不同肥料种类对小麦产量和土壤肥力的影响

吕丽华，姚海坡，申海平，梁双波，贾秀领（农业部华北地区作物栽培科学观测实验站，河北省农林科学院粮油作物研究所，河北石家庄050035）

不同肥料种类对小麦产量和土壤肥力的影响

吕丽华，姚海坡，申海平，梁双波*，贾秀领
（农业部华北地区作物栽培科学观测实验站，河北省农林科学院粮油作物研究所，河北石家庄050035）

土壤肥力低是限制河北省部分地区粮食产量提高的一个重要因子，因此，通过合理的栽培措施来快速培肥地力非常重要。作者以单施复合肥为对照，研究了玉米秸秆还田基础上底施复合肥、复合肥垣有机肥、复合肥垣菌肥、复合肥垣有机肥垣菌肥垣微肥等不同的肥料种类对小麦产量和土壤肥力的影响。结果表明：在秸秆还田并施用复合肥的基础上，鸡粪与牛粪混合施用或施入菌肥均可明显提高土壤养分含量；施入鸡粪和牛粪均可明显促进冬前小麦植株生长，还可增加穗长和茎粗，且施用牛粪或施入低量菌肥均能明显提高小麦产量。在秸秆还田并施用复合肥的基础上，鸡粪与牛粪混合施用或施入菌肥均能够显著提高中低产田的土壤肥力和小麦产量。

肥料种类；小麦；产量；土壤肥力

耕地质量是作物生产的重要基础。近些年河北省大力推广秸秆还田、增加农田有机肥投入，提高了土壤基础肥力和生产能力[1]，但是，耕地面积占全省耕地面积39.8%的低平原区，土壤有机质含量属低肥力水平（0.6%耀1%）的土壤面积仍高达61.3%，即使土壤肥力较高的山前平原区也有33.0%的土壤有机质含量属低肥力水平[2]。可见，土壤肥力低是限制河北省粮食产量进一步提高的主要因子之一。因此，对中低产田快速培肥地力是一个持续研究的重点。

当前农业生产上应用较多的肥料种类有化肥、有机肥和生物菌肥。土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要标准，其中增施有机肥料是土壤培肥的核心，施用有机肥能够疏松土壤结构、提高作物的抗旱蓄水能力，通过培肥地力而提高粮食单产水平[3，4]。研究表明，综合运用化肥与有机肥料对培肥土壤地力十分有益。与单独使用化肥相比，有机肥料与化肥混合施用可促进土壤有机质、全氮、速效钾含量明显提高，对土壤健康产生积极影响[5]。生物菌肥的核心是微生物，其施入土壤后，通过微生物的生命活动可以非常有效地溶解土壤养分，为植物提供更多的营养元素，有利于作物生长，同时促进作物对营养物质的吸收与利用，提高作物产量[6，7]。通过微生物的分解作用，作物可以直接从土壤中获取所需的一些营养素，从而能够降低化肥的施用量。因此，合理的肥料混施可以将不同类型肥料的优点结合起来，达到最佳的养分平衡管理，促进作物生长[9]。

国内学者对小麦-玉米轮作的养分管理技术研究较多，但多侧重于单项技术的应用[10耀22]，而对多项技术的集成应用研究较少。研究不同肥料种类综合施用对小麦产量和土壤地力的影响，明确小麦季哪种肥料配合方式对土壤肥力水平和产量的调控效应最优，旨为提高河北地区土壤肥力提供技术支撑。

1　材料与方法

1.1试验地概况

试验于2012耀2014年在河北省农林科学院粮油作物研究所藁城堤上试验站进行。该区地理位置东经116毅85忆、北纬38毅41忆，属华北太行山山前平原区，年平均降雨量484 mm。试验地0耀20 cm耕层土壤基础养分含量为有机质1.55%、全氮0.097%、全磷0.22%、碱解氮72.7 mg/kg、有效磷19.5 mg/kg、有效钾81.0 mg/kg。

1.2试验材料

试验小麦品种为冀麦585；肥料种类有史丹利复合肥（简称“复合肥”，N、P2O5、K2O含量分别为20豫、26豫、8豫）、尿素（N含量46%）、秸秆催腐钾（腐植酸钾含量逸40%、秸秆催腐菌含量2亿个/g）、干鸡粪、干牛粪、菌肥（有效活菌数逸5亿个/g、有机质含量逸80%，滨州雁来红生物工程有限公司）、硫酸锌（ZnSO4·7H2O含量99.5豫）和硼砂（Na2B4O7·10H2O含量99.5豫）。

1.3试验方法

1.3.1试验设计小麦播种前整地时施入底肥，试验设9个不同的底肥处理（表1），其中，T1（CK）处理玉米收获后将秸秆全部移出田间，其他处理均玉米秸秆全部还田。小区长13.5 m、宽4.2 m，完全随机区组排列，4次重复。小麦10月5日播种，行距15 cm，基本苗数量300万株/hm2；拔节期和开花期各灌水1次，灌水量均约70 mm/次，其中拔节期结合灌水追施尿素225 kg/hm2；翌年6月7耀10日收获；其他管理措施同大田常规。

1.3.2测定项目与方法

表1　不同处理的肥料种类及其施用量Table1　Fertilizer types and their application rates in different treatments

1.3.2.1土壤养分含量。小麦收获后，每小区均采用“S”型5点取样法，取0耀20 cm耕层土壤样品，测定碱解氮、有效磷和有效钾含量。其中，碱解氮含量测定采用碱解扩散法（LY-T 1229—1999），有效磷含量测定采用Olsen方法（0.5 mol/L NaHCO3溶液作为浸提剂），有效钾含量测定采用火焰光度法（1mol/LNH4OAc浸提）。

1.3.2.2小麦主要性状。

（1）冬前植株生长性状。在小麦越冬前（12月2耀10日），每小区随机选取有代表性且麦苗长势均匀一致的麦田样方0.15 m2（2行伊行距0.15 m伊行长0.5 m），统计总株数、总分蘖数和总次生根条数，计算单株分蘖数和单株次生根条数；挑选长势均匀的植株20株，用直尺测量叶长和叶宽。根据公式，计算叶面积指数：

LAI越单株叶面积伊单位土地面积内株数/单位土地面积

（2）成熟期植株性状、穗部性状和收获指数。在小麦成熟期，每小区选定麦田样方0.333 m2，拔取所有植株，统计10粒以下小穗数；随机选取长势均匀的单茎30个，测量穗长、茎粗和株高，并统计不孕小穗数。考种后将样株风干，称量生物产量，脱粒后称量籽粒重，计算收获指数（豫，籽粒产量/生物产量伊100）。

（3）产量。小麦收获时，去掉边行，在小区中间选取8行，利用小区联合收割机（CLASSIC）收获，籽粒风干后称重，折算为含水量13%的标准产量。

图1　不同肥料种类对0～20 cm耕层土壤碱解氮含量的影响Fig.1Effects of different kinds of fertilizer on alkali-hydrolyzable nitrogen content of 0-20 cm soil

图2　不同肥料种类对0～20 cm耕层土壤有效磷含量的影响Fig.2Effects of different kinds of fertilizer on available phosphorus content of 0-20 cm soil

图3　不同肥料种类对0～20 cm耕层土壤有效钾含量的影响Fig.2Effects of different kinds of fertilizer on available potassium content of 0-20 cm soil

2　结果与分析

2.1不同肥料种类对土壤肥力的影响

不同底肥处理的土壤碱解氮、有效磷和有效钾含量与CK差异均达到了显著水平（图1~3），表明不同的肥料种类对土壤肥力水平有明显影响。

2013年所有处理的土壤碱解氮含量均跃2012年，其中，T7处理含量最高，显著跃CK和其他处理，其中较2012年指标值提高了37.6%；其他处理的碱解氮含量均与2012年大致相当。2014年所有处理的土壤碱解氮含量均跃2013年，且除T2处理外其他处理的碱解氮含量均显著跃CK，其中，T7处理含量最高且显著跃其他处理，其中较2012年指标值提高了68.9%。

2013年T6和T9处理的土壤有效磷含量较高，二者差异不显著，但均显著跃CK和其他处理，较2012年指标值分别提高了69.7%和81.1%；其次是T2和T8处理，二者差异不显著，但均显著跃CK以及T3、T4、T5和T7处理，其中较2012年指标值分别提高了47.7%和30.7%；其他处理的有效磷含量与2012年大致相当。2014年T6处理的土壤有效磷含量最高，与T7处理差异不显著，但显著跃CK和其他处理，其中较2012年指标值提高了78.3%~95.1%；其次是T9、T8和T4处理，三者差异不显著，但均显著跃CK以及T2、T3和T5处理，其中较2012年指标值提高了45.3%耀66.3%；其他处理的有效磷含量与2012年大致相当。

2013年T8处理的土壤有效钾含量最高，显著跃CK和其他处理，其中较2012年指标值提高了20.2%；T2和T3处理含量较低，二者差异不显著，且与CK差异也均不显著；其他处理的有效钾含量与2012年大致相当，且均显著跃CK。2014年除T8处理外，其他处理的土壤有效钾含量均跃2013年，且秸秆还田处理的有效钾含量均显著跃CK，其中，T6、T7和T8处理含量较高，三者差异不显著，但均显著跃除T3和T4处理外的其他处理，其中较2012年指标值提高了18.0%耀20.7%。

综上分析可以看出，在秸秆还田并施用复合肥的基础上，鸡粪与牛粪混施或施入菌肥均可明显提高0耀20 cm耕层土壤肥力水平。

2.2不同肥料种类对小麦主要性状的影响

2.2.1对小麦冬前生长的影响不同底肥处理的小麦单株分蘖数、单株次生根条数和LAI与CK差异均达到了显著水平（图4耀6），表明不同的肥料种类对冬前小麦生长有明显影响。

图4　不同肥料种类对冬前小麦单株分蘖数的影响Fig.4Effects of different kinds of fertilizer on number of tillers of wheat before winter

图5　不同肥料种类对冬前小麦单株次生根条数的影响Fig.5Effects of different kinds of fertilizer on number of secondary roots of wheat before winter

图6　不同肥料种类对冬前小麦叶面积指数的影响Fig.6Effects of different kinds of fertilizer on leaf area index of wheat before winter

表2　不同肥料种类对小麦穗部性状和植株性状的影响Table2　Effects of different kinds of fertilizer on spike and plant traits of wheat

小麦单株分蘖数以T5处理最多，显著跃CK和其他处理，其中较CK多37.6豫；T3和T7处理明显较少，显著约CK和其他处理，二者差异不显著，均较CK低18豫左右；其他处理与CK差异均不显著。小麦单株次生根条数以T5处理最多，显著跃CK和其他处理，其中较CK多24.6豫；其他处理与CK差异均不显著，其中T2和T7处理的指标值略低。小麦LAI仅T7和T9处理与CK差异不显著；其他处理均显著跃CK，其中，T3、T4和T6处理的指标值较高，较CK高40.5豫耀51.9豫，三者差异不显著，且与T5和T8处理（分别较CK高34.3豫和25.1豫）差异也均不显著，但显著跃T2处理。综上分析可以看出，在秸秆还田的基础上，施入鸡粪和牛粪均可明显促进冬前小麦植株生长。

2.2.2对小麦植株性状和穗部性状的影响秸秆还田处理的小麦茎粗和株高差异均不显著，但茎粗均显著跃CK，而株高与CK差异均不显著（表2）。表明实施秸秆还田能够明显提高小麦的抗倒伏性，但秸秆还田条件下不同的肥料种类对小麦植株性状的影响效果差异不大。

不同底肥处理的小麦10粒以下小穗数、单穗不孕小穗数和穗长与CK差异均达到了显著水平，表明不同的肥料种类对小麦穗部性状有明显影响。秸秆还田处理的小麦10粒以下小穗数均显著跃CK，其中，T3、T4和T5处理的10粒以下小穗数相对较少，三者差异不显著，但均显著约其他处理；其次是T6和T9处理，二者差异不显著，但均显著约T2处理，且与T7和T8处理差异也均不显著。小麦单穗不孕小穗数以T3、T4和T8处理较多，显著跃CK和其他处理；而其他处理与CK差异均不显著，其中，T6和T7处理的单穗不孕小穗数略少。小麦穗长除T7处理约CK但差异不显著外，其他处理均逸CK，其中，T5、T6和T8处理的穗长较大，三者差异不显著，但均显著跃除T2、T4和T9处理外的其他处理。可以看出，实施秸秆还田会导致小麦10粒以下小穗数明显增多，其中单施复合肥（T2处理）时10粒以下小穗数最多。

综上分析认为，T5和T6处理效果较好，不仅可相对降低10粒以下小穗数和单穗不孕小穗数，还可明显促进穗长增大，且茎秆较对照变粗，提高植株的抗倒伏能力，为形成较高产量奠定基础。

2.2.3对小麦产量和收获指数的影响不同底肥处理的小麦产量和收获指数与CK差异均达到了显著水平（图7和8），表明不同的肥料种类对小麦产量和收获指数均有明显影响。

图7　不同肥料种类对小麦产量的影响Fig.7Effects of different kinds of fertilizer on grain yield of wheat

图8　不同肥料种类对小麦收获指数的影响Fig.8Effects of different kinds of fertilizer on harvest index of wheat

2014年试验结果显示，秸秆还田处理的小麦产量，除T2和T4处理约CK但差异不显著外，其他处理均跃CK，其中，T5和T6处理产量较高，分别较CK增产8.6%和9.5%，二者差异不显著，但均显著跃除T8和T9处理（较CK增产率分别为6.6%和6.8%）外的其他处理，而T8与T9处理差异不显著但均显著跃T2处理。综合分析不同底肥处理的肥料种类和施用量，从经济角度考虑，认为秸秆还田条件下，复合肥合理配施菌肥（T8和T9处理）能够促进小麦增产，复合肥合理配施有机肥（T5和T6处理）能够明显促进小麦增产。

秸秆还田处理的小麦收获指数以T3处理最高，与CK差异不显著，但显著跃其他处理；而其他处理的指标值差异均不显著，但均显著约CK。

3　结论与讨论

在农田生产条件下，肥料投入对于作物增产起着不可替代的基础性作用。有机肥与无机肥配施，可培肥地力，提高作物产量[23耀25]。王宏庭等[18，21]研究了秸秆还田与化肥配合施用对作物产量的影响，揭示出在保证高产水平的条件下，通过优化施肥结合秸秆还田和生物菌剂可以达到明显增产的目的。作者以单施复合肥为对照（CK），研究了玉米秸秆还田基础上底施复合肥、复合肥垣有机肥、秸秆还田垣复合肥垣菌肥、秸秆还田垣复合肥垣有机肥垣菌肥垣微肥等不同的肥料种类对小麦产量和植株性状的影响，结果表明，小麦产量的提高是通过在施用复合肥的基础上再施用有机肥（牛粪、牛粪垣鸡粪）或菌肥实现的，该肥料条件下土壤碱解氮、有效磷和有效钾含量明显增加，小麦茎粗和穗长等植株性状变优，而单施复合肥不能达到有机肥与无机肥配合施用的效果。试验结果还显示，肥料种类最多的T9处理产量并非最高。因此，应根据化肥、有机肥和生物肥料的性质及其养分释放特性的不同，综合施用复合肥、有机肥和生物肥料，并制定合理的配施比例，以达到理想的作物产量，该方向可作为今后研究的重点。

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Effects of Different Kinds of Fertilizer on Wheat Yield and Soil Fertility

LV Li-hua，YAO Hai-po，SHEN Hai-ping，LIANG Shuang-bo*，JIA Xiu-ling
（Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in North China，Ministry of Agriculture P. R.China，InstituteofCereal andOilCropsofHebeiAcademyofAgricultureandForestrySciences，Shijiazhuang 050035，China）

Low soil fertility is an important limiting factor for gaining high grain yield in Hebei Province，therefore，it is very important through the reasonable cultivation measures to improve soil fertility.The single application of compound fertilizer as control，we studied the effects of compound fertilizer，com原pound fertilizer+organic fertilizer，compound fertilizer+bacterial fertilizer，compound fertilizer+organic fertilizer+bacterial fertilizer+trace elements of different kinds of fertilizers on wheat yield and soil fer原tility on the basis of maize straw returning to field.The results showed that the content of soil nutrient could be increased when the mixture of chicken and cow dung was applied or bacterial manure was ap原plied on the basis of straw returning and application of compound fertilizer.The plant growth of wheat before winter was promoted，and spike length and stem diameter could be increased when chicken and cow manure was applied.Grain yield could be increased when cow dung or less bacterial manure was ap原plied.So in middle and low yield fields，soil fertility and wheat yield could be significantly improved when chicken and cow dung was mixed application or bacterial manure was applied on the basis of straw returning and application of compound fertilizer.

Fertilizer type；Wheat；Grain yield；Soil fertility

S512.1垣1

A

1008-1631（2016）02-0034-06

2015-03-26

农业部行业科研专项（201203100）；国家科技支撑计划项目（2011BAD29B01）

吕丽华（1977-），女，河北景县人，助理研究员，博士，主要从事小麦和玉米的微灌节水高产、水肥一体化技术研究。Tel：0311-87670620；E-mail：nkyllh@163.com。

梁双波（1961-），男，河北大名人，研究员，主要从事作物农机农艺一体化技术研究。Tel：0311-87670601；E-mail：liangshuangbo@21cn.com。