张永杰 韩 冰 张晨亮
（1.濮阳县农业农村局，河南 濮阳 457002；
2.河北润农欣生物科技有限公司，河北 石家庄 050600）
小麦的产量、质量与农户的经济效益密切相关。科学施用化肥能在保障小麦稳产的同时实现小麦增产，帮助农户增加经济效益［1-3］。但长期大量使用化肥会导致种植地出现有机质含量下降、土壤肥力下降、理化性质恶化、土壤碳素消耗过大等问题，加剧土壤环境恶化，使小麦产量与质量无法达到预期要求。生物有机肥属于新型绿色肥料。在合理施用和减少化学肥料施用量的前提下，科学施用生物有机肥能提高土壤肥力，保障小麦质量、产量达到预期要求，同时可以改善土壤微生态环境，助力农业可持续发展［4-5］。因此，探讨生物有机肥在冬小麦种植中的应用技术及应用效果，对促进小麦高质、高产有重要影响。
1.1 试验区概况
为探讨生物有机肥在冬小麦种植中的应用效果，于2020年10月至2021年6月在河南省濮阳县进行肥效生产试验。试验区土壤为脱潮两合土，土壤肥力中等。土壤有机质含量13.8 g/kg、有效磷含量15.1 mg/kg、全氮含量0.99 g/kg、速效钾含量118 mg/kg，pH值为8.2。
1.2 试验材料
供试作物为强筋小麦，品种为郑麦369。冬小麦种植中施用化肥为氮磷钾复合肥［m（N）∶m（P）∶m（K）=17∶17∶17］，生物有机肥为润农欣牌生物有机肥（有效活菌数≥8亿/g、有机质含量≥60%）［6-8］。
1.3 试验设计
为探究生物有机肥在冬小麦种植中的施用效果，在濮阳县的4个村庄选定示范区与对照区（均为100 m2）进行对比试验，试验地安排及施肥方案详见表1。
表1 试验地安排及肥料施用方案 kg
为探究化肥与生物有机肥不同配施方案对冬小麦种植的影响，在户部寨镇单寨村单独划分出1块试验区，将试验区划分为5块均等试验地，每块试验地面积为100 m2，不同试验地采用不同的化肥与生物有机肥施用方案。一是A1试验地，每667 m2仅施用40 kg生物有机肥。二是A2试验地，每667 m2施用36 kg复合肥和40 kg生物有机肥（复合肥施用量较施用标准减少了10%）。三是A3试验地，667 m2施用28 kg复合肥和40 kg生物有机肥（复合肥施用量较施用标准减少了30%）。四是A4试验地，667 m2施用20 kg复合肥和40 kg生物有机肥（复合肥施用量较施用标准减少了50%）。五是A5试验地，为对照试验地，667 m2施用40 kg氮磷钾复合肥。通过5组试验对比，探讨不同的有机肥+化肥施用量对冬小麦种植产生的影响［9-10］。
1.4 样品采集
试验涉及小麦和土壤2种样品采集。一是小麦样品。为保证研究结果不受小麦样品采集的影响，要求相关人员于收获期进行成熟小麦样品的规范采集［11-12］。二是土壤样品采集。以小麦收获期为基准进行土壤样品的规范采集，并视情况借助五点取样法提升样品采集质量，土壤采集深度控制在5～15 cm。利用冰袋，在4 ℃条件下保存采集到的部分新鲜土样，并送至实验室对土壤微生物含量进行测定；
对另一部分土壤进行自然风干处理，进行土壤酶活性的测定［13-14］。
1.5 测定方法
一是测定土壤酶活性。对土壤磷酸酶活性、纤维素酶活性利用试剂盒进行测定，测定方法为3，5-二硝基水杨酸比色法、磷酸苯二钠水解比色法等。二是测定土壤可培微生物含量。对土壤中的放线菌、细菌、真菌等利用稀释涂布平板法进行数量测定，利用LB培养基进行细菌测定，利用PDA+200 U/mL庆大霉素培养基进行真菌测定，利用放线菌培养基（改良高氏1号）进行放线菌测定。三是测定土壤微生物多样性。对样品多样性与聚类利用ILLumina MiseqTM进行测定分析。
2.1 施用生物有机肥对冬小麦产量的影响
由表2可知，与施用化肥相比，施用生物有机肥后，小麦产量明显提升，最低增产率也超过了5%；
相较于单独施用复合肥，增施生物有机肥可促进小麦穗数、千粒质量、穗粒数的明显增高，对小麦高质高产目标的实现有着重要作用。
表2 不同试验区冬小麦种植情况分析
2.2 化肥替代量对冬小麦产量的影响
由表3可知，A2产量为6 511.57 kg/hm2，A3产量为6 238.14 kg/hm2，A4产量为6 079.25 kg/hm2，比A1（5 952.68 kg/hm2）、A5（5 927.63 kg/hm2）产量明显增高；
A2、A3、A4穗数量明显高于A1、A5，表明在试验地复合肥施用量减少10%～50%的同时增施适量生物有机肥能明显增加冬小麦产量。
表3 户部寨镇单寨村不同化肥替代量对冬小麦生长的影响
2.3 施用生物有机肥对冬小麦土壤酶活性的影响
2.3.1 土壤碱性磷酸酶活性。在土壤微生物、植物根系分泌物作用下形成的碱性磷酸酶可催化有机磷化合物进行无机磷与醇的水解，丰富土壤磷素，土壤中的磷元素利用率与碱性磷酸酶活性密切相关［6］。如图1所示，试验区内土壤碱性磷酸酶活性在不同施肥处理模式下存在差异，其范围在16.5～18.6 U/g。与只施用复合肥的A5相比，合理施用生物有机肥能提升土壤碱性磷酸酶活性，其中A1土壤碱性磷酸酶活性为18.1 U/g，A2为18.2 U/g，A3为17.9 U/g，A4为17.8 U/g。对不同试验区土壤碱性磷酸酶活性进行比对发现，其他4个处理酶活性显著高于A5，但A1、A2、A3、A4的土壤碱性磷酸酶活性无显著差异，表明通过化肥减量施用或是仅施用生物有机肥，能有效提高土壤碱性磷酸酶活性，进而提高磷肥利用率，发挥土壤磷元素的活化作用。
2.3.2 土壤纤维素酶活性。在碳素循环中，纤维素酶发挥着重要作用，可通过转化与降解植株残体，提供丰富的营养物质［10］。在不同施肥模式下，不同试验地的土壤纤维素酶活性存在一定差异，从高至低排列分别为A2（66.43%）、A1（63.89%）、A3（58.32%）、A4（57.19%）、A5（51.35%）。这表明在冬小麦种植中合理施用生物有机肥能增强土壤纤维素酶活性，提高土壤肥力，为冬小麦生长提供充足的营养。
2.4 施用生物有机肥对冬小麦土壤微生物含量的影响
2.4.1 土壤可培养微生物。由表4可知，不同施肥模式下土壤可培养微生物总数存在一定差异，由高至低依次为A2、A3、A4、A1、A5，其中A2（复合肥减少10%+生物有机肥）土壤改善效果最佳。试验结果表明，在冬小麦种植中只施用复合肥或生物有机肥，不利于土壤微生物繁殖，只有科学合理施用有机肥+无机肥，才能通过促进土壤中的微生物繁殖促进冬小麦生长。
表4 不同施肥模式下土壤微生物含量 CFU/g
对不同施肥模式下土壤微生物含量进行分析发现，除植物生长、施肥管理等因素影响土壤微生物含量外，生物有机肥的施用及施用量也会对土壤微生物含量产生影响。结合冬小麦生长需求合理施用生物有机肥，可调控土壤微生物含量，进而为冬小麦营造合适的生长发育条件。
2.4.2 土壤细菌多样性。多样性指数可客观体现物种的均匀度、丰富度，实现对群落多样性统计量客观、精准地描述［13］。由表5可知，不同试验地Shannon指数由高至低依次为A1、A2、A3、A4、A5。试验表明，在施用生物有机肥的前提下，化肥减量有助于提高土壤微生物均匀度。不同施肥模式的ACE指数、Chao1指数在变化趋势方面存在一致性，试验地以上2个指数由高至低排列分别为A2、A3、A4、A1、A5。这表明土壤微生物含量与生物有机肥施用量之间呈正相关，合理施用有机肥可以丰富土壤中的微生物，进而促进小麦的生长发育。
表5 不同施肥模式下土壤微生物多样性
3.1 产量分析
试验结果表明，生物有机肥+复合肥施用模式下的冬小麦产量明显高于纯施复合肥或生物有机肥的小麦产量。这可能是因为在冬小麦种植过程中，只施用有机肥或复合肥只能满足小麦生长前期的养分需求，但随着冬小麦的不断发育，其极易因肥力不足、营养缺失、土壤养分不均衡而影响质量与产量。基于此，濮阳县冬小麦种植户在施用肥料时需要结合实际种植情况，每667 m2施用复合肥36 kg、生物有机肥40 kg，以保障冬小麦健康生长。
3.2 生物有机肥的作用
一是在冬小麦生长过程中合理施用生物有机肥，能改善土壤理化性质、丰富土壤有机质含量、分解矿物质，促进冬小麦健康生长，降低冬小麦病虫害的发生率。二是生物有机肥与多种土壤酶活性密切相关。在冬小麦生长中，土壤中的养分含量受碱性磷酸酶、纤维素酶的直接影响。而生物有机肥中富含有机质和微生物，可提高土壤碱性磷酸酶、纤维素酶活性，进而提高土壤肥力，满足冬小麦不同生长阶段的营养需求。所以，在冬小麦种植期间可通过科学调控复合肥与生物有机肥的施用量或单施生物有机肥提高土壤的酶活性，保障土壤酶活性处于最优状态。三是生物有机肥在改变土壤微生物群落方面发挥着重要作用。生态系统功能与土壤微生物群落数量、活性等直接相关，有机质、氮素则是影响微生物群落生成与发展的关键因素。在冬小麦种植过程中，种植户可通过单施生物有机肥或有机肥+复合肥协调施用的方法增加土壤微生物含量和有机质含量，优化土壤微生物群落结构，进而改善土壤理化性质，为冬小麦高质、高产种植提供良好的土壤养分基础。
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