摘 要：為實(shí)現(xiàn)肥料施用效益的最大化，同時(shí)減小環(huán)境負(fù)擔(dān)，以小麥和玉米為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)比常規(guī)施用復(fù)合肥和配施有機(jī)肥與中微量元素肥料對(duì)土壤、作物產(chǎn)量的影響，并評(píng)估不同施肥方案的可持續(xù)性。試驗(yàn)結(jié)果表明，聯(lián)合施用有機(jī)肥與中微量元素水溶肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、農(nóng)作物產(chǎn)量和農(nóng)作物生長(zhǎng)速度。因此，值得在小麥和玉米生產(chǎn)中推廣應(yīng)用有機(jī)肥與中微量元素水溶肥聯(lián)合施用技術(shù)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥；中微量元素水溶肥；聯(lián)合施用；農(nóng)作物產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào)：S141；S143.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674-7909（2024）14-87-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.14.019

0 引言

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，為實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量的持續(xù)和有效提升，采用科學(xué)的肥料施用策略顯得尤為重要。有機(jī)肥與中微量元素水溶肥作為2種主要的肥料類(lèi)型，在提升農(nóng)作物產(chǎn)量方面展現(xiàn)出巨大的潛力。施用有機(jī)肥不僅能改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，還能提高土壤微生物活性，從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)［1］。中微量元素水溶肥則通過(guò)補(bǔ)充作物生長(zhǎng)必需的物質(zhì)，直接影響作物的營(yíng)養(yǎng)吸收和代謝過(guò)程，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育［2］。但目前相關(guān)機(jī)構(gòu)與科研人員對(duì)有機(jī)肥和中微量元素水溶肥聯(lián)合施用的研究較少?；诖?，以小麥和玉米為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)比常規(guī)施用復(fù)合肥和有機(jī)肥與中微量元素肥料配施對(duì)土壤、作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，為生產(chǎn)實(shí)踐提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)為某農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站。該地區(qū)平均年降雨量為1 200 mm，年平均溫度為22 ℃。

1.2 試驗(yàn)材料

選定小麥和玉米為試驗(yàn)對(duì)象。這兩種作物在全球范圍內(nèi)廣泛種植，且對(duì)肥料反應(yīng)敏感。試驗(yàn)用肥料包括常規(guī)復(fù)合肥［m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=15∶15∶15］、有機(jī)肥（以牛糞為主，含有30%干重的有機(jī)物）和中微量元素水溶肥（含0.10%銅、0.05%硼、0.05%鋅和0.01%鉬）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

施肥設(shè)2個(gè)主要試驗(yàn)組與1個(gè)對(duì)照組。對(duì)照組僅施用常規(guī)化學(xué)肥料（復(fù)合肥），每公頃施用250 kg。試驗(yàn)組一混合施用有機(jī)肥和中微量元素水溶肥，每公頃施用有機(jī)肥5 t、中微量元素水溶肥10 kg。試驗(yàn)組二在每公頃施用有機(jī)肥5 t的基礎(chǔ)上，增加中微量元素水溶肥施用量至每公頃20 kg。對(duì)照組常規(guī)化學(xué)肥料在播種前整地時(shí)施入；試驗(yàn)組一和試驗(yàn)組二有機(jī)肥在播種前整地時(shí)施入，中微量元素水溶肥在小麥和玉米播種后每隔30 d施入1次。試驗(yàn)各處理設(shè)5次重復(fù)，以增強(qiáng)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)可靠性。

小麥與玉米均在春季播種，確保充分利用自然降水和溫度條件。小麥種植密度為每公頃播種150 kg，行距為25 cm；玉米種植密度為每公頃約6萬(wàn)株，行距為60 cm，株距約為28 cm。

1.4 數(shù)據(jù)收集與分析方法

試驗(yàn)主要收集土壤理化指標(biāo)和作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)。土壤樣本的采集采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置15個(gè)采樣點(diǎn)。采集土壤樣本深度為0～30 cm，使用土壤鉆取樣，并在試驗(yàn)開(kāi)始前、每次施肥后30 d及收獲期進(jìn)行采樣，確保數(shù)據(jù)的時(shí)序性完整和對(duì)比性可靠。

在土壤理化性質(zhì)方面，重點(diǎn)關(guān)注土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤微生物活性變化情況。采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。該方法通過(guò)將土壤樣本與重鉻酸鉀在酸性條件下反應(yīng)，通過(guò)測(cè)定消耗的重鉻酸鉀量來(lái)估計(jì)有機(jī)質(zhì)的含量。使用自動(dòng)碳通量測(cè)量系統(tǒng)（LI-COR土壤CO?通量系統(tǒng)）連續(xù)監(jiān)測(cè)土壤呼吸率［3］。該系統(tǒng)通過(guò)封閉土壤表面，測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)CO?濃度的增加量，從而計(jì)算出CO?的釋放率。采用以對(duì)硝基苯基-β-D-葡萄糖苷（p-Nitrophenyl-β-D-Glucopyranoside，pNPG）為底物的比色法測(cè)定β-葡萄糖苷酶活性［4］。在酶的作用下，pNPG分解產(chǎn)生對(duì)硝基苯酚，其在一定波長(zhǎng)下的吸光度與酶活性直接相關(guān)。在作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)收集方面，重點(diǎn)關(guān)注作物植株的生長(zhǎng)速度和產(chǎn)量。利用數(shù)字測(cè)高儀，在收獲前測(cè)定小麥和玉米的植株高度；在小麥和玉米收獲期，分別進(jìn)行實(shí)打?qū)嵤?，并測(cè)算其產(chǎn)量。

在統(tǒng)計(jì)分析方法上，數(shù)據(jù)初步處理采用Excel 2019，采用Tukey HSD（最小顯著差異）測(cè)試來(lái)確定處理間的差異顯著性。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 土壤理化性質(zhì)的變化

2.1.1 土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)開(kāi)始前后土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化情況如表1所示。

在試驗(yàn)開(kāi)始前，3個(gè)試驗(yàn)組的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為2.0%。在作物整個(gè)生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)（施肥周期結(jié)束），再次檢測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)照組的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有增加，從2.0%提高到2.1%，但這種變化在統(tǒng)計(jì)上并不顯著；試驗(yàn)組一的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，從2.0%增至2.8%，顯示有機(jī)肥與中微量元素水溶肥配施對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有明顯效果；試驗(yàn)組二的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)從2%增加到了3.2%，表明增加中微量元素水溶肥的施用量能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的積累。

通過(guò)進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組一和試驗(yàn)組二的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加與對(duì)照組相比具有高度統(tǒng)計(jì)顯著性（P lt; 0.01），試驗(yàn)組二與試驗(yàn)組一相比也顯示出顯著差異（P lt; 0.05），表明增加中微量元素水溶肥的施用量在提升土壤有機(jī)質(zhì)含量方面具有額外的效益。

2.1.2 土壤微生物活性的變化

為了詳細(xì)評(píng)估有機(jī)肥與中微量元素水溶肥聯(lián)合施用對(duì)土壤微生物活性的影響，試驗(yàn)以土壤呼吸率和β-葡萄糖苷酶活性作為主要測(cè)量參數(shù)。根據(jù)整個(gè)生長(zhǎng)季的定期測(cè)定結(jié)果，土壤微生物活性變化情況如表2所示。

在試驗(yàn)開(kāi)始前，所有處理組的土壤微生物活性基本一致，土壤呼吸率均為0.004 6 μmol·m-2·s-1，β-葡萄糖苷酶活性均為0.8 μmol·g-1·h-1（每克土壤每小時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)物的微摩爾數(shù)），表明初始的微生物活性水平較低［4］。在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，對(duì)照組的土壤微生物活性略有提高，其土壤呼吸率增至0.005 5 μmol·m-2·s-1；試驗(yàn)組一的土壤呼吸率顯著提升，最終達(dá)到0.010 7 μmol·m-2·s-1，表明有機(jī)肥與中微量元素水溶肥的聯(lián)合施用顯著促進(jìn)了土壤微生物活性的增強(qiáng)；試驗(yàn)組二的土壤呼吸率增至0.013 8 μmol·m-2·s-1，表明增加中微量元素水溶肥的施用量進(jìn)一步加強(qiáng)了土壤微生物活性。β-葡萄糖苷酶活性是反映土壤微生物分解有機(jī)質(zhì)能力的一個(gè)重要指標(biāo)［5］。對(duì)照組的β-葡萄糖苷酶活性從試驗(yàn)開(kāi)始的0.8 μmol·g-1·h-1增至1.0 μmol·g-1·h-1，試驗(yàn)組一的β-葡萄糖苷酶活性增至2.5 μmol·g-1·h-1，而試驗(yàn)組二達(dá)到了3.5 μmol·g-1·h-1。

2.2 農(nóng)作物生長(zhǎng)情況對(duì)比

2.2.1 生長(zhǎng)速度情況

對(duì)小麥和玉米這2種作物在不同施肥處理下的平均生長(zhǎng)速度進(jìn)行了比較，結(jié)果如表3所示。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，從播種到收獲期，對(duì)照組小麥的生長(zhǎng)速度平均為0.71 cm/d，而試驗(yàn)組一小麥平均生長(zhǎng)速度提升至0.75 cm/d，試驗(yàn)組二進(jìn)一步增至0.76 cm/d；對(duì)照組玉米的生長(zhǎng)速度為1.9 cm/d，試驗(yàn)組一提升至2.2 cm/d，試驗(yàn)組二達(dá)到2.5 cm/d。通過(guò)方差分析，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組一和試驗(yàn)組二的作物生長(zhǎng)速度與對(duì)照組相比存在顯著差異（Plt;0.05），且試驗(yàn)組二的作物生長(zhǎng)速度也顯著高于試驗(yàn)組一（Plt;0.05）。這一結(jié)果表明，有機(jī)肥與中微量元素水溶肥聯(lián)合施用提高了作物的生長(zhǎng)速度，增加中微量元素水溶肥施用量能進(jìn)一步促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

2.2.2 產(chǎn)量提升情況

在作物成熟后進(jìn)行實(shí)打?qū)嵤眨瑴y(cè)算單位面積平均產(chǎn)量，詳見(jiàn)表4。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)照組小麥平均產(chǎn)量為6.0 t/hm2，試驗(yàn)組一的產(chǎn)量提升至6.2 t/hm2，試驗(yàn)組二產(chǎn)量進(jìn)一步提高至6.4 t/hm2；對(duì)照組玉米產(chǎn)量為8.0 t/hm2，試驗(yàn)組一的產(chǎn)量增加至9.5 t/hm2，試驗(yàn)組二產(chǎn)量達(dá)到了10.5 t/hm2。

通過(guò)方差分析，得出試驗(yàn)組一和試驗(yàn)組二的產(chǎn)量與對(duì)照組相比存在顯著差異（P lt; 0.01），且試驗(yàn)組二的產(chǎn)量顯著高于試驗(yàn)組一（P lt; 0.05）。這一結(jié)果表明，有機(jī)肥與中微量元素水溶肥聯(lián)合施用顯著提高了作物的產(chǎn)量，且適量增加中微量元素水溶肥的施用能進(jìn)一步提升作物產(chǎn)量［5］。

3 討論

3.1 土壤改良與作物產(chǎn)量的關(guān)系

土壤改良主要通過(guò)增加土壤有機(jī)物質(zhì)含量來(lái)實(shí)現(xiàn)，有機(jī)肥的施用顯著提升了土壤有機(jī)質(zhì)水平。有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的基石，不僅可以增加土壤的孔隙率，改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，而且能提高土壤保水能力，還能通過(guò)提供碳源提高微生物活性和多樣性。這些微生物在土壤養(yǎng)分循環(huán)中扮演關(guān)鍵角色，微生物活動(dòng)直接影響?zhàn)B分的有效性和作物對(duì)養(yǎng)分的可利用性。有機(jī)質(zhì)的增加還有助于緩解土壤板結(jié)，促進(jìn)作物根系發(fā)育，從而增強(qiáng)作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收效率。中微量元素水溶肥則需要根據(jù)作物生長(zhǎng)實(shí)際進(jìn)行補(bǔ)充。即使是極微量的元素缺乏，也會(huì)限制作物的生長(zhǎng)發(fā)育。例如，缺鋅或缺鐵會(huì)直接影響作物的光合作用和其他代謝過(guò)程。在此試驗(yàn)中，補(bǔ)充這些關(guān)鍵的中微量元素，使作物的生長(zhǎng)速度和最終產(chǎn)量明顯提升。

3.2 不同施肥策略的綜合比較

對(duì)照組施用傳統(tǒng)化學(xué)肥料導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量不足和土壤微生物活性不高。相比之下，試驗(yàn)組一配施有機(jī)肥和中微量元素水溶肥不僅增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)了土壤中的微生物活性，還有效提高了作物產(chǎn)量。試驗(yàn)組二進(jìn)一步增加中微量元素水溶肥的施用量，對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量有更大的促進(jìn)作用。但施用過(guò)量的水溶肥可能導(dǎo)致土壤重金屬積累，對(duì)環(huán)境和作物安全構(gòu)成潛在威脅［6］。因此，需要根據(jù)土壤特性和作物需求精確調(diào)整施肥策略，以避免過(guò)量施用造成的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 有機(jī)肥和中微量元素水溶肥長(zhǎng)期聯(lián)合施用的可持續(xù)性討論

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，有機(jī)肥和中微量元素水溶肥的聯(lián)合施用顯著提高了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)了土壤微生物活性。然而，需要注意的是，水溶肥的長(zhǎng)期大量施用可能導(dǎo)致土壤重金屬含量升高。因此，必須嚴(yán)格監(jiān)控土壤和作物中微量元素水平，以避免長(zhǎng)期施用引發(fā)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中，經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性也是必須考慮的關(guān)鍵因素［7］。盡管購(gòu)買(mǎi)有機(jī)肥和特定中微量元素水溶肥的初期投入較高，但長(zhǎng)期來(lái)看，通過(guò)提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、減少化學(xué)肥料和農(nóng)藥的使用，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

有機(jī)肥與中微量元素水溶肥的聯(lián)合施用，不僅可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，還顯著增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，提高了土壤肥力，增強(qiáng)了其對(duì)抗環(huán)境壓力的能力，可為作物提供更優(yōu)良的生長(zhǎng)環(huán)境。施用中微量元素水溶肥能夠促進(jìn)植物生理過(guò)程中關(guān)鍵活性物質(zhì)功能的充分發(fā)揮和產(chǎn)品品質(zhì)提升［8-11］，這是傳統(tǒng)單一施用化學(xué)肥料所無(wú)法達(dá)到的。在長(zhǎng)期視角下，有機(jī)肥與中微量元素水溶肥聯(lián)合施用不僅能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、農(nóng)作物產(chǎn)量、農(nóng)作物生長(zhǎng)速度的提升，而且具有顯著的可持續(xù)性。

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（欄目編輯：姜春艷）