生物质功能配方肥在小麦生产中的应用研究

Research on the Application of Biomass Functional Formula Fertilizers in Wheat Production

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2024.03.005

秦汉俊 Hanjun QIN , 张晓林 Xiaolin ZHANG , 李华 Hua LI , 丁海洋 Haiyang DING , 谭刘静 Liujing TAN , 陈毛华 Maohua CHEN

1 安徽国祯生态农业科技有限公司安徽阜阳 236000 Anhui Guozhen Eco-Agriculture Technology Co., Ltd., Fuyang, Anhui 236000, China 2 阜阳职业技术学院安徽阜阳 236000 Fuyang Institute of Technology, Fuyang, Anhui 236000, China

Author notes:

Correspondence to: 陈毛华(1978—)，男，博士研究生，教授，从事植物营养与蔬菜栽培教学科研工作；fycmh@126.com

摘要：

基于我国土壤酸化面积不断增加和中微量元素的缺乏，科学配比酸性土壤调理剂农林生物质灰与复合肥，开发了生物质功能配方肥。为验证生物质功能配方肥对农作物生长和土壤酸碱度的影响，以小麦为试验对象，以施用普通复合肥为对照(CK)处理，开展了田间小区试验。结果表明：与CK处理相比，施用生物质功能配方肥处理的小麦增产2.76%~5.19%，净增效益93.35~127.87元/亩(1亩=667 m²)；小麦收获后，土壤的pH由5.3提高至5.5~5.8。施用生物质功能配方肥，在保证小麦产量的同时，可实现用地与养地的结合，并促进土地资源的可持续利用。

关键词：

生物质灰; 土壤调理剂; 土壤酸化; 减肥增效;

Abstract：

Based on the increasing area of soil acidification and the lack of medium and trace elements in China, biomass functional formula fertilizers are developed by scientifically matching the acidic soil conditioner, agroforestry biomass ash, with compound fertilizer. In order to verify the effect of biomass functional formula fertilizers on crop growth and soil acidity, a field plot experiment is carried out with wheat as the experiment object and application of common compound fertilizer as the control (CK) treatment. The results show that compared with the CK treatment, the application of biomass functional formula fertilizers treatment increased wheat yield by 2.76% to 5.19%, with a net benefit of 93.35 to 127.87 yuan/mu (1 mu = 667 m²). After wheat harvest, the pH of the soil is increased from 5.3 to 5.5-5.8. The application of biomass functional formula fertilizers can realize the combination of land use and increasing land fertility, while guaranteeing the wheat yield that promotes the sustainable utilization of land resources.

Keyword：

biomass ash; soil conditioner; soil acidification; fertilizer reducing and efficiency increasing;

多年来，我国工业快速发展的同时带来酸雨的增多，农业生产在连续过量施用氮磷钾无机肥料、缺施中微量元素肥料的情况下追求高产，多重因素导致我国酸化土壤面积占比18%以上，南方14个省的酸化土壤面积占比甚至超过40%，酸化土壤总面积超过3.2亿亩(1亩=667 m²)^[1-2]。酸化土壤面积的不断扩大和酸化程度的不断加重，已严重威胁到我国农业的可持续发展^[3-4]。

为响应国家“减肥增效”政策，结合农户施肥习惯，基于我国土壤酸化、中微量元素缺乏及有机质匮乏造成土壤板结、地力下降、肥料利用率低等状况，安徽国祯生态农业科技有限公司将酸性土壤调理剂与复合肥有机融合，研发了生物质功能配方肥。该技术的核心是将高pH及富含碳、钙、镁、硅、铜、锌、铁、硼、钼等10余种中微量元素的农林生物质灰与氮磷钾无机肥料及磺化木质素科学配伍，通过磺化木质素螯合生物质灰中的中微量元素, 提升元素间的协同作用，提高肥料的养分利用率，起到减肥、提质、增产、增效、养地的功能。为验证生物质功能配方肥对农作物生长和土壤酸碱度的影响，开展了田间小区试验。

1 试验基本情况

1.1 供试土壤

试验在安徽省阜南县农业科学研究所试验田进行，前茬作物为玉米。供试土壤为砂姜黑土，整体肥力较高，但有机质和中微量元素含量偏低。

试验前的土壤理化性状：pH为5.3，w(有机质)为15.32 g/kg，w(全氮)为1.36 mg/kg，w(碱解氮)为145 mg/kg，w(有效磷)为98 mg/kg，w(速效钾)为286 mg/kg，w(有效硼)为0.36 mg/kg，w(有效锌)为3.5 mg/kg，w(有效硫)为32 mg/kg，w(交换性钙)为2 163 mg/kg，w(交换性镁)为208 mg/kg。

1.2 供试材料

生物质功能配方肥，N-P₂O₅-K₂O分别为20-8-8、18-8-8、20-7-8、15-7-8，安徽国祯生态农业科技有限公司；常规复合肥，N-P₂O₅-K₂O为25-8-12，当地肥料市场采购。

供试小麦为淮麦22，审定编号为国审麦2007005。

1.3 试验设计

结合供试土壤理化性状、小麦需肥特性和农户施肥习惯进行试验设计。试验采取随机区组排列，每个处理设置3次重复，小区面积为13.33 m²，小区走道为0.4 m，四周保护行为2 m。试验共设5个处理：T1，生物质功能配方肥，N-P₂O₅-K₂O为20-8-8，基施，75 kg/亩；T2，生物质功能配方肥，N-P₂O₅-K₂O为18-8-8，基施，75 kg/亩；T3，生物质功能配方肥，N-P₂O₅-K₂O为20-7-8，基施，75 kg/亩；T4，生物质功能配方肥，N-P₂O₅-K₂O为15-7-8，基施，80 kg/亩；对照(CK)，常规复合肥，基施，75 kg/亩。

试验在土壤肥力、土质、前茬作物、播种质量以及田间管理相同的条件下进行，播种方式为人工拉线开沟条播。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤理化性状的测定

供试土壤理化性状的测定参考行业标准《农田土壤环境质量监测技术规范》(NY/T 395—2012)，主要测定指标为pH以及有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效硼、有效锌、有效硫、交换性钙、交换性镁的含量等。

1.4.2 小麦测产

(1) 亩穗数和穗粒数

每块地取3点，每点取1 m²调查亩穗数，并从中随机取20穗调查穗粒数。亩穗数=3点穗数和÷3×667；穗粒数为20穗粒数的加权平均值。

(2) 取样产量

取样产量(kg/亩)=亩穗数×每穗粒数×千粒质量(g，以品种审定公告数据为准)×10^-6×85%。

1.5 数据处理

各处理的产量采用单因素方差分析，采用Excel 2020软件进行数据整理，采用SPSS 20.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 试验后土壤理化性状

试验后的土壤理化性状见表 1。

表 1

试验后的土壤理化性状

处理	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(全氮)/(mg·kg^-1)	w(碱解氮)/(mg·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)	pH	w(有效硼)/(mg·kg^-1)	w(有效锌)/(mg·kg^-1)	w(有效硫)/(mg·kg^-1)	w(交换性钙)/(mg·kg^-1)	w(交换性镁)/(mg·kg^-1)
CK	13.17	1.55	132	96	285	5.2	0.32	3.4	32	2 058	192
T1	16.18	1.39	133	93	265	5.6	0.43	4.1	38	2 241	239
T2	16.15	1.34	131	93	269	5.5	0.38	3.3	33	2 231	238
T3	16.21	1.38	126	91	271	5.7	0.43	3.9	36	2 236	245
T4	17.13	1.43	127	94	284	5.8	0.44	3.9	37	2 236	245

由表 1可知：小麦收获后，CK处理的土壤pH由5.3降至5.2，中微量元素含量略有降低；T1~T4处理的土壤pH由5.3提高至5.5~5.8，中微量元素的含量也略有提升。原因是生物质功能配方肥中含有碱性(pH为10~12)的生物质灰，因此生物质功能配方肥产品呈弱碱性(pH为7.5~8.5)，施用后对改良酸性土壤和改善土壤理化性状具有一定的效果。

2.2 生育期

不同施肥处理对小麦生育期的影响见表 2。

表 2

不同施肥处理的小麦生育期田间记载

处理	播种期(月/日)	出苗期(月/日)	抽穗期(月/日)	齐穗期(月/日)	成熟期(月/日)	生育天数/d
CK	11/5	11/12	4/6	4/13	6/2	202
T1	11/5	11/12	4/9	4/12	6/2	202
T2	11/5	11/12	4/9	4/12	6/2	202
T3	11/5	11/12	4/10	4/13	6/2	202
T4	11/5	11/12	4/9	4/12	6/2	202

由表 2可知，不同施肥处理对小麦生育期的影响无差异。

2.3 抗逆性

不同施肥处理对小麦抗逆性的影响见表 3。

表 3

不同施肥处理的小麦抗逆性田间记载

处理	抗寒性/级	抗倒春寒/级	抗倒性/级	纹枯病/级	白粉病/级	锈病/级	赤霉病/级	落黄性
CK	2	1	2	3	2	3	2	好
T1	2	1	1	3	2	3	2	好
T2	2	1	1	3	2	3	2	好
T3	2	1	2	3	2	3	2	好
T4	2	1	1	3	2	3	2	好

由表 3可知，与CK处理相比，T1~T4处理的小麦抗寒性、抗倒春寒、抗倒性、落黄性、纹枯病、白粉病、锈病、赤霉病等抗逆性基本相当。

2.4 产量

不同施肥处理的小麦产量统计结果见表 4。

表 4

不同施肥处理的小麦产量统计结果

处理	小区产量/kg				折亩产量/kg	较CK处理增产/%
处理	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	平均	折亩产量/kg	较CK处理增产/%
CK	12.43	12.24	12.36	12.34	617.46
T1	12.85	12.95	12.94	12.91	645.98	4.62
T2	12.65	12.67	12.73	12.68	634.48	2.76
T3	12.68	12.85	12.84	12.79	639.98	3.65
T4	12.98	12.96	12.99	12.98	649.49	5.19
注：1)小麦籽粒中水的质量分数为13%

由表 4可知：T1~T4处理的小麦产量均高于CK处理的，其原因可能是因为生物质功能配方肥中除氮、磷、钾外，还含有质量分数4%左右的磺化木质素和质量分数10%~20%的生物质灰，磺化木质素与生物质灰中的中微量元素螯合后，提高了养分的利用率，实现了肥料中大量元素养分减少而产量增加的目标；T4处理的产量最高，其原因是处理4施用的生物质功能配方肥中生物质灰的含量(质量分数20%)高于T1~T3处理的，含有的中微量元素更多。

2.5 效益

小麦销售价格按2.40元/kg计，不同施肥处理的小麦施肥成本和效益分析见表 5。

表 5

不同施肥处理的小麦施肥成本和效益分析

处理	施肥成本/(元·亩^-1)	较CK处理增产/(kg·亩^-1)	较CK处理效益增加/(元·亩^-1)
CK	195.00
T1	150.00	28.52	113.45
T2	142.50	17.02	93.35
T3	146.25	22.52	102.80
T4	144.00	32.03	127.87

从表 5可知，与CK处理相比，T1~T4处理净增效益93.35~127.87元/亩。试验结果表明，施用不同配方的生物质功能配方肥对小麦均有较好的增产效果和经济效益，原因可能是磺化木质素与生物质灰中的中微量元素螯合后，增强了中微量元素与大量元素之间的协同作用，提高了小麦对氮、磷、钾的利用效率。

2.6 方差分析

为进一步比较各施肥处理间的产量差异，对各施肥处理间的小麦产量变化进行显著性检验(F检验)，方差分析结果见表 6。

表 6

方差分析结果

变异来源	自由度	平方和	均方	F值	F_0.05
处理间	2	0.047	0.187	40.034	0.992 3
区组间	10	0.747	0.005
总变异	14	0.205 4

由表 6可知，处理间F＞F_0.05，表明各处理间差异显著。

3 结语

(1) 与CK处理相比，T1~T4处理净增效益93.35~127.87元/亩，表明施用不同配方的生物质功能配方肥对小麦均有较好的增产效果和经济效益。

(2) 不同配方的生物质功能配方肥处理的小麦生育期、抗病性、抗倒性、主要农艺性状、产量等指标与传统复合肥处理的基本相当，产量和效益优于传统复合肥的。N-P₂O₅-K₂O为15-7-8的生物质功能配方肥的施用效果最好，原因是该配方肥中的生物质灰含量较高，磺化木质素与生物质灰中的中微量元素螯合后增强了中微量元素与大量元素之间的协同作用，提高了小麦对氮、磷、钾的利用效率，施用后在提升土壤pH的同时补充了中微量元素, 实现了土壤酸碱平衡和大量元素与中微量元素的平衡。生物质功能配方肥将土壤调理剂和复合肥的功能合二为一，实现了用地与养地相结合，能促进土地资源的可持续利用。

ckwx 参考文献

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