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本研究通过山西旱塬麦区2019-2021年的田间试验,研究了有机肥和腐殖酸两种肥料在当地农户施肥模式下不同替代比例以及减氮施肥模式下替代后对冬小麦产量及水肥效应的影响,以期为当地旱塬小麦减氮增效有机替代的绿色可持续生产提供一定的理论依据和技术支撑。研究结果如下:(1)在农户施肥水平下,30%和50%腐殖酸和有机肥替代处理籽粒产量均显著高于其他处理7.5%-18.2%,其中50%有机肥替代处理增产幅度最大,达到了18.2%。且主要对公顷穗数和穗粒数的提高影响显著。同时30%-50%有机肥替代下纯收益均较纯化肥处理显著提高9.2%、18.2%,而腐殖酸替代的则随着替代比例的升高呈降低趋势。在减氮施肥下,有机肥和腐殖酸替代后籽粒产量分别较其他处理显著提高10.9%-14.7%,其中有机肥替代增产幅度最大,比等氮量的减氮施肥处理和农户施肥显著提高了14.7%、13.0%,并且公顷穗数的增加仍然是产量提高的关键。同时经济效益也比减氮施肥和腐殖酸替代分别显著增收19.9%、31%。(2)在农户施肥水平下,冬小麦籽粒氮素累积量各有机替代处理显著高于纯化肥16.1%-31.8%。籽粒的氮素含量除50%的有机肥替代外,其余替代处理均较化肥处理显著提高13.7%-20.1%;30%-50%的两种有机肥替代均较化肥处理分别显著提高了籽粒与茎叶中磷素的累积量20.4%-24.8%、46.6%-82.6%;50%的两种有机肥替代分别较化肥处理显著提高了茎叶部分钾素累积24.2%、12.5%。在减氮施肥下,冬小麦地上部氮、磷、钾素总累积量两种替代均显著高于两种纯化肥处理,其中有机肥替代比等氮量化肥处理可显著提高籽粒部分氮、磷、钾素累积量分别为13.9%、90.4%、50%;而腐殖酸替代对于籽粒中磷素含量的显著提高更优于其他处理,提高幅度达到45.9%到67.6%。(3)在农户施肥水平下,氮、磷的花后营养器官氮素转移量50%有机肥较纯化肥处理分别显著高出26.5%、43.1%。花后氮素吸收量腐殖酸替代较纯化肥处理显著提高73.1%-84.9%;50%腐殖酸处理花后营养器官磷素转移量较纯化肥显著提高42.6%。在减氮施肥下,有机肥和腐殖酸替代对于小麦开花前后营养器官氮素的转运影响不明显,而磷素转移量影响显著,分别比纯化肥提高了19.7%、16.7%。(4)在农户施肥水平下,30%和50%腐殖酸和有机肥替代处理氮素表观回收率分别较纯化肥处理显著提高266.7%-342.1%。且50%有机肥替代磷素表观回收率显著高于纯化肥和10%有机肥81.4%到145%,钾素表观回收率又分别显著高于10%的有机肥和腐殖酸处理130.2%、157.7%。氮、磷、钾素的农学效率和偏生产力提高趋势相同,均表现为30%和50%的两种替代处理显著高于纯化肥和10%的替代处理,且50%有机肥处理的提高幅度更显著。生育期降水生产效率和水分利用效率与上述肥料利用效率的趋势相同,均为30%和50%的两种替代处理显著优于纯化肥处理。在减氮施肥下,氮、磷、钾素表观回收率、偏生产力有机肥和腐殖酸替代分别较纯化肥处理显著提高了10.9%-147.1%;生育期降水生产效率也提高了10.9%到14.8%。(5)在农户施肥水平下,10%-50%的两种有机肥替代均可促进多种活性有机碳、氮的提升,而对于缓效和惰性有机碳、氮并无明显影响。其中30-50%有机肥替代较纯化肥处理均可显著提高水溶性、可溶性、微生物、轻组及总有机碳含量21.1%到156.8%,也可显著提高微生物、轻组有机氮含量27.8%到105.4%。50%腐殖酸替代较纯化肥处理可显著提高可溶性和易氧化有机碳含量36.8%、119.3%,并且10-50%腐殖酸替代对轻组有机碳均有明显提升作用;并且50%的两种替代均可明显促进可溶性有机氮及碳库管理指数的提升。在减氮施肥下,腐殖酸替代处理有利于微生物和轻组有机氮以及可溶性、微生物、总有机碳的提升,而有机肥替代则有利于碳库指数和碳库管理指数的提升。(6)在农户施肥水平下,有机替代后上层0-60cm硝态氮残留量有显著增加,但0-200cm土层硝态氮残留量除10%腐殖酸处理外其余均较纯化肥显著降低20.58%-29.6%,其中60-140cm显著降低22.91%-46.08%;140-200cm显著降低了53.83%-63.13%,总体而言30%-50%两种替代处理可有效降低硝态氮向土体中下部的淋失。在减氮施肥下,腐殖酸和有机肥替代较化肥处理显著降低了0-200cm土体硝态氮残留量20.6%、18.48%到,有机肥还可显著降低120-200cm土体的残留量76.5%。综上所述,在黄土旱塬区农户施肥水平下,30%-50%的有机肥替代化肥均可促进作物产量以及土壤肥力的提升,而在适量减氮条件下作物的产量和水肥效应尤以30%左右的有机肥替代较佳,研究结果对于当地小麦的环境友好型施肥和安全高效生产具有重要意义。