高飛 汪志鵬 趙賀 李輝信 焦加國(guó)

摘要：在江蘇省黃河故道低肥力土壤條件下，探究有機(jī)肥替代化肥對(duì)小麥玉米和水稻小麥輪作體系中作物產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響，以明確低肥力土壤中有機(jī)肥替代化肥的規(guī)律和潛力。田間試驗(yàn)于2017年10月布置，設(shè)置6個(gè)不同處理，分別為不施肥（CK）、常量化肥（F）、常量化肥+40%有機(jī)肥（FM0.4）、NPK總養(yǎng)分相等情況下分別用有機(jī)肥替代20%（F0.8M0.2）、40%（F0.6M0.4）及60%（F0.4M0.6）化肥。結(jié)果表明：（1）小麥玉米輪作體系中，有機(jī)肥替代化肥在小麥季產(chǎn)量明顯降低，其中有機(jī)肥替代60%化肥時(shí)，小麥產(chǎn)量顯著降低而在玉米季產(chǎn)量無顯著差異。在水稻小麥輪作體系中，不同比例有機(jī)肥替代化肥對(duì)作物產(chǎn)量的影響不顯著。（2）施肥提升了小麥玉米和水稻小麥輪作體系中土壤有機(jī)質(zhì)含量，小麥玉米輪作體系中土壤有機(jī)質(zhì)提升8.07%～36.61%，水稻小麥輪作體系土壤有機(jī)質(zhì)提升7.69%～40.22%。隨著有機(jī)肥替代比例的增加，小麥玉米輪作體系中土壤全氮及速效鉀含量呈降低趨勢(shì)，而土壤磷素及堿解氮含量逐漸升高;水稻小麥輪作體系中土壤全氮含量逐漸降低，土壤全磷、堿解氮、速效鉀含量逐漸升高。（3）相關(guān)性分析結(jié)果表明，作物產(chǎn)量與土壤全氮、堿解氮及速效磷含量均呈顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系。綜上所述，黃河故道地區(qū)由于基礎(chǔ)地力較低，有機(jī)肥替代化肥并未表現(xiàn)出對(duì)作物的增產(chǎn)作用，但有機(jī)肥的投入有效地改善了土壤的養(yǎng)分狀況，因此該區(qū)低肥力土壤在作物栽培中應(yīng)當(dāng)維持化肥用量并增施有機(jī)肥，以提升耕地質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：黃河故道;有機(jī)肥替代化肥;作物產(chǎn)量;土壤肥力

中圖分類號(hào)：S158文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-4440（2020）01-0083-09

Abstract： Under the low soil fertility condition of the ancient bed of Yellow River in Jiangsu province， the effects of partial substitution for chemical fertilizer on crop yield and soil nutrient in different rotation systems of wheat-maize and wheat-rice were explored in order to clarify the replacement rules and potentials. Field experiment was arranged in October 2017， and six different treatments were set up， namely no fertilizer （CK）; chemical fertilizer （F）; an additional 40% organic fertilizer on the basis of chemical fertilizer（FM0.4）; in the case of equal total nutrient of NPK， 20% （F0.8M0.2）， 40% （F0.6M0.4） and 60% （F0.4M0.6） of chemical fertilizers were replaced by organic fertilizer respectively. The results showed that the yield of wheat decreased significantly by using organic fertilizer as partial substitution for chemical fertilizer in wheat-maize rotation system. When 60% of the chemical fertilizers were replaced by organic fertilizer， yield of wheat decreased significantly， but there was no significant difference in maize yield. Under wheat-rice rotation system， the effect of substitution for chemical fertilizers by different proportions of organic fertilizers on crop yield was not significant. Fertilization increased the content of soil organic matter， the content of soil organic matter increased by 8.07%-36.61% in the wheat-maize rotation system， and the content of soil organic matter increased by 7.69%-40.22% in the wheat-rice rotation system. With the increase of organic fertilizer replacement ratio， the contents of total nitrogen and available potassium in soil were decreased， while the contents of soil phosphorus and alkali nitrogen were gradually increased in wheat-maize rotation system. The contents of total phosphorus， alkali nitrogen and available potassium in soil increased gradually， while the total nitrogen content decreased in wheat-rice rotation system. The results of correlation analysis showed that there was significant or extremely significant positive correlation between crop yield and soil total nitrogen， alkali nitrogen and available phosphorus. In summary， due to the low basic soil fertility in the ancient bed of Yellow River， the replacement of chemical fertilizer by organic fertilizer did not show an increase in crop yield， but the input of organic fertilizer effectively improved the nutrient status of the soil. Therefore， it is necessary to maintain the amount of chemical fertilizer and increase the application of organic fertilizer to improve the quality of cultivated land in this area.

Key words： ancient bed of Yellow River;orgonic manure replacing chemical fertilizer;crop yield;soil fertility

江蘇省黃河故道地區(qū)資源豐富，土壤的生產(chǎn)潛力較大，是全省重要的糧食生產(chǎn)區(qū)，對(duì)于江蘇省乃至全國(guó)的糧食生產(chǎn)都有重要作用，然而這一地區(qū)的土壤生產(chǎn)力低下，土壤有機(jī)質(zhì)及各種養(yǎng)分含量較低，土壤具有砂性強(qiáng)、鈣質(zhì)多的特點(diǎn)，土壤結(jié)構(gòu)和保水保肥能力差，作物平均產(chǎn)量不高[1-2]。有機(jī)肥部分替代化肥是土壤培肥和提高作物產(chǎn)量的重要途徑[3-4]，也是實(shí)現(xiàn)中國(guó)化肥零增長(zhǎng)的重要技術(shù)途徑之一[5]。

有研究結(jié)果表明有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)土壤肥力具有明顯的改善作用。溫延臣等[4]對(duì)華北平原冬小麥-夏玉米的研究結(jié)果表明，商品有機(jī)肥部分替代化肥能保證作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，并且能夠培肥地力。隨著有機(jī)肥替代化肥比例的增高，土壤氮、磷、鉀的含量也越高[6]。有機(jī)肥具有肥效釋放緩慢的特點(diǎn)，不同比例有機(jī)肥替代化肥對(duì)作物產(chǎn)量的影響差異較大。有研究結(jié)果表明，有機(jī)肥替代部分化肥養(yǎng)分（或化學(xué)氮）對(duì)作物增產(chǎn)作用最明顯[7-9]。還有的研究結(jié)果表明有機(jī)肥替代70%以上的化肥養(yǎng)分（或化學(xué)氮）依舊可以提高作物產(chǎn)量[3，10]。然而，并不是所有的有機(jī)肥替代都可以增加作物產(chǎn)量。林治安等[11]的研究結(jié)果表明，有機(jī)肥替代50%化肥養(yǎng)分造成小麥和玉米產(chǎn)量顯著降低。劉杏蘭等[12]研究結(jié)果也表明，隨著有機(jī)肥替代量的增加，小麥玉米輪作體系中作物的產(chǎn)量有明顯的下降趨勢(shì)。蔡秋華等[13]的研究結(jié)果表明有機(jī)肥配施減量化肥與常規(guī)化肥相比，煙草產(chǎn)量顯著降低。

前人對(duì)有機(jī)肥替代的研究較多，但在基礎(chǔ)地力極低的土壤中進(jìn)行有機(jī)肥替代的研究較少。本研究旨在通過有機(jī)肥部分代替化肥，分析黃河故道地區(qū)低肥力土壤條件下有機(jī)肥替代化肥對(duì)小麥-玉米和小麥-水稻輪作體系中作物產(chǎn)量和土壤性狀的影響，以提出適合黃河故道地區(qū)不同輪作體系下的有機(jī)肥替代方案，為黃河故道地區(qū)有機(jī)肥的合理替代提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年10月至2018年10月在江蘇省濱?？h三壩村江蘇黃河灣綠色科技有限公司（北緯34°06′08″，東經(jīng)119°51′16″）進(jìn)行。該地處于北亞熱帶向南暖溫帶過渡性氣候帶，為濕潤(rùn)的季風(fēng)氣候。年平均氣溫14.1 ?℃，年平均降雨量949.5 mm，無霜期211 d，全年日照2 236.3 h。供試土壤為潮土，土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表1。

1.2供試材料

供試小麥品種為華麥7號(hào)，玉米品種為蠡玉31，水稻品種為華粳5號(hào)。氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5 12%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。試驗(yàn)所用商品有機(jī)肥為江蘇綠方園生物科技有限公司生產(chǎn)的嚴(yán)博士有機(jī)肥，含水率為35.0%，養(yǎng)分含量分別為N 1.87%、P2O5 3.16%、K2O 2.79%，有機(jī)質(zhì)含量為45.0%。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。具體處理為：（1）不施肥（CK）;（2）常量化肥（F）;（3）常量化肥+40%有機(jī)肥（有機(jī)肥的養(yǎng)分總量為常量化肥總養(yǎng)分的40%）（FM0.4）;（4）80%常量化肥+20%有機(jī)肥（有機(jī)肥的養(yǎng)分總量為常量化肥總養(yǎng)分的20%）（F0.8M0.2）;（5）60%常量化肥+40%有機(jī)肥（有機(jī)肥的養(yǎng)分總量為常量化肥總養(yǎng)分的40%）（F0.6M0.4）;（6）40%常量化肥+60%有機(jī)肥（有機(jī)肥的養(yǎng)分總量為常量化肥總養(yǎng)分的60%）（F0.4M0.6）。處理4～6分別為有機(jī)肥替代化肥總養(yǎng)分的20%、40%和60%。除處理3外，其他施肥處理的NPK養(yǎng)分總量相同。

小麥玉米輪作小區(qū)面積為221.85 m2（15.3 m×14.5 m），小區(qū)間用0.5 m寬的溝隔離，周邊設(shè)有0.5 m寬的保護(hù)行。小麥季氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）施用量分別為270 kg/hm2、150 kg/hm2、75 kg/hm2，玉米季氮（N）、磷（P2O5）施用量分別為300 kg/hm2、90 kg/hm2，不施鉀肥（表2）。水稻小麥輪作小區(qū)面積為443.70 m2（15.3 m×29.0 m），在水稻季試驗(yàn)開始前，小區(qū)之間設(shè)置田埂，并且使用厚塑料膜包裹田埂，防止水稻生長(zhǎng)過程中因?yàn)楣嗨枰斐尚^(qū)之間肥水的交換。小麥季氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）施用量分別為240 kg/hm2、150 kg/hm2、75 kg/hm2，水稻季氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）施用量分別為225 kg/hm2、90 kg/hm2、90 kg/hm2。

1.4測(cè)試項(xiàng)目與方法

1.4.1土壤樣品采集及測(cè)定每一季作物收獲后，采用多點(diǎn)混合取樣法取0～20 cm耕作層土樣，并去除土壤表層雜質(zhì)及根系。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干、過篩后保存，以供土壤理化性狀分析。土壤pH值采用1.0∶2.5土水比（質(zhì)量體積比）懸液電位法測(cè)定，土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定，全氮含量采用半微量凱氏定氮法測(cè)定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷含量采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法（Olsen法）測(cè)定，速效鉀含量采用1 mol/L乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定[14]。

1.4.2作物測(cè)產(chǎn)

1.4.2.1小麥和水稻測(cè)產(chǎn)方法在作物（水稻或小麥）成熟期，選取有代表性的樣方1 m2，將樣方內(nèi)的作物全部從莖基部割掉，放入網(wǎng)袋中。統(tǒng)計(jì)樣方內(nèi)作物有效穗數(shù)，自然風(fēng)干后稱質(zhì)量，并進(jìn)行脫粒、稱質(zhì)量，折算成作物產(chǎn)量。同時(shí)，每個(gè)樣方選取有代表性的20穗作物帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行考種，統(tǒng)計(jì)作物的穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，每個(gè)處理選取3個(gè)樣方進(jìn)行測(cè)定。

1.4.2.2玉米測(cè)產(chǎn)方法玉米成熟期，選取2 m×10 m的樣方，統(tǒng)計(jì)樣方內(nèi)玉米的株數(shù)和有效穗數(shù)，將樣方內(nèi)的玉米穗全部剝下、稱質(zhì)量，然后每個(gè)樣方隨機(jī)取20穗玉米稱質(zhì)量，待自然風(fēng)干后脫粒、稱質(zhì)量，計(jì)算20穗玉米產(chǎn)量進(jìn)而推算樣方產(chǎn)量。另外再選取有代表性的3穗玉米帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行考種，統(tǒng)計(jì)玉米的穗粒數(shù)及百粒質(zhì)量，每個(gè)處理選取3個(gè)樣方進(jìn)行測(cè)定。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，使用SPSS 25.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并進(jìn)行單因素方差分析（One way ANOVA），土壤性質(zhì)與作物產(chǎn)量的關(guān)系用Pearson相關(guān)系數(shù)分析，采用Origin 2018進(jìn)行作圖。

2結(jié)果與分析

2.1有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)作物產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

2.1.1小麥玉米輪作體系

施肥顯著增加了不同輪作體系的作物產(chǎn)量（表3），顯著增加了小麥、玉米的有效穗數(shù)及穗粒數(shù)，但對(duì)作物的粒質(zhì)量均未有顯著影響。隨著有機(jī)肥替代比例的增加，小麥的有效穗數(shù)顯著降低。

小麥玉米輪作體系小麥季，常量化肥+增施有機(jī)肥處理相比于單施化肥處理并未對(duì)作物產(chǎn)量有提升作用，可能是由于有機(jī)肥提供的緩效養(yǎng)分對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率在短時(shí)間內(nèi)還沒有顯現(xiàn)出來。NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，隨著有機(jī)肥替代比例的增加，小麥因土壤養(yǎng)分供應(yīng)不足尤其是前期氮素供應(yīng)不足導(dǎo)致分蘗減少[15]，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量降低，其中有機(jī)肥替代60%化肥的處理，小麥產(chǎn)量較單施化肥處理顯著降低。而在玉米季，常量化肥+增施有機(jī)肥處理較單施化肥處理產(chǎn)量顯著增加，隨著有機(jī)肥中養(yǎng)分逐漸釋放，為玉米生長(zhǎng)提供了更多的養(yǎng)分資源;與單施化肥相比，隨著有機(jī)肥替代比例的增加，作物產(chǎn)量有降低趨勢(shì)，但與單施化肥處理間沒有顯著差異。從周年產(chǎn)量來看，增施有機(jī)肥相比于單施化肥可使小麥玉米周年產(chǎn)量增產(chǎn)6.70%。

2.1.2水稻小麥輪作體系

施肥處理顯著增加了水稻小麥輪作體系作物產(chǎn)量（表4），顯著增加了小麥（水稻）的有效穗數(shù)及穗粒數(shù)，但顯著降低了小麥的千粒質(zhì)量，對(duì)水稻千粒質(zhì)量的影響不顯著。

在水稻小麥輪作體系中，常量化肥+增施有機(jī)肥處理較單施化肥處理，作物產(chǎn)量略有增加，但未達(dá)到顯著水平;不同有機(jī)肥替代比例處理與單施化肥處理相比，作物產(chǎn)量均有降低趨勢(shì)，但差異均不顯著。從小麥產(chǎn)量可以看出，雖然稻麥輪作試驗(yàn)地的基礎(chǔ)地力稍高，但其小麥產(chǎn)量并沒有高于小麥玉米輪作試驗(yàn)地，這可能與水田小麥投入的總養(yǎng)分略低于旱地小麥有關(guān)。從周年產(chǎn)量來看，增施有機(jī)肥相比于單施化肥可使小麥水稻周年產(chǎn)量增產(chǎn)3.33%。

2.2有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)土壤性狀的影響

2.2.1土壤pH

小麥玉米輪作體系小麥季，施肥降低了土壤pH值，土壤pH的變化范圍為8.13～8.35;在玉米季，土壤pH值變化不顯著，其變化范圍為8.16～8.37（圖1a）。水稻小麥輪作體系小麥季，施肥降低了土壤pH值，不同施肥處理土壤pH變化范圍為8.09～8.44，但是水稻季各施肥處理土壤pH值的差異不顯著，土壤pH變化范圍為8.04～8.07（圖1b）。施肥后小麥季土壤pH降低，主要原因是施用化學(xué)氮肥，導(dǎo)致土壤pH降低[16]。

2.2.2土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量

施肥增加了不同輪作體系土壤有機(jī)質(zhì)含量（圖2）。在小麥玉米輪作體系中（圖2a），小麥季單施化肥土壤有機(jī)質(zhì)含量相比于對(duì)照提升了8.50%，而常量化肥+增施有機(jī)肥處理提升了18.11%;NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，有機(jī)肥替代20%、40%及60%化肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別較對(duì)照增加了8.07%、11.71%和18.40%。玉米季單施化肥土壤有機(jī)質(zhì)含量相比于對(duì)照提升了28.08%，而常量化肥+增施有機(jī)肥處理提升了36.61%;NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，有機(jī)肥替代20%、40%及60%化肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)分別較對(duì)照增加了13.71%、25.69%和31.31%。

在水稻小麥輪作體系中（圖2b），小麥季單施化肥土壤有機(jī)質(zhì)含量相比于對(duì)照提升了7.69%，而常量化肥+增施有機(jī)肥處理提升了18.37%;NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，有機(jī)肥替代20%、40%及60%化肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別較對(duì)照增加了13.15%、15.25%和21.00%。水稻季相比于對(duì)照，單施化肥土壤有機(jī)質(zhì)含量提升了30.12%，而常量化肥+增施有機(jī)肥處理提升了40.22%;NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，有機(jī)肥替代20%、40%及60%化肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別較對(duì)照增加了16.47%、23.84%和34.76%。

小麥玉米輪作體系中（圖3a），無論小麥季還是玉米季，常量化肥+增施有機(jī)肥處理土壤全氮含量均高于單施化肥處理，但未達(dá)到顯著水平;NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，不同有機(jī)肥替代比例處理的土壤全氮含量均低于單施化肥處理，且隨著有機(jī)肥替代比例的增加，土壤全氮含量逐漸降低。水稻小麥輪作體系中（圖3b），土壤全氮含量變化趨勢(shì)與小麥玉米輪作體系中一致。

無論是小麥玉米輪作體系（圖4a）還是水稻小麥輪作體系（圖4b），施肥處理對(duì)土壤全磷含量均有一定的提高作用，但不同處理間差異均不顯著。常量化肥+增施有機(jī)肥處理土壤全磷含量均略高于單施化肥處理;NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，隨著有機(jī)肥替代比例的增加，土壤全磷含量略有增加。

兩種輪作體系中，隨著有機(jī)肥替代比例的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量均呈上升趨勢(shì)，這表明投入的有機(jī)物料越多，土壤有機(jī)質(zhì)的積累也越多，這與以往的研究結(jié)果[17-18]相一致。這是因?yàn)橛袡C(jī)物料的投入及作物殘?bào)w是土壤有機(jī)質(zhì)的重要來源[19-20]。隨著有機(jī)肥投入量的增加，兩種輪作體系土壤的全氮含量均有降低的趨勢(shì)，而土壤全磷含量有增加趨勢(shì)。隨著有機(jī)肥替代比例的增加，向土壤中投入的氮素總量降低，而向土壤中投入的磷素總量在增加，這是導(dǎo)致土壤全氮含量降低，土壤全磷含量增加的重要原因。作物收獲時(shí)帶走了土壤中的氮素，而且根系和根系分泌物的產(chǎn)量會(huì)影響歸還的有機(jī)氮量，最終導(dǎo)致土壤全氮含量發(fā)生了顯著變化[21]。

2.2.3土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量

在小麥玉米輪作體系中（圖5a），無論小麥季還是玉米季，與單施化肥相比，增施有機(jī)肥土壤堿解氮含量均有一定的增加，但未達(dá)到顯著水平。當(dāng)有機(jī)肥替代20%化肥時(shí)，土壤堿解氮含量低于單施化肥處理，而有機(jī)肥替代40%、60%化肥時(shí)，土壤堿解氮含量要高于單施化肥處理。水稻小麥輪作體系中（圖5b），常量化肥+增施有機(jī)肥比單施化肥更能促進(jìn)土壤堿解氮含量的增加。NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，不同有機(jī)肥替代處理均較單施化肥處理提升了土壤堿解氮含量，且隨著有機(jī)肥替代比例的增加，兩季土壤的堿解氮含量均呈上升趨勢(shì)。

在水稻小麥輪作體系中（圖6a），無論小麥季還是玉米季，常量化肥+增施有機(jī)肥處理土壤速效磷含量均顯著高于單施化肥處理。NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，隨著有機(jī)肥替代比例的增加，兩季土壤速效磷含量均呈上升趨勢(shì)，有機(jī)肥替代60%化肥的處理對(duì)土壤速效磷含量有明顯的增加作用。在水稻小麥輪作體系中（圖6b），同樣以常量化肥+增施有機(jī)肥處理土壤速效磷含量高于單施化肥處理。NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，隨著有機(jī)肥替代比例的增加，小麥季土壤速效磷含量呈增加趨勢(shì)，且土壤速效磷含量均較單施化肥處理高。但水稻季只有當(dāng)有機(jī)肥替代較多的化肥時(shí)（F0.4M0.6），土壤速效磷含量才高于單施化肥處理。土壤速效磷含量變異較大，可能與有機(jī)肥中含磷量（3.16%）較高有關(guān)，并且隨著有機(jī)肥替代量的增加，土壤中磷素投入量是增加的。

小麥玉米輪作體系中（圖7a），無論小麥季還是玉米季，常量化肥+增施有機(jī)肥處理與單施化肥處理土壤速效鉀含量并未有明顯變化。NPK總養(yǎng)分相同時(shí)，隨著有機(jī)肥替代比例的增加，土壤速效鉀含量較單施化肥處理均有不同程度的降低，且當(dāng)有機(jī)肥替代40%、60%化肥時(shí)，土壤速效鉀含量顯著低于單施化肥處理。在水稻小麥輪作體系小麥季（圖7b），常量化肥+增施有機(jī)肥處理、不同比例有機(jī)肥替代化肥處理均比單施化肥處理顯著增加了土壤速效鉀含量，且隨著有機(jī)肥替代比例的增加，土壤速效鉀含量呈上升趨勢(shì)。水稻季土壤速效鉀含量明顯低于小麥季，常量化肥+增施有機(jī)肥相比于單施化肥對(duì)土壤速效鉀的提升作用較小。隨著有機(jī)肥替代比例的增加，土壤速效鉀含量呈增加趨勢(shì)，且僅當(dāng)有機(jī)肥替代60%化肥時(shí)土壤速效鉀含量高于單施化肥處理。

兩種輪作體系中，隨著有機(jī)肥替代比例的增加，土壤中堿解氮及速效磷含量均有上升趨勢(shì)，水稻小麥輪作體系土壤速效鉀含量也呈上升趨勢(shì)。已有研究結(jié)果表明，土壤速效磷、速效鉀含量與配施有機(jī)肥的用量呈正相關(guān)[6，22-23]。有機(jī)肥替代化肥并未提高小麥玉米輪作體系土壤速效鉀的含量，這可能是因?yàn)樾←湆?duì)鉀素的需求量較大，而有機(jī)肥替代了氯化鉀的用量，并且有機(jī)肥中鉀素釋放較為緩慢，玉米季不施鉀肥也會(huì)加速土壤鉀素的消耗。水稻季土壤速效鉀含量較小麥季減少，這主要是由于水稻對(duì)土壤鉀素的過度消耗。

綜合作物產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分變化可以看出，有機(jī)肥部分替代化肥雖然可以提高土壤肥力，但對(duì)產(chǎn)量有一定的降低作用。這可能是因?yàn)樵囼?yàn)中氮肥的用量大幅度低于農(nóng)民習(xí)慣施肥的用量。

2.3土壤養(yǎng)分與作物產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系

小麥玉米和水稻小麥輪作體系的作物產(chǎn)量與當(dāng)季土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量間的皮爾遜相關(guān)性分析結(jié)果（表5）表明：小麥玉米輪作體系中，小麥產(chǎn)量?jī)H與土壤全氮、堿解氮以及速效磷含量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。玉米產(chǎn)量與土壤全磷、速效鉀含量的相關(guān)性不顯著，與土壤有機(jī)質(zhì)及其他養(yǎng)分含量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。水稻小麥輪作體系中，小麥產(chǎn)量與土壤有機(jī)質(zhì)含量無顯著相關(guān)關(guān)系，但與各種養(yǎng)分之間均存在顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系。水稻產(chǎn)量與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮及速效磷含量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，與土壤全磷、速效鉀含量的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。

在兩種輪作體系的前茬，由于基礎(chǔ)地力較低，有機(jī)肥中的養(yǎng)分并不能及時(shí)滿足作物的需求[4]，作物產(chǎn)量與土壤速效養(yǎng)分含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系[24]，更依賴于化學(xué)肥料的投入;而到了后茬，土壤有機(jī)質(zhì)與作物產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系，表明土壤有機(jī)質(zhì)的提升對(duì)作物產(chǎn)量有一定的促進(jìn)作用[25]。

3結(jié)論

在低肥力的小麥玉米輪作體系中，60%的有機(jī)肥替代化肥導(dǎo)致小麥較大幅度減產(chǎn)，而在肥力稍高的水稻小麥輪作體系中，雖然不同比例有機(jī)肥替代化肥也導(dǎo)致作物產(chǎn)量減少，但影響不顯著。本研究并未發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥替代化肥對(duì)作物產(chǎn)量有提升作用，但試驗(yàn)結(jié)果均表明有機(jī)肥替代化肥明顯改善了土壤養(yǎng)分狀況。因此低肥力土壤不宜采用有機(jī)肥大量替代的方式，應(yīng)當(dāng)考慮在常規(guī)施化肥基礎(chǔ)上增施有機(jī)肥。

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（責(zé)任編輯：張震林）