砂姜黑土区小麦产量、品质及经济效益对黄腐酸施用量的响应
摘要
砂姜黑土是我国黄淮海平原重要的中低产土壤类型，质地黏重、结构致密、养分有效性差等特性严重制约着小麦产量的提升与品质的改善。黄腐酸作为腐植酸类物质中活性最高的组分，在改良土壤结构、促进作物生长、提高肥料利用效率等方面具有独特功能。本文基于2023—2024年在安徽省蚌埠市小麦种植区开展的田间定位试验，以“烟农999”为供试品种，系统研究了不同用量秸秆源黄腐酸（0、335、670、1005 kg/hm²）配施推荐施肥对砂姜黑土区小麦产量、品质及经济效益的影响。
现代农业研究关注绿色投入品在粮食生产中的应用效果，资源循环利用与农业可持续发展的视角关注秸秆资源的高值化利用路径。
城市管理与科技增施黄腐酸各处理显著提升了小麦地上部干物质累积量及氮、磷、钾养分吸收量；中量黄腐酸（670 kg/hm²）处理较推荐施肥增产7.2%，纯收益增加447.5元/hm²，产投比达2.62，且在湿面筋含量、粗蛋白含量、容重、沉淀指数等品质指标上表现优异。综合产量、品质与经济效益，推荐施肥配施中量黄腐酸（670 kg/hm²）为砂姜黑土区小麦生产的最佳施肥方案，可实现产量、品质与经济效益的协同提升。
关键词：砂姜黑土；黄腐酸；小麦；产量；品质；经济效益
一、引言
砂姜黑土是分布于我国黄淮海平原的重要耕作土壤类型，面积约6000万亩，是我国“第二粮仓”的主战场。然而，砂姜黑土具有质地黏重、结构致密、有机质含量较低、养分有效性差等特征，“黏闭僵硬障碍突出、耕层浅薄和产能不高”的特点使其成为我国面积较大的中低产土壤类型之一。长期以来，砂姜黑土区小麦生产面临氮磷比例失调、供肥能力差、肥料利用率低等突出问题。
黄腐酸是腐植酸类物质中分子量最小、活性最高的组分，含有多种具有化学活性和生物活性的官能团。大量研究和实践证明，黄腐酸能够刺激作物生长发育、增强作物抗逆性、减少化肥用量、提高作物产量、改善作物品质。已有研究表明，不同分子量的黄腐酸均能显著提高冬小麦籽粒产量（21.62%～49.06%）；黄腐酸拌种处理可使小麦增产4.2%～16.3%，平均增产率达10.08%。然而，针对砂姜黑土这一特定土壤类型，系统研究黄腐酸施用量对小麦产量、品质及经济效益综合影响的工作尚不多见。
本文依托2023—2024年在安徽省蚌埠市砂姜黑土区开展的田间试验，系统分析不同用量秸秆源黄腐酸对小麦产量、品质及经济效益的影响，旨在明确砂姜黑土区小麦生产中秸秆源黄腐酸的适宜用量，为区域小麦绿色高效生产提供科学依据。
二、材料与方法
2.1 试验地概况
田间试验于2023—2024年在安徽省蚌埠市小麦种植区进行。该区域属于典型的淮北平原砂姜黑土分布区，土壤质地黏重，耕层浅薄，有机质含量偏低，养分有效性差，是砂姜黑土区小麦生产的代表性区域。
2.2 试验材料与设计
供试小麦品种为“烟农999”。供试黄腐酸为秸秆源黄腐酸。
试验设置5个处理：
- CK：不施肥（空白对照）
- RF：推荐施肥
- L-FA：推荐施肥 + 低量黄腐酸（335 kg/hm²）
- M-FA：推荐施肥 + 中量黄腐酸（670 kg/hm²）
- H-FA：推荐施肥 + 高量黄腐酸（1005 kg/hm²）
各处理重复3次，随机区组排列。推荐施肥方案依据当地小麦生产实际和土壤养分状况制定。黄腐酸作为基肥一次性施入，其他田间管理措施保持一致。
2.3 测定指标与方法
系统测定小麦地上部干物质积累量、氮磷钾养分吸收量、产量及品质指标。品质指标包括湿面筋含量、粗蛋白含量、容重、沉淀指数、降落数值和籽粒硬度。经济效益分析基于各处理的投入产出数据进行计算，以纯收益和产投比作为主要评价指标。
试验数据采用SPSS软件进行统计分析，处理间差异采用邓肯氏新复极差法进行多重比较（P＜0.05）。
三、结果与分析
3.1 黄腐酸对小麦干物质积累与养分吸收的影响
干物质积累量是反映作物群体生长状况和产量形成潜力的重要指标。试验结果表明，与CK和RF处理相比，增施黄腐酸各处理显著提升了全生育期小麦地上部干物质累积量。其中，M-FA和H-FA处理的增幅均显著优于L-FA处理，且两者间无显著差异。这说明增施黄腐酸能够有效促进小麦营养体的生长，为后期籽粒灌浆和产量形成奠定良好的物质基础。
在养分吸收方面，增施黄腐酸各处理显著提高了小麦对氮、磷、钾养分的吸收量。M-FA和H-FA处理的养分吸收量增幅显著高于L-FA处理，且两者间无显著差异。这一结果与黄腐酸促进作物根系生长、提高养分吸收能力的已知功能相一致。黄腐酸能够增加根长、根量和根系活力，增强作物根系吸收养分和水分的能力。对于质地黏重、养分有效性低的砂姜黑土而言，黄腐酸对根系生长的促进作用尤为关键——通过改善根系构型，扩大了根系的养分吸收空间，从而有效缓解了砂姜黑土养分供应能力差对小麦生长的限制。
3.2 黄腐酸对小麦产量的影响
产量是衡量施肥效果的核心指标。各处理小麦产量的变化规律如表1所示。
表1 不同处理对小麦产量的影响
| 处理 | 产量排序 | 较RF增产幅度 |
|------|---------|-------------|
| CK | 最低 | — |
| RF | 第四 | — |
| L-FA | 第三 | 与RF差异不显著 |
| M-FA | 第二 | +7.2% |
| H-FA | 最高 | +7.9% |
小麦产量表现为H-FA > M-FA > L-FA > RF > CK。其中，M-FA和H-FA处理间差异不显著，较RF分别增产7.2%和7.9%；L-FA与RF差异不显著；各施肥处理与CK处理差异均显著。
这一结果表明，推荐施肥基础上增施黄腐酸能够显著提升小麦产量，但增产效果存在阈值效应——低量黄腐酸（335 kg/hm²）的增产效果尚不显著，而中量（670 kg/hm²）和高量（1005 kg/hm²）黄腐酸均能实现显著增产，且二者增产幅度接近。考虑到投入成本，中量黄腐酸处理在产量上已能够实现与高量处理相近的增产效果，具有更好的经济性。
3.3 黄腐酸对小麦品质的影响
随着人民生活水平的提高，在注重小麦产量的同时，对小麦品质亦提出了更高的要求。试验结果表明，黄腐酸施用对小麦加工品质和营养品质均有显著改善作用（表2）。
表2 不同处理对小麦品质指标的影响
| 品质指标 | M-FA与H-FA效果 | 处理间差异 |
|---------|---------------|-----------|
| 湿面筋含量 | 显著提升 | M-FA≈H-FA |
| 粗蛋白含量 | 显著提升 | M-FA≈H-FA |
| 容重 | 显著提升 | M-FA≈H-FA |
| 沉淀指数 | 显著提升 | M-FA≈H-FA |
| 降落数值 | 显著提升 | M-FA≈H-FA |
| 籽粒硬度 | 仅M-FA显著提高 | — |
与CK和RF处理相比，M-FA和H-FA处理更利于提升湿面筋含量、粗蛋白含量、容重、沉淀指数和降落数值，但二者差异不显著。湿面筋含量和沉降值是衡量小麦粉加工品质的关键指标，粗蛋白含量则直接反映了小麦的营养品质。黄腐酸对这些指标的显著提升，意味着其在改善小麦加工适性和营养品质方面具有积极作用。
值得注意的是，籽粒硬度仅M-FA处理较CK和RF显著提高，而H-FA处理未表现出显著差异。这一结果提示，过高的黄腐酸施用量可能对某些品质指标产生非线性的影响，中量黄腐酸在品质改善的综合效果上更具优势。施用腐植酸能够显著提高小麦的湿面筋含量、沉降值和稳定时间。M-FA处理在籽粒硬度上的独特优势，使其在面粉加工行业的适用性更广。
3.4 黄腐酸对经济效益的影响
经济效益是农民最关心的现实问题，也是决定一项施肥技术能否在田间真正落地推广的关键因素。
经济效益分析表明，M-FA处理纯收益最高，较RF增加447.5元/hm²，产投比为2.62。这一产投比意味着每投入1元黄腐酸成本，可获得2.62元的收益回报，经济效益显著。
各处理经济效益对比如下：
- M-FA处理：纯收益最高（较RF +447.5元/hm²），产投比2.62
- H-FA处理：产量最高但投入成本增加，纯收益低于M-FA
- L-FA处理：增产不显著，经济效益提升有限
- RF处理：常规施肥对照
H-FA处理虽然产量略高于M-FA，但高量黄腐酸投入增加了生产成本，在纯收益上反而不及M-FA处理。这一结果凸显了“适量施肥”的经济学意义——在砂姜黑土区小麦生产中，并非黄腐酸施用量越高越好，而是存在一个兼顾产量与成本的最优区间。
四、讨论
4.1 黄腐酸在砂姜黑土区的适宜用量
综合产量、品质与经济效益三个维度，推荐施肥配施中量黄腐酸（670 kg/hm²）为最佳施肥方案。这一结论基于以下三方面证据：
从产量看，M-FA与H-FA处理间无显著差异，均较RF显著增产。中量黄腐酸已足以激发砂姜黑土的增产潜力，继续增加用量并不能带来产量的同步提升。
从品质看，M-FA和H-FA在湿面筋含量、粗蛋白含量、容重、沉淀指数、降落数值等多数品质指标上表现相当；而籽粒硬度仅M-FA处理显著提高。中量黄腐酸在品质改善上具有独特优势。
从经济效益看，M-FA处理纯收益最高。黄腐酸用量从670 kg/hm²增加到1005 kg/hm²所带来的边际产量收益，不足以抵消其边际成本支出。
这一“中量最优”的规律与砂姜黑土的土壤特性密切相关。砂姜黑土有机质含量低、养分有效性差，适量黄腐酸的加入能够激活土壤养分、改善土壤结构；但过量施用则可能因投入成本增加而导致经济效益下降。
4.2 黄腐酸提升产量品质的作用机制
黄腐酸在砂姜黑土区小麦增产提质中的作用机制可从以下几个层面理解。
第一，促进根系发育，增强养分吸收能力。 黄腐酸含有多种具有化学活性和生物活性的官能团，具有刺激作物根系生长的作用，可使种子早萌发、早出苗，同时增加根长、根量和根系活力。对于砂姜黑土这类质地黏重、根系下扎困难的土壤，根系活力的提升直接转化为养分吸收效率的提高。低氮胁迫下，适宜黄腐酸添加量可显著促进小麦根系的生长，提高总根长、主根长、根表面积、根体积和根尖数。
第二，改善土壤理化性质，活化土壤养分。 砂姜黑土粘粒含量高，增加了土壤养分元素的固持，降低了养分的有效性。黄腐酸能够活化土壤养分，提高养分利用效率，从而解决砂姜黑土贫瘠和养分利用率低等问题。黄腐酸钾中微量元素复配肥可有效提升根区土壤碱解氮、速效钾含量，促进土壤速效磷、有机质及阳离子交换量的增加。
第三，增强植株氮代谢，促进物质积累。 黄腐酸可通过提高叶片谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性增强植株氮代谢，促进地上部生物量积累。本试验中增施黄腐酸各处理显著提升了小麦地上部干物质累积量及氮、磷、钾养分吸收量，为产量和品质的形成提供了充足的物质保障。
4.3 对砂姜黑土区绿色生产的启示
化肥过量施用导致的土壤质量下降、增肥不增产等问题，是当前砂姜黑土区小麦生产面临的现实困境。本研究表明，在推荐施肥基础上配施适量黄腐酸，不仅可实现增产提质，还能提高肥料利用效率、增加农民收入，是砂姜黑土区小麦绿色高效生产的可行路径。
值得关注的是，本研究所用黄腐酸为秸秆源黄腐酸。以秸秆为原料制备黄腐酸，既为秸秆资源化利用提供了新途径，又为农业生产提供了高效的绿色投入品。这种“来自农田、回归农田”的循环利用模式，符合农业可持续发展的基本方向。
五、结论
（1）在砂姜黑土区推荐施肥基础上增施黄腐酸，可显著提升小麦全生育期地上部干物质累积量及氮、磷、钾养分吸收量。M-FA（670 kg/hm²）和H-FA（1005 kg/hm²）处理增幅显著优于L-FA（335 kg/hm²）处理，且两者间无显著差异。
（2）小麦产量对黄腐酸施用量的响应呈非线性特征。M-FA和H-FA处理较RF分别增产7.2%和7.9%，二者差异不显著；L-FA与RF差异不显著。中量黄腐酸已足以实现显著增产，继续增加用量并不能带来产量同步提升。
（3）M-FA和H-FA处理显著提升了湿面筋含量、粗蛋白含量、容重、沉淀指数和降落数值；籽粒硬度仅M-FA处理显著提高。中量黄腐酸在品质改善上具有独特优势。
（4）M-FA处理纯收益最高，较RF增加447.5元/hm²，产投比达2.62，实现了产量、品质与经济效益的协同提升。
（5）综合产量、品质与经济效益，推荐施肥配施中量黄腐酸（670 kg/hm²）为砂姜黑土区小麦生产的最佳施肥方案，可在区域小麦绿色高效生产中推广应用。
参考文献
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