最低。处理4相对最高，为0.189%。30%有机肥替代化肥起到了氮素调控的作用，说明适量的渍害下有机肥与化肥配氮素含量没有明显下降。综合考虑，小麦在渍害条件下，处理4小麦氮素相对较高，营养条件较好。小麦在正常条件下，各处理间氮素含量存在差异。

从图3可以看出，小麦苗期、拔节期、孕穗期的氮素含量与渍害条件下相同。到了收获期，小麦各处理间的氮素含量各有不同。其中，供试小麦的氮素含量在0.13%～0.21%，平均氮素含量为0.17%，处理4与处理3相对较高，分别为0.21%、0.19%。处理1的最低，为0.13%。正常生长下小麦氮素含量以有机肥与化肥配施相对较高，综合考虑，处理4对小麦正常处理下氮素营养较好，适宜配施。

3.4 对小麦地上部植株氮素累积量的影响从图4和图5可以看出，小麦在渍害和正常灌水下，地上部植株氮素累积量都呈上升的趋势。各供试处理中，小麦在苗期、拔节期、孕穗期的平均氮素累积量分别为0.009g/株、0.051g/株、0.06g/株。而到了收获期，2个条件下的小麦氮素累积量各有不同。在小麦渍害的条件下，收获期平均氮素累积量为0.07g/株。在小麦正常灌水条件下，收获期平均氮素累积量为0.078g/株。其中，处理4与6的氮素含量相对较高，说明有机肥与化肥配施可以提高氮素的吸收积累，这与王昌全[19]的研究结果相似。

4 討论

有机肥替代化肥可以缓解渍害对小麦生长发育的影响。通过小麦产量构成因素指标得出：在渍害的水分胁迫下，小麦千粒重比正常灌水的小麦千粒重轻，其中渍害和正常灌水下都以处理4相对较高，株高上，2个环境下都以处理4相对较高，但渍害处理下小麦比正常灌水数值降低6.5%。这与赵世伟[21]的研究结论相同。在正常环境下，小麦有机肥替代化肥30%在产量构成因素上得到了明显提升，比替代50%化肥效果显著，这与唐先干等[22]的研究结果相似，并且有机肥的增施可以很好地促进小麦分蘖数，使有效穗数变多。在小麦产量的影响上，化肥的有机配施对小麦的产量起到了保护作用，其中处理4化肥有机配施的小麦无论在渍害和正常灌水下的产量都比其他的处理要高。张辉等[23]研究表明，小麦生物量的增加与养分吸收量存在密切关系，养分吸收量是生物量累积的基础。渍害的水分胁迫下，至收获期，小麦地上部植株氮含量，处理4含量最高，氮累积量以处理4和处理6相对最高。

有机肥替代化肥可以促进小麦在正常灌水条件下的生长发育。通过小麦产量构成因素得出：小麦在水分胁迫下虽产量构成因素受到影响，但化肥与有机肥配施起了保护作用，在渍害条件下，处理4与处理6在产量构成因素中数值相对较高，与不施肥处理有着差异较显著。在正常灌水条件下，小麦施肥整体趋势较好，但由于有机肥与化肥配施后期逐渐释放养分，所以处理4明显长势优于其余处理。可见，处理4在2个条件下对小麦产量构成因素起着促进作用。

5 结论

本试验通过孕穗期后对小麦进行渍害水分胁迫，筛选出最适宜小麦高产和氮素吸收的施肥处理，效果明显，这与李顺[24]的研究结果一致。有机肥与无机肥配合施用是改善土壤氮素有效性的最佳选择[25]。由本次试验可知，有机肥替代化肥30%且进行追肥的处理4在渍害和正常环境下生长和产量都起到了促进作用。其中，有机肥替代化肥50%且进行追肥的处理6也可以适用于渍害条件下小麦的生长，但没有处理4的效果突出。虽然处理4在小麦的各项指标中养分含量都较高，但与处理3差异不显著。处理3与处理4均为有机肥30%+70%化肥，但处理4增加了后期追肥。为了节省人工成本与减本增效，处理3不追肥处理更适宜推广。

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