張霞 李健 潘孝青 邵樂(lè) 秦楓 翟頻 楊杰 顧洪如

摘要：? 針對(duì)中國(guó)化肥施用量較高、大田作物畜禽糞污有機(jī)肥施用率低等問(wèn)題，以稻麥輪作體系為研究對(duì)象，在相等的施氮量（稻季 300 ?kg/hm 2 ，麥季 225 ?kg/hm 2 ）條件下，以熟化墊料不同比例替代化肥[不施肥對(duì)照（CK）、施化肥（CF）、熟化墊料氮替代1/4氮素化肥氮（1/4DL）、熟化墊料氮替代1/2氮素化肥氮（1/2DL）、熟化墊料氮替代3/4氮素化肥氮（3/4DL）以及熟化墊料氮全量替代氮素化肥氮]，研究了在相等施氮量條件下熟化墊料替代化肥對(duì)稻麥輪作體系作物產(chǎn)量、土壤肥力以及重金屬的影響。結(jié)果表明，在水稻季施氮量 300 ?kg/hm 2 條件下，熟化墊料替代處理的產(chǎn)量達(dá)到單施化肥處理的產(chǎn)量。不同處理間小麥產(chǎn)量差異極顯著，隨熟化墊料替代量增加，小麥產(chǎn)量表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，1/2DL處理的小麥產(chǎn)量最高。稻麥輪作三季后，熟化墊料替代氮素化肥處理耕層 0～ 20 cm 土壤全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量、pH值均表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，3/4DL處理最高，而磷含量及電導(dǎo)率則呈線性增加趨勢(shì)。稻麥輪作三季后，耕層 0～ 20 cm土壤銅、鋅總含量均高于試驗(yàn)前土壤銅、鋅總含量，各處理銅、鋅、鎘、砷、鉛等指標(biāo)均在土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2018）范圍內(nèi)。稻麥輪作三季后，土壤內(nèi)有效態(tài)銅、鋅、鎘、鉛含量均高于試驗(yàn)前土壤，砷則相反。對(duì)于施肥處理，土壤內(nèi)有效態(tài)銅、鋅含量隨熟化墊料施用量增加而增加，有效態(tài)鉛含量則隨墊料用量增加而降低，不同處理間有效態(tài)鎘含量差異不顯著。

關(guān)鍵詞：? 稻麥輪作; 有機(jī)肥; 土壤肥力; 重金屬

中圖分類號(hào)：? X713??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A??? 文章編號(hào)：? 1000-4440（2021）05-1175-08

Effects of different proportions of spent litters on crop yield， soil fertility and heavy metals in rice-wheat rotation

ZHANG Xia， LI Jian， PAN Xiao-qing， SHAO Le， QIN Feng， ZHAI Pin， YANG Jie， GU Hong-ru

（Institute of Animal Science， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Key Laboratory of Crop and Livestock Integrated Farming， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing 210014， China）

Abstract：? In order to solve the problems of excessive application of chemical fertilizer and low application rate of organic fertilizer in field crops in China， a field experiment was conducted to investigate the effects of spent litters on crop yield， soil fertility and heavy metals content in rice-wheat rotation. Under the condition of equal nitrogen application （300 ?kg/hm 2 ?in rice season， 225 ?kg/hm 2 ?in wheat season）， inorganic fertilizer was replaced by different proportions of spent litters. The experiment inclued no fertilizer treatment （CK）， inorganic fertilizer treatment （CF）， 1/4 litter fertilizer replacement treatment（1/4DL）， 1/2 litter fertilizer replacement treatment（1/2DL）， 3/4 litter fertilizer replacement treatment（3/4DL） and all litter fertilizer replacement treatment. The results clearly demonstrated that the yield in litters replacement treatment was consistent with that in inorganic fertilizer treatment in rice season. There was a significant difference in wheat yield among different treatments. The yield of wheat increased first and then decreased with the increase of spent litters application rate. The wheat yield in 1/2DL treatment was the highest. After three seasons of rice-wheat rotation， the total nitrogen content， total phosphorus content， organic matter content， pH value and electrical conductivity in 0-20 cm soil increased with the increase of spent litters application amount. The total nitrogen content， organic matter content and pH value increased first and then decreased， and all the parameters in the 3/4DL treatment were the highest. The phosphorus content and electrical conductivity showed linear increasing trend. The total contents of Cu and Zn in 0-20 cm soil were higher than those before the experiment after three seasons of rice-wheat rotation. The total contents of Cu， Zn， As， Pb and Cd in 0-20 cm soil were in the range of soil environmental quality risk control standard for soil contamination of agricultural land （GB 15618-2018）. After three seasons of rice-wheat rotation， the contents of Cu， Zn， Cd and Pb in 0-20 cm soil were higher than those before the experiment， but the content of As decreased. The contents of available Cu， available Zn increased with the increase of spent litters application rate， while the content of available Pb decreased. There was no significant difference in the content of available Cd among different treatments.

Key words：? rice-wheat rotation; organic fertilizer; soil fertility; heavy metals

稻麥輪作是長(zhǎng)江流域最重要的種植模式，常年稻麥種植面積高達(dá) ?1.3× 10? 7 ?hm? 2 ，占全國(guó)水稻小麥輪作種植總面積的 1/3 以上? [1-2] ，江蘇省常年輪作種植稻麥面積達(dá) ?1.3× 10? 6? hm 2? [3] 。中國(guó)稻麥輪作農(nóng)田普遍存在化肥施用量大、有機(jī)肥嚴(yán)重不足的不良情況，江蘇省稻麥輪作產(chǎn)區(qū)年均施氮量高達(dá) 550～ 680 ?kg/hm 2?? [4] 。采用有機(jī)肥替代部分化肥不僅大大降低了化肥過(guò)量施用對(duì)土壤的不良影響，而且與單獨(dú)施有機(jī)肥相比，化肥有機(jī)肥配施肥效較快、氮素當(dāng)季利用率相對(duì)較高，對(duì)于維持稻麥輪作作物的產(chǎn)量及促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義? [5-6] 。毛偉等認(rèn)為，在長(zhǎng)江中下游的河網(wǎng)區(qū)有機(jī)肥氮代替 20%～ 30%的化學(xué)肥料氮，對(duì)小麥產(chǎn)量可以達(dá)到單獨(dú)施化肥的產(chǎn)量結(jié)果，而且明顯提高中低肥力田的土壤有機(jī)質(zhì)含量? [7] 。用有機(jī)肥替代 20% 化肥時(shí)，水稻產(chǎn)量和綜合效益均最高? [8] 。歐陽(yáng)虹等人的多項(xiàng)研究結(jié)果表明，用25%的有機(jī)肥替代化肥時(shí)，水稻產(chǎn)量最高，且明顯有利于提高水稻的氮肥利用效率? [9-10] 。Han等也認(rèn)為稻麥輪作時(shí)增施有機(jī)肥顯著提高了稻麥的產(chǎn)量及氮肥利用效率? [11] 。和單施化肥相比，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤的培肥作用更好? [12-13] 。印度恒河平原稻麥輪作試驗(yàn)結(jié)果表明，多年增施有機(jī)肥顯著增加了土壤有機(jī)碳、水溶性碳含量? [14] ，降低了土壤容重? [15] 。Zhao等在河南封丘做的連續(xù) 9 年稻麥輪作試驗(yàn)結(jié)果顯示，施用有機(jī)肥顯著提高了土壤有機(jī)碳和活性炭含量，提高了土壤團(tuán)聚體的比例? [16] 。

近年來(lái)，中國(guó)畜牧業(yè)蓬勃發(fā)展，隨著生產(chǎn)規(guī)模的增加，糞尿排量也隨之增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)近年來(lái)全國(guó)每年畜禽糞便產(chǎn)生量約為 3.8× 10? 9? t。畜禽糞污尤其是豬場(chǎng)糞污異位發(fā)酵床處理，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部近幾年推薦的一種糞污處理方式? [17] 。熟化墊料作為一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)資源，含有豐富的養(yǎng)分。盡管從 2017 年起國(guó)家已經(jīng)再次提高飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但只是降低了畜禽飼料中重金屬的添加量，飼料內(nèi)仍然含有一定量的重金屬，從而使得發(fā)酵床熟化墊料內(nèi)含有一定量的重金屬元素? [18] 。長(zhǎng)期施用畜禽糞等有機(jī)肥可能引起重金屬在土壤及植物中富集，從而對(duì)生態(tài)環(huán)境及人身健康產(chǎn)生危害? [19] 。

本研究針對(duì)江蘇地區(qū)存在的化肥施用量大、有機(jī)肥施用比例低等問(wèn)題，以熟化墊料為有機(jī)肥，以稻麥輪作體系作為研究的對(duì)象，采用大田試驗(yàn)，在熟化墊料還田的基礎(chǔ)上，研究在相等施氮量條件下熟化墊料替代部分化肥對(duì)稻麥輪作體系下作物產(chǎn)量、土壤理化特性以及土壤重金屬含量的影響，以探究在化肥減施條件下熟化墊料與化肥配施在稻麥輪作生產(chǎn)體系中的適宜比例，構(gòu)建熟化墊料農(nóng)田安全施用技術(shù)體系，為當(dāng)?shù)氐钧溳喿黧w系下作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動(dòng)物科學(xué)基地試驗(yàn)田。該基地處于長(zhǎng)江中下游，北緯 32.36°，東經(jīng)118.83°，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。試驗(yàn)田土壤的類型為黃棕壤發(fā)育成的馬肝土。試驗(yàn)前耕層土壤 （0～ 20 cm）營(yíng)養(yǎng)成分為：有機(jī)質(zhì)含量9.70 ?g/kg ，全氮含量0.75 ?g/kg ，全磷含量0.56 ?g/kg ，速效鉀含量97.00 ?mg/kg 。前茬所種作物為紫云英。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于 2017 年至 2018 年進(jìn)行。水稻季施氮 300 ?kg/hm 2 ，小麥季施氮 225 ?kg/hm 2 。試驗(yàn)設(shè)置不同梯度的熟化墊料用量，共設(shè) 6 個(gè)處理，分別為：①不施肥對(duì)照（CK），②氮素化肥處理（CF），③熟化墊料氮替代1/4氮素化肥氮處理（1/4DL），④熟化墊料氮替代1/2氮素化肥氮處理（1/2DL），⑤熟化墊料氮替代3/4氮素化肥氮處理（3/4DL），⑥熟化墊料氮全量替代氮素化肥氮處理（QDL）。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。小區(qū)面積 5 m× 8 m，區(qū)組之間隔 1 m，小區(qū)之間間隔 50 cm。氮素化肥（CF）以60% N作底肥，熟化墊料氮1/4、1/2、3/4替代及全氮量替代處理以有機(jī)肥為底肥，其余以尿素追施，水稻季在分蘗高峰期一次性追施，小麥季在拔節(jié)期追施。

所用熟化墊料水分含量為 40%～ 50%，熟化墊料養(yǎng)分含量見(jiàn)表 1。試驗(yàn)田水稻季、小麥季田間管理同大田。第一季水稻品種為雜交稻Ⅱ優(yōu) 999，第二季小麥品種為寧麥 26，第三季水稻品種為南粳 5055。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成? 各處理每小區(qū)分別選取 2 個(gè) 2.0 m? 2 的田塊進(jìn)行收割，人工脫粒，測(cè)定實(shí)際產(chǎn)量。同時(shí)每小區(qū)選1.0 m? 2 調(diào)查單位面積穗數(shù)。并隨機(jī)選取 3 穴整株拔起，帶回實(shí)驗(yàn)室，剪去根部，測(cè)量水稻的株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)等指標(biāo)。將穗與秸稈分開(kāi)，殺青后于 60 ℃的烘箱烘干至恒質(zhì)量。稻谷脫殼后的糙米、秸稈與稻殼烘干后粉碎待測(cè)。

1.3.2 小麥的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成? 各處理每小區(qū)分別選取2個(gè)2.0 m? 2 的田塊收割，用小型實(shí)驗(yàn)用脫粒機(jī)脫粒，測(cè)定實(shí)際小麥產(chǎn)量。同時(shí)每一個(gè)小區(qū)分別取1.0 m長(zhǎng)兩行田塊調(diào)查穗數(shù)，每一個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取兩個(gè) 0.5 m行長(zhǎng)的小麥植株整株拔起，帶回實(shí)驗(yàn)室，剪去根部，調(diào)查其株高、穗長(zhǎng)以及穗粒數(shù)等指標(biāo)。小麥穗、秸稈分開(kāi)，置于 60 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒質(zhì)量。烘干后的樣品粉碎待測(cè)。

1.3.3 籽粒、秸稈等全氮含量? 采用凱氏定氮法測(cè)定。

1.3.4 土壤肥力? 在第三季水稻收獲時(shí)，每一個(gè)小區(qū)均采集 0～ 20 cm層的 2 個(gè)土壤樣品混合成一個(gè)混合樣，放在實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，并剔除雜物。土壤樣品過(guò) 100 目篩后，待測(cè)。土壤有機(jī)質(zhì)含量：采用重鉻酸鉀（K? 2 Cr? 2 O? 7 ）氧化外加熱法（ GB 7857-87）測(cè)定。全氮含量：采用凱氏定氮法測(cè)定。全磷含量：采用鉬銻抗混合顯色法測(cè)定（GB 9837-1988）。速效鉀含量：用 1 ?mol/L ?NH? 4 OAc溶液浸提，采用火焰原子吸收光度法測(cè)定。無(wú)機(jī)氮含量：采用 2 ?mol/L 的KCl溶液提取，銨態(tài)氮含量直接使用連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀測(cè)定，硝態(tài)氮含量采用人工紫外分析光度法測(cè)定。pH 值：用水土比為 ?2.5∶ 1.0（質(zhì)量比）進(jìn)行振蕩提取，直接使用 Mettler Toledo FiveEasy Plus pH計(jì)測(cè)定。電導(dǎo)率：使用Hanna instruments ES215 Conductivity Meter電導(dǎo)率儀測(cè)定。

重金屬含量測(cè)定：土壤重金屬采用 HF∶? HNO? 3 ∶ HClO? 4 為 2∶? 1∶ 1（體積比）的混酸消煮，不同有效態(tài)重金屬采用DTPA浸提法浸提，消煮液及提取液用江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室的（Inductively Coupled Plasma，ICP）電感耦合等離子體測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻、麥產(chǎn)量

第一季水稻實(shí)測(cè)產(chǎn)量在 9 222.94～? 9 978.32 ??kg/hm 2 ，氮素化肥處理產(chǎn)量最高（表2），不同處理間水稻實(shí)測(cè)產(chǎn)量及千粒質(zhì)量差異均不顯著。有效穗不同處理間差異顯著，1/2DL處理有效穗最高1 hm 2 ?1.793× 10? 6 穗，其次是熟化墊料全量替代處理（QDL） 1 hm 2 ?1.730× 10? 6 穗，CK最低為1 hm 2 ?1.490× 10? 6 穗。

第二季不同處理之間的小麥產(chǎn)量差異顯著 （ P < 0.05），隨熟化墊料替代量的增加，小麥產(chǎn)量呈現(xiàn)出先增長(zhǎng)后逐漸減少的趨勢(shì)，1/2DL處理的小麥產(chǎn)量最高（表2），其產(chǎn)量由高到低依次為1/2DL（ 6 153.58 ??kg/hm 2 ）>1/4DL（ 5 777.41 ??kg/hm 2 ）>CF（ 5 489.85 ??kg/hm 2 ）>3/4DL（ 4 959.51 ??kg/hm 2 ）>QDL（ 3 726.56 ??kg/hm 2 ）>CK（ 1 585.01 ??kg/hm 2 ）。小麥穗粒數(shù)在 28.02 至38.62 之間，CF處理（38.62）顯著高于其他處理，CK（28.02）及QDL（29.11）顯著低于其他處理，1/4DL、1/2DL、3/4DL處理穗粒數(shù)處于中等水平。有效穗數(shù)在不同處理之間差異顯著，隨熟化墊料替代量增加表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢(shì)，從高到低依次為 1/2DL、1/4DL、CF、3/4DL、QDL、CK。

第三季水稻施肥處理產(chǎn)量 （9 142.72～? 9 800.31 ??kg/hm 2 ）顯著高于不施肥對(duì)照產(chǎn)量 （8 216.69 ??kg/hm 2 ）（表2）。4個(gè)熟化墊料氮替代氮素化肥氮處理間水稻產(chǎn)量無(wú)顯著差異，且均與氮素化肥處理無(wú)顯著差異。施用熟化墊料量較多的QDL、1/2DL、3/4DL處理的水稻穗粒數(shù)顯著高于CK及CF、 1/4DL 。水稻單位面積有效穗數(shù)隨熟化墊料替代量的增加而顯著降低，從高到低依次為CF、1/4DL、 1/2DL 、3/4DL、QDL、CK。稻谷千粒質(zhì)量CK最高，為 26.37 g。在施肥處理中，隨著熟化墊料替代量增加，千粒質(zhì)量逐漸增加，1/2DL處理千粒質(zhì)量達(dá)到峰值，在此之后隨著熟化墊料替代量增加，千粒質(zhì)量逐漸減少。

由表3可知，三季稻麥總產(chǎn)量不同處理之間差異顯著，CF處理的產(chǎn)量最高，為 25 271.23 ??kg/hm 2 。其次是 1/2DL處理，產(chǎn)量為 25 266.79 ??kg/hm 2 。

2.2 土壤理化性質(zhì)

2.2.1 土壤養(yǎng)分含量? 稻麥輪作三季后（表4），土壤全氮含量為 ?0.53～ 0.80 ?g/kg ，并隨熟化墊料替代量增加表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)。3/4DL處理全氮含量最高為 0.80 ?g/kg ，CF處理與1/4DL處理土壤全氮含量均為 0.60 ?g/kg 。土壤全磷含量為 0.49～ 1.01 ?g/kg ，不同處理之間表現(xiàn)為隨著熟化墊料替代量的增加而顯著上升。QDL處理土壤全磷含量最高，為1.01 ?g/kg 。隨著熟化墊料替代量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量從 1.13%顯著上升至 1.52% （ P < 0.05）。1/2DL、3/4DL、QDL處理其耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為 1.49%、1.52%、1.50%，顯著高于CK及CF處理的 1.13%、1.14% （ P < 0.05）。土壤銨態(tài)氮含量隨熟化墊料替代量增加呈下降趨勢(shì)，單施化肥處理（CF）銨態(tài)氮含量最高，為15.26 ?mg/kg ，顯著高于CK的11.86 ?mg/kg ，但1/4DL、1/2DL、3/4DL處理銨態(tài)氮含量與CF處理差異不顯著。土壤硝態(tài)氮含量隨熟化墊料替代量增加先增加后降低，各施肥處理土壤硝態(tài)氮含量顯著高于CK，其中1/4DL處理與1/2DL處理硝態(tài)氮含量最高，其次是CF處理，再次是QDL、3/4DL處理。隨熟化墊料替代量增加，耕層土壤pH值顯著增加， CK與CF處理最低，分別為6.12與6.13，3/4DL處理土壤pH值最高，為6.62。土壤電導(dǎo)率隨熟化墊料替代量增加顯著增加，從CK的35.17 ?μS/cm 增加到QDL處理的57.67 ?μS/cm 。

2.2.2 土壤重金屬含量

2.2.2.1 土壤重金屬總量 稻麥輪作三季后，耕層 0～ 20 cm土壤總銅含量 30.10～ 33.87 ?mg/kg 、總鋅含量 49.09～ 61.80 ?mg/kg 、總鎘含量0.14～0.23 ?mg/kg 均高于試驗(yàn)前土壤總銅含量（28.53 ?mg/kg ）、總鋅含量（47.44 ?mg/kg ）、總鎘含量（0.13 ?mg/kg ）， 總砷含量 24.84～ 27.32 ?mg/kg ，其中只有 1/4DL處理的總砷含量高于試驗(yàn)前土壤總砷含量。耕層 0～ 20 cm土壤總鉛含量 （20.63～ 22.02 ?mg/kg ）低于試驗(yàn)前土壤總鉛含量（22.43 ?mg/kg ）（表5）。所有處理土壤銅、鋅、砷、鎘、鉛的總含量均在中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2018）對(duì)于5.5

2.2.2.2 土壤有效態(tài)重金屬含量? 稻麥輪作三季后，土壤有效態(tài)銅含量 （4.54～ 8.60 ?mg/kg ）、有效態(tài)鋅含量 （1.29～ 6.71 ?mg/kg ）、有效態(tài)鎘含量 （0.043～ 0.048 ?mg/kg ）、有效態(tài)鉛含量 （0.98～ 1.26 ?mg/kg ）均高于試驗(yàn)前土壤有效態(tài)銅含量（3.37 ?mg/kg ）、有效態(tài)鋅含量（1.47 ?mg/kg ）、有效態(tài)鎘含量（0.041 ?mg/kg ）及有效態(tài)鉛含量（0.83 ?mg/kg ），而有效態(tài)砷含量 （0.24～ 0.32 ?mg/kg ）低于試驗(yàn)前土壤有效態(tài)砷含量（0.39 ?mg/kg ）（表6）。對(duì)于施肥處理，土壤銅、鋅有效態(tài)含量隨熟化墊料替代量增加呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，QDL處理的有效態(tài)銅含量、有效態(tài)鋅含量均達(dá)到最高值。有效態(tài)鉛含量則隨熟化墊料替代量增加呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，從CF處理的1.24 ?mg/kg 與1/4DL處理的1.26 ?mg/kg 顯著降至1/2DL處理的 1.01 ?mg/kg 、 3/4DL 處理的 0.98 ?mg/kg 以及QDL處理的 0.99 ?mg/kg 。有效態(tài)鎘含量不同處理間無(wú)顯著差異。

3 討 論

3.1 熟化墊料對(duì)稻麥輪作產(chǎn)量的影響

作物產(chǎn)量是衡量經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，無(wú)論是施用化肥還是用有機(jī)肥替代，均要在保證一定產(chǎn)量的前提下進(jìn)行。本研究是在熟化墊料氮等量替代氮素化肥氮條件下進(jìn)行。在本大田試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的處理下，第一季的雜交水稻單施氮素化肥（CF）處理水稻產(chǎn)量最高，這是因?yàn)樵谕寥婪柿ο鄬?duì)較低時(shí)，化肥提供豐富的速效養(yǎng)分對(duì)產(chǎn)量水平有較大的提升? [20-22] ，但不同處理間的水稻產(chǎn)量差異不大。第二季小麥在相同施氮量（225 ?kg/hm 2 ）條件下，不同處理之間產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平，1/2DL處理產(chǎn)量最高，為 6 153.58 ??kg/hm 2 。主要是通過(guò)增加小麥的有效穗數(shù)達(dá)到增產(chǎn)的效果，也證明了適宜的有機(jī)肥氮替代比例替代化肥氮是能夠滿足作物對(duì)氮素養(yǎng)分的需求? [23] 。與1/2DL處理相比，3/4DL與QDL小麥產(chǎn)量顯著降低，說(shuō)明由于有機(jī)肥速效養(yǎng)分釋放慢，在相對(duì)較短的時(shí)期內(nèi)高量有機(jī)肥替代化肥尚不能滿足作物生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求? [12，24-25] 。拔節(jié)期追施化肥促進(jìn)了分蘗的分化，1/2DL處理的有效穗數(shù)顯著高于其他處理，說(shuō)明1/2DL處理能滿足此階段營(yíng)養(yǎng)需要。熟化墊料施用量大的3/4DL、QDL處理，由于有機(jī)肥養(yǎng)分釋放慢而致使有效穗數(shù)顯著下降。1/2DL、 3/4DL 、QDL處理的小麥穗粒數(shù)顯著低于CF處理，說(shuō)明在籽粒分化形成期對(duì)營(yíng)養(yǎng)敏感，由于有機(jī)肥速效氮供應(yīng)不足，使穗粒數(shù)顯著下降。第三季粳稻產(chǎn)量施肥處理（熟化墊料氮全量替代氮素化肥氮處理除外）顯著高于CK。尤其是1/2DL處理與CF處理水稻產(chǎn)量差異很小，穗粒數(shù)以及千粒質(zhì)量顯著高于單施化肥處理，說(shuō)明 1/2DL處理對(duì)土壤肥力提升高于單施化肥處理。與 1/2DL處理相比，QDL處理第三季的水稻產(chǎn)量降低，這主要是由于速效養(yǎng)分的供應(yīng)較低引起的? [12] 。與水稻相比，小麥對(duì)有機(jī)肥替代化肥的效果更明顯。從三季稻麥產(chǎn)量總和可以看出，CF處理產(chǎn)量最高 ，達(dá)到 25 271.23 ??kg/hm 2 ，1/4DL、1/2DL、3/4DL處理稻麥總產(chǎn)量均達(dá)到了單施化肥的產(chǎn)量水平。說(shuō)明在本試驗(yàn)中， 1/4DL 、 1/2DL 、 3/4DL 處理能夠滿足稻麥生產(chǎn)的營(yíng)養(yǎng)需求。

3.2 熟化墊料對(duì)稻麥輪作農(nóng)田土壤養(yǎng)分及pH值的影響

很多研究結(jié)果表明，有機(jī)肥替代部分化肥可明顯提高土壤肥力? [25-26] 。本研究結(jié)果顯示，稻麥輪作三季后，隨熟化墊料替代化肥量的增加，耕層 ?0～ 20 cm土壤全磷含量及有機(jī)質(zhì)含量增加，這是因?yàn)橛袡C(jī)肥補(bǔ)充了土壤內(nèi)的磷素，使土壤磷含量提高。同時(shí)，耕層內(nèi)的土壤及外源有機(jī)肥中的大量微生物也通過(guò)腐殖化，把耕層外源的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)質(zhì)的成分? [5，27-28] 。土壤全氮含量隨熟化墊料替代量的增加表現(xiàn)為先增加后降低，3/4DL處理達(dá)到最高，這說(shuō)明高量有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤肥力的提升效果更好，但在短期內(nèi)由于速效養(yǎng)分釋放較慢會(huì)使作物的產(chǎn)量受到一定影響，這與侯紅乾等對(duì)有機(jī)肥長(zhǎng)期（30年）替代化肥的研究結(jié)果一致? [12] 。

長(zhǎng)期大量施化肥也是引起農(nóng)田耕層土壤酸化的主要及重要原因之一? [29-31] 。很多數(shù)據(jù)表明，隨著有機(jī)肥使用量的增加，耕層土壤的pH值明顯增加。孟紅旗通過(guò)研究長(zhǎng)年施用有機(jī)肥條件下，不同類型土壤不同施肥方式下土壤pH值變化，認(rèn)為長(zhǎng)期使用有機(jī)肥料，可以彌補(bǔ)因?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品移除而引起的土壤堿性物質(zhì)的損失，從而有效緩解耕層土壤的酸化? [30] 。有研究數(shù)據(jù)證明使用有機(jī)肥提高了耕層土壤的pH緩沖容量（pHBC）和抗酸化能力? [32-33] 。很多研究結(jié)果表明隨著有機(jī)肥施用量的增加，土壤pH值提高? [34] 。本研究發(fā)現(xiàn)，稻麥輪作三季后，隨著有機(jī)肥替代化肥比例增加，土壤pH增加。

3.3 熟化墊料對(duì)稻麥輪作土壤重金屬殘留的影響

化肥和有機(jī)肥料中均含有一定量的重金屬? [35-36] ，長(zhǎng)期施用化肥或有機(jī)肥均可能造成土壤重金屬累積? [37-38] 。Liao等研究認(rèn)為中國(guó)農(nóng)田土壤重金屬的主要來(lái)源為大氣沉降、施肥和灌水? [39] ，Peng等認(rèn)為中國(guó)南方地區(qū)畜禽糞便是土壤重金屬的主要來(lái)源之一? [40] ，還有其他研究者認(rèn)為長(zhǎng)期施用有機(jī)肥使土壤重金屬累積? [40-41] 。本研究結(jié)果顯示，連續(xù)施用三季有機(jī)肥后，土壤銅、鋅、鎘總量均有累積現(xiàn)象。但是土壤有效態(tài)重金屬含量的變化不同，金屬元素之間差異較大。稻麥輪作三季后，土壤有效態(tài)銅、鋅、鎘、鉛含量均高于試驗(yàn)前土壤，而且隨著有機(jī)肥替代量增加，有效態(tài)銅、鋅含量顯著增加，這說(shuō)明施用有機(jī)肥對(duì)土壤有效態(tài)重金屬的累積作用。但是土壤有效態(tài)鉛含量則隨有機(jī)肥替代量增加而降低，這可能是因?yàn)槭┯檬旎瘔|料顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，土壤有機(jī)質(zhì)表面的官能基團(tuán)如羧基、羥基等與Pb結(jié)合? [42-43] ，同時(shí)熟化墊料提高了土壤的pH值? [44] ，兩方面均可以降低土壤有效態(tài)鉛的含量。

參考文獻(xiàn)：

[1]? 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒[M].北京： 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2019.

[2] 夏文建.優(yōu)化施氮下稻麥輪作農(nóng)田氮素循環(huán)特征[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2011.

[3] 朱利群，王春杰，陳利根，等.長(zhǎng)江下游稻麥輪作農(nóng)田不同施肥措施的固碳潛力分析[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28（7）：1249-1261.

[4] 崔 振.江蘇泰州市稻-麥輪作體系土壤氮磷鉀養(yǎng)分平衡狀況[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2019，25（6）：1002-1009.

[5] 聶佳如.有機(jī)肥與化肥配施對(duì)土壤養(yǎng)分的影響研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2016，41（9）： 52-55.

[6] 李春喜，劉 晴，邵 云，等.有機(jī)物料還田和減施氮肥對(duì)麥-玉周年農(nóng)田碳氮水足跡及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2020，37（4）： 527-536.

[7] 毛 偉，曾洪玉，李文西，等.不同土壤肥力下有機(jī)氮部分替代化學(xué)氮對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成及土壤養(yǎng)分的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2020，36（5）：1189-1196.

[8] 鄭仁兵，李 敏，韓 上，等.有機(jī)肥替代氮肥的水稻產(chǎn)量效應(yīng)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017， 45（22）：32-33，64.

[9] 張 丹. 湖北稻麥輪作系統(tǒng)中有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施效應(yīng)研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[10] 歐楊虹，徐陽(yáng)春，沈其榮.有機(jī)氮部分替代無(wú)機(jī)氮對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，25（1）：106-111.

[11] HAN X M， HU C， CHEN Y F， et al. Crop yield stability and sustainability in a rice-wheat cropping system based on 34-year field experiment[J]. European Journal of Agronomy， 2020， 113：125965.

[12] 侯紅乾，冀建華，劉秀梅，等.不同比例有機(jī)肥替代化肥對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響[J].土壤， 2020， 52（4）： 758-765.

[13] 呂真真，吳向東，侯紅乾，等.有機(jī)-無(wú)機(jī)肥配施比例對(duì)雙季稻田土壤質(zhì)量的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2017，23（4）：904-913.

[14] BRAR B S， SINGH K， DHERI G S， et al. Carbon sequestration and soil carbon pools in a rice-wheat cropping system： Effect of long-term use of inorganic fertilizers and organic manure - ScienceDirec[J]. Soil and Tillage Research， 2013， 128（1）：30-36.

[15] CHAUDHARY S， DHERI G S， BRAR B S. Long-term effects of NPK fertilizers and organic manures on carbon stabilization and management index under rice-wheat cropping system[J]. Soil and Tillage Research， 2017， 166：59-66.

[16] ZHAO Z H， GOO S F， LU C Y， et al. Effects of different tillage and fertilization management practices on soil organic carbon and aggregates under the rice-wheat rotation system[J]. Soil and Tillage Research， 2021，212：105071.

[17] 顧洪如，楊 杰，潘孝青，等.異位發(fā)酵床豬糞尿處理技術(shù)綜述[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017， 45（21）：6-9.

[18] 張 霞，李 健，潘孝青，等.發(fā)酵床熟化墊料重金屬含量、形態(tài)及農(nóng)用潛在風(fēng)險(xiǎn)分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2020，36（5）：1212-1217.

[19] 孫國(guó)峰，陳虞雯，盛 婧，等.稻麥農(nóng)田土壤Cu累積條件下豬糞安全施用量[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（12）：2361-2366.

[20] 劉守龍，童成立，吳金水，等.等氮條件下有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比對(duì)水稻產(chǎn)量的影響探討[J].土壤學(xué)報(bào)，2007，44（1）：106-112.

[21] 侯紅乾，冀建華，劉秀梅，等.不同比例有機(jī)肥替代化肥對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響[J].土壤，2020，52（4）：758-765.

[22] 侯紅乾，劉秀梅，劉光榮，等.有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施比例對(duì)紅壤稻田水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（3）：516-523.

[23] 李永華，武雪萍，何 剛，等.我國(guó)麥田有機(jī)肥替代化學(xué)氮肥的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)環(huán)境效應(yīng)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，53（23）：4879-4890.

[24] XIN X L， QIN S W， ZHANG J B， et al. Yield， phosphorus use efficiency and balance response to substituting long-term chemical fertilizer use with organic manure in a wheat-maize system[J]. Field Crops Research， 2017， 208： 27-33.

[25] CAI Z C， QIN S W. Dynamics of crop yields and soil organic carbon in a long-term fertilization experiment in the Huang-Huai-Hai Plain of China[J]. Geoderma， 2006， 136（3）： 708-715.

[26] 王先挺，王 斌，孫萬(wàn)春，等.有機(jī)肥施用對(duì)稻麥輪作系統(tǒng)作物生產(chǎn)和土壤健康的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，61（8）：1531-1534.

[27] 李其勝，趙 賀，汪志鵬，等.有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)稻麥輪作土壤養(yǎng)分利用和酶活性的影響[J].土壤通報(bào)，2020，51（4）：912-919.

[28] QIN W， WANG D， GUO X， et al. Productivity and sustainability of rainfed wheat-soybean system in the North China Plain： results from a long-term experiment and crop modelling[J]. Scientific Reports，2015， 5（1）：17514.

[29] 孟紅旗. 長(zhǎng)期施肥農(nóng)田的土壤酸化特征與機(jī)制研究[D].咸陽(yáng)：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2013.

[30] 孟紅旗，呂家瓏，徐明崗，等.有機(jī)肥的堿度及其減緩?fù)寥浪峄臋C(jī)制[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2012，18（5）：1153-1160.

[31] 孟紅旗，劉 景，徐明崗，等.長(zhǎng)期施肥下我國(guó)典型農(nóng)田耕層土壤的pH演變[J].土壤學(xué)報(bào)，2013，50（6）：1109-1116.

[32] 姜 軍，徐仁扣，趙安珍.用酸堿滴定法測(cè)定酸性紅壤的pH緩沖容量[J].土壤通報(bào)，2006 （6）：1247-1248.

[33] SHI R，LIU Z， LI Y， et al. Mechanisms for increasing soil resistance to acidification by long-term manure application [J].Soil and Tillage Research，2019，185（1）：77-84.

[34] 陶玥玥，金梅娟，湯云龍，等.水生植物堆肥替代部分氮肥提高水稻產(chǎn)量與稻田土壤肥力[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33（18）：196-202.

[35] 王 美，李書(shū)田.肥料重金屬含量狀況及施肥對(duì)土壤和作物重金屬富集的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014， 20（2）： 466-480.

[36] 穆虹宇，莊 重，李彥明，等.我國(guó)畜禽糞便重金屬含量特征及土壤累積風(fēng)險(xiǎn)分析[J].環(huán)境科學(xué)，2020，41（2）：986-996.

[37] 劉 燦，秦魚(yú)生，趙秀蘭.長(zhǎng)期不同施肥對(duì)鈣質(zhì)紫色水稻土重金屬累積及有效性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2020， 39（7）： 1494-1502.

[38] NING C C， GAO P D， WANG B Q， et al. Impacts of chemical fertilizer reduction and organic amendments supplementation on soil nutrient， enzyme activity and heavy metal content[J]. Journal of Integrative Agriculture， 2017， 16（8）： 1819-1831.

[39] LIAO S， JIN G， KHAN M A， et al. The quantitative source apportionment of heavy metals in peri-urban agricultural soils with UNMIX and input fluxes analysis[J]. Environmental Technology & Innovation， 2020， 21（1/2/3/4）：101232.

[40] PENG H， CHEN Y L， WENG L P， et al. Comparisons of heavy metal input inventory in agricultural soils in North and South China： A review-ScienceDirect[J]. Science of The Total Environment， 2019， 660（C）：776-786.

[41] 夏文建，張麗芳，劉增兵，等.長(zhǎng)期施用化肥和有機(jī)肥對(duì)稻田土壤重金屬及其有效性的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2021，42（5）：2469-2479.

[42] LI F， LI Z， MAO P， et al. Heavy metal availability， bioaccessibility， and leach ability in contaminated soil： effects of pig manure and earth worms[J]. Environmental Science and Pollution Research，2019， 26（20）：20030-20039.

[43] WAN Y N， HUANG Q Q， WANG Q， et al. Accumulation and bioavailability of heavy metals in an acid soil and their uptake by paddy rice under continuous application of chicken and swine manure[J]. Journal of Hazardous Materials， 2019， 384：121293.

[44] HUANG Q Q， YU Y， WAN Y N， et al. Effects of continuous fertilization on bioavailability and fractionation of cadmium in soil and its uptake by rice （ Oryza sativa ?L.）[J]. Journal of Environmental Management，2018，215：13-21.

（責(zé)任編輯：蔣永忠）