增施有机肥对麦田土壤及植株养分含量和产量的影响

Effects of Increased Organic Fertilizer Application on Soil and Plant Nutrient Contents and Yield in Wheat Field

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2025.06.006

尹成红 Chenghong YIN , 孙明海 Minghai SUN , 杭中桥 Zhongqiao HANG , 胡信民 Xinmin HU , 刘西莉 Xili LIU

山东省邹城市农业技术推广中心山东邹城 273500 Zoucheng Agricultural Technology Extension Center of Shandong Province, Zoucheng, Shandong 273500, China

摘要：

为探索山东省邹城市小麦田增施有机肥部分替代化肥对土壤理化性状、植株养分含量和小麦籽粒产量的影响，开展了田间小区试验。试验共设5个处理，对照(CK)处理不施用有机肥，T1~T4处理在施用有机肥200 kg/亩(1亩=667 m²)的基础上分别减施化肥10%、20%、30%、50%，分别测定了不同施肥处理的小麦产量、土壤养分含量及小麦秸秆和籽粒中氮、磷、钾的含量。结果表明：与CK处理相比，T1~T4处理能显著提高土壤中有机质和氮、磷、钾的含量；小麦秸秆和籽粒中氮、磷、钾的含量及籽粒产量均有所提高；T1~T4处理的小麦产量呈逐渐下降趋势。增施有机肥部分替代化肥可提高土壤养分含量和小麦产量；在试验条件下，增施有机肥200 kg/亩、减施化肥10%的处理综合效果较理想。

关键词：

化肥减量; 有机肥替代; 小麦; 土壤理化性状; 养分含量; 综合效果;

Abstract：

A field plot experiment is conducted to explore the effects of partially substituting chemical fertilizer with increased organic fertilizer application on soil physical and chemical properties, plant nutrient contents, and grain yield in a wheat field in Zoucheng City, Shandong Province. Five treatments are established: the control (CK) with no organic fertilizer application, and treatments T1 to T4 involving the application of 200 kg/mu (1 mu=667 m²) of organic fertilizer combined with 10%, 20%, 30%, and 50% reductions in chemical fertilizer, respectively. Wheat yield, soil nutrient contents, and the nitrogen, phosphorus, and potassium contents in wheat straw and grains under different fertilization treatments are measured. The results indicate that compared with the CK treatment, treatments T1 to T4 significantly increase the contents of organic matter, nitrogen, phosphorus, and potassium in the soil. The nitrogen, phosphorus, and potassium contents in wheat straw and grains, as well as the grain yield, are also improved. However, the wheat yield in treatments T1 to T4 shows a gradually decreasing trend. Partial substitution of chemical fertilizer with increases organic fertilizer application can enhance soil nutrient content and wheat yield. Under the experimental conditions, the treatment with 200 kg/mu of organic fertilizer and a 10% reduction in chemical fertilizer achieves relatively ideal comprehensive effects.

Keyword：

chemical fertilizer reduction; organic fertilizer substitution; wheat; soil physical and chemical properties; nutrient content; comprehensive effect;

邹城市地处鲁中南低山丘陵区的西南边缘地区，境内平原面积占总耕地面积的三分之一，常年实行冬小麦-夏玉米一年两熟的轮作制度。由于追求高产，当地普遍采取大量施用化肥的方式，且多年未施用有机肥料，小麦的单产一直徘徊在500~600 kg/亩(1亩=667 m²)。尽管存在小麦高产潜力，但产量未能实现显著突破。同时，长期单施化肥的方式，易造成农田土壤酸化、板结，且土壤理化性状逐年恶化，环境风险也日益增大^[1-2]。这种生产模式已不符合当前狠抓粮食大面积单产提升、促稳粮保供以及化肥减量增效的粮食生产形势，也与生态环保的目标相背离。为此，减量施用化肥和增施有机肥对促进小麦大面积单产提升和减肥增效具有十分重要的意义。近年来，国内开展了多项研究，结果表明，麦田减少化肥用量的同时增施有机肥，能有效改良土壤结构，增强土壤肥力，提高作物的产量和品质，同时还能提升经济效益，改善环境质量^[2-3]。然而，不同地区受土壤肥力、作物种类以及气候因素等条件的影响，增施有机肥、减少化肥的最佳比例也不尽相同^[4-9]。本文根据2023—2024年在邹城市开展的小麦田增施有机肥、减施化肥的应用试验，研究其对麦田土壤理化性状、植株养分含量和小麦籽粒产量的效果，以期为当地小麦种植提供参考依据，促进小麦减肥增效和绿色增产。

1 材料与方法

1.1 试验时间及地点

试验于2023年10月至2024年6月在山东省邹城市良种试验推广中心进行。该地处于暖温带半湿润大陆性季风区，年平均气温为14.9 ℃，平均无霜期为209.3 d，年平均降水量达686.5 mm。试验地地势平坦，呈长方形，无遮阴，灌溉为机井渠道灌溉，供试土壤为潮褐土，肥力中上等。试验地种植模式为连续冬小麦-夏玉米一年两作，前茬作物为夏玉米，品种为“登海605”，亩产676.4 kg。试验前的耕层土壤理化性状：w(有机质)为11.80 g/kg，w(碱解氮)为132.12 mg/kg，w(有效磷)为44.34 mg/kg，w(速效钾)为96.37 mg/kg，pH为6.57。

1.2 供试材料

供试作物：小麦，品种为“济儒麦24”，由济宁市农业科学研究院提供。

供试肥料：商品有机肥，w(有机质)≥40%，w(黄腐酸钾)≥10%，山东世纪智慧农业科技有限公司；尿素，w(N)为46%，山东润银生物化工股份有限公司；过磷酸钙，w(P₂O₅)为12%，湖北山泉生物科技有限公司；氯化钾，w(K₂O)为60%，美盛农资有限公司。

1.3 试验设计

试验共设5个处理：CK，常规施肥，仅施用化肥，不施用有机肥，施肥量根据当地习惯进行；T1，增施商品有机肥200 kg/亩，减施化肥10%；T2，增施商品有机肥200 kg/亩，减施化肥20%；T3，增施商品有机肥200 kg/亩，减施化肥30%；T4，增施商品有机肥200 kg/亩，减施化肥50%。不同处理的施肥量见表 1，每个处理设置3次重复，每个小区面积为30 m²(长×宽=6 m×5 m)，随机区组设置。小区周围设置保护行，面积约为600 m²。

表 1

不同处理的施肥量 kg/亩

处理	尿素	过磷酸钙	氯化钾	商品有机肥
CK	21.70	57.50	8.33	0
T1	19.53	51.75	7.50	200
T2	17.36	46.00	6.66	200
T3	15.19	40.25	5.83	200
T4	10.85	28.75	4.17	200

各处理间间隔1 m，区组间起垄间隔。田间浇水采取立柱式喷灌，以减少各小区间的串水、串肥干扰。所有肥料按当地常规施肥方式施入，即在播种前整地时一次性施入，其他农艺措施与当地常规管理一致。

1.4 田间管理

2023年10月9日，在肥料分区撒施后进行耕翻整地；10月16日进行播种，每个小区内播种18行小麦；2024年3月25日，追施小麦拔节肥1次，所有小区等量施用尿素0.75 kg；6月9日收获并测产。其他病虫防治和化学除草按当地常规管理进行。

1.5 指标测定方法

生育期内通过目测观察植株的长势长相；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；土壤和植株中的氮含量采用凯氏定氮法测定；土壤和植株中的磷含量采用钼锑抗比色法测定；土壤和植株中的钾含量采用火焰光度法测定。小麦成熟时，每小区取1 m²的样本，测定小麦产量。

1.6 数据分析

使用Microsoft Excel 2019软件汇总处理试验数据，所有统计分析均采用SPSS 22.0 Windows软件包进行。根据邓肯多重范围检验，在P＜0.05的水平上，使用单因素方差分析检验处理间的显著性差异。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对麦田土壤主要养分含量的影响

不同施肥处理的麦田土壤主要养分含量见表 2，表中同列数据后不同小写字母表示各处理间差异显著，下同。

表 2

不同施肥处理的麦田土壤主要养分含量

处理	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(全氮)/(g·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)
CK	13.35±0.15 e	1.19±0.03 d	50.81±0.68 d	97.42±0.99 c
T1	21.28±0.07 a	1.39±0.02 a	60.24±0.17 a	141.13±2.12 a
T2	18.61±0.10 c	1.38±0.02 ab	56.11±0.26 b	141.76±1.27 a
T3	17.47±0.20 d	1.36±0.03 bc	55.94±0.64 b	116.65±4.80 b
T4	19.38±0.07 b	1.33±0.04 c	53.15±0.22 c	116.00±2.21 b

从表 2可知：与CK处理相比，增施有机肥的同时减少化肥施用量，能够显著提高土壤中有机质、全氮、有效磷、速效钾的含量，且化肥减少的比例越小，对土壤主要养分含量的提高效果越明显；与CK处理相比，T1处理的土壤中有机质、全氮、有效磷和速效钾的含量分别增加59.4%、16.8%、18.6%和44.9%，差异均达显著水平；在增施等量有机肥、加大化肥减施量的情况下，土壤中有机质、全氮、有效磷、速效钾的含量呈下降趋势；与CK处理相比，T4处理的土壤中有机质、全氮、有效磷、速效钾的含量增幅分别达45.2%、11.8%、4.6%、19.1%，差异均达显著水平。

2.2 不同施肥处理对小麦籽粒和植株中氮、磷、钾含量的影响

不同施肥处理的小麦籽粒和植株中氮、磷、钾的含量见表 3。

表 3

不同施肥处理的小麦籽粒和植株中氮、磷、钾的含量

处理	w(氮)/(mg·kg^-1)		w(磷)/(mg·kg^-1)		w(钾)/(mg·kg^-1)
处理	籽粒	植株	籽粒	植株	籽粒	植株
CK	43.11±2.42 b	13.37±2.11 d	0.75±0.06 c	0.22±0.02 d	2.55±0.11 d	11.52±0.23 d
T1	56.55±2.31 a	21.00±1.10 a	1.21±0.06 a	0.35±0.01 a	3.67±0.06 a	16.64±0.28 a
T2	56.17±1.42 a	15.67±0.33 b	1.17±0.05 ab	0.31±0.03 bc	3.45±0.04 b	15.62±0.28 b
T3	55.11±1.00 a	15.57±0.41 cd	1.11±0.03 b	0.31±0.01 ab	3.27±0.07 b	15.40±0.37 b
T4	54.45±2.10 a	15.32±0.35 bc	1.09±0.05 b	0.27±0.02 c	2.82±0.08 c	14.24±0.43 c

从表 3可看出：增施有机肥处理的小麦地上部植株和籽粒中氮、磷、钾含量，均有不同程度的提高；T1处理的小麦籽粒中氮含量较CK处理的增加31.2%，差异显著；随着化肥减量的幅度增大，籽粒中的氮含量无显著性差异，表明增施有机肥减施化肥对籽粒氮含量的影响较小；在小麦植株中，氮含量以T1处理的最高，较CK处理的增加57.1%，较T4处理的增加37.1%，差异均达显著水平，植株中的磷、钾含量也呈现出相同的趋势；与CK处理相比，T1处理的籽粒和植株中磷含量分别增加61.3%和59.1%，钾含量分别增加43.9%和44.4%。

2.3 不同施肥处理对小麦产量的影响

不同施肥处理的小麦产量见图 1，图中不同小写字母表示各处理间差异显著(P＜0.05)。

图 1

不同施肥处理的小麦产量

从图 1可看出：增施有机肥替代化肥处理的小麦产量呈现出先增加后减少的趋势。T1处理的小麦产量最高，随着化肥施用量的减少，产量有下降趋势；当化肥减少30%后，产量无明显变化。T1处理的产量比CK处理的增加105.67 kg/亩，增幅达20.8%；T1处理的产量比T2处理的增加30.34 kg/亩，增幅为5.2%。

3 讨论

黄丙玲^[1]和马荣辉等^[8]的研究表明，增施有机肥替代部分化肥可以增加土壤中有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾的含量。本试验结果表明，增施有机肥减少化肥施用量可以显著提高土壤中的有机质含量，并增加土壤中的速效养分含量。其原因可能是有机肥含有丰富的有机碳，能够调节土壤的碳氮比，提高土壤对氮、磷、钾的吸附能力，从而提高土壤中有机质和速效养分的含量。

养分积累量能够反映作物对养分的吸收利用及转运效果，从而直接或间接影响作物产量^[5]。马玲春等^[10]发现，当有机氮替代无机氮的比例为30%时，小麦的氮、磷、钾累积量最高。张淑霞^[4]的研究表明，当有机肥替代10%的化肥时，小麦的养分吸收和转运效果最好。本试验结果表明，增施有机肥替代部分化肥能够显著增加小麦籽粒和植株中氮、磷、钾的含量，当化肥减施10%时，氮、磷、钾含量达到最大值。这可能与有机肥的用量有关，适当增加有机肥的施用量可以改善小麦全生育期的生长环境，促进小麦对矿质元素的吸收积累^[5]。增加有机肥并适量减少化肥用量的处理，对小麦生育期内的田间长势长相无明显影响，且未影响小麦的正常生长发育。

申长卫等^[11]的研究表明，施用有机肥料替代20%的化肥氮能显著增加小麦产量；而当有机肥替代比例增加到40%时，小麦则会出现减产的现象。李翠娇等^[12]采用生物有机肥等氮量替代化学氮肥，在化肥减量50%并配施生物有机肥时，小麦的产量达到最佳；随着生物有机肥替代比例的增加，小麦的增产效应降低，这与本研究的结果相似。本试验结果表明，不同比例有机肥替代化肥处理，小麦产量呈先增加后减少的趋势，其中替代10%化肥时，小麦产量最高。适量有机肥替代化肥提高了土壤肥力，增加了养分累积量，从而提高了小麦产量；但随着替代比例的增加，由于有机养分释放缓慢，未能在小麦需肥高峰期有效提供速效养分，致使产量下降^[13]。

4 结语

增施有机肥并减少化肥用量可以提高小麦产量，增加土壤中主要养分的含量，促进氮、磷、钾等养分向籽粒和植株中的转运。在本试验中，增施有机肥减少化肥用量10%的效果最好。

ckwx 参考文献

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