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有机肥配施氮肥对优质小麦的影响分析
摘要：通过探究不同类型有机肥配施氮肥对优质小麦产量和品质的影响，为优质小麦合理施肥提供参考依据。以强筋冬小麦品种晋麦95为材料，于2018—2019年在山西省临汾市进行田间试验，研究农家肥（FM）、普通有机肥（OF）、生物有机肥（BF）3种施肥配比和不施肥（空白对照）、单施尿素（TU100）、氮肥加倍（TU200）共15个处理对小麦产量、品质及氮肥偏生产力的影响。结果表明，配施农家肥的处理中，50%农家肥配施50%化肥（FM50）产量最高，较单施尿素增产6.58%，氮肥偏生产力提高6.57%；配施普通有机肥的处理中，75%普通有机肥配施25%化肥（OF75）产量最高，较单施尿素增产4.58%，氮肥偏生产力提高4.59%；配施生物有机肥的处理中，50%生物有机肥配施50%化肥（BF50）产量最高，较单施尿素增产7.00%，氮肥偏生产力提高5.98%，蛋白质含量提高8.0%，湿面筋含量提高8.7%，稳定时间提高43.8%。生物有机肥配施氮肥效果更佳，适当的配比（1∶1）可以同时提升优质小麦的产量和品质，提高氮肥偏生产力。
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小麦是全球主要粮食作物之一，随着市场需求和消费习惯的改变，人们在追求产量的同时，对其品质方面的要求也越来越高。山西地处黄河中游，由于其独特的自然生态条件，具有生产优质小麦的天然优势[1]。晋南地区是山西省小麦主产区，单一施用化肥使土壤有机质含量低，严重影响当地小麦产量和品质[2]。大量研究结果表明，氮肥用量对小麦籽粒蛋白质的质量、含量和结构组成等品质性状影响较大，增施氮肥能够提高农产品中蛋白质的含量[3,4]。但是生产上盲目增加施氮量，造成大量氮肥盈余，导致氮肥利用效率降低、土壤板结和养分淋溶效应严重，限制了小麦生产的可持续发展[5]。为了更好的发展绿色生态农业，多数研究者提出以有机肥配施无机肥的解决措施，达到增产增效的目的。研究表明，有机肥配施无机肥可提高土壤微生物量和酶活性，增强土壤对氮肥的缓冲能力，提高氮肥利用率，进而提高作物的产量与质量[6,7,8,9,10]。目前，关于增施有机肥对土壤养分及作物生长情况方面的研究较多，但有关有机肥配施氮肥对优质小麦产量和品质影响的研究报道较少。
本研究在P、K肥固定的条件下，研究不同类型有机肥配施氮肥对优质小麦产量和品质等的影响，以期为优质小麦生产和绿色生态农业的可持续发展提供参考依据。
1、材料和方法
1.1试验材料
选取山西省小麦主推品种强筋冬小麦晋麦95号作为试验材料，该品种由山西农业大学小麦研究所水地小麦育种室提供。
1.2试验地概况
2018年9月至2019年6月种植于山西省农业科学院小麦研究所试验基地临汾市尧都区韩村。临汾属暖温带半湿润季风气候，2018—2019年小麦生育期平均气温9.4℃，降水量84.5mm，日照1310.1h。播种前测定土壤表层养分含量（表1）。
表1试验地基础养分含量
供试肥料：普通有机肥、生物有机肥（河北润东肥业有限公司），尿素（山西晋城金象煤化工有限责任公司），农家肥为自制。
1.3试验方法
试验采用条播方式种植，行距为20cm，小区面积为1.2m×5.0m。共设置15个施肥处理，分别为不施肥处理（CK）；在氮肥含量相等的条件下，设置全施尿素（TU100），全施农家肥（FM100）、全施普通有机肥（OF100）、全施生物有机肥（BF100）；每种有机肥以TU100的氮肥含量为标准，分别设置氮肥含量为75%、50%、25%共3个施肥处理；设置氮肥含量为2倍TU100的TU200施肥处理。每个处理3次重复。
表2农家肥、普通有机肥、生物有机肥养分含量
小麦具体的施肥水平为氮肥225kg/hm2（以N计），磷肥110kg/hm2（以P2O5计），钾肥75kg/hm2（以K2O计）。所有处理的磷、钾肥用量一样，均为磷肥110kg/hm2、钾肥75kg/hm2。氮肥用尿素（N46%），磷肥为磷酸二铵（N18%、P2O546%），钾肥用硫酸钾（K2O50%),3种有机肥的具体养分含量见表2。尿素基追比为1∶1，追肥随拔节水施入，3种有机肥、磷、钾肥在小麦播前一次性施入。
1.4各性状指标的测定
农艺性状中的穗数、穗粒数在6月1—3日在田间测量。千粒质量和产量在收获后测量。2019年11月在山西农业大学小麦研究所谷物品质分析共享实验室测定品质性状指标，方法参照GB/T相关规定进行。根据产量和施氮量，计算氮肥偏生产力。
氮肥偏生产力（PFP）=施氮处理小麦产量/施氮量（1)
1.5数据分析
利用Excel2007和SPSS软件进行数据处理和统计分析。
2、结果与分析
2.1不同类型有机肥配施氮肥对产量三因素、偏生产力的影响
由表3可知，与CK1相比，施农家肥、普通有机肥和生物有机肥都显著提高了小麦的产量，穗数、穗粒数和千粒质量也显著提高。与CK2相比，加倍施氮肥产量提高不明显，氮肥的偏生产力却由30.25kg/kg下降到15.52kg/kg，下降了近1/2。配施有机肥可显著提高单位面积成穗数和千粒质量，穗粒数则无明显变化，不同施肥配比间，随着有机肥占比的增加，产量指标与氮肥偏生产力均先增加后减少。在配施农家肥的处理中，FM50产量最高，较单独施尿素（CK2）增产6.58%，氮肥的偏生产力提高了6.57%；在配施普通有机肥的处理中，OF75产量最高，较单独施尿素（CK2）增产4.58%，氮肥的偏生产力提高了4.59%；在配施生物有机肥的处理中，BF50产量最高，较单独施尿素增产7.00%，氮肥的偏生产力提高了5.98%，不同处理之间千粒质量以BF50最高（44.60g），其次是OF75(43.90g）、TU200(42.24g),FM25最低，为41.25g。从产量的平均值来看，农家肥最高，为6842.41kg/hm2，高于CK1；生物有机肥产量平均值与CK2相当；普通有机肥最低，为6483.42kg/hm2。
表3不同施肥方式对小麦产量性状的影响
2.2不同类型有机肥配施氮肥对小麦品质的影响
表4不同施肥方式对小麦品质的影响
从表4可以看出，不施肥（CK1）时品质指标最差，分别单独施尿素TU100、氮肥加倍TU200、农家肥FM100、普通有机肥OF100、生物有机肥BF100时各品质指标有明显差异，其中，单独施氮肥时，蛋白质、湿面筋和稳定时间指标最高；从不同有机肥与尿素配施的平均值来看，施生物有机肥的综合指标最好，农家肥次之，普通有机肥最差，但差异不明显；从不同有机肥与氮肥的配比来看，配施生物有机肥时处理BF50的蛋白质、湿面筋、稳定时间最高，处理BF75沉降值、面团形成时间最高；配施普通有机肥时处理OF50所有指标均达到最高；配施农家肥时处理FM50稳定时间最长，其余指标以处理FM75最高。总体来看，处理BF50蛋白质和湿面筋含量最高，稳定时间最长，与全施尿素相比，蛋白质含量高8.0%、湿面筋含量高8.7%，稳定时间长43.8%，处理BF75沉降值最高，比全施尿素高6.6%。不同施肥配比下，各处理的吸水率差异不明显，质量指数差异显著。
3、结论与讨论
贾辉辉等[11]研究表明，通过施氮肥能够提高蛋白质的含量，也能改变植株的有些营养成分，提高小麦产量、增强小麦品质，但对蛋白质的组成影响不大，因为蛋白质组成主要受遗传基因控制。但是长期过度施用化肥造成了土壤性状恶化、产品品质下降，进而影响小麦的产量和品质。本试验中，与不施氮肥（CK1）相比，增施尿素（TU100处理）时可以显著提高小麦穗数、穗粒数、千粒质量和产量等产量性状，蛋白质含量、稳定值和质量指数等品质性状也显著提高，但是尿素施肥水平增加1倍时（TU200处理），并未显著提高品质性状和产量性状指标，与TU100处理基本持平，氮肥的偏生产力明显降低。这可能与本地区长期采用复合肥+尿素的施肥方式有关，长期施用单一的化肥，造成土壤理化环境失衡，氮素的有效利用率降低。
唐继伟等[12]研究认为，在有机肥与化肥的配比为1∶1时，小麦的产量和品质性状最好；全施氮肥TU100时，综合性状高于有机肥与化肥配比为1∶3和3∶1处理。伍晓轩等[13]研究认为，全施尿素TU100的蛋白质和湿面筋含量要高于有机肥与化肥配比为1∶3和3∶1处理。本试验研究表明，在有机肥与化肥的配比为1∶1时，综合性状最好，品质性状指标得到明显改善，产量也达到了最高水平，这与唐继伟等的结论相同。全施尿素TU100处理的产量和品质性状与有机肥与化肥配比为1∶3和3∶1处理的差异不明显，但部分品质性状指标如湿面筋、稳定时间和沉降值有明显改善，这与他们的结论不同。究其原因可能与本地区土壤有机质含量偏低有关，有机质影响作物对氮肥的吸收。
生物有机肥由于富含微生物，可增强作物抗性、提高作物品质。王立刚等[14]研究表明，施生物有机肥可提高土壤微生物数和改善土壤结构，协调土壤-微生物-植物根系的关系，促进养分的积累与转运。生物有机肥配施氮肥处理的效果明显优于农家肥和普通有机肥，穗粒数和产量这2个产量性状在施生物有机肥处理下表现最优，在BF50施肥条件下较单独施尿素增产7%、蛋白质含量高8.0%、湿面筋含量高8.7%、稳定时间长43.8%。生物有机肥不仅能有效提升小麦的产量性状和品质性状，还可起到改善土壤品质和抑制病害发生的作用[15,16]。制作生物有机肥的原料广泛，如各种农作物秸秆、动物粪便、工业废料、生活垃圾等废弃物均可，制作成本较低，在农业主产区具有良好的开发利用前景。
综上所述，与不施肥、单施尿素相比，农家肥、普通有机肥和生物有机肥3种类型有机肥配施氮肥对优质小麦产量和品质都有显著提高，其中，生物有机肥效果更佳，适当的生物有机肥配施无机肥（1∶1）可以同时提升优质小麦的产量和品质，提高其氮肥偏生产力。
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基金:山西省农业科学院优秀青年基金项目(YCX2020YQ56)
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期刊名称：植物营养与肥料学报
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主管单位：中华人民共和国农业农村部
主办单位：中国植物营养与肥料学会
出版地方：北京
专业分类：农业
国际刊号：1008-505X
国内刊号：11-3996/S
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创刊时间：1994年
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2020-10-21
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