不同配方施肥对酸化潮土及小麦产量的影响

王校辉,柴文安,刘铁干

不同配方施肥对酸化潮土及小麦产量的影响

王校辉1,柴文安1,刘铁干2*

1. 平顶山市土壤肥料工作站, 河南 平顶山 467000 2. 平顶山市农村能源环境保护站, 河南 平顶山 467000

为研究不同配方施肥在酸化潮土及小麦上的应用效果，采用田间试验，以当地常规施肥为对照，研究当地常规施肥+生石灰、施用碱性肥料、当地常规施肥+生物有机肥对不同深度酸化潮土pH、CEC以及小麦SPAD、产量等的影响。结果表明：不同配方施肥对酸化潮土pH、CEC的影响较为一致，均提高了整个生育期小麦SPAD，对小麦产量及其构成因素的影响不同。当地常规施肥+生石灰降低了成熟期0～20 cm、20～40 cm土壤pH、CEC，提高了穗数，降低了穗粒数、千粒重、产量；施用碱性肥料、当地常规施肥+生物有机肥提高了整个生育期0～20 cm、20～40 cm土壤pH、CEC及穗数、穗粒数、千粒重、产量。当地常规施肥+生物有机肥对酸化潮土的调控效果较好，其产量较常规施肥提高8.0%。

配方施肥; 施肥效果; 小麦产量

土壤酸化可导致土壤肥力退化和土壤环境质量下降[1]，目前我国区域性土壤酸化问题日益显现[2]，总体形势较为严峻。潮土是黄淮海区最主要，且比较典型的土壤类型[3,4]，是河流沉积物受地下水运动和耕作活动影响而形成的土壤，富含碳酸盐等，具有较强的缓冲能力[5,6]，理论上应具有较高的pH，然而现有研究表明潮土已经出现明显酸化[3,7-10]，为此在酸性潮土上开展有针对性的研究，对于保障国家粮食安全等具有十分重要的现实意义。王乐等[7]整理分析了全国12个省、市、自治区的51个潮土肥力长期监测基地29年来的相关数据，指出潮土pH呈下降趋势；王倩姿等[8]对潮土区菜田土壤肥力现状进行了评价，指出设施菜田和露地菜田土壤已呈现出酸化趋势；张金涛等[9]分析了潮土区农田土壤肥力的变化趋势，指出潮土pH降低了0.28；汪吉东等[10]研究了石灰性潮土连续30年施肥处理下土壤pH等的变化，指出连续30年施肥处理导致石灰性潮土0～20 cm耕层土壤酸化加速。总体而言，当前在酸化潮土上的研究不多，且主要集中在酸化土壤养分状况分析及评价等方面，而有关酸化潮土调控措施方面的研究基本没有。本研究通过研究不同配方施肥对不同深度酸化潮土pH、CEC及小麦SPAD、产量等的影响，旨在为酸化潮土调控以及酸化潮土小麦生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年10月23日至2021年6月6日在河南省平顶山市湛河区肖庄村大田内进行。平顶山市位于河南省中南部，处于暖温带和亚热带气候交错区域，年平均气温14.8～15.2 ℃，年均降水量690～880 mm，无霜期214～231 d[11]。试验区域地势平坦，排灌方便。试验地块为当地种粮大户长期承包土地，试验之前各季种植及田间管理措施等长期均匀一致，土壤类型为潮土，2019年监测[11]0～20 cm土壤基本理化性状为：pH值5.3，有机质32.6 g/kg，总氮1.79 g/kg，有效磷52.4 mg/kg，速效钾74 mg/kg。供试小麦品种为百农207，播种量187.5 kg/hm2，2020年10月23日播种，2021年6月6日收获，播种方式为机播，前茬作物为玉米。

1.2 试验设计

设置4个处理，T1(CK)：当地常规施肥。肥料氮磷钾配方为25-13-7（以N、P2O5、K2O计），使用量为750 kg/hm2，在农资市场购买。T2：当地常规施肥+生石灰。肥料同T1；生石灰在市场购买，使用量为1500 kg/hm2。T3：施用碱性肥料。氮磷钾肥分别由尿素（以N含量46%计）、钙镁磷肥（以P2O5含量12%计）、无水碳酸钾（以K2O含量68%计）提供，尿素、钙镁磷肥在市场上购买，无水碳酸钾分析纯，在化验室取得；尿素、钙镁磷肥、无水碳酸钾具体用量根据T1肥料使用量及各自养分含量折算确定。T4：当地常规施肥+生物有机肥。肥料同T1；生物有机肥在市场购买，有效活菌数≥0.2亿/g，有机质≥40%，有效菌种为枯草芽孢杆菌，pH值7.2左右，使用量为600 kg/hm2。以上各处理面积667 m2，不设重复。各处理播种前人工撒施地表，采用机械翻耕入土，翻耕深度15～20 cm，其他田间管理同当地常规。

1.3 测定项目

1.3.1 不同深度土壤pH、CEC分别于返青期（2021年2月20日）、拔节期（3月24日）、抽穗期（4月22日）、成熟期（5月25日）上午10时采集各处理0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm三层土壤样品，室内阴凉处风干后检测pH及CEC。各处理采用“梅花”形布土壤采样点5个，充分混合后采用“四分法”保留1 kg左右用于检测。pH值采用MP511型酸度计电位法测定；CEC采用L-530型离心机等仪器滴定法测定。

1.3.2 小麦叶片SPAD分别于土壤样品采集同期测定各处理小麦叶片SPAD。叶片随机选取各处理中上部叶5片，测定后取平均值。测定仪器为TYS-B型叶绿素测定仪。

1.3.3 小麦籽粒产量指标于2021年6月6日（小麦收获时），各处理选取3处有代表性区域，每处在田间测定一米双行穗数，并换算为每公顷穗数；同时测定连续20株穗粒数，穗数、穗粒数测定后收割小麦样品1 m2，在室外阴凉处风干，测定籽粒千粒重及每平方米产量，并换算为公顷产量。

1.4 数据处理

采用SPSS22及EXCEL2016进行数据分析处理及作图。

2 结果与分析

2.1 不同配方施肥对不同深度酸化潮土pH的影响

图1显示，自返青期至成熟期，随着土壤深度的增加，pH总体呈上升趋势。pH小于6.5的土壤均为酸性土壤，其中pH在5.5～6.5的土壤为弱酸性土壤，小于5.5的土壤为强酸性土壤[12]，依此标准，0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土壤总体上分别为强酸性土壤、弱酸性土壤（T4除外）、中性土壤。图1还显示，与常规施肥相比（T1），不同配方施肥（T2、T3、T4）对0～20 cm、20～40 cm土壤pH影响较大。就0～20 cm、20～40 cm土壤pH而言，整个生育期，当地常规施肥（T1）土壤pH基本保持不变；当地常规施肥+生石灰（T2）可提高返青期至抽穗期土壤pH，但降低成熟期土壤pH；施用碱性肥料、当地常规施肥+生物有机肥（T3、T4）可提高整个生育期土壤pH，其中当地常规施肥+生物有机肥对土壤pH得提高效果较好。

图 1 不同配方施肥对不同深度酸化潮土pH的影响

2.2 不同配方施肥对不同深度酸化潮土CEC的影响

图 2 不同配方施肥对不同深度酸化潮土CEC的影响

土壤酸缓冲性能高低主要取决于CEC，土壤CEC越大，对H+浓度增加的缓冲作用也越强，土壤越不易酸化[13-15]。图2显示，与常规施肥相比（T1），不同配方施肥（T2、T3、T4）对0～20 cm、20～40 cm土壤CEC影响较大。图2还显示，就0～20 cm、20～40 cm土壤CEC而言，整个生育期，当地常规施肥（T1）土壤CEC略有起伏，但总体基本变化不大；不同配方施肥（T2、T3、T4）对土壤CEC的影响与其对土壤pH的影响（图1）较为一致（除T2处理20～40 cm土壤CEC抽穗期至成熟期均低于T1外）。总体来说，当地常规施肥+生物有机肥对土壤CEC得提高效果较好，这对防止和改良土壤酸化较为有利。

2.3 不同配方施肥对小麦SPAD的影响

图 3 不同配方施肥对小麦SPAD的影响

自返青期至成熟期（图3），各处理小麦SPAD均呈单峰变化趋势，拔尖期各处理SPAD最大。与常规施肥相比（T1），不同配方施肥（T2、T3、T4）均提高了小麦返青期至成熟期SPAD，其中施用碱性肥料、当地常规施肥+生物有机肥处理（T3、T4）对小麦SPAD的提高效果较好。

2.4 不同配方施肥对小麦产量及构成因素的影响

表 1 不同配方施肥对小麦产量及构成因素的影响

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著（＜0.05）。

Note: Different lower-case letters in the same column mean significant difference at 0.05 level.

不同配方施肥对小麦产量及其构成因素的影响不同（表1），与常规施肥相比（T1），当地常规施肥+生石灰（T2）穗数略有提高，但穗粒数、千粒重、产量均有降低；施用碱性肥料、当地常规施肥+生物有机肥（T3、T4）穗数、穗粒数、千粒重、产量均有提高，其中当地常规施肥+生物有机肥（T4）穗数、穗粒数、千粒重、产量增幅依次为3.9%、5.0%、3.7%、8.0%，均为最高。

3 讨 论

前人研究显示[10,16,17]，酸化土壤有明显分层现象；小麦最大根深可达2 m，根系主要分布在80 cm以上土壤；潮土具有较强的缓冲能力，较小的pH降低也能反映出土壤酸大量的输入，因此，研究酸化土壤不同深度状况对调控酸化、指导酸化土壤条件下农业生产具有重要意义，对酸化潮土更要尤为重视。本研究显示，酸化潮土随着土壤深度的增加，pH总体呈上升趋势，这与陈文举等[16]研究结果基本一致。土壤CEC与土壤pH变化关联度极高，其灰色关联系数可达0.932[15]，本研究也显示，不同措施对土壤CEC的影响与其对土壤pH的影响较为一致。本研究还显示，不同措施对0～20 cm、20～40 cm土壤pH及CEC影响较大，这可能与各措施机械翻耕入土深度有关。

酸性肥料的过量使用可引起土壤严重酸化[18,19]，目前生产中常规施用的肥料多含有酸性双氯成分，这是土壤不断酸化的主要原因之一。本研究表明，与常规施肥相比，常规施肥+生石灰处理成熟期土壤pH及CEC均有所降低，说明施用生石灰对酸化潮土调控效果并不持久，这与施用石灰后，在土壤pH值提高的同时，不可避免地加速土壤硝化作用，引起质子积累，进一步加重土壤酸化有关[20,21]；前人研究也证实[22-24]，石灰对酸化土壤的修复效果会随着时间变化逐渐减弱，长期使用甚至可造成土壤复酸化。本研究还表明，与常规施肥相比，施用碱性肥料、当地常规施肥+生物有机肥处理可提高整个生育期土壤pH及CEC；施用碱性肥料提高的原因可能与在减少了酸性原料投入的同时增加了碱性原料的使用有关；当地常规施肥+生物有机肥提高的原因可能与其有效菌种有关，前人研究也证实，接种枯草芽孢杆菌的土壤pH显著高于未接种的对照土壤[25]。

SPAD是表征植物光合作用的重要指标之一[26]，本研究显示，施用碱性肥料、当地常规施肥+生物有机肥处理对小麦SPAD的提高效果较好，这与其提高了整个生育期土壤pH及CEC有关。本研究还显示，小麦SPAD在整个生育期呈先升高后降低趋势，拔尖期最高，这与李宏杰等[27]的研究结果较为一致；但也有研究显示[28]，小麦SPAD在开花期最高，这与本研究结果不同，其原因可能与供试品种、测定叶片部位不同等诸多因素有关，具体原因有待于进一步研究。

本研究表明，与常规施肥相比，当地常规施肥+生石灰处理穗数略有提高，但穗粒数、千粒重、产量均有降低，究其原因，成熟期之前该处理土壤pH及CEC总体均有提高，可能促进了其穗数增加；而成熟期该处理土壤pH及CEC均有降低，可能对其穗粒数及千粒重造成不利影响，进而又造成产量降低。本研究还表明，与常规施肥相比，施用碱性肥料、当地常规施肥+生物有机肥处理穗数、穗粒数、千粒重、产量均有提高，这可能与其提高了整个生育期pH及CEC有关。

4 结 论

当地常规施肥+生物有机肥对酸化潮土的调控效果较好，提高了整个生育期0～20 cm、20～40 cm酸化潮土pH、CEC及小麦SPAD，增加了穗数、穗粒数、千粒重及产量，其产量较常规施肥提高8.0%。

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Effects of Different Formula Fertilizations on Acidified Fluvo-aquic Soil and Wheat Yield

WANG Xiao-hui1, CHAI Wen-an1, LIU Tie-gan2*

1.,467000,2.,467000,

To explore the application effects of different formula fertiliztiongs on acidified fluvo-aquic soil and wheat. The effects of conventional fertilization +lime, alkaline fertilizers, conventional fertilization +biological organic fertilizer on the pH, CEC at different depth of acidified fluvo-aquic soil, and SPAD, yield of wheat was ananlyzed by field experiment, with conventional fertilization as the control. The effects of different formula fertiliztiongs on the pH, CEC of acidified fluvo-aquic soil was consistent, increased the SPAD in the whole period, had different effects on the yield and its components. Conventional fertilization +lime decreased the pH, CEC at 0-20cm, 20-40cm of acidified fluvo-aquic soil in maturity stage, increased the spikes of wheat, decreased the grains per spike, 1000 grain weight, yield of wheat. Alkaline fertilizers, conventional fertilization +biological organic fertilizer increased the pH, CEC at 0-20cm, 20-40cm of acidified fluvo-aquic soil in the whole period, increased the spikes, grains per spike, 1000 grain weight and the yield of wheat. Conventional fertilization +biological organic fertilizer had a better effect on acidified fluvo-aquic soil, increased the yield by 8.0%.

Formula fertilization; fertilization effect;wheat yield

S625.5+4

A

1000-2324(2022)03-0440-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2022.03.016

2021-11-24

2022-02-04

农业农村部农业资源及生态保护项目(2130135)

王校辉(1983-),男,硕士研究生,高级农艺师,从事土肥技术推广工作. E-mail:wxh15093825922@163.com

Author for correspondence. E-mail:liutiegan@163.com