有机肥部分替代化肥对小麦生长及产量的影响试验讨论

为探讨有机肥部分替代化肥的减肥增效效果，进行了有机肥部分替代化肥的田间试验与示范研究。在中等施肥量的试验区，将化肥和有机肥的施用量各减少10%，对小麦产量并无显著影响。减少化肥用量，替代一些有机肥料，可以提高作物的品质。然而，随着有机肥的成本上升，配施有机肥后小麦种植的效益及产投比降低，因此应避免选择高成本的商品有机肥。

化肥被称为作物的“粮食”，是农业生产中重要的生产资料，对促进粮食增产意义重大。然而，农业生产中长期过量使用化肥，导致农产品产量和品质不断下降，同时，它也带来了一系列的环境问题。氮肥对小麦生长起着重要作用，对产量有显著影响，在一定的用量范围内，氮肥可以促进有效分蘖产生、穗数增多，产量随施氮量的增加而提高。研究普遍认为，有机肥配施氮肥对作物表现为正效应，适量有机肥配施氮肥可提高作物产量，但其最佳施用量因有机肥种类及试验土壤地力不同而有所差异。为了找出小麦生产中有机肥替代化肥的合理比例，以及有机肥替代化肥对小麦产量、经济效益和氮肥利用效率的影响，通过田间小麦试验，验证了有机肥替代化肥对小麦产量和品质改良的效果，确定了有机肥替代化肥的比例，以减少和控制化肥不合理用量，为以后小麦田间生产提供技术支持和参考。

一、材料与方法

1、试验地概况

本次试验设在靖江市农推中心试验基地。该地区属于江苏省辖县级市，地处亚热带湿润气候区，由于受季风环流势力的影响，具有较为显著的海洋性以及过渡性气候特点，在夏季炎热多雨，在冬季寒冷少雨。在种植方面，前茬为常规粳稻，秸秆全量还田，灌排方便，土质油砂土，肥力中等，具有代表性。本次试验前期准备阶段，在水稻收获当天，用土壤采集器采集耕层0-20cm的土样，5点混合，制备成标准土样，进行土壤养分化验，也能用于计算氮素吸收累积量。土壤有机质含量24.5g/kg、全氮含量1.45g/kg、有效磷含量35.4mg/kg、速效钾含量106mg/kg、pH值8.1。同时在小麦成熟后，还要第一时间收集预先划定的收获区，并称取麦秆与籽粒的鲜重，之后采取随机取样的形式，进行烘干处理，从而更准确的完成产量折算。

2、试验材料

供试小麦品种为农麦88，肥料品种为15-15-15复合肥、16-16-8复合肥、46%尿素、过磷酸钙、氯化钾、有机无机复混肥。

3、试验设计

试验包括4个处理，每个处理重复3次，随机分布，每个小区的面积为19.2m2，走道为30cm，并在其周围设置1m的保护行。每个小区的处理方式表现为：处理1，施肥方式为习惯施肥；处理2，施肥方式为测土施肥；处理3，施肥方式为80%化肥氮+20%有机氮；处理4，施肥方式为70%化肥氮+30%有机氮；处理5，施肥方式为空白。

除习惯施肥、空白两处理外，其余各处理氮、磷、钾总养分投入应保持一致。习惯施肥处理亩用纯氮14.5kg，五氧化二磷4 kg，氧化钾4 kg；测土施肥处理亩用纯氮13 kg，五氧化二磷4.5 kg，氧化钾3.6 kg。复混肥和有机肥作基肥。研究了不同生育期的特点，计算了成熟期的实际产量。

4、田间管理与取样测试

试验由专人负责，确保试验中施肥均匀。前茬水稻机械收割秸秆全量还田后，采用大型拖拉机耕翻2遍后，小麦用拌种剂包衣晾干后，采用机械条播机播种。播种日期为2022年11月3日，播种深度为3-5cm，播量为11.5kg/亩。11月14日进行播后土壤封闭处理。11月23日按方案肥料用量进行各小区施基肥。于11月23日调查群体基本苗， 12月20日调查群体冬前总茎蘖数，于2023年1月18日、2月21日、3月8日调查群体总茎蘖数及冻害发生情况。于2月20日进行春后化除，（锐超麦5g+助剂15g）/亩+爱秀50ml/亩+使它隆50ml/亩，兑水30kg喷雾。4月12日、4月22日“一喷三防”病虫害防治。 4月30日测量群体株高、穗长、调查有效穗，5月23日人工收割后进行脱粒、产量测定和千粒重计数。

在试验结果分析过程中要注意，不仅要充分考虑有机肥部分替代化肥对小麦生长及产量的影响，还要进一步探究土壤的基本理化形状，做好矿质氮的测定。在测定过程中，可适当融合新鲜土壤，在充分混合后，进行过筛处理，称取风干土样，加入氯化钙溶液，振荡1h，再依次进行过滤、润洗，在低温环境下保存。依托烘干法获取土壤含水量，折算土壤含有的铵态氮和硝态氮。至于在小麦对于氮量的吸收测定方面，则要预先对小麦进行杀青处理，待烘干后完成称重作业，直至完全粉碎后，采用硫酸-过氧化氢消煮。搭配连续流动分析仪，确定含氮量数值。最后，还要凭借SP软件完成图表编辑，并进一步计算数据方差，实现统计检验。

二、试验结果与分析

1、 对小麦生长及产量构成因素的影响

2023年5月23日进行田间测产，定点0.667m2样点调查每亩穗数，每点抽取20穗调查穗粒数，计算平均穗粒数。5月25日人工收割、脱粒，晒干后折算实产。

各类型的肥料以及它们的使用量都会对小麦的生长进程造成影响，进一步决定小麦的产量。影响小麦生长发育和产量的因素很多，包括穗数、穗粒数、千粒重等。此外，不同施肥处理对小麦穗粒结构也有一定的影响（表1）。

由表1可见，4个处理的有效穗、每穗实粒数均高于空白对照处理，但对千粒重影响差异不大。小麦习惯施肥、测土施肥及有机肥部分替代化肥各个处理之间对小麦穗粒数和千粒重影响较小；测土施肥处理与10%有机肥替代化肥的处理在有效穗数、每穗粒数和千粒重上无显著差异。与习惯施肥、测土施肥和10%有机肥替代化肥的处理相比，20%有机肥处理的有效穗数和每穗粒数呈下降趋势，对千粒重的影响不大。

2、对小麦氮累积量的影响

在完成播种后，对小麦分蘖至灌浆期的生长阶段进行全面调查发现，该时间段是处于小麦吸氮的高峰期，经计算后可知，小麦在播种后的180d内，吸氮量大约占据成熟后吸氮量的50%。因此，需要相关工作人员高度重视此阶段的小麦种植管理，及时补施分蘖肥，并适当增加穗肥，以此促进小麦的营养吸收，促进小麦的正常生长。以处理4为例，在播种后，小麦氮累积量变化情况表现为：播种时间28d，氮累积量2mg/kg；播种时间56d，氮累积量10mg/kg；播种时间84d，氮累积量18mg/kg；播种时间112d，氮累积量20mg/kg；播种时间140d，氮累积量30mg/kg；播种时间168d，氮累积量40mg/kg；播种时间196d，氮累积量60mg/kg；播种时间224d，氮累积量60mg/kg。而对于处理3来说，小麦播种至拔节期的氮素累积量更高。至于在拔节期至成熟期的阶段，处理4的氮累积量数值更高，同时在成熟期阶段，两种处理方式产生的氮累积量无明显差异。至于处理2，则因前期氮供应量相对较低，因此小麦的分蘖数相对较少，也会在一定程度上影响成穗数，最终影响小麦的生物学产量。

3、对小麦茎蘖动态和干物重的影响

根据试验结果显示，对于小麦来说，在生育阶段，分蘖数会随着有机肥用量的提升而不断增加，对不同处理来说，均存在较为显著的差异（P＜0.01），并且当有机肥替代占比不断提升时，不同生育期的小麦分蘖数表现出下降趋势。因此可以判断，有机肥替代比例的适当减少，能够促进小麦穗数的形成。至于在干物质积累方面，则同样表现出有机肥增加，干物重提升的正比关系。对于处理试样来说，在不同生育时期的处理差异均较为显著（P＜0.05）。在有机肥替代化肥时发现，不同生育环节的群体干物重明显超出单施化肥处理，因此可以得出结论，即有机肥替代比例的适当降低，同样有助于穗数干物质增加，从而起到提高小麦产量的作用。

4、不同处理增产效应

不同施肥处理对小麦产量的影响（表2）。

由表2可以看出，习惯施肥处理的株高和穗长最高，测土施肥、有机肥部分替代化肥处理的株高和穗长的表现中等，空白对照处理株高和穗长最低。产量方面的表现，测土施肥产量>习惯施肥>80%化肥氮+20%有机氮>70%化肥氮+30%有机氮>空白对照。研究表明，减少10%的化肥用量配合施用有机肥对小麦产量基本没有影响。

5、对土壤供氮特征的影响

在试验过程中发现，麦田土壤的矿质氮含量大小会直接决定小麦的营养元素吸收效果，其变化程度也将决定小麦的产量大小。经过对土壤的铵态氮进行测定发现，对于施加一定量分蘖肥后的土壤，其铵态氮的含量明显增加，其中处理3的土壤铵态氮含量最高，数值大约在11mg/kg左右。至于处理2与处理5的铵态氮含量则分别在9.5mg/kg、9.8mg/kg。相较于处理3来说，下降近15%、12%，因此存在显著性差异。而在分蘖盛期，土壤中的铵态氮则存在大幅度减少，大约在施肥后的30%，此时铵态氮的变化情况不会受到处理方式的影响。直至小麦达到开花期，对于采用有机肥替代氮化肥的土壤来说，基本与单施化肥的处理效果保持一致，三种处理方式下铵态氮均维持在2.8mg/kg左右。但与单施化肥相比，铵态氮的含量则上涨超过近60%。而在小麦生长至灌浆施肥阶段，4种处理方式均无明显差异，此时可得出结论，即施加有机肥能够有效起到维持土壤氮元素稳定的作用，也能实现持续供给的目标。

至于在硝态氮含量分析方面则发现，对于小麦生育前期，土壤内部的硝态氮含量始终低于铵态氮，但两者的变化趋势基本保持一致，只是前者的滞后性较为突出。尤其在施加一定量分蘖肥后，土壤内部的水分含量明显提升，此时铵态氮无法第一时间转换为硝态氮。但在气温逐渐升高后，此时田面较干，会进一步加快铵态氮向硝态氮的转变。至于在拔节期至成熟期阶段，土壤内部的硝态氮同样则始终高于铵态氮，在72h，处理1条件下的硝态氮含量处于最大值。而在开花期，不同处理方式下的土壤硝态氮含量存在较大差异性，在使用有机肥替代后，处理3、处理4的硝态氮含量变化较为明显，相较于单施氮肥来说，提升近50%。究其原因在于，采用穗肥厚，在天气较为晴朗的情况下，有助于氮素转化。而位于其他时期，硝态氮的含量始终保持在较低值。

6、经济分析

投入产出比是决定施肥效益的关键因素。不同的施肥方式、施肥量和肥料产量效应将影响其经济效益。小麦种子单价为4.4元/kg，本季收获小麦售价为2.50元/kg，尿素单价为3.00元/kg，15-15-15复合肥单价为3.00元/kg，16-16-8单价为2.80元/kg，有机无机复混肥单价为2.80元/kg，过磷酸钙单价为3.50元/kg，氯化钾单价为3.20元/kg。用平均产量的收益扣除生产投入成本进行计算，分析各处理施肥的效益。不同施肥处理的效益分析（表3）。

由表3可以看出，减少化肥用量和增加有机肥的成本将减少收入、产量和投资。10%有机肥处理的效益与土壤试验施肥相当，产投比略低，但产量没有下降，因施用有机肥增加了投入成本。

7、对氮肥利用率的影响

不同处理方式下，小麦的氮肥利用率会存在一定差异性，具体表现为：处理1，氮肥利用率17.2%，氮农学效率2.9kg/kg；处理2，氮肥利用率38.4%，氮农学效率8.1kg/kg；处理3，氮肥利用率34.2%，氮农学效率11.3kg/kg；处理4，氮肥利用率43.58%，氮农学效率10.8kg/kg。根据上述分析发现，通过将有机肥与无机氮肥进行配合施加，虽然能够小幅度增加小麦的经济产量，但本质上与单施化肥无显著差异。若想保证氮肥的籽粒产出量达到最大值，需要合理把控有机肥的替代比例。同时，也要求相关养殖人员能够充分学习先进的技术手段，能够做好小麦的全方位动态监控与管理，采取切实有效的应对措施，做好病虫害防治工作，保证小麦经济效益的最大化。

8、对生态环境的影响

施用部分有机肥料的两个处理较习惯施肥、测土施肥相比较，既能增加土壤中有机质的含量，培肥土壤，促进小麦对肥料的吸收，又能减少部分化肥的使用量，降低化肥对土壤、环境及作物产生的污染。

三、 结论与讨论

1、保护耕地，降低化肥面污染

通过增加有机肥和施用化肥处理有机肥部分替代化肥，可以保证节约化肥施用量，进一步提高氮肥利用率，改善土壤质量，提高耕地保护质量。在土壤肥力中等的田间，化肥与有机肥配施减少10%对小麦产量的影响不大。但大幅度范围使用有机肥取代化肥会导致生产效益和经济效益的双降，因为配施有机肥加大了生产投入成本，致使效益和产投比双双降低。

2、合理施肥且不减产

有机肥部分替代化肥的处理不仅减少了化肥用量，而且促进了有机肥与化肥的结合。通过此次试验，我们发现，采取有机肥+化肥减量的施肥方式，能够有效降低田间化肥的使用，但并不会导致当季小麦产量减少，反而能提高土壤肥力、小麦籽粒品质以及经济效益。

综上所述，有机肥可以部分取代化肥，达到减肥和增效的目的，但不会降低产量。为了避免投入过多而降低效益，在中等肥力地农田上应该少量使用有机肥，而在肥沃的土壤上则应适当增加使用有机肥的比例。因此，小麦生产上为更好地实施有机肥替代化肥取得较好的收益，应在培肥土壤地力的基础上适当追加有机肥替代化肥的比例，以实现合理缩减化肥但不减产，并能降低因化肥过度施用给环境带来的面污染。

（作者单位：214522 江苏省靖江市孤山镇人民政府）