有1/3以上人口以小麦为主粮[1]。稳定面积、提高单
产、改善品质、提高效益，是世界小麦生产发展的趋势，山东省常年小麦播种面积7800万亩，是山东省最重要的粮食作物。小麦生产过程中化肥和农药的过量使用，加上大水浸灌等导致小麦农田污染、土壤盐碱化程度逐年增加，壤土也有不同程度的碱化，表现为不下雨时，土壤表层一层硬化盖，下雨时，土壤表层黏重；同时也制约着小麦生产的可持续发展。目前，我国土地平均施用化肥量超过400kg/hm 2，大大 超过了美国和欧盟225kg/hm 2的标准[2]。据笔者实地
到山东、河南等地调查发现，农田中化肥在土壤中的残留相当严重，酸雨、硫和重金属对土壤、农作物和水源形成污染，造成农产品中的毒害生物超标，据山
东省2012年统计，化肥年施用量473.6万t ，有效灌
溉面积4986.9万hm 2，化肥施用量超过全国平均水平。要解决化肥对农产品的负面作用，就必须减少化
肥的使用量。增施土壤保水调理剂、微生物肥、生物有机肥等新型环保型产品或肥料，从根本上解决化肥的污染，提高农产品的品质。粉煤灰是以煤为燃料的火力发电厂排出的废灰渣，粉煤灰既是一种污染废弃物，又是一种有待开发利用的潜在的资源，国内外都很重视其综合利用技术的研究[3]；北京鸿蒙息壤 科技发展有限公司研发的粉煤灰基土壤保水调理剂成品不仅能够实现吸水和释水的双向过程[4]，而且可以显著地改善试验地土壤的物理性状，促使土壤耕作层中的水、气、热、肥达到良性平衡，活跃土壤中的微生物，加速有机质分解和释放养分的进程，有利于施用粉煤灰基土壤保水调理剂
对冬小麦影响试验
作者简介：白廷堂(1960-)，男，本科，高级农艺师，从事农业技术推广服务工作。电话150****9786;E-mail :*******************
通讯作者：毕建杰。电话:130****0989;E-mail:****************
白廷堂1毕建杰2
(1.沂南县农业技术推广服务中心山东沂南276300;2.山东农业大学农学院
泰安271018)
摘要：为了探讨粉煤灰基土壤保水调理剂对冬小麦农田土壤水分和农艺性状的影响程度，在山东沂南县采取大田小区对比试验方法，在冬小麦播种前，土壤表层撒施粉煤灰基土壤保水调理剂50kg/亩，测定冬小麦田0~30cm 土壤层的水分含量、土壤容重、土壤pH 和冬小麦的株高、干物质积累、籽粒产量。设置不施肥对照。结果表明，施用粉煤灰基土壤保水调理剂冬小麦田的0~30cm 土壤水分含量比对照高32.01%，灌溉用水减少40m 3/亩，土壤容重减少;pH 增加；冬小麦的株高降低2.5cm ，影响较小；增加茎秆粗度，粉煤灰基土壤保水调理剂使冬小麦茎秆粗壮抗倒伏；干物质积累量增加2.75g ；单株穗重增加2.10g ；穗粒数增加2.30g ；千粒重增加1.70g ；籽粒容重增加22.50g ；产量73.61kg ，比对照增产13.65%。由此可知，冬小麦田施用粉煤灰基土壤保水调理剂可以很好地保持冬小麦耕作层的土壤水分，改善土壤的理化特性，增加土壤的透气性，提高酸性土壤pH ，促进冬小麦根系更好地吸收养分，有利于小麦的智能化生长，小麦增产13.65%。在目前国家提出的化肥和农药双减战略形势下，粉煤灰土壤保水调理剂可在山东和全国小麦、玉米、马铃薯等种植区进行大面积的推广和应用。
关键词：粉煤灰基土壤保水调理剂；冬小麦；土壤含水量；化肥用量；干物质积累；产量
作物根系生长、吸收水分和养分；增加土壤营养元素
含量，粉煤灰本身含有一定量的氮、磷、钾、硅；粉煤
灰基土壤保水剂调理剂产品能把有害的重金属铬、
镉、铅、砷等变成稳定的化合物，另外还含有丰富的
铁、钙、镁、锌、铝、硫、钠等中量元素、微量元素，添加
一定数量的腐殖酸等物质，制成土壤保水改良剂，对
农作物的增产效果显著[5]。粉煤灰基土壤保水调理剂兼有生物有机肥、硅肥的优点，具有增产、改善农作
物的品质和提高经济效益的作用已成为肥料界的共
识。我国幅员辽阔，各地的自然条件和栽培管理技术
相差很大，对目前生物有机肥的种类、使用方法和技
术存在很大的盲目性，迫切需要制定一个统一的行
业标准。目前北京鸿蒙息壤科技发展有限公司已经
完成粉煤灰基土壤保水调理剂的行业标准的制定、
发布和实施，再此基础上开展粉煤灰基的土壤保水
调理剂产品的大田的农作物的种植试验，确定不同
在农作物上的施用的量、施用时期和施用效果，为我
国粉煤灰基土壤保水调理剂的规模化生产、标准化
应用、市场化营销建立一套规范的操作流程。在我
国，冬小麦从播种到成熟一般要经历230~250d，而
关键时期在播种期前后，北方在10月常常遭遇干旱[6]，过去国内外专家学者针对冬小麦播种期的干旱问题，研发过保水剂调理剂产品，但效果都不理想，停留在实验室阶段的成果多，在生产中应用效果不佳。好的保水调理剂产品还要配套研究不同作物的需肥规律和肥料试验，需要3~5年的时间进行大量的田间种植试验来进行探索。本试验历时3年，采用北京鸿蒙息壤科技发展有限生产的粉煤灰基土壤保水调理剂生物有机肥于土壤表层施用，研究该产品对冬小麦农田的土壤水分、土壤理化特性、冬小麦的农艺性状和产量的影响，探索小麦、玉米、马铃薯的节水、节肥的耕作栽培新模式、新技术、新方法，以便在国内干旱少雨的农区广泛应用和推广。
1材料与方法
1.1供试材料
试验分别于2018年10月至2019年6月、2019年10月至2020年6月进行。试验地点在临沂市沂南县的冬小麦农田。冬小麦品种选择山东省大面积种植的济麦22号，济麦22号由山东省农业科学研究院作物研究所提供。济麦22是山东省农业科学院作物研究所以自育品系935024为母本、935106为父本通过系谱法选育的超高产、广适、抗病、优质小麦新品种。该品种于2006年通过山东省品种审定委员会审定,2007年通过国家审定,2010年在安徽省认定，并于2009年获国家植物新品种保护权。安徽皖垦种业有限公司独家买断该品种安徽生产与经营权。济麦22属半冬性，中晚熟品种。幼苗半匍匐，分蘖成穗率高。旗叶深绿、上举，抽穗后茎叶有蜡质层；株高75cm左右，株型紧凑，茎秆韧性好、弹性强，抗倒伏；穗长方形，长芒，白壳，白粒，角质，籽粒饱满，商品性好；在黄淮北片水地组区试中，平均穗数600万穗/hm2，穗粒数39粒，千粒重45g左右，单产578kg/亩。供试的粉煤灰基土壤保水调理剂成品是由北京鸿蒙息壤科技发展有限公司提供。试验田土壤理化指标见表1。
表1供试土壤的理化性状
有机质(%)全氮(%)速效氮(mg/kg)速效磷(mg/kg)速效钾(mg/kg)容量(g/cm3)田间持水量(%)饱和含水量(%) 1.23 1.1584.255.482.1 1.4632.741.6
1.2试验方法
田间种植试验设置2个处理，即施用粉煤灰土壤保水调理剂和不施用对照,3次重复。粉煤灰土壤保水调理剂的施量为50kg/亩，加施62kg复合肥，比常规施肥减施38kg复合肥。肥料均匀撒在土壤表面，前茬作物为玉米，玉米收获后用农机将粉煤灰基保水调理剂成品耕翻至30~40cm的土壤表层，再作畦、播种；对照不施用粉煤灰基土壤保水调理剂，只施用100kg复合肥，两者田间管理措施完全一致。试验地5亩，在5亩试验区里划分出定期取样的区点，每亩3~5个；测定项目包括土壤水分、土壤容重、土壤pH、植株高度、茎秆粗度。土壤水分和理化特性测定分别在播种前、播种后的第1周、第2周、第3周、第4周、第5周，选择晴天上午，采取打土钻的方法，取得0~30cm土壤层的土壤，装到保鲜袋中进室内试验，计算土壤含水量；试验时期，完全是自然条件下的状态，记录天气状况；同时在田间进行测定土壤容重、土壤pH的取样，于室内测定。农艺性状测定是在冬小麦的生长发育期间，定期测定株高、干物质，成熟时划出一定数量的小区面积，测定冬小麦的穗
表3不同处理对小麦土壤容重的影响(单位:g/cm 3)
播种前
第1周第2周第3周第4周第5周施用处理 1.300 1.188 1.216 1.200 1.140 1.120对照
1.300
1.300
1.310
1.310
1.320
1.320
部性状和产量。1.3测定项目和方法
(1)土壤水分测定，采取土钻法，取0~30cm 深
度的土壤样品，将取出的土壤样品混合均匀用铝盒装好后，马上盖好盖子，做好标记装到保鲜袋中，尽快运到室内，用电子天平称量，在105℃鼓风电烘箱烘
8h 后取出，降至室温称量，计算土壤质量及含水量。(2)土壤容重采用环刀法测定，用环刀取地表0~
30cm 土壤，盖上盖子，用保鲜膜包好，送到室内称
量，得出土壤的容重(g/cm 3)，容重高，说明土壤密实、透气性差。
(3)土壤pH 采用上海精科公司生产的pHS-3C 数字式电导率仪测定。(4)小麦的干物质积累量按常规方法称量；小麦茎秆粗细度用游标卡尺测量。(5)小麦籽粒的容量(g/L )，采用国产61-71容重仪测定。
(6)粉煤灰基土壤保水调理剂肥料的农学效率=
(施肥区产量-对照区产量)/施肥量×100。施肥的农学
效率(kg/kg )是指特定施肥条件下，单位施肥量所增加的经济产量。
试验数据为连续2年试验结果的平均值。
2结果与分析
2.1对土壤水分、土壤容重、土壤酸碱性的影响
2.1.1
对耕作层土壤水分含量的影响
由表2可以
看出，在冬小麦播种前麦田土壤水分含量为16.2%,
小麦播种后，每周取一次土壤进行水分测定，第1周施用处理土壤水分为15.79%，下降了0.14%，而对照下降了4.5%；第2周，施用处理下降为14.51%，对照下降为13.26%；第3周施用处理下降为12.50%，对照下降为11.28%；第4周施用处理下降为10.86%，对照下降为8.89%；第5周施用处理下降为9.98%,
对照下降为7.56%。其中，第1周测定之后，试验地块降水量为1.5mm ，是第2周测定土壤水分上升的原因。从总的土壤水分测定结果可以看出，使用粉煤灰基土壤保水调理剂对土壤0~30cm 耕作层的土壤起到了明显的保水效果，从播种前到播种后的第5周，在长达40多天的时间里，在试验田没有有效降水的严重干旱情况下，施用粉煤灰土壤保水调理剂的地块，仍然保持接近10%的土壤水分，可以保持冬小麦在冬季的正常生长，处理比对照土壤水分高32.01%。如果再持续2周，土壤水分下降到5%以下，且未来2周无有效降水，冬小麦可能会发生重度干旱。2.1.2对土壤容重的影响由表3可以看出，施用粉煤灰基土壤保水调理剂，明显改善了土壤的物理性
质，和对照相比，第1周土壤容重下降了0.112g/cm 3;
第2周土壤容重下降了0.094g/cm 3；第3周土壤容重下降了0.090g/cm 3；第4周土壤容重下降了0.180g/cm 3；第5周土壤容重下降了0.200g/cm 3。说
明粉煤灰基土壤保水调理剂不仅可以明显起到保持耕作层土壤水分的作用，而且还起到改善土壤理化性
质，降低土壤容重，增加土壤的透气性的作用。2.1.3
对土壤酸碱性的影响
由表4可以看出，施
用粉煤灰基土壤保水调理剂的地块土壤化学性质和对照相比，第1周土壤pH 升高0.08；第2周土壤pH 由5.30上升为5.75，提高了7.48%；第3周土壤pH 由最初的5.30上升为5.90，提高了11.31%；第4周土壤pH 由最初的5.30上升为6.20，提高了
15.89%；第5周土壤容重下降了0.20g/cm 3，土壤pH
由最初的5.30上升为6.49，比对照高1.14，提高了33.86%。可见，原来酸性的土壤逐步得到了改良，酸
化土壤pH 逐步升高，施用处理在5周后，土壤的pH 比对照提高了33.86%。粉煤灰基土壤保水调理剂是通过土壤化学变化改善土壤酸碱性的。
表2不同处理对小麦土壤水分的影响(单位:%)
播种前
第1周第2周第3周第4周第5周施用处理16.2015.7914.5112.5010.869.98对照
16.20
11.70
13.26
11.28
8.89
7.56
表4不同处理对小麦土壤pH 的影响
播种前
第1周第2周第3周第4周第5周施用处理 5.35 5.43 5.75 5.90 6.20 6.49对照
5.35
5.35
5.35
5.30
5.35
5.35
2.2对小麦农艺性状、穗部性状、产量的影响2.2.1
对小麦干物质的影响
由图1可以看出，从
小麦拔节期4月12日开始到小麦成熟收获结束，粉煤灰基土壤保水调理剂可显著提高小麦济麦22号的干物质积累量。处理4月22日的干物质量为
20.40g ，比对照高13.78%;5月4日的干物质积累为30.17g ，比对照的25.39g 高18.83%,6月8日的干物质积累量为35.90g ，比对照的31.06g 高15.58%；尤其是在5月14日的开花期，施用处理比对照提高了18.83%，这时期是小麦生长发育最旺盛的时期，这时的干物质积累量越多，越有利于小麦叶片的光合作用和光合产物的积累，为后面的产量增加奠定了物质基础。2.2.2
对小麦各器官的干物质积累量的影响
为了
进一步分析处理和对照如何影响的小麦的干物质积
累过程，对小麦的各器官的干物质量进行分别统计。由表5可以看出,11月15日处理的根干重比对照的高
0.29g ，茎干重比对照的高0.15g ，叶干重比对照的高0.08g ;4月12日处理的各器官的干物质量也都比对照的高。施用粉煤灰基土壤保水调理剂对冬小麦各器官的干物质积累的动态变化，处理的根系4月22日为2.40g ，比对照高0.4g ，提高了20%;5月
4日提高了0.46g ，提高了20.81%;6月8日，处理的提高了0.39g ，提高了13.18%；对茎秆的影响,4月
22日，处理的比对照的多1.3g，高16.46%,5月4日,
处理的比对照的多1.8g ，高17.65%;6月8日处理的比对照多1.6g ，高13.11%；对叶片的影响,4月22日，处理的比对照的多1.0g ，高22.99%;5月4日处理比对照的多0.22g，高4.91%;6月8日，处理比对照的多0.36g ，高7.35%；对穗的影响,4月22日，处理的比对照多0.67g ，高18.21%;5月4日，处理的比对照的多2.3g ，高27.06%;6月8日，处理的比对照的多2.5g ，高22.73%。处理对小麦济麦22号的各个器官
的根、茎、叶、穗的干物质积累都有明显的促进作用；其中，处理相比对照根系、茎秆和叶片在前期的干物质量增加非常显著，穗在中后期增加非常显著。
2.3对冬小麦茎秆高度和粗度的影响2.
3.1
对冬小麦茎秆高度的影响
由表6可以看
出，施用粉煤灰基土壤保水调理剂对冬小麦济麦22
号的株高有一定影响，特别是在生育前期由于明显地促进冬小麦的根系生长，吸收更多的营养，因而植株的高度增加迅速。4月22日调查，株高68.7cm ，高
表5不同处理对冬小麦各器官干物质积累的影响(单位:g )
施用粉煤灰基土壤保水
调理剂
未施用的
11月15日4月12日4月22日5月4日6月8日11月15日4月12日4月22日5月4日6月8日根 1.510.85 2.40 2.67 3.35 1.220.55 2.00 2.21 2.96茎 1.557.609.2012.0013.80 1.40 6.557.9010.2012.20叶 1.26 4.20 4.45 4.70 5.26 1.18 3.75 4.35 4.48 4.90穗0 3.40 4.3510.8013.500 3.25 3.688.5011.00干物质
4.32
16.05
20.40
30.17
35.90
3.80
14.10
17.93
25.39
31.06
图1施用粉煤灰基土壤保水调理剂对小麦干物质量的影响
表7不同处理对小麦茎秆各节间的影响(单位:cm )
L1
L2L3
L4L5L6施用处理 6.1 5.47.910.311.815.0对照
4.2
5.5
7.6
10.3
12.6
18.6
表8不同处理对小麦茎秆各节间粗度的影响(单位:mm )
L1
L2L3L4L5L6施用处理 1.45 2.32 3.43 3.48 1.38 1.03对照
1.40
1.84
2.72
2.92
1.35
0.99
表9不同处理对小麦产量及产量构成因素的影响
每小区生物量
(kg )
单株穗重(g )穗粒数(粒)千粒重(g )容量(g/L )小区产量(kg )亩产量(kg )单株粒重(g )施用处理19.8012.9049.948.35786.59.192612.9015.98对照
17.90
10.80
47.6
46.65
764.0
8.088
539.29
14.10
于对照(64.8cm )，增加了3.9cm ，处理促进根冠协同生长的效果显著。
开花期以后处理对株高的影响正好相反，处理的株高增加量反而小于对照，这说明冬小麦在生育中后期，粉煤灰基土壤保水调理剂含有丰富的微量元素，可明显促进小麦的生殖生长；小麦成熟前后，处理株高75.3cm ，对照株高77.8cm ，比对照降低了2.5cm ，减少了倒伏的发生。粉煤灰基土壤保水调理剂中的活性物质有助于冬小麦的智慧生长，许多小麦品种在开花期后遭遇下雨伴随大风，出现不同程度的倒伏，而施用了粉煤灰基保水调理剂的没有倒伏；沂南县2019年5月3日、2020年
5月6日，试验田都发生大风和降雨，导致对照田小麦出现不同程度的倒伏，而使用粉煤灰基土壤保水调理剂的处理田小麦植株茎秆粗壮，是没有发生倒伏的原因。2.3.2
对小麦各节间长度的影响
由表7可以看
出，处理对小麦济麦22号茎秆的各节间长度产生了一定程度的影响。L1为地面上第1节、L2为地面向上第2节，依次类推,L6为地面向上第6节，即穗下节间。其中L2、L3和L4的差异不大或相同,L1、L5、
L6差异较大,L1处理比对照高1.9cm,L5处理比对照短0.8cm ,L6处理比对照短3.6cm ；这说明粉煤灰基土壤保水调理剂对冬小麦茎秆的上部和下部长度产生了影响。施用粉煤灰基土壤保水调理剂有利于增加小麦茎秆L1的长度，有利于降低L5和L6的长度，特别是对L6，也就是对穗下节间的长度的影响十分明显；
使用粉煤灰基土壤保水调理剂可降低小麦L6长度19.35%，从而避免了冬小麦在极端天气条件下发生倒伏，保证了小麦的产量和品质。2.3.3
对小麦茎秆粗度的影响
由表8可以看出,
处理可以明显增加小麦济麦22号茎秆L2、L3、L4的粗度，对L1和L5粗度影响较小,L2处理相比对照的茎秆粗度增加了0.48mm ,L3增加粗度0.71mm ,
L4处理比对照的茎秆粗度增加0.56mm ，使用粉煤
灰基土壤保水剂调理剂对小麦茎秆粗度的增加效果也十分显著，是保证极端天气条件下冬小麦不倒伏的另外一个因素。
2.4对小麦产量及产量构成因素的影响
由表9可以看出，处理相比对照显著提高济麦
22号的生物量和产量。济麦22号的生物量处理的为
19.75g ，比对照高1.9g ，高10.61%；单株穗重方面,
表6不同处理对小麦不同时期株高的影响(单位:cm )4月12日
4月22日5月4日6月8日施用61.868.772.875.3对照
58.2
64.8
74.3
77.8
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