化肥作为重要的农业生产资料，在提高作物产量和保障粮食安全方面具有积极作用。实际农业生产中，长期大量施用化肥可能导致土壤板结、土壤养分失衡和病虫害加重等问题。有机肥富含多种有机物质和有益微生物，具有改善土壤结构、增加土壤肥力、抑制有害病菌、促进作物生长等优势，但其养分含量较低、肥效发挥较慢，单独施用可能无法满足农作物生长需求[1-2]。朱楠等[3]、田丽云等[4]研究表明，有机肥与化肥配合施用可以显著改善土壤肥力和结构，提高土壤微生物活性，增强作物的抗逆性，从而提高作物产量和品质；同时，该措施也是实现种养有机废弃物资源化利用、化肥减量增效、耕地质量提升的重要技术途径。
小麦生产过程中，有机肥替代化肥面临着有机肥养分释放速度较慢等问题，难以满足小麦生长高峰期对养分的需求。有机肥的施用量需根据土壤类型、气候条件和小麦品种等因素进行优化[5]。本试验旨在探明有机肥不同替代比例对冬小麦产量和效益的影响，以筛选出有机肥替代化肥的适宜比例，为提高冬小麦产量和效益提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试小麦品种为济麦22号（国审麦2006018号）；供试化肥为尿素（N 46%）、磷酸二铵（N 18%、P2O5 46%）、硫酸钾（K2O 50%），均购自当地农资市场。供试商品有机肥以鸡粪和秸秆为主料，以豆粕、骨粉、蘑菇渣为辅料，通过好氧堆肥发酵而成，有机肥含N 1.90%、P2O5 1.75%、K2O 1.68%、有机质46.9%，pH 7.05、水分16%，各项指标均符合NY/T 3442—2019《畜禽粪便堆肥技术规范》的技术要求，由山东信乐肥业提供。
1.2 试验地基本情况
试验在山东省临沂市罗庄区褚墩镇褚墩二村（34°82′ N，118°25′ E）进行，土壤类型为潮土，土壤质地为中性壤土。试验地0～20 cm耕层土壤养分含量为有机质15.3 g/kg，碱解氮76.6 mg/kg，有效磷38.8 mg/kg，速效钾112.8 mg/kg，pH 6.7。
1.3 试验设计
采用完全随机试验设计，3次重复，小区面积55 m2（10 m×5.5 m）。共设5个处理：常规施肥（CK）、优化施肥（T1）、有机无机肥配施替代化肥10%（T2）、有机无机肥配施替代化肥20%（T3）、有机无机肥配施替代化肥30%（T4）。各处理施肥量如表1所示，其中，CK施肥量是以当地生产习惯施肥量制定，T1施肥量是根据测土配方施肥技术进行确定；T2、T3、T4施肥量是以T1的肥料施用量为参照，分别减施10%、20%、30%化肥。各处理化肥和有机肥全部基施，施肥方式为人工撒施，撒施后翻耕土壤，深15 cm，其他田间管理措施与当地常规措施保持一致。
表1 不同施肥处理有机肥和化肥用量 |
| 处理 | 有机肥 | 化肥 | ||
|---|---|---|---|---|
| 尿素 | 磷酸二铵 | 硫酸钾 | ||
| CK | 0 | 158.85 | 260.85 | 230.70 |
| T1 | 3 000 | 249.60 | 195.60 | 230.70 |
| T2 | 3 000 | 224.64 | 176.04 | 207.63 |
| T3 | 3 000 | 199.68 | 156.48 | 184.56 |
| T4 | 3 000 | 174.72 | 136.92 | 161.49 |
1.4 测定指标与方法
1.4.1 生物学性状及产量
在各小区中选择麦苗长势均匀的地块，进行1 m双行的定点，避开边行，进行单株分蘖数的调查；在小麦拔节期采用SPAD叶绿素仪（SPAD-502 Plus）测定叶片叶绿素含量（SPAD值）。小麦成熟期收获前，各小区取1 m双行的小麦植株，采用人工测量和计数法测定小麦株高、有效穗数、穗粒数和千粒重。小麦成熟后，各小区实行单独收获，分别称取籽粒重量，并换算成单位面积小麦产量。
1.4.2 经济效益
根据小麦产量计算经济效益，由于其他成本一致，因此本试验仅考虑肥料成本。尿素、磷酸二铵和硫酸钾的价格均为4元/kg；有机肥价格为1元/kg；小麦价格为2.6元/kg。
1.5 数据处理
采用Excel 2021软件进行数据整理，采用SPSS 27.0软件进行相关指标的差异分析。
2 结果与分析
2.1 对小麦生物学性状及产量的影响
如表2所示，与CK相比，有机无机肥配施处理的小麦株高均提高，T1～T4处理的株高在71.3～73.4 cm，较CK提高0.28%～3.23%。T1～T4处理的单株分蘖数在4.8～6.8个，高于CK（3.7个）。与CK相比，T4、T3、T2处理的SPAD值分别增加5.04%、2.02%、0.81%，T1处理的SPAD值降低1.41%。T1～T4处理的小麦有效穗数在574.5万～625.5万穗/hm2，以T1处理最高，为625.5万穗/hm2，较CK增加12.40%；其次为T4处理（597.0万穗/hm2），增幅7.28%。各处理小麦的穗粒数差异较小，在34.6～35.7粒。T1～T4处理的小麦千粒重在40.9～45.5 g，以T4最高，为45.5 g，较CK（39.7 g）增加14.61%。各处理产量在7 859.55～9 317.55 kg/hm2，T4、T3处理的产量较高，分别为9 142.95、9 317.55 kg/hm2，较CK分别提高16.33%、18.55%，与其他处理间差异具有统计学意义（P<0.05）；T1、T2处理的产量分别为8 758.50、8 818.05 kg/hm2，较CK分别提高11.44%和12.20%，差异具有统计学意义（P<0.05）。综合来看，有机肥部分替代化肥可提高小麦产量。
表2 不同施肥处理对小麦生物学性状、产量的影响 |
| 处理 | 株高/cm | 单株分蘖数/个 | SPAD值 | 有效穗数/（万穗/hm2） | 穗粒数/粒 | 千粒重/g | 小麦产量/（kg/hm2） | 较CK±/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CK | 71.1 | 3.7 | 49.6 | 556.5 | 35.5 | 39.7 | 7 859.55 c | |
| T1 | 73.4 | 4.8 | 48.9 | 625.5 | 35.4 | 40.9 | 8 758.50 b | 11.44 |
| T2 | 72.9 | 6.8 | 50.0 | 582.0 | 34.6 | 43.7 | 8 818.05 b | 12.20 |
| T3 | 71.5 | 6.3 | 50.6 | 574.5 | 35.7 | 45.5 | 9 317.55 a | 18.55 |
| T4 | 71.3 | 5.1 | 52.1 | 597.0 | 34.9 | 43.8 | 9 142.95 a | 16.33 |
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2.2 对小麦经济效益的影响
由表3可知，各处理总收益在20 434.82～24 225.63元/hm2，以T3处理最高；各处理成本在2 601.60～5 703.60元/hm2；净收益在17 068.85～19 062.75元/hm2。T1、T2处理的净收益较CK降低4.29%、1.90%，T3、T4处理的净收益较CK提高6.89%、5.87%。结果表明，有机无机肥配施替代化肥20%～30%时净收益有所增加。
表3 不同施肥处理对小麦经济效益的影响 |
| 处理 | 小麦产量/（kg/hm2） | 总收益/ （元/hm2） | 成本/ （元/hm2） | 净收益/ （元/hm2） | 较CK±/% |
|---|---|---|---|---|---|
| CK | 7 859.55 | 20 434.83 | 2 601.60 | 17 833.23 | |
| T1 | 8 758.50 | 22 772.10 | 5 703.60 | 17 068.85 | -4.29 |
| T2 | 8 818.05 | 22 926.93 | 5 433.24 | 17 493.69 | -1.90 |
| T3 | 9 317.55 | 24 225.63 | 5 162.88 | 19 062.75 | 6.89 |
| T4 | 9 142.95 | 23 771.67 | 4 892.52 | 18 879.15 | 5.87 |
3 结论与讨论
相关研究表明，长期采取有机无机肥配施能够提高作物产量和品质，提升土壤有机质含量和农田水分利用效率，改善土壤状况[6-7]。本研究中，有机无机肥配施能够提高小麦株高、单株分蘖数，有效穗数、千粒重等产量构成指标均优于常规施肥处理；有机无机肥配施替代化肥20%处理和30%处理的小麦产量较高，原因可能是有机无机肥配施改善了单施有机肥土壤养分含量不足或单施化肥有机质含量偏低的问题。试验表明，有机无机肥配施能增加小麦产量，以有机无机肥配施替代化肥20%处理增幅最大，较常规施肥增加18.55%；优化施肥的小麦产量较常规施肥增加11.44%。说明有机无机肥配施比例与小麦产量关系密切，这与郭标[8]、刘亦丹等[9]、王彩虹[10]的研究结果一致。有机肥可以改良土壤、提高肥料利用率，有机肥部分替代化肥可提高小麦产量和产值。试验表明，有机无机肥配施替代化肥20%和30%时，小麦净收益分别较常规施肥提高6.89%和5.87%，有较好的增产和增收效果。
综合来看，有机无机肥配施替代化肥20%能改善土壤结构，有效促进小麦对养分的吸收利用，冬小麦产量和经济效益最高。综合考虑产量、收入与成本等因素，研究区冬小麦有机肥替代化肥的适宜比例为20%。