徐富錦，常會(huì)慶

(河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003)

化肥的使用對(duì)我國(guó)糧食作物增產(chǎn)的貢獻(xiàn)巨大，其中，氮素又是限制作物產(chǎn)量的主要元素之一[1]。我國(guó)是肥料消費(fèi)大國(guó)，氮肥消費(fèi)量約占世界氮肥消費(fèi)量的35%。雖然高投入的氮肥保證了作物產(chǎn)量，但我國(guó)氮肥平均利用率僅約為30%[2]，氮肥的過量施用會(huì)導(dǎo)致氮肥利用效率低下，并且氮素流失會(huì)造成一系列環(huán)境問題[3]。大量研究[4]表明，有機(jī)投入品的施用或配施能顯著增加土壤養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度，調(diào)節(jié)養(yǎng)分釋放速率，緩解土壤氮素淋失，有利于培肥土壤和增加作物產(chǎn)量。因此，合理的替代施肥是提高氮肥利用率、實(shí)現(xiàn)化肥施用零增加目標(biāo)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

我國(guó)污泥產(chǎn)量巨大[5]，其無害化與資源化處置迫在眉睫。國(guó)家《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》明確提出污泥無害化處理滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，可用于土地改良、園林綠化和農(nóng)業(yè)利用等。目前，歐美國(guó)家用來改善土壤或作為農(nóng)作物肥料的污泥堆肥比例約為60%[6]，而我國(guó)污泥堆肥后農(nóng)用率不高[7]，但污泥堆肥作為一種無害化處理的有機(jī)物料，其氮、磷、有機(jī)質(zhì)含量豐富，適量施用有利于作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[8]，并且隨著城市污泥堆肥在農(nóng)用率、環(huán)境效應(yīng)和控制標(biāo)準(zhǔn)要求方面的提高，污泥堆肥中重金屬含量在逐年降低，重金屬風(fēng)險(xiǎn)在降低。所以污泥堆肥施用越來越受到人們的重視[9]。然而，過量施用污泥堆肥也會(huì)導(dǎo)致土壤碳、氮、磷大量累積，增加其淋失風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)環(huán)境的危害[10]。因此，選擇合理的污泥堆肥替代氮肥比例是其安全施用的重要依據(jù)。

小麥?zhǔn)潜狈绞倚酝寥?包括石灰性褐土)上種植的主要作物類型，與水稻、油葵等作物相比，其對(duì)重金屬的富集積累作用較弱[11]。石灰性褐土麥田廣泛分布于中國(guó)干旱和半干旱地區(qū)，其鹽基飽和度高，呈中性至堿性反應(yīng)，且無害化污泥堆肥在該類土壤上農(nóng)用的風(fēng)險(xiǎn)低[12]。因此，采用田間試驗(yàn)，通過設(shè)置不同比例污泥堆肥替代氮肥施用，開展污泥堆肥替代氮肥施用對(duì)石灰性褐土養(yǎng)分、氮素利用效率、養(yǎng)分淋失風(fēng)險(xiǎn)以及小麥產(chǎn)量和品質(zhì)等參數(shù)的綜合影響，旨在為石灰性褐土篩選適宜的污泥堆肥替代氮肥比例提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于河南科技大學(xué)開元農(nóng)場(chǎng)開展，該農(nóng)場(chǎng)位于河南省西部的洛陽(yáng)市(34°41′ N、112°27′ E)，試驗(yàn)點(diǎn)地處溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫為12.2～24.6 ℃，無霜期在210 d以上，年降水量為528～800 mm，日照時(shí)數(shù)為2 200～2 300 h，年均濕度為60%～70%。供試土壤類型為褐土，土壤質(zhì)地為壤土，其容重為1.44 g·cm-3，比重為2.58，孔隙度為43.99%，陽(yáng)離子交換量為31.89 cmol·kg-1，電導(dǎo)率為1.01 mS·cm-1。所選污泥堆肥中鎘、汞、鉛、鉻和砷含量分別為2.17、0.058、80.80、232.87和27.95 mg·kg-1，符合GB 4284—2018《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》。供試作物為豫麥58，化學(xué)肥料為尿素(N質(zhì)量含量為46%)、過磷酸鈣(P2O5質(zhì)量含量為16%)和氯化鉀(K2O質(zhì)量含量為60%)。土壤和污泥堆肥基本理化性質(zhì)見表1。

表1 土壤和污泥堆肥基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間試驗(yàn)開展研究，試驗(yàn)共設(shè)置7個(gè)處理：不施氮肥(WN)、常規(guī)施化肥(S0)、污泥堆肥替代氮肥20%(S1)、污泥堆肥替代氮肥50%(S2)、污泥堆肥替代氮肥100%(S3)、污泥堆肥替代氮肥200%(S4)和污泥堆肥替代氮肥300%(S5)。各處理除氮肥施用量不同外，磷、鉀肥施用量均一致，P2O5和K2O 施用量分別為90和60 kg·hm-2。每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積為2 m2。其中，常規(guī)施氮肥處理以1/3氮肥作為追肥，且S1、S2處理追肥量與常規(guī)施肥處理一致，其余處理不追肥；將各處理剩余氮肥作為基肥一次性施入。磷、鉀肥均作為基肥一次性施入大田。小麥播種采用人工開溝進(jìn)行，播種量為15 kg·hm-2；在小麥拔節(jié)期開溝撒施追肥，具體施肥方案及施肥量見表2。試驗(yàn)期間按當(dāng)?shù)卮筇锕芾矸绞竭M(jìn)行常規(guī)管理。

表2 不同處理施肥量

1.3 樣品采集與分析

在小麥拔節(jié)期和成熟期，每個(gè)小區(qū)按5點(diǎn)法采集表層(0～20 cm)土樣，剔除石礫和植物殘根等雜物，混合密封后帶回實(shí)驗(yàn)室，一部分土壤樣品置于4 ℃ 條件下保存，用于土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮測(cè)定：采用氯化鉀浸提-蒸餾法測(cè)定；一部分土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、研磨后分別過 0.85和0.12 mm孔徑篩后用于土壤理化指標(biāo)測(cè)定：pH值采用V(水)∶m(土)= 2.5∶1電位法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；土壤全氮含量采用半微量開氏法測(cè)定；土壤速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定。詳細(xì)測(cè)定方法見文獻(xiàn)[13]。小麥?zhǔn)斋@時(shí)，將地上部分小麥全部收獲，按小區(qū)分開單獨(dú)脫?？挤N。人工脫粒后曬干稱重記產(chǎn)，同時(shí)記錄每個(gè)小區(qū)的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。利用近紅外分析儀(DA7250)測(cè)定小麥品質(zhì)指標(biāo)(淀粉、蛋白質(zhì)、濕面筋、干面筋含量)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

1.4.1土壤肥力評(píng)價(jià)

根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)[14-15]，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，將土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀分為3個(gè)等級(jí)，確定土壤養(yǎng)分等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表3)。其中，全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將土壤酸堿性分為強(qiáng)酸性(<4.5)、弱酸性(4.5～<5.5)、微酸性(5.5～<6.5)、中性(6.5～<7.5)、堿性(7.5～<8.5)和強(qiáng)堿性(≥8.5)6級(jí)。

表3 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合實(shí)際情況，選取pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀5個(gè)指標(biāo)對(duì)開元農(nóng)場(chǎng)褐土進(jìn)行綜合肥力評(píng)價(jià)。為了消除參評(píng)指標(biāo)間的量綱差異，對(duì)選定的5項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將其轉(zhuǎn)化為肥力系數(shù)(fertility coefficient，F(xiàn)C，CF)[16]：

(1)

式(1)中，CF,i為分肥力值；xa、xp分別為相應(yīng)土壤養(yǎng)分缺乏、豐富的臨界值；xc為xa、xp的平均值。對(duì)于土壤pH值而言，xa、xp分別取值4.5、8.5。

土壤綜合肥力評(píng)價(jià)方法：采用修正的內(nèi)梅羅(Nemerow)指數(shù)法[17]計(jì)算土壤綜合肥力指數(shù)(integrated fertility index，IFI，IIF)：

(2)

式(2)中，IIF,i,a和IIF,i,min分別為針對(duì)各項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)測(cè)算的綜合肥力指數(shù)中的平均值和最小值；n為參與評(píng)價(jià)的土壤養(yǎng)分指標(biāo)個(gè)數(shù)，取值為5。根據(jù)綜合肥力指數(shù)值將土壤綜合肥力分為4個(gè)等級(jí)：<0.9，貧瘠；0.9～<1.8，一般；1.8～<2.7，肥沃；≥2.7，很肥沃。

1.4.2氮肥利用率相關(guān)計(jì)算[18]

氮肥偏生產(chǎn)力(PFP，kg·kg-1)等于施氮區(qū)產(chǎn)量除以施氮量；氮肥農(nóng)學(xué)效率(AE，kg·kg-1)等于施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量與不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量差值除以施氮量。

1.4.3養(yǎng)分淋失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

有機(jī)指數(shù)通常用作表征土壤環(huán)境狀況，可用來反映外源有機(jī)物添加導(dǎo)致的土壤有機(jī)碳淋失潛在風(fēng)險(xiǎn)。土壤中營(yíng)養(yǎng)積累的潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用單因子指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法[19]。全氮評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值為4.85 mg·g-1[20]。有機(jī)指數(shù)計(jì)算公式為

IO=wTOC×wTN×0.95。

(3)

式(3)中，IO為有機(jī)指數(shù)；wTOC為土壤總有機(jī)碳質(zhì)量含量實(shí)測(cè)值，%；wTN為土壤總氮質(zhì)量含量實(shí)測(cè)值，%。有機(jī)指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 有機(jī)指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

(4)

(5)

式(4)～(5)中，Si為標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)(單因子指數(shù))；Ci為評(píng)價(jià)因子i的實(shí)際測(cè)定值，Cs為評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)值；FF為綜合污染指數(shù)；F為n項(xiàng)污染物污染指數(shù)平均值；Fmax為最大單項(xiàng)污染指數(shù)。

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析，采用SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析和相關(guān)性分析，不同處理間采用最小顯著差數(shù)法(LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)，采用Origin 2021作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 污泥堆肥替代氮肥對(duì)表層土壤養(yǎng)分含量及肥力的影響

在小麥拔節(jié)期和成熟期不同污泥堆肥替代氮肥處理土壤pH及養(yǎng)分含量變化見圖1。

各處理代號(hào)含義見表2。就同一生育期而言，直方柱上方英文小寫字母不同表示不同處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

污泥堆肥替代氮肥后土壤pH較S0處理呈下降趨勢(shì)，其中，拔節(jié)期各污泥堆肥替代處理土壤pH較S0處理顯著降低0.08～0.15個(gè)單位，成熟期未出現(xiàn)顯著變化。污泥堆肥替代氮肥增加了拔節(jié)期和成熟期表層土壤硝態(tài)氮含量，其中，在拔節(jié)期，當(dāng)替代氮肥比例超過20%時(shí)，表層土壤硝態(tài)氮含量較常規(guī)施肥處理分別顯著增加24.29%、50.00%、135.71%和202.38%；在成熟期，僅S2、S3處理表層土壤硝態(tài)氮含量較S0處理分別顯著增加33.14%和139.36%，其余處理沒有顯著變化。污泥堆肥替代氮肥顯著降低拔節(jié)期表層土壤銨態(tài)氮含量，相較于S0處理，各污泥堆肥替代處理土壤銨態(tài)氮含量顯著降低28.40%～53.44%；在成熟期，污泥堆肥替代氮肥顯著增加表層土壤銨態(tài)氮含量，各污泥堆肥替代處理土壤銨態(tài)氮含量較S0處理顯著增加99.99%～135.31%。另外，污泥堆肥不同比例替代氮肥增加了拔節(jié)期和成熟期土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷和速效鉀含量(圖1)，其中，各污泥堆肥替代處理土壤速效磷和速效鉀含量均較常規(guī)施肥處理顯著增加，且當(dāng)替代氮肥比例超過50%時(shí)，土壤全氮含量增加顯著。在拔節(jié)期，污泥堆肥替代氮肥各處理土壤有機(jī)碳含量較S0處理分別顯著增加24.04%～159.08%；在成熟期，當(dāng)替代氮肥比例超過50%時(shí)，土壤有機(jī)碳含量較S0處理顯著增加38.55%～70.65%。在拔節(jié)期，污泥堆肥替代氮肥處理均顯著增加土壤綜合肥力指數(shù)；在成熟期，土壤綜合肥力指數(shù)在替代氮肥比例超過20%時(shí)較S0處理顯著增加13.79%～34.48%。

2.2 不同污泥堆肥替代處理土壤氮肥利用率

AE和PFP反映了氮肥吸收對(duì)作物產(chǎn)量的影響。圖2表明，隨著污泥堆肥替代氮肥比例的增加，氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率先增加后降低。與S0處理相比，S1處理氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著增加43.33%，其余處理顯著降低46.81%～115.14%(P<0.05)，且各處理之間差異顯著。圖2還顯示，S1處理氮肥偏生產(chǎn)力略高于S0處理，但并未表現(xiàn)出顯著性差異，其他污泥堆肥替代處理相較于S0處理顯著降低10.82%～75.41%。

各處理代號(hào)含義見表2。就同一指標(biāo)而言，直方柱上方英文小寫字母不同表示不同處理間該指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

2.3 污泥堆肥替代氮肥對(duì)土壤養(yǎng)分淋失風(fēng)險(xiǎn)的影響

污泥堆肥替代氮肥增加石灰性褐土綜合肥力的同時(shí)，還增加了土壤養(yǎng)分累積風(fēng)險(xiǎn)(圖3)。圖3顯示，在小麥拔節(jié)期和成熟期，污泥堆肥替代氮肥后土壤綜合污染指數(shù)(FF)均小于1.0，全氮單因子指數(shù)(Si)均小于0.5。

各處理代號(hào)含義見表2。Si為全氮單因子指數(shù)，IO為有機(jī)指數(shù)，F(xiàn)F為綜合污染指數(shù)。就同一指標(biāo)而言，直方柱上方英文小寫字母不同表示不同處理間該指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

在拔節(jié)期和成熟期，當(dāng)替代氮肥比例超過50%時(shí)，土壤全氮單因子指數(shù)較S0處理分別顯著增加75.00%～93.75%和33.33%～66.67%(P<0.05)，土壤綜合污染指數(shù)較S0處理分別顯著增加115.38%～123.08%和30.77%～61.54%，但均屬于Ⅰ級(jí)清潔類型。就土壤有機(jī)碳而言，在拔節(jié)期污泥堆肥替代氮肥后，S2處理土壤有機(jī)碳的有機(jī)指數(shù)(IO)較常規(guī)施肥處理增加48.51%，其他替代處理顯著增加67.86%～495.83%，其中，S5處理土壤有機(jī)碳的有機(jī)指數(shù)為0.20，屬于Ⅲ級(jí)中度污染，說明此時(shí)土壤碳素淋失風(fēng)險(xiǎn)較大；在成熟期，當(dāng)污泥堆肥替代氮肥比例超過50%時(shí)，土壤有機(jī)碳的有機(jī)指數(shù)顯著增加96.00%～153.33%，此時(shí)土壤有機(jī)碳為Ⅱ級(jí)較清潔類型，說明此時(shí)土壤碳素的淋失風(fēng)險(xiǎn)較常規(guī)施肥處理升高。

2.4 污泥堆肥替代氮肥對(duì)小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

小麥產(chǎn)量3要素由穗粒數(shù)、穗數(shù)和千粒重構(gòu)成。由表5可知，隨著污泥堆肥替代氮肥比例的提高，小麥穗粒數(shù)和產(chǎn)量都呈先增加后降低趨勢(shì)。與S0處理相比，各污泥堆肥替代處理穗數(shù)較S0處理顯著降低7.82 %～21.68%(P<0.05)，但S1、S2處理小麥穗粒數(shù)顯著增加7.58%和11.41%，另外，S3處理小麥千粒重顯著增加3.28%。S1處理小麥產(chǎn)量比S0處理增加2.17%，其余處理小麥產(chǎn)量均顯著降低。這說明隨著污泥堆肥替代氮肥比例的提高，冬小麥產(chǎn)量先增加后減少，整體表現(xiàn)為當(dāng)污泥堆肥替代氮肥比例為20%時(shí)小麥產(chǎn)量可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

表5 不同污泥堆肥替代處理小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成

污泥堆肥替代氮肥對(duì)小麥籽粒淀粉、蛋白質(zhì)、干面筋和濕面筋含量變化的影響見表6。由表6可知，隨著污泥堆肥替代氮肥比例的增加，小麥籽粒中淀粉和蛋白質(zhì)含量呈增加趨勢(shì)，但差異不顯著；且污泥堆肥替代氮肥后小麥籽粒中濕面筋含量較S0處理有所降低，但僅S3處理顯著降低13.45%；隨著污泥堆肥替代氮肥比例的增加，小麥籽粒中干面筋含量呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)，當(dāng)替代比例超過50%時(shí)，籽粒干面筋含量有所降低，但均未達(dá)到顯著水平?？梢姡勰喽逊侍娲侍幚砜傮w上不會(huì)對(duì)小麥品質(zhì)造成顯著影響。

表6 污泥堆肥替代氮肥對(duì)小麥籽粒品質(zhì)的影響

3 討論

3.1 污泥堆肥替代氮肥對(duì)土壤肥力和氮肥利用效率的影響

適當(dāng)比例的污泥堆肥替代氮肥有利于土壤有機(jī)質(zhì)、全量養(yǎng)分及有效養(yǎng)分含量的維持和提高，減少化肥施用的同時(shí)提升土壤肥力[21]。筆者研究中，土壤銨態(tài)氮含量在小麥生育期先降低后升高，可能是小麥進(jìn)入養(yǎng)分吸收和干物質(zhì)積累高峰的拔節(jié)期后，對(duì)土壤銨態(tài)氮吸收量大，導(dǎo)致銨態(tài)氮含量降低，但拔節(jié)期追施氮肥后提高了土壤銨態(tài)氮含量；在成熟期土壤硝態(tài)氮含量較低，可能是因?yàn)橛袡C(jī)氮礦化過程中釋放氮素緩慢，再加上作物吸收利用及淋溶損失所致[22]。筆者研究得出，表層土壤有機(jī)碳、全氮和速效磷含量隨污泥堆肥替代氮肥比例的增加而增加，且當(dāng)替代比例超過50%時(shí)增加趨勢(shì)更為明顯，這與孟繁宇等[23]在對(duì)污泥堆肥改良鹽堿土研究中得到的結(jié)論相吻合，說明污泥堆肥投入到農(nóng)田是提高肥力的有效途徑。另外，有研究表明，污泥堆肥施入土壤對(duì)土壤速效鉀含量沒有影響，速效鉀含量甚至有降低趨勢(shì)[24]。筆者研究結(jié)果顯示，土壤速效鉀含量隨污泥堆肥替代氮肥比例的升高而增加，此與黃林等[25]的田間定位試驗(yàn)結(jié)果相一致。筆者課題組對(duì)污泥堆肥施用后重金屬積累情況的研究表明，隨著污泥替代比例的增加，土壤和小麥籽粒中重金屬含量呈增加趨勢(shì)，但在污泥堆肥最大施用量條件下，土壤中砷、鎘、鉛和鉻含量分別為14.52、0.15、38.42和91.09 mg·kg-1，均未超過GB 15618—2018《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)(試行)》規(guī)定的篩選值，且該處理小麥籽粒中砷、鎘、鉛和鉻含量分別為0.07、0.06、0.09和0.30 mg·kg-1，也未超過GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》的限值，說明污泥堆肥在試驗(yàn)施用期間對(duì)土壤和農(nóng)作物比較安全，梁麗娜等[26]的定位試驗(yàn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。

研究[27]表明糧食作物氮肥農(nóng)學(xué)效率為10～30 kg·kg-1，氮肥偏生產(chǎn)力為40～70 kg·kg-1較為適宜。筆者研究中只有污泥堆肥替代氮肥20%處理的氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率在適宜范圍內(nèi)，其他處理均偏低，說明污泥堆肥或農(nóng)業(yè)投入品替代氮肥比例并非越高越好，而且筆者研究中當(dāng)季氮肥農(nóng)學(xué)效率隨污泥堆肥替代比例增加呈現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，污泥堆肥替代氮肥20%處理氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力最高，這一結(jié)果與申長(zhǎng)衛(wèi)等[28]研究得到的有利于提高小麥氮肥利用率的有機(jī)替代比例結(jié)果相似。將合理比例的污泥堆肥作為農(nóng)業(yè)投入品應(yīng)用于旱地農(nóng)田，可在產(chǎn)量、品質(zhì)上表現(xiàn)出良好作用，且有利于后茬作物對(duì)養(yǎng)分的需求[29]。筆者研究結(jié)果顯示，污泥堆肥替代氮肥20%處理小麥產(chǎn)量和品質(zhì)略有增加，表明污泥堆肥替代氮肥20%在保證小麥產(chǎn)量的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田氮肥減施，邢鵬飛等[30]的多年田間試驗(yàn)也證實(shí)30%有機(jī)肥替代無機(jī)肥能保證小麥產(chǎn)量。

3.2 污泥堆肥替代氮肥對(duì)土壤養(yǎng)分淋失風(fēng)險(xiǎn)的影響

污泥堆肥農(nóng)田利用后能增加土壤肥力，但過量投入也會(huì)造成大量有機(jī)碳、氮、磷等元素累積，增加養(yǎng)分淋失風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致面源污染危害。筆者研究中污泥堆肥替代氮肥比例達(dá)100%時(shí)，土壤有機(jī)碳的有機(jī)指數(shù)達(dá)到Ⅱ級(jí)，屬于較清潔類型，說明此污泥堆肥施用量已存在土壤有機(jī)碳的淋失風(fēng)險(xiǎn)。李培培等[31]的土壤淋溶模擬試驗(yàn)表明，土壤氮、磷等養(yǎng)分含量的淋出量與污泥堆肥施用量之間存在顯著相關(guān)，且氮素淋溶風(fēng)險(xiǎn)較高。而在筆者研究中，污泥堆肥替代氮肥后各處理土壤全氮單因子指數(shù)均小于0.5，即清潔類型，說明污泥堆肥替代氮肥對(duì)石灰性土壤氮素淋失風(fēng)險(xiǎn)小。另外，劉利花等[32]對(duì)螻土上長(zhǎng)期施肥土壤磷素淋溶趨勢(shì)的研究證實(shí)，當(dāng)土壤速效磷含量超過23 mg·kg-1時(shí)，就存在磷素淋溶的可能，而筆者課題組前期通過污泥堆肥施用的盆栽試驗(yàn)，得出速效磷淋失的臨界值為28.57 mg·kg-1[33]。筆者研究田間試驗(yàn)中，當(dāng)污泥堆肥替代氮肥后土壤速效磷含量均超過該值，且當(dāng)污泥堆肥替代氮肥比例超過20%時(shí)，土壤速效磷含量均大于30 mg·kg-1，在土壤養(yǎng)分等級(jí)中達(dá)到豐富等級(jí)，說明污泥堆肥替代氮肥造成石灰性褐土中磷素的淋失風(fēng)險(xiǎn)仍值得關(guān)注。

4 結(jié)論

(1)污泥堆肥替代氮肥施用對(duì)提高土壤養(yǎng)分含量及綜合肥力的效果優(yōu)于常規(guī)施肥處理，可以改善石灰性褐土的養(yǎng)分和肥力狀況。

(2)污泥堆肥替代氮肥后石灰性褐土氮素的淋失風(fēng)險(xiǎn)較小，當(dāng)污泥堆肥替代氮肥比例超過50%時(shí)，石灰性褐土有機(jī)碳淋失風(fēng)險(xiǎn)升高。

(3)污泥堆肥替代20%氮肥處理，有利于小麥產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率提高，可作為石灰性褐土麥田污泥堆肥施用的優(yōu)選措施。