复合肥中腐植酸含量对冬小麦产量和氮吸收的影响

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　　摘要：为明确腐植酸添加量对复合肥施肥效应的影响，并为腐植酸复合肥在华北石灰性土壤冬小麦丰产中的应用提供参考，本研究在田间条件下，以普通复合肥处理为对照，研究施用不同腐植酸含量的复合肥（I～VI型，腐植酸含量1%～6%），对改善养分吸收和冬小麦产量的影响。结果表明：氮肥是冬小麦生长和产量的关键因子之一，但氮肥用量相同时，腐植酸含量对冬小麦产量和生物量无显著促进作用，复合肥中腐植酸含量为5%时氮肥利用率最佳，但与普通复合肥相比差异不显著;腐植酸含量为4%～6%的复合肥（Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ型）能够显著提高冬小麦有效分蘖数，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ型腐植酸复合肥显著提高籽粒中锰含量，5种类型腐植酸复合肥对土壤有机质、碱解氮含量均无显著提升作用。由于本试验为一季试验，腐植酸复合肥对冬小麦增产和氮肥利用率的提升效果尚需进一步研究。
　　关键词：腐植酸复合肥;冬小麦;产量;养分吸收
　　中图分类号：S143.58文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）05-0089-05
　　冬小麦是我国重要粮食作物，其生长过程和产量受诸多限制因素影响，在排除其他影响产量的主要限制因素后，氮素有效性对产量起到重要作用[1]。施氮是农业生产中保持土壤肥力和小麦单产的主要措施，然而实际生产中，由于氮素挥发、淋溶和径流等造成损失，引起氮肥利用效率低和环境污染等问题[2]，目前我国氮肥的当季利用率均在40%以下[3-5]，减少氮素损失以提高氮肥利用效率对于减少氮肥用量、实现农业可持续发展和环境友好都具有重要意义。。
　　开展肥料科技创新、改善施肥技术、研发新型肥料是目前适应我國农业行情的正确方向。新型增效氮肥是提高氮素生物有效性的可行途径，是近年来肥料研发领域研究的热点。腐植酸因含有多种活性基团，具有较强的离子交换能力和吸附能力，能够改善土壤性能，进而提高氮素和锰等微量元素的生物有效性[6，7]。因此，研究认为复合肥中添加腐植酸可通过腐植酸分子与氮的络合作用，减缓氮肥中氮的释放速率，延长氮在土壤中的保留时间，并通过促进土壤团粒结构的形成提高作物对氮素的吸收，从而提高氮素有效性[8-12]。同时，石灰性土壤中锰亏缺是限制冬小麦产量持续提升和品质提高的重要因素。全国缺锰土壤面积约占耕地面积的21%，腐植酸被认为能促进锰等微量元素的吸收。腐植酸复合肥作为一种增效肥料，有机无机相配合平衡施肥，对土壤肥力保持及其持续利用具有重要意义[7]。但腐植酸复合肥肥效与其添加腐植酸量密切相关，目前尚缺乏关于复合肥中腐植酸含量对冬小麦增产和氮、锰等养分增效影响的研究。
　　本研究拟在田间条件下，通过施用不同腐植酸含量的复合肥，以施用普通复合肥（不含腐植酸）为对照，比较其对冬小麦产量和对氮、锰吸收的影响，明确不同腐植酸含量对复合肥施肥效应的影响，以期为腐植酸复合肥在华北石灰性土壤冬小麦生产中的应用提供技术参考。
　　1材料与方法
　　1.1试验地概况
　　试验于2016年在山东省德州市临邑县德平镇富民农场进行。该区地处鲁北黄泛平原，属暖温带大陆性季风气候，年平均气温13.5℃，年均降水量566mm。试验地土壤类型为潮土，pH值8.4，有机质含量10.9g/kg，碱解氮53.4mg/kg，速效磷21.5mg/kg，速效钾136.0mg/kg。
　　1.2试验设计及方法
　　根据复合肥种类和氮肥用量，采用大田小区试验法共设8个处理：（1）无氮处理（N0）;（2）普通复合肥撒施（CF）;（3）Ⅰ型腐植酸复合肥撒施（腐植酸含量1%，HCF1）;（4）Ⅱ型腐植酸复合肥撒施（腐植酸含量2%，HCF2）;（5）Ⅲ型腐植酸复合肥撒施（腐植酸含量3%，HCF3）;（6）Ⅳ型腐植酸复合肥撒施（腐植酸含量4%，HCF4）;（7）Ⅴ型腐植酸复合肥撒施（腐植酸含量5%，HCF5）;（8）Ⅵ型腐植酸复合肥撒施（腐植酸含量6%，HCF6）。试验地面积为0.102hm2。
　　除N0外，所有处理总施氮量均为225kg/hm2，基施135kg/hm2，其余90kg/hm2于冬小麦起身拔节时追施。试验所用普通复合肥和腐植酸新型复合肥均由河南心连心化肥有限公司生产提供，含氮20%、P2O520%、K2O5%。N0处理磷肥施用量为135kg/hm2（重过磷酸钙，P2O544%），钾肥施用量为33.75kg/hm2（氯化钾，K2O60%）。随机区组排列，重复3次，小区面积4m×10m=40m2。前茬作物为玉米。玉米收获后秸秆全部机械化粉碎还田，肥料按照试验处理撒施后机械翻耕和整地。供试冬小麦品种为良星77。10月14日机播，播种量225kg/hm2，行距25cm。后期管理与当地农场管理方式相同。
　　1.3测定指标及方法
　　小麦出苗后每小区随机选择长1m的2行冬小麦（0.5m2）测定出苗数;成熟期测定有效分蘖与有效穗数。小麦收获后采集0～20cm土壤样品，风干过2mm筛后测定有机质和碱解氮含量。碱解氮采用凯氏定氮法测定，有机质采用重铬酸钾滴定法测定。
　　分别在苗期、灌浆期和成熟期采集冬小麦植株测定干物质重，粉碎后通风橱内用硫酸和双氧水高温消煮，之后测定植株氮和锰含量。采用凯氏定氮法测氮，原子吸收分光光度计法（GB/T5009.90—2003）测定锰。收获后每小区选择干扰较小的单位面积测定冬小麦穗数、穗粒数、千粒重。小区计产，换算成公顷产量。计算氮肥利用率，公式为：
　　氮肥利用率=施氮处理氮吸收量-不施氮处理氮吸收量施氮量×100%
　　1.4数据分析和做图
　　试验数据采用SPSS16.0软件进行方差分析，非连续变量平方根反正弦转换后进行方差分析;处理间差异显著性分析采用LSD法（P<0.05）。采用Sigmaplot12.5软件绘图。
　　2结果与分析
　　2.1复合肥中腐植酸含量对小麦生长的影响 　　由表1看出，施用复合肥能够提高冬小麦有效分蘖数，其效果与腐植酸含量显著相关。与N0相比，腐植酸含量为4%～6%的复合肥处理（IV、V和VI型）能够显著提高冬小麦有效分蘖数;普通复合肥及腐植酸含量为4%、5%的复合肥对冬小麦出苗数有显著促进作用。
　　由图1看出，腐植酸复合肥在苗期和成熟期一定程度上能够提高冬小麦地上部生物量。其效果与冬小麦生育期和腐植酸含量有关，苗期IV型腐植酸复合肥处理对冬小麦生物量提升效果最为显著，成熟期V型腐植酸复合肥处理对冬小麦生物量提升效果最好，显著优于N0处理。但所有种类复合肥对冬小麦灌浆期及成熟期生物量均无显著提升作用。
　　2.2复合肥中腐植酸含量对小麦产量及其构成因素的影响
　　由表2可以看出，与N0相比，施用不同种类复合肥处理均能显著增加冬小麦产量;但施氮量相同时，普通复合肥处理及不同腐植酸含量复合肥处理间冬小麦产量均无显著差异;复合肥中腐植酸含量对冬小麦穗粒数和千粒重等产量构成因素均无显著促进作用;与N0相比，普通复合肥及II、IV和VI型腐植酸复合肥能够显著增加单位面积有效穗数，但不同复合肥处理间无显著差异。以上结果表明，氮肥用量是影响冬小麦产量的关键因子，复合肥中腐植酸含量对冬小麦产量及其构成因素无显著影响。
　　2.3复合肥中腐植酸含量对小麦养分吸收和氮肥利用率的影响
　　由图2看出，施用复合肥对小麦地上部秸秆氮素含量无显著促进作用，促进吸收的氮素主要分配到籽粒中，其中IV型腐植酸复合肥处理的冬小麦籽粒氮素吸收量最高。而施用普通复合肥和V型腐植酸复合肥处理的冬小麦氮素利用率明显高于其它复合肥处理（图3）。与普通复合肥处理相比，I、II、III和VI型腐植酸复合肥处理能够显著提高籽粒中锰吸收量，施用复合肥对秸秆锰素吸收量无显著促进作用（图2）。氮肥施用量和复合肥中腐植酸含量对土壤养分含量无显著促进作用（表3）。
　　3讨论与结论
　　众多研究表明，腐植酸肥料能够促进植物对氮素的吸收，并提高氮素利用率[7，13-19]，增加冬小麦产量[20]。而本研究结果表明：氮肥用量是影响冬小麦产量的关键因子，但复合肥中腐植酸含量对冬小麦产量和产量构成因素无显著促进作用，这与前人研究结论不同。本试验结果表明复合肥中腐植酸含量为5%时氮肥利用率最高，但与普通复合肥相比无显著提升作用。以往研究表明，腐植酸作为复合肥添加剂时其含量在4%～8%最适宜[21]，与本研究结果相吻合。尽管由于土壤中残留肥料氮素的存在，氮肥利用率不能完全代表当季施入的肥料有效性[22]，但其能够反映氮素有效性和作物吸收能力的提升。
　　腐植酸被認为能促进微量元素的吸收。本研究结果表明，与普通复合肥相比，腐植酸复合肥对冬小麦秸秆锰吸收量无显著促进作用，但能促进锰向籽粒中转移分配。尽管腐植酸能够扩大根系养分吸收范围和能力，但土壤锰含量较低不能满足作物吸收，腐植酸复合肥对土壤锰吸收的影响尚需进一步研究。以往研究结果表明，施用腐植酸肥料能够提高土壤有机质含量，然而本试验结果中，施用腐植酸复合肥并未显著提高土壤有机质含量。其原因可能是现在腐植酸肥料生产工艺中往往注重其低碳化，生产高纯度腐植酸肥料时，用高质量高活性的腐植酸造成腐植酸复合肥有机碳含量低。另外，腐植酸影响根际土壤微生物组成和功能，有可能加速土壤有机质降解成速效养分供植物吸收利用或者被淋溶到下层土壤中。
　　本研究结果表明，复合肥中腐植酸含量对冬小麦产量无显著增加作用，其含量为5%时氮肥利用率最佳，但与普通复合肥相比无显著促进作用;所有腐植酸复合肥处理对土壤有机质及碱解氮含量未表现出显著提升作用。由于本试验为一季试验，腐植酸肥料对冬小麦增产和氮肥利用率的提升效果尚需进一步研究。
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