姜麗偉， 謝英荷，2，3， 李廷亮，2，3，4， 劉 凱， 張奇茹， 曹 靜， 邵靖琳

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，山西 太谷 030801；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西省土壤肥料研究生教育創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801；4.黃土高原特色作物優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心， 山西 太谷 030801)

20世紀(jì)80年代起全球化肥用量不斷增加，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到2.21億t。黃土旱塬是我國(guó)重要的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，冬小麥?zhǔn)窃搮^(qū)主要的糧食作物，常年種植面積53萬hm以上，其產(chǎn)量約占全國(guó)小麥產(chǎn)量10%，在實(shí)際農(nóng)業(yè)種植中也存在大量盲目施肥的現(xiàn)象。針對(duì)當(dāng)前化肥不合理施用對(duì)環(huán)境造成的潛在威脅，有機(jī)肥替代部分化肥將成為我國(guó)今后肥料施用的必然趨勢(shì)，其對(duì)土壤養(yǎng)分的影響成為近年來土壤學(xué)與植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的研究熱點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者研究表明，合理的替代比例具有促進(jìn)作物的生長(zhǎng)、改善產(chǎn)量構(gòu)成、增加作物產(chǎn)量、提高土壤養(yǎng)分含量的效應(yīng)。張丹發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥替代20%化學(xué)氮肥可在穩(wěn)定稻麥產(chǎn)量的情況下，明顯地提高稻麥兩季氮肥的利用率；于昕陽等通過連續(xù)3年定位試驗(yàn)研究表明，合理的有機(jī)無機(jī)配比可以增加冬小麥地上部氮素吸收量和氮肥利用效率；謝軍紅等研究發(fā)現(xiàn)，在黃土高原半干旱區(qū)，干旱年份以50%和37.5%牛糞商品有機(jī)肥替代氮肥水平下，玉米籽粒產(chǎn)量和氮肥利用效率都顯著高于單施氮肥，而豐水年各替代水平處理與單施氮肥相比無顯著差異，表現(xiàn)為穩(wěn)產(chǎn)；謝軍等研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥替代部分化學(xué)氮肥，促進(jìn)了氮素的吸收及向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而提高了玉米的產(chǎn)量和氮肥利用率；也有研究表明，施用有機(jī)肥能夠提高土壤有機(jī)碳、氮含量。

綜上所述，前人的研究多集中于某一區(qū)域有機(jī)肥一種替代比例對(duì)作物產(chǎn)量與肥料利用率等方面，缺乏多種替代比例對(duì)土壤肥力效應(yīng)等方面的比較分析，尤其是在黃土旱塬干旱貧瘠的土壤上，不同比例有機(jī)替代后對(duì)土壤中碳氮組分的系統(tǒng)影響缺乏研究。因此，本研究以典型黃土旱塬冬小麥種植區(qū)為試區(qū)，在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥基礎(chǔ)上進(jìn)行不同比例的有機(jī)替代，著重對(duì)土壤中活性、緩效和惰性有機(jī)碳、氮各組分進(jìn)行詳細(xì)與深入研究，旨在為當(dāng)?shù)匦←湹目茖W(xué)施肥、安全綠色持續(xù)生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)于2019—2020年在山西省洪洞縣劉家垣鎮(zhèn)東梁村(36°22′N，111°35′E)進(jìn)行，該區(qū)位于山西省西南部，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，平均海拔648 m，年均氣溫12.6 ℃，有效積溫3 326.9 ℃，多年平均降水量493.3 mm，且年內(nèi)分配不均勻，集中在7—9月，與冬小麥生育期嚴(yán)重錯(cuò)位，為典型的黃土高原旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。在試驗(yàn)期間(2019—2020年)生育期降水198.2 mm，夏閑期降水293.3 mm。供試土壤為石灰性褐土，表土砂粒、黏粒、粉粒含量分別為67.7%，28.7%，3.6%，質(zhì)地為中壤土。播前0—20 cm土壤理化性狀：容重1.21 g/cm，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為10.4，0.7，0.1，40.2 g/kg，硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量分別為16.6，7.8，238.9 mg/kg，pH為7.9。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在等氮量條件下進(jìn)行有機(jī)無機(jī)替代，試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)處理，分別為100%化肥N處理(HF)、10%腐殖酸N+90%化肥N(F1)、30%腐殖酸N+70%化肥N(F3)、50%腐殖酸N+50%化肥N(F5)、10%有機(jī)肥N+90%化肥N(Y1)、30%有機(jī)肥N+70%化肥N(Y3)、50%有機(jī)肥N+50%化肥N(Y5)。小區(qū)面積5.2 m×18.4 m，各處理重復(fù)4次，呈完全隨機(jī)排列。具體試驗(yàn)方案見表1。供試氮肥為尿素(含N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(含PO11%)；有機(jī)肥為商品有機(jī)肥“地愛沃2號(hào)”，(N—P—K，9.10%—0.48%—1.24%，有機(jī)質(zhì)46.00%)；腐殖酸為腐殖酸水溶肥粉劑(N—P—K，15.6%—0—4.95%)所有肥料在播前均勻翻耕入土。冬小麥供試品種為“臨豐3號(hào)”，播量150 kg/hm。種植方式為利用現(xiàn)代農(nóng)機(jī)進(jìn)行壟膜溝播，2019年播種時(shí)間在10月20日，收獲時(shí)間在次年6月3日。冬小麥全生育期除自然降水外不灌溉，田間管理同當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶一致。

表1 試驗(yàn)方案

1.3 樣品采集與測(cè)定

植物樣品采集：于小麥?zhǔn)斋@期，隨機(jī)收獲每個(gè)小區(qū)中央3 m×10 m樣方小麥，單獨(dú)脫粒計(jì)產(chǎn)；每個(gè)小區(qū)選取具有代表性的3個(gè)1 m小麥樣段進(jìn)行收獲，調(diào)查測(cè)定穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

土壤樣品采集：于小麥?zhǔn)斋@期每個(gè)小區(qū)多點(diǎn)取樣，采集0—20 cm土層土壤，每個(gè)小區(qū)3個(gè)點(diǎn)，用于土壤碳、氮組分的測(cè)定。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

(1)小麥產(chǎn)量的測(cè)定：于小麥?zhǔn)斋@期，隨機(jī)收獲每個(gè)小區(qū)中央3 m×10 m樣方小麥，單獨(dú)脫粒計(jì)產(chǎn)；每個(gè)小區(qū)選取具有代表性的3個(gè)1 m長(zhǎng)度小麥樣段進(jìn)行收獲，調(diào)查測(cè)定穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

(2)土壤重組有機(jī)碳：將25 mL 1.8 g/cm的溴化鋅溶液加入到盛有過0.25 mm篩5 g土樣的離心管中振蕩離心3次，再用95%的乙醇振蕩離心3次，蒸餾水振蕩離心2次后，將盛有土樣的離心管置于60 ℃下烘48 h，最后土樣磨細(xì)過0.149 mm篩，用重鉻酸鉀容量—外加熱法測(cè)定。

(3)土壤輕組有機(jī)碳：采用土壤總有機(jī)碳和重組有機(jī)碳的差值法求得。

(4)土壤顆粒有機(jī)碳、水溶性有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳、微生物量有機(jī)碳分別采用5 g/L的六偏磷酸鈉溶液法、蒸餾水浸提，TOC儀測(cè)定、1 mol/L KCL浸提，TOC測(cè)定、333 mmol/L KMnO浸提，分光光度計(jì)測(cè)定、氯仿熏蒸—KSO浸提，TOC儀測(cè)定其含量。

(5)土壤氮組分的測(cè)定：土壤重組有機(jī)氮、輕組有機(jī)氮、顆粒有機(jī)氮、可溶性有機(jī)氮、微生物量有機(jī)氮分別采用半微量開氏法測(cè)定、土壤總有機(jī)氮和重組有機(jī)氮的差值法求得、5 g/L (NaPO)溶液分散，半微量凱氏定氮法測(cè)定、5 mol/L的KSO浸提，TOC儀測(cè)定、氯仿熏蒸—KSO浸提，TOC儀測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019軟件整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，SPSS 19.0軟件進(jìn)行單變量方差分析，采用最小顯著差異法(least significant difference method，LSD)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)替代對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

由表2可知，不同有機(jī)替代下的冬小麥籽粒產(chǎn)量較HF處理均有所提高，其中，Y5產(chǎn)量最高為4 935.2 kg/hm，顯著高于其他處理7.7%～18.2%，其次是F3、F5和Y3處理，產(chǎn)量均在4 510.7～4 582.5 kg/hm，分別較HF顯著提高9.7%，8.0%，9.2%；較F1顯著提高9.5%，7.7%，8.9%；較Y1顯著提高9.2%，7.5%，8.6%。而F1和Y1與HF，則無顯著差異，產(chǎn)量均在4 176.6～4 197.0 kg/ hm。不同有機(jī)替代處理下冬小麥生物產(chǎn)量變化趨勢(shì)與籽粒產(chǎn)量基本一致，F(xiàn)3與Y5分別較HF、F1、Y1顯著提高12.5%，11.9%，11.8%與13.1%，12.5%，12.4%。說明10%的有機(jī)替代下對(duì)冬小麥增產(chǎn)較全量化肥并無顯著作用，而30%～50%有機(jī)替代下可以達(dá)到顯著增產(chǎn)效果。

從產(chǎn)量構(gòu)成要素來看，F(xiàn)3、F5與Y5的穗數(shù)相對(duì)HF分別顯著提高7.8%，4.7%，8.5%，Y5穗粒數(shù)也顯著高于農(nóng)戶18.8%，各處理最大值達(dá)到27.22粒/穗，千粒重各處理則表現(xiàn)為Y3顯著較Y5高出6.4%，但與其他處理無顯著差異。收獲指數(shù)各處理間也并無顯著性差異。由此可見，F(xiàn)3、F5通過提高穗數(shù)來達(dá)到增產(chǎn)的目的；而Y1、Y3和Y5則在提高穗數(shù)的前提下穗粒數(shù)也有顯著提高，且Y3與Y5替代下穗粒數(shù)提高效果最為顯著。

表2 不同處理小麥產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成要素

2.2 不同有機(jī)替代對(duì)碳組分含量的影響

由表3可知，總有機(jī)碳含量有機(jī)替代后，除Y1外其他處理均比純化肥處理HF顯著提高56.7%～76.0%，Y3提高幅度最大?；钚杂袡C(jī)碳雖然在土壤中含量低，但運(yùn)移迅速，可以直接被微生物利用，對(duì)土壤質(zhì)量變化反應(yīng)敏感，通常以物理、化學(xué)和生物學(xué)分類方法劃分為水溶性有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳、微生物有機(jī)碳和易氧化有機(jī)碳。Y5與Y3水溶性有機(jī)碳含量分別較HF顯著提高90.9%，54.5%。在所有處理中，Y5、Y3、F5可溶性有機(jī)碳含量較HF顯著提高21.1%～36.8%。F5和Y5土壤中易氧化有機(jī)碳含量較HF顯著高出52.3%，47.1%。

微生物量碳是比土壤有機(jī)碳更敏感的肥力指標(biāo)，可用來指示土壤肥力的動(dòng)態(tài)變化和反映土壤質(zhì)量狀況。Y5與Y3處理較HF與F1分別顯著提高了21.7%～68.0%，且Y5提高幅度最大為68%與64.2%。除Y1外，其余各處理輕組有機(jī)碳含量較HF均顯著提高了81.3%～156.8%，Y3提高幅度達(dá)到了156.8%，F(xiàn)1、F3、F5和Y5分別較HF顯著提高99.6%，81.3%，119.3%和114.4%。

有機(jī)替代處理下顆粒有機(jī)碳均較HF有所提高，含量為3.30～3.98 g/kg，但其處理間無顯著差異。F3處理重組有機(jī)碳含量顯著高于F1與Y1，其他各處理間并無顯著性差異。

由此可見，在10%～50%有機(jī)替代條件下，可有效提高土壤總有機(jī)碳含量，同時(shí)，對(duì)活性有機(jī)碳含量的提高也有促進(jìn)作用，30%～50%有機(jī)替代效果更為顯著。而各有機(jī)替代處理對(duì)顆粒有機(jī)碳含量和重組有機(jī)碳并無顯著影響。

表3 不同有機(jī)替代耕層土壤有機(jī)碳組分含量

2.3 不同有機(jī)替代對(duì)氮組分含量的影響

土壤活性有機(jī)氮在幾周或幾個(gè)月內(nèi)可以迅速轉(zhuǎn)化，從而直接被植物、動(dòng)物和微生物利用，主要包括可溶性有機(jī)氮、輕組有機(jī)氮和微生物機(jī)氮。由表4可知，F(xiàn)5可溶性有機(jī)氮含量顯著高于除F3、Y5外的其他各處理，比HF高46.7%，比F1、Y1、Y3分別提高38.1%，38.3%，41.4%；F3、Y5顯著高于化肥處理33.3%，27.8%，但與其他處理間差異不顯著。微生物有機(jī)氮表現(xiàn)為，Y3與Y5處理含量最高，分別較其他各處理顯著提高了63.6%～105.4%，分別比HF顯著提高79.8%，105.4%；F3、F5分別較HF有顯著提高25.6%，17.6%。輕組有機(jī)氮含量Y5分別較HF與Y1顯著提高95.5%，79.2%，其余各處理間無差異性顯著。

有機(jī)替代處理F3與F1土壤顆粒有機(jī)氮含量分別較HF與Y1顯著高出63.6%，50%和45.5%，33.3%。重組有機(jī)氮含量只有F3較HF與F1顯著提高28.6%，其他處理均差異不顯著。不同有機(jī)替代處理后，土壤全氮含量并無明顯差異，說明等氮量的有機(jī)替代對(duì)土壤全氮沒有明顯影響。

綜上，30%～50%的有機(jī)替代對(duì)可溶性有機(jī)氮、微生物有機(jī)氮和輕組有機(jī)氮的提高均有促進(jìn)作用，F(xiàn)3對(duì)顆粒有機(jī)氮和重組有機(jī)氮的提高影響效果明顯，而其他各處理對(duì)二者影響并無明顯效果。

表4 不同有機(jī)替代耕層土壤有機(jī)氮組分含量

2.4 土壤碳氮組分與小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素間的相關(guān)分析

由表5可知，各碳、氮組分對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響均為正相關(guān)關(guān)系。其中，水溶性有機(jī)碳、微生物有機(jī)氮和輕組有機(jī)氮均與冬小麥籽粒產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；總有機(jī)碳、微生物有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳和可溶性有機(jī)氮與冬小麥籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)?？傆袡C(jī)碳和輕組有機(jī)碳與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，水溶性有機(jī)碳微生物有機(jī)氮、輕組有機(jī)氮均與穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)；可溶性有機(jī)氮和輕組有機(jī)氮與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，可溶性有機(jī)碳與穗數(shù)呈顯著正相關(guān)。重組有機(jī)碳與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)。

總有機(jī)碳與活性有機(jī)碳、氮組分對(duì)冬小麥產(chǎn)量提高有促進(jìn)效果，土壤全氮含量對(duì)冬小麥的產(chǎn)量影響并不明顯。

不同的碳、氮組分通過促進(jìn)不同的產(chǎn)量構(gòu)成要素來達(dá)到增產(chǎn)的效果，且總有機(jī)碳、水溶性有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳和微生物氮通過促進(jìn)穗粒數(shù)的增加達(dá)到增產(chǎn)效果；可溶性有機(jī)碳、氮?jiǎng)t通過提高穗數(shù)促進(jìn)小麥增產(chǎn)；輕組有機(jī)氮對(duì)二者均有顯著影響。

表5 土壤碳、氮組分與小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素間相關(guān)分析(N=21)

3 討 論

3.1 不同有機(jī)替代下冬小麥產(chǎn)量

本研究表明，進(jìn)行有機(jī)替代的處理籽粒產(chǎn)量均較全量化肥處理有不同程度提高，F(xiàn)3、F5、Y3和Y5分別較HF顯著增產(chǎn)9.7%，8.0%，9.2%，18.2%；其中，Y5產(chǎn)量最高為4 935.17 kg/hm，較其他處理顯著增產(chǎn)8.2%～18.2%。原因?yàn)樽魑锏漠a(chǎn)量與土壤養(yǎng)分的供應(yīng)過程密切相關(guān)。化肥肥效快，能及時(shí)補(bǔ)充小麥生長(zhǎng)發(fā)育所需的養(yǎng)分，有機(jī)肥作為作物的儲(chǔ)備養(yǎng)分庫營(yíng)養(yǎng)元素豐富，但不能滿足作物生長(zhǎng)前期的養(yǎng)分需求，而有機(jī)無機(jī)合理配施可以改善土壤性質(zhì)，提高土壤肥力，協(xié)調(diào)肥料和土壤養(yǎng)分的供應(yīng)強(qiáng)度，滿足作物整個(gè)生育期的養(yǎng)分需求，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)。適宜比例的有機(jī)無機(jī)肥替代有助于增加小麥花前有效分蘗數(shù)，延長(zhǎng)冬小麥灌漿進(jìn)程，使小麥在整個(gè)生育期具有較強(qiáng)的光合能力，增加成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，進(jìn)而獲得較高的籽粒產(chǎn)量，與前人研究結(jié)果一致。

3.2 不同有機(jī)替代下土壤碳組分含量

前人研究表明，有機(jī)肥施用能顯著增加土壤有機(jī)碳及活性有機(jī)碳的含量，本試驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)行有機(jī)替代后耕層土壤可溶、水溶、易氧化、微生物、輕組和顆粒有機(jī)碳組分含量均有不同程度的增加?？扇苄杂袡C(jī)碳表現(xiàn)為F5與Y3含量均為0.23 g/kg，Y5含量最高為0.26 g/kg；易氧化有機(jī)碳F5與Y5顯著高于其他處理；水溶性有機(jī)碳、微生物有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳均表現(xiàn)為，Y5分別顯著高于其他處理23.5%～90.9%，34.9%～102.3%和7.2%～68%；而顆粒有機(jī)碳與重組有機(jī)碳含量變化較HF均并不明顯。原因?yàn)槭┯糜袡C(jī)肥帶來的有機(jī)碳源可以在土壤微生物的分解代謝和有機(jī)質(zhì)腐解下釋放出更多的活性有機(jī)碳。岳會(huì)錦等研究表明，20%與40%的有機(jī)肥替代化肥處理下，土壤有機(jī)碳含量較全量化肥顯著提高11.4%，15.3%；余高等研究表明，50%有機(jī)氮替代化肥氮處理下，可提高土壤中有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳和易氧化有機(jī)碳含量，同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益也達(dá)到最優(yōu)效果；徐明崗等在70%有機(jī)氮長(zhǎng)期替代下研究結(jié)果得出，有機(jī)肥可直接增加土壤微生物可以利用的有機(jī)碳源，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，激發(fā)其活性，降低土壤有機(jī)質(zhì)的氧化穩(wěn)定性，從而增加土壤易氧化有機(jī)碳含量；練成燕等研究表明，有機(jī)替代有助于提高土壤微生物量，微生物的死亡裂解可以提高土壤可溶性有機(jī)碳，均與本研究結(jié)果一致。

3.3 不同有機(jī)替代下土壤氮組分含量

土壤有機(jī)氮庫是土壤氮庫的主要存在形式，約占土壤氮庫的85%，是土壤氮素的主體和作物必需氮素的主要來源。可溶性有機(jī)氮、輕組有機(jī)氮以及微生物量氮是土壤活性氮庫的重要組成成分。

本研究與Yang等研究結(jié)果一致，土壤全氮在各處理間差異不顯著，但是隨有機(jī)替代比例的提升呈增加趨勢(shì)。活性有機(jī)氮組分有機(jī)替代均較HF有所提高，其中，F(xiàn)5可溶性有機(jī)氮含量顯著高于除F3、Y5外其他各處理38.1%～51.6%，是由于有機(jī)肥自身含有較多的可溶性有機(jī)氮，在促進(jìn)作物生長(zhǎng)的同時(shí)返還到土壤的殘留物增多。此外，進(jìn)行有機(jī)替代后土壤微生物活性提高，從而可以降解更多的氮素。陳潔等通過20年的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究結(jié)果也表明，有機(jī)替代處理可溶性有機(jī)氮含量較全量化肥處理平均增加20%。

劉益仁等研究表明，20%～30%豬糞替代化肥處理下，小麥?zhǔn)斋@期土壤中微生物氮含量顯著高于全量化肥，與本試驗(yàn)結(jié)果一致，收獲期土壤中微生物有機(jī)氮表現(xiàn)為Y3與Y5含量最高，顯著高于其他處理，較其他處理分別顯著高出66.1%～116.1%；其原因?yàn)槭┓手苯釉黾痈瞪锪考案捣置谖?，促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng)，有機(jī)肥不但增加了土壤養(yǎng)分，直接為微生物提供了充足的碳源，還通過同化作用將較多的氮素轉(zhuǎn)移到微生物體內(nèi)被暫時(shí)固定，減少了氮素的損失。

宋震震等研究表明，50%有機(jī)替代處理下土壤中輕組有機(jī)氮含量較不替代處理顯著提高29.6%，本試驗(yàn)結(jié)果也表明，有機(jī)替代可提高土壤中輕組有機(jī)氮含量，且Y5效果最好，分別較HF與Y1顯著提高95.5%，79.2%。顆粒有機(jī)氮組分表現(xiàn)為F5與F3分別較其他處理顯著高出9.9%～86.5%，12.5%～80%，與前人研究結(jié)果一致。

重組有機(jī)氮穩(wěn)定性強(qiáng)、不易被分解、難被作物吸收利用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)行10%～50%的有機(jī)替代對(duì)土壤中重組有機(jī)氮組分含量并無顯著影響，雖然有機(jī)替代處理時(shí)，有機(jī)物料直接投入，會(huì)造成重組有機(jī)氮含量的升高，但其有機(jī)物料投入后促進(jìn)微生物大量繁殖對(duì)重組有機(jī)氮進(jìn)行分解礦化，導(dǎo)致其與全量化肥處理無顯著性差異。

3.4 碳、氮組分與小麥產(chǎn)量相關(guān)性

土壤有機(jī)碳、氮對(duì)作物產(chǎn)量等方面具有重要影響作用，有機(jī)物料的投入可直接提高土壤活性有機(jī)碳含量。水溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳不僅為作物生長(zhǎng)提供所需的養(yǎng)分，又為微生物代謝供給大量碳源，其含量直接影響土壤養(yǎng)分的有效性。有機(jī)碳經(jīng)微生物分解礦化后直接被作物吸收利用，同時(shí)，促進(jìn)植物的根系發(fā)育，增加對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用，從而達(dá)到增產(chǎn)效果。進(jìn)行有機(jī)替代后，在作物生長(zhǎng)發(fā)育所需速效氮前期由化肥提供，后期則由有機(jī)肥礦化分解提供，保證作物整個(gè)生育期的養(yǎng)分供應(yīng)，其中，活性有機(jī)氮的作用尤為重要。張莉等連續(xù)3年進(jìn)行玉米秸稈還田后，0—40 cm土壤中有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳均與小麥產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；王利民等研究表明，茶葉產(chǎn)量與總有機(jī)碳、微生物有機(jī)碳存在密切的直線相關(guān)關(guān)系。本試驗(yàn)也表明，有機(jī)替代可較全量化肥處理顯著提高土壤中活性有機(jī)碳、氮組分(表3和表4)，進(jìn)行相關(guān)分析后可知，總有機(jī)碳及部分活性有機(jī)碳組分和活性有機(jī)氮組分與冬小麥籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，其中，水溶性有機(jī)碳與冬小麥籽粒產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。從產(chǎn)量構(gòu)成來看，可溶性有機(jī)氮與穗數(shù)呈顯著正相關(guān)；微生物氮?jiǎng)t與穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)；輕組有機(jī)氮對(duì)穗粒數(shù)與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，此結(jié)果與胡乃娟等研究結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

綜上所述，在黃土旱塬冬小麥種植區(qū)進(jìn)行30%～50%的有機(jī)肥和腐殖酸替代化肥后，不但有顯著的增產(chǎn)效果，而且對(duì)土壤中水溶性有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳、微生物有機(jī)碳和氮等組分的含量均有顯著促進(jìn)提升作用，且微生物有機(jī)氮、輕組有機(jī)氮、可溶性有機(jī)碳對(duì)小麥產(chǎn)量提高具有重要促進(jìn)作用。其中，50%有機(jī)肥替代處理增產(chǎn)和培肥地力的效果更顯著，適宜在當(dāng)?shù)赝茝V應(yīng)用。