有机肥磷替代化肥磷对小麦苗期生长及土壤养分的影响.pdf
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1、4期1045有机肥磷替代化肥磷对小麦苗期生长及土壤养分的影响柏文恋1,杨守禄1*,黄安香1,李海叶2,李正国3,卢香1,丁访军1(1贵州省林业科学研究院,贵州贵阳550005;2云南农业大学资源与环境学院,云南昆明650201;3成都威爱新经济技术研究院有限公司,四川成都610299)摘要:【目的】研究不同比例油桐饼粕有机肥磷替代化肥磷对小麦苗期生长和土壤养分的影响,为油桐饼粕有机肥在小麦种植中的合理应用提供参考。【方法】以小麦品种黔麦22为试验材料,设6个处理,分别为常规施化肥磷处理(T1)和5种有机肥磷替代化肥磷处理(有机肥磷替代量分别为10%、20%、30%、50%和100%,依次表示为
2、T2、T3、T4、T5和T6)。分析不同施肥处理对土壤养分含量、土壤酶活性及苗期小麦根系形态、养分吸收的影响。【结果】适宜比例的油桐饼粕有机肥磷替代化肥磷处理能显著增加小麦根际土壤养分含量和土壤酶活性(P0.05,下同),其中T2处理根际土壤水解氮和速效钾含量及土壤中性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性最高,分别较T1处理增加34.51%、30.60%、115.94%、60.98%和92.68%。适宜比例的油桐饼粕有机肥磷替代化肥磷处理也能显著增加小麦茎叶和根干重、根系形态指标及小麦对氮、磷、钾养分的吸收累积量,其中T2处理各指标均最高,小麦茎叶干重、根干重、根冠比、总根长、根表面积和根体积分别较T1处
3、理增加18.11%、102.56%、71.50%、109.76%、59.02%和105.26%,小麦植株氮、磷、钾含量分别较T1处理增加70.92%、98.04%和79.19%。相关分析结果表明,小麦根系总根长、根表面积和根体积与小麦对氮、磷、钾的累积吸收量均呈极显著正相关(P0.01)。【结论】适宜比例的油桐饼粕有机肥磷替代化肥磷能改善土壤养分状况、提高土壤酶活性,促进苗期小麦根系生长及对养分的吸收利用。综合来看,油桐饼粕有机肥磷替代10%化肥磷更有利于满足小麦幼苗生长和维持麦区土壤肥力。关键词:油桐饼粕有机肥;化肥;小麦;养分吸收;土壤养分中图分类号:S512.1文献标志码:A文章编号:2
4、095-1191(2023)04-1045-10收稿日期:2022-11-04基金项目:贵州省科技计划项目(黔科合支撑 2021 一般130,黔科合服企 2020 4010)通讯作者:杨守禄(1987-),https:/orcid.org/0000-0003-2497-6481,副研究员,主要从事农林剩余物加工利用、木竹材功能性改良及生物质复合材料研究工作,E-mail:第一作者:柏文恋(1993-),https:/orcid.org/0000-0002-2855-3489,主要从事农林剩余物加工利用、养分资源高效利用研究工作,E-mail:南方农业学报Journal of Southern
5、Agriculture2023,54(4):1045-1054ISSN 2095-1191;CODEN NNXAABhttp:/DOI:10.3969/j.issn.2095-1191.2023.04.009Effects of organic phosphorus replacing chemical fertilizerphosphorus on wheat growth and soil nutrients at seedling stageBAI Wen-lian1,YANG Shou-lu1*,HUANGAn-xiang1,LI Hai-ye2,LI Zheng-guo3,LU Xi
6、ang1,DING Fang-jun1(1GuizhouAcademy of Forestry,Guiyang,Guizhou 550005,China;2College of Resources and Environment,YunnanAgricultural University,Kunming,Yunnan 650201,China;3Chengdu Weiai New Economy and Technology Institute Ltd.,Chengdu,Sichuan 610299,China)Abstract:【Objective】The purpose of the st
7、udy was to study the effects of different proportions of tung oil cakeorganic fertilizer phosphorus replacing chemical fertilizer phosphorus on wheat growth and soil nutrients at seedlingstage,and to provide reference for the rational application of tung oil cake organic fertilizer in wheat cultivat
8、ion.【Method】Using wheat variety Qianmai 22 as the experimental material,six treatments were set up,including conventional chemicalfertilizer phosphorus treatment(T1)and five organic fertilizer phosphorus replacing chemical fertilizer phosphorus treat-ments(organic fertilizer phosphorus replacing amo
9、unts were 10%,20%,30%,50%,and 100%respectively,representedas T2,T3,T4,T5,and T6 in order).The effects of different fertilization treatments on soil nutrient content,soil enzymeactivity,root morphology,and nutrient absorption of wheat during seedling stage were analyzed.【Result】The appropriate54卷南 方
10、农 业 学 报 10460引言【研究意义】油桐饼粕主要来源于油桐籽经榨取桐油后剩余的副产品,含有丰富的氮、磷、钾等植物生长必需营养元素。贵州是我国油桐的主产区之一,每年产生的油桐饼粕资源丰富,油桐饼粕资源的处理方式多为废弃或直接作为有机肥施入土壤中,但直接施入土壤中对养分资源的利用不够充分,也造成一定的资源浪费和环境污染问题(孔露曦等,2010)。因此,寻求合理高效利用油桐饼粕资源的途径十分必要。磷是作物生长所必需的营养元素,参与植物呼吸作用、光合作用和能量代谢等许多重要的生理生化过程。作物对磷素营养的吸收主要集中在前期,苗期磷素营养对作物生长发育至关重要。小麦是贵州省主要农作物之一,施用磷肥
11、在一定程度上能提高小麦产量,但由于磷在土壤中易固定等原因,磷肥利用率并不高,且长期施用化肥会导致土壤酸化、板结、降低土壤微生物的数量和活性等问题(孙海燕等,2022),从而影响小麦产区土壤养分状况,也影响小麦产量及品质。因此,研究等量施肥条件下油桐饼粕有机肥与化肥磷肥不同配施比例对小麦苗期生长及土壤养分的影响,不仅能解决贵州油桐饼粕资源高效循环利用问题,也对提升小麦科学施肥技术及小麦产业可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】有机肥中含有作物生长所需的各种养分,能有效改良土壤和培肥地力(陈香碧等,2020;Chen et al.,2020;Li et al.,2021;刘亚军等,2022),与
12、化肥配施有利于多种作物的生长发育,如50%有机肥替代化肥能优化叶面积、叶绿素和光合作用在玉米产量形成中的关系,促进光合产物向籽粒转运,从而提高玉米籽粒产量(王嘉男等,2020);猪粪有机肥氮替代50%化肥氮可减少稻田化肥施用量,稳定水稻生产,并提高稻米铜、锌微量元素含量(纪洪亭等,2021);氨基酸生物有机肥部分替代化肥能有效提高生菜产量及品质,并提升土壤肥力(谢育利等,2022)。关于有机肥对小麦生长的影响前人也已有较多研究。相关研究发现,有机肥可促进小麦根系生长,提高不同土层小麦根系活力,从而促进根系对氮磷钾等养分的吸收(李絮花等,2005);秸秆、猪粪和菌渣与化肥配施能显著提高小麦各生育
13、期土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性(李彦霖等,2016);有机肥氮替代20%化肥氮能改善土壤肥力水平,提高小麦氮素利用效率和产量,但随着有机肥氮替代化肥氮比例增加,小麦增产效应降低(申长卫等,2020);常规化肥减量25%和减量50%配施有机肥能促进小麦增产且有效降低化肥施用量(侯丽丽等,2021);配施腐殖酸固体肥能显著提高土壤有机质、速效磷和速效钾含量,从而提高小麦各项生长指标,有利于小麦生长(翟文晰等,2021);有机肥与化肥配施能显著增加小麦根系活力及根条数,从而增加小麦植株对氮磷钾的吸收累积量(葛君等,2022);牛粪配施化学氮肥可增加小麦产量,改善品质,增加土壤微生物活性和酶活性(
14、马龙等,2022)。【本研究切入点】由于不同作物对肥料养分的需求差异较大,适合不同作物生长的有机肥和化肥最佳配施比例也有所不同。目前对于油桐饼粕有机肥磷替代化肥磷对小麦生长、根系形态及土壤养分含量、酶活性的影响未proportion of tung oil cake organic fertilizer phosphorus replacing chemical fertilizer phosphorus treatments could signifi-cantly increase the nutrient content and soil enzyme activity in the r
15、hizosphere soil of wheat(P0.05,the same below).Among them,T2 treatment had the highest content of hydrolyzed nitrogen and rapidly available potassium in the rhizo-sphere soil,as well as the highest activity of neutral phosphatase,urease,and sucrase in the soil,with increases of34.51%,30.60%,115.94%,
16、60.98%,and 92.68%compared to T1 treatment respectively.The appropriate proportion oftung oil cake organic fertilizer phosphorus replacing chemical fertilizer phosphorus treatments could also significantlyincrease the dry weight of wheat stems,leaves and roots,root morphology indicators,and the absor
17、ption and accumulationof nitrogen,phosphorus,and potassium nutrients by wheat.Among them,T2 treatment had the highest indicators,withwheat stem and leaf dry weight,root dry weight,root to shoot ratio,total root length,root surface area,and root volumeincreasing by 18.11%,102.56%,71.50%,109.76%,59.02
18、%,and 105.26%respectively compared to T1 treatment.Thecontents of wheat plant nitrogen,phosphorus and potassium increased by 70.92%,98.04%,and 79.19%compared to T1treatment respectively.The correlation analysis results showed that the total root length,root surface area,and root volumeof wheat roots
19、 were extremely significantly positively correlated with the accumulation and absorption of nitrogen,phos-phorus,and potassium by wheat(P0.01).【Conclusion】The appropriate proportion of tung oil cake organic fertilizerphosphorus replacing chemical fertilizer phosphorus can improve soil nutrient statu
20、s,increase soil enzyme activity,andpromote wheat root growth and nutrient absorption and utilization during the seedling stage.Overall,tung oil cake organicfertilizer phosphorus replacing 10%chemical fertilizer phosphorus is more conducive to meeting the needs of wheat seed-ling growth and maintaini
21、ng soil fertility in the wheat area.key words:tung oil cake organic fertilizer;chemical fertilizer;wheat;nutrient absorption;soil nutrientFoundation items:Guizhou Science and Technology Plan Project(QKHZC2021Yiban 130,QKHFQ20204010)4期1047见报道,不同替代比例下小麦根系形态变化及其与养分吸收的关系也尚未清楚。【拟解决的关键问题】以小麦品种黔麦22为试验材料,研究
22、油桐饼粕有机肥磷替代化肥磷对小麦苗期生长、养分吸收、根系形态及土壤养分含量和酶活性的影响,探寻既能促进小麦生长又能改善土壤状况的适宜替代比例,为油桐饼粕有机肥在小麦种植中的合理应用提供参考。1材料与方法1.1试验材料供试氮肥为尿素(含N 46%),磷肥为过磷酸钙(含P2O514%),钾肥为硫酸钾(含K2O 50%)。供试有机肥为油桐饼粕(含有机质58%、N 4.8%、P2O523.8%、K2O 23.7%),由贵州省望谟县四海油桐加工厂提供,种子发芽指数为95.3%。供试小麦品种为黔麦22。1.2试验方法试验于2021年在贵州省林业科学研究院温室大棚内进行。供试土壤pH 9.06,含有机质38
23、.6 g/kg、碱解氮200.5 mg/kg、速效磷0.6 mg/kg、速效钾522.9mg/kg。试验设6个处理,分别为常规施用化肥磷处理(T1)、有机肥磷替代10%化肥磷处理(T2)、有机肥磷替代20%化肥磷处理(T3)、有机肥磷替代30%化肥磷处理(T4)、有机肥磷替代50%化肥磷处理(T5)和有机肥磷替代100%化肥磷处理(T6)。种子催芽至芽长23 cm时播种(2021年10月10日),每盆内播种5粒,小麦地上部长至35 cm时留苗3株。每处理5盆,共30盆。每盆装土5 kg,各处理每千克干土施N 180 mg/kg、P2O590 mg/kg、K2O 90 mg/kg。以磷肥用量为基
24、准计算氮肥和钾肥用量,添加有机肥处理在扣除所施用有机肥中的氮钾后,氮钾不足的处理用单一化肥补充。小麦生长至地上部株高有明显差异时(约50 d),采集植物样品和土壤样品(柏文恋等,2021)。将植株从土壤中整株取出,附着在根系上的土作为根际土,未附着在根系上的则作为非根际土。根际土采用抖土法采样,做好标记后带回实验室,将植株样品沿茎基部分为地上部和地下部,根系用去离子水清洗干净备用。1.3测定项目及方法植物样品测定:在Epson根系扫描仪上用透视扫描法扫描小麦根系,用Win-RHIZO图像分析软件处理图像,计算根长、根表面积和根体积。扫描根系后,所有根系样品与植株样品置于105 烘箱中杀青30
25、min,恒温干燥至恒重,称重、粉碎、备用。采用H2SO4-H2O2消煮,钒钼黄比色法测定植株全磷含量;H2SO4-H2O2消煮后,采用高分辨自动化学分析仪测定植株全氮含量;采用火焰光度计测定植株全钾含量(鲍士旦,2002)。土壤样品测定:土壤样品自然风干磨碎后测定有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量。土壤pH使用pH计测定;土壤有机质含量采用重铬酸钾容量油浴法测定;土壤全氮含量采用凯氏消煮半微量蒸馏滴定法测定;土壤全磷含量采用碱熔融钼锑抗比色法测定;土壤全钾含量采用碱熔原子吸收分光光度法测定;土壤水解氮含量采用碱解扩散法测定;土壤有效磷含量采用盐酸氟化铵浸提钼锑抗比色法测定;土壤速效钾含量采用乙
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