本文是一篇农业论文，笔者认为合理的有机肥替代化学氮肥比例既能增加土壤有机碳储量、提升土壤供肥水平、提高作物产量及氮肥利用率，还可减少肥料损失及因过量施肥带来的环境问题，是东北春小麦种植区域减肥增效施肥制度的发展方向。
1 前言
1.1 研究目的与意义
小麦是世界上最重要的粮食作物之一，在我国种植面积广泛，维持并提高小麦产业的产量和改善小麦品质关系到全世界的粮食安全和社会稳定，对促进我国农业生产发展和改善人民生活水平具有重要意义[1-2]。肥料作为农作物的“粮食”，施肥在保证农作物产量方面就起到十分重要的支撑作用。据统计，化肥对我国粮食产量的贡献率高达 40%。为了追求粮食的增产，近几年我国化肥施用量一直在升高。据统计，在 2010~2011 年期间，我国施用了约占世界 1/3 的化肥量，2015 年世界化肥平均施用量为 123 kg·hm-2，我国化肥平均施用量为 446kg·hm-2，约为欧盟的 5.8 倍、美国的 3.3 倍、日本的 2.1 倍[3-5]。氮素是作物生长的关键因素，同时也是形成较高产量的首要因素。施用氮肥能够提高 55 %~57 %的粮食作物单产，增加30 %~31 %的总产量[6]。施用氮肥是小麦高产稳产的重要措施，但氮肥投入量过多不仅不能增加作物产量，反而是目前导致土壤肥力减退、酸化、板结，水体生态系统破坏，地下水污染等的主要原因[7-9]。
黑土有机质数量多、质量好、腐殖质层厚、粘粒含量高、团粒结构疏松多孔，具有较高的供肥能力及较强的保肥性能，其有效肥力及潜在肥力都很高。东北黑土区是我国宝贵的耕地资源，不论其作为经济作物主产区，还是作为重要的商品粮基地，在全国乃至世界都占据优势，因此黑土肥力的变化对东北乃至全国粮食的安全保障和供给都将产生影响。然而不合理的开垦，掠夺性的生产方式，长期重用轻养且不平衡的培肥措施等导致黑土区土壤退化、肥力快速下降，后期生产必须投入大量化肥才能获得高产[10]。同时水土流失面积逐渐扩增，黑土层越来越薄，耕地质量退化趋势明显。因此，在保护黑土的基础上提高黑土耕地质量，同时满足国家粮食安全的可持续发展需求，是亟待解决的重大问题。
农业供给侧结构性改革存在一项必然要求，即推进化肥减量施用，同时这项改革也是高质量发展农业经济所必不可少的[11]。2007 年中央 1 号文件《中共中央国务院关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见》鼓励农民发展绿肥、秸秆还田和施用农家肥、扩大土壤有机质提升补贴项目试点规模、范围；2009 年中央 1 号文件《中共中央国务院关于 2009 年促进农业稳定发展农民持续增收的若干意见》开展鼓励农民种植绿肥、增施有机肥及秸秆还田奖补试点；2013 年，中央 1 号文件《中共中央国务院关于加快发展现代农业进一步增强农村发展活力的若干意见》指出深入实施测土配方施肥；
..............................
1.2 国内外研究动态
1.2.1 有机肥替代化学氮肥可行性研究进展
有机肥施入田间后，其氮素养分固定、有效化和损失的过程是有机态氮通过一系列的生物、化学、物理作用来完成的[17]。土地利用方式、土壤理化性质、土壤中的营养状况及外源有机物质添加等为影响这些有机氮矿化过程的主要因素，这些因素进而也影响着有机肥肥力效应的产生[18-20]。土壤中施入化肥后会改变土壤的 C/N、pH 值、微生物活性及酶活性等，而这些因素都能够影响有机肥的矿化速率和矿化量[21]。研究表明，有机无机配施可有效提高有机肥在土壤中的有机氮净矿化量，可能是因为化肥氮素的施入为硝化微生物提供了充足的氮源，增加其活性，使有机肥中的氮素矿化分解速率加快[22]。
在中国大部分的农田土壤中有机碳(Soil organic carbon, SOC）含量偏低，再加上连续性耕作、有机肥和作物残茬投入量少，致使土壤肥力下降，只能依靠氮肥投入来维持作物的较高产量。而欧洲和北美西部将施用化肥氮素作为满足作物氮需求的一种辅助方法，主要以农作物残茬和家畜粪肥施入农田或适当的轮作等措施作为主要的农业种植方式，在培肥土壤的同时加强了作物对土层内氮素的循环利用[23]。例如 Bayu[24]等在非洲研究发现动物粪便与矿物肥料混合施用可以增加土壤有机质含量，提高土壤阳离子交换能力，还能增加土壤团聚体的稳定性、渗透性、宏观结构、持水性及抗侵蚀性。大量研究表明，不同区域减少化肥施用量在不同果蔬及主要农作物增产稳产方面是完全可行的。李银坤[25]等在河北省辛集市进行试验，研究发现在减少当地农民习惯用水量 30 %、减少 25 %~50 %氮素施用量后，依然能够保证黄瓜产量并且能维持黄瓜较好的生长特性，改善果实的品质。许忠兵[26]等为探讨夏玉米化肥替代有机肥的可行性与合理的替代比例在我国主要农产品的重要产区—皖北地区进行试验，研究结果表明有机肥替代 20 %化肥用量玉米产量较化肥处理增产 9.7 %，且产量与 100%化肥之间无显著差异，原因可能是适当比例的化肥有机替代改善了玉米生育后期养分供应，最大限度地保持绿叶面积，从而增加光合强度，延长灌浆时间，促进光合产物的运输、转移，提高粒重，增加玉米产量。魏晓兰[27]等研究发现有机肥料与无机肥料混合施用能够在保证土壤供肥能力及小白菜的生物量，并在一定程度上提高肥料的利用率的同时减少常规化肥用量的15 %~25 %，这即减少了农业面源污染，又能够减轻过量施肥对环境造成的污染压力。
..................................
2 材料与方法
2.1 试验设计
2.1.1 研究区概况
试 验始 于 2018 年 ，在 黑龙 江 省嫩 江中 储 粮北 方公 司 科技 园区 进 行（125°27′5″N，49°33′35″E）。试验区属中温带大陆性季风气候，多年平均气温-0.3℃，降水量 450 mm，无霜期 115 天，有效积温 2 150℃；试验地土壤为黑土，厚层粘底，供试土壤基本性质见表 2-1。
农业论文参考
试验采用随机区组设计，共设 5 个处理：1）不施肥处理（CK）；2）有机肥替代 100 %化学氮肥(M)；3）有机肥替代 50 %化学氮肥(M1N1)；4）有机肥替代 25 %化学氮肥(M2N2)；5）全量化学氮肥处理(N)。小区面积 24 m2，3 次重复。全量化学氮肥用量 N 75 kg·hm-2 为当地小麦种植常规施用量；各处理磷钾肥（化肥+有机肥）用量相同，磷肥为 P2O5 75 kg·hm-2，钾肥为 K2O 37.5 kg·hm-2，一次性施入。化肥分别为尿素、过磷酸钙和硫酸钾。有机肥为商品有机肥，其养分含量为 N 5.05 %、P2O5 2.75 %、K2O 1.5 %，有机质含量为 31.2 %。
..........................
2.2 测定项目与方法
2.2.1 土壤性状的测定
土壤 pH 采用 1:2.5 的水土比、复合电极测定；土壤总有机碳（SOC）含量采用重铬酸钾氧化硫酸亚铁滴定法测定；土壤全氮（TN）采用半微量凯氏定氮法测定；土壤全磷（TP）采用钼锑抗比色法测定；土壤全钾（TK）采用火焰光度法测定；土壤碱解氮（AN）采用碱解扩散法测定；有效磷（AP）采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾（AK）采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定。以上测定方法均参考《土壤农化分析》[102]。
2.2.2 土壤有机碳组分的测定
2.2.2.1 土壤微生物碳测定
土壤 MBC 采用 K2SO4-氯仿熏蒸法测定。称取鲜土样放在培养皿中，将培养皿放入盛有50 mL 氢氧化钠（NaOH）溶液以及盛有 50 mL 无乙醇氯仿溶液（无乙醇氯仿溶液的小烧杯中放入 5 粒防爆珠）的真空干燥器中，真空干燥器底部铺 3 张湿润的滤纸用于保持干燥器内的湿度。抽真空，暗培养 24 h。培养结束后在通风橱内打开干燥器阀门，用抽气泵反复抽真空至无氯仿残留。将土样倒入离心管中，加入 0.5 mol·L-1 的 K2SO4 溶液 40 mL，振荡 30 min后过滤。浸提液立即利用 Analytikjenamulti N/C 2100 仪测定或放入-18℃保存。同时做不熏蒸对照试验，除不熏蒸外，其他操作与熏蒸操作相同。
2.2.2.2 水溶性有机碳
土壤 DOC 采用去离子水震荡过滤提取法测定，故又称水溶性有机碳。称取 3 g 通过 60目筛子的风干土样于 50 mL 离心管中，加入 30 mL 去离子水，摇匀，置于往复震荡机机中，以 250 r·min-1 转速震荡 1 h，随后在离心机中以 10000 r·min-1 转速转 15 min，上清液过 0.45 μm滤膜，滤液采用 Analytikjenamulti N/C 2100 仪测定。
农业论文怎么写
.........................
3 结果与分析...............................14
3.1 有机肥替代化学氮肥对耕层土壤有机碳组分的影响………………………...14
3.1.1 土壤有机碳、氮组分含量.................................14
3.1.2 土壤速效养分及 pH 值.................................................14
4 讨论..................................33
4.1 有机无机配施对土壤总有机碳、全氮含量的影响………………………...33
4.2 有机无机配施对土壤有机碳组分含量的影响…………………………...33
4.3 有机无机配施对土壤 DOC 荧光光谱特性的影响…………………… 35
5 结论......................................38
4 讨论
4.1 有机无机配施对土壤总有机碳、全氮含量的影响
土壤有机碳能够调节土壤物理性状和化学性状，是衡量农田土壤肥力高低的重要指标；氮素能够直接影响作物的生长和产量，关于添加氮肥对土壤肥力提高的影响研究早已有很多。土壤碳氮之间存在的耦合关系是农业可持续发展的基础[113]。结果表明，CK 处理 SOC 含量较试验前有所降低，各施肥处理 SOC 含量均高于 CK 处理，这与孙娟等[114]的研究结果一致。这可能是由于不施肥导致土壤有机质失去外来碳源，仅仅将作物残留物作为碳源不能维持其平衡[115]。大量研究表明，氮化肥和有机肥可有效提高土壤 SOC 和 TN 含量及其有效性，与本研究一致。主要因为：1）有机肥中含有大量含碳有机化合物，氮化肥中含有大量氮素，施用后能直接增加 SOC 及 TN 含量；2）有机肥施入土壤后有利于增加作物根系生物量和枯枝落叶的残留，从而促进微生物的繁殖，同时促进了土壤碳氮的转化，但是根系生物量、枯枝落叶残留和有机肥、氮肥直接输入的碳氮源相比毕竟有限，所以 SOC 和 TN 增加不多；3）土壤中施入氮肥后，氮素经硝化作用迅速转化为有效态氮，而土壤有效氮素会通过氨挥发及淋失等多条途径引起损失，添加有机肥能够增加外源有机物料，提高土壤对氮素的吸附能力，同时氮的有效性高，可促进土壤有机质转化为腐殖质[116-118]。在本研究中，单施化肥及单施有机肥均能显著增加 SOC 含量，M 处理 SOC 含量最高，而有机无机肥配施则显著降低 SOC含量，这可能是由于：1）化肥施用能促进 SOC 固存，Ladha 等[119]通过大数据分析发现施用化肥氮素可降低农田 SOC 的降解速率；2）作物生长需要不断吸收土壤中的有效养分，有机无机配施可以改善土壤理化性状，增加土壤有效养分含量，促进了作物对土壤养分的吸收[120]。土壤 C/N 是土壤矿化能力的标志，直接影响土壤养分的有效性和作物生长，提高土壤 C/N 能促进土壤微生物对土壤有机氮的分解和矿化作用[121]。在本研究中，施用有机肥会导致土壤C/N 增加，而单施氮化肥 C/N 显著降低，其原因可能是单施化学氮肥导致土壤中残留氮素较多，土壤碳含量低，最终导致 C/N 比降低[122]。
胡柯鑫等[123]等通过研究发现，施肥能够提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量，有机肥与无机肥配施处理提高效果更显著。温延臣[124]等通过施用商品有机肥替代部分化肥对土壤肥力变化影响的研究发现，与不施肥处理相比，商品有机肥替代部分化肥处理和 100%化肥处理后土壤速效养分（速效磷和速效钾）含量均呈显著增加趋势；而 100%化肥处理后土壤速效养分含量略低于商品有机肥替代部分化肥处理。本研究表明，施肥能够提高土壤速效养分，施用化肥能够显著提高土壤速效养分，有机肥配施无机肥处理下土壤速效养分含量较 100%化肥处理降低。可能因为本试验地肥力较高，氮肥施用量较少，因而化学氮肥的施用对土壤速效养分的提高影响较小。而有机肥与化学氮肥的配合施用使土壤中速效养分趋于协调，促进养分平衡，进而促进了作物对土壤养分的吸收。
...............................
5 结论
1.土壤 SOC 以 M 处理最高，为 24.30 g·kg-1，N 处理土壤 TN 含量显著高于其他处理，为2.70 g·kg-1，M2N2 处理土壤 C/N 值最高，为 12.28，表明施肥能够提高土壤养分含量，而有机肥与化肥合理配施能够提高 C/N，提升土壤有机质和氮素的供应能力，土壤 POC、ROC 和MBC 含量均以有机肥替代化学氮肥处理（M1N1 处理和 M2N2 处理）显著高于其他处理；各密度组分中的有机碳含量均随施用有机碳量的增加而增加；M2N2 处理下土壤 POC（5.91 %）、ROC（20.45 %）、DOC（1.34 %）、MBC（1.39 %）和 HFOC（91.14 %）在 SOC 中的占比最高，表明他们在 M2N2 处理下活性最高，进一步表明合理比例的有机肥替代化学氮肥能更好地发挥肥料培肥土壤的作用。在不同测定指标中以 MBC 的 SI 值最高，表明土壤中活性碳组分 MBC 反应更为灵敏，在该地区可将 MBC 作为早期有机物变化的指示物。
2. M2N2处理土壤 DOC 荧光结构较富里酸类物质与类腐殖酸物质荧光峰激发/发射波长均有蓝移现象且荧光区域积分百分比增加、荧光Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区域积分百分比均显著降低，类酪氨酸蛋白质物质、类色氨酸蛋白质物质积累量最低，表明合理的有机无机配施能增加土壤中腐殖质含量，提高土壤微生物的碳源，同时也降低了土壤 DOC 中芳香族化合物含量，使其结构简单化。各处理土壤 DOC 的 FI370 分布在 1.54~1.59 范围内，BIX 范围在 0.67-0.69，均表明土壤具有较强的陆生源特性；各处理土壤 DOC 的 HIX 均小于 0.85，即土壤腐质化程度均较低，而 M2N2 处理土壤 DOC 的 HIX 为 0.84，高于其他处理且达到显著水平，表明在所有处理中，M2N2 处理下土壤腐质化程度最高，同时也说明适量的有机肥配施化学氮肥能够增加土壤碳储量。施肥处理 3 个组分荧光强度均高于 CK 处理，表明施肥能够提高土壤腐质化程度。土壤 DOC 中 3 个有机组分的相对比重以 C1 最高，接近 50 %，表明该地区土壤中小分子物质占有较大比例，腐殖化程度低。总体表明，合理的有机肥配施化学氮肥更能增加 DOC 的有效性，提升土壤供肥能力。
总之，合理的有机肥替代化学氮肥比例既能增加土壤有机碳储量、提升土壤供肥水平、提高作物产量及氮肥利用率，还可减少肥料损失及因过量施肥带来的环境问题，是东北春小麦种植区域减肥增效施肥制度的发展方向。
参考文献（略）