作物杂志

处理 Treatment	化肥Chemical fertilizer		有机肥Organic fertilizer	总养分Total fertilizer
CK	0	0	0	0	0	0	0	0	0
HF	225	140	140	0	0	0	225	140	140
NF25	169	125	108	56	15	32	225	140	140
NF50	113	111	76	113	29	64	225	140	140
NF75	56	96	44	169	44	96	225	140	140
NF100	0	82	12	225	58	128	225	140	140

处理 Treatment	化肥Chemical fertilizer		有机肥Organic fertilizer	总养分Total fertilizer
CK	0	0	0	0	0	0	0	0	0
HF	225	140	140	0	0	0	225	140	140
NF25	169	125	108	56	15	32	225	140	140
NF50	113	111	76	113	29	64	225	140	140
NF75	56	96	44	169	44	96	225	140	140
NF100	0	82	12	225	58	128	225	140	140

处理 Treatment	有机质 Organic matter (g/kg)	全氮 Total nitrogen (g/kg)	碱解氮 Alkaline hydrolyzed nitrogen (mg/kg)	有效磷 Available phosphorus (mg/kg)	速效钾 Available potassium (mg/kg)	土壤容重 Soil bulk density (g/cm³)	土壤孔隙度 Soil porosity (%)
CK	10.32±0.39c	0.82±0.05b	47.46±1.01c	31.09±2.01c	222.7±7.01c	1.28±0.02a	51.60±2.13b
HF	10.55±0.51c	0.96±0.04a	59.60±1.21a	41.29±1.78a	273.4±3.75a	1.28±0.03a	51.74±3.02b
NF25	10.75±0.28c	0.95±0.02a	55.38±2.02b	40.30±1.33a	248.2±7.87b	1.27±0.01ab	52.23±1.34ab
NF50	11.32±0.67b	0.95±0.03a	56.58±3.01ab	38.98±1.72ab	241.7±2.56b	1.26±0.03ab	52.59±1.11ab
NF75	11.83±0.47ab	0.94±0.02a	55.12±2.79b	36.75±1.69b	241.1±2.31b	1.23±0.02b	53.53±3.47a
NF100	11.99±0.72a	0.93±0.03a	53.61±1.12b	35.64±2.07b	237.4±1.91b	1.23±0.01b	53.61±2.91a

处理 Treatment	有机质 Organic matter (g/kg)	全氮 Total nitrogen (g/kg)	碱解氮 Alkaline hydrolyzed nitrogen (mg/kg)	有效磷 Available phosphorus (mg/kg)	速效钾 Available potassium (mg/kg)	土壤容重 Soil bulk density (g/cm³)	土壤孔隙度 Soil porosity (%)
CK	10.32±0.39c	0.82±0.05b	47.46±1.01c	31.09±2.01c	222.7±7.01c	1.28±0.02a	51.60±2.13b
HF	10.55±0.51c	0.96±0.04a	59.60±1.21a	41.29±1.78a	273.4±3.75a	1.28±0.03a	51.74±3.02b
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NF100	11.99±0.72a	0.93±0.03a	53.61±1.12b	35.64±2.07b	237.4±1.91b	1.23±0.01b	53.61±2.91a

指标 Index	总氮 Total nitrogen	有机质 Organic matter	碱解氮 Available hydrolyzed nitrogen	有效磷 Available phosphorous	速效钾 Available potassium	土壤容重 Soil bulk density	土壤孔隙度 Soil porosity	碱性磷酸酶 Alkaline phosphates	脲酶 Urease	蔗糖酶 Sucrase
碱性磷酸酶Alkaline phosphates	0.562^*	-0.283	0.754^**	0.724^**	0.723^**	0.193	-0.194	1.000
脲酶Urease	0.712^**	0.570^*	0.466	0.344	0.319	-0.383	0.382	0.551^*	1.000
蔗糖酶Sucrase	0.384	0.764^**	0.273	0.054	-0.088	-0.720^**	0.719^**	-0.204	0.670^**	1.000

指标 Index	总氮 Total nitrogen	有机质 Organic matter	碱解氮 Available hydrolyzed nitrogen	有效磷 Available phosphorous	速效钾 Available potassium	土壤容重 Soil bulk density	土壤孔隙度 Soil porosity	碱性磷酸酶 Alkaline phosphates	脲酶 Urease	蔗糖酶 Sucrase
碱性磷酸酶Alkaline phosphates	0.562^*	-0.283	0.754^**	0.724^**	0.723^**	0.193	-0.194	1.000
脲酶Urease	0.712^**	0.570^*	0.466	0.344	0.319	-0.383	0.382	0.551^*	1.000
蔗糖酶Sucrase	0.384	0.764^**	0.273	0.054	-0.088	-0.720^**	0.719^**	-0.204	0.670^**	1.000

指标 Index	总氮 Total nitrogen	有机质 Organic matter	碱解氮 Available hydrolyzed nitrogen	有效磷 Available phosphorous	速效钾 Available potassium	土壤容重 Soil bulk density	土壤孔隙度 Soil porosity	碱性磷酸酶 Alkaline phosphates	脲酶 Urease	蔗糖酶 Sucrase
产量Yield	0.798^**	0.323	0.731^**	0.795^**	0.529^*	-0.195	0.195	0.549^*	0.541^*	0.385

指标 Index	总氮 Total nitrogen	有机质 Organic matter	碱解氮 Available hydrolyzed nitrogen	有效磷 Available phosphorous	速效钾 Available potassium	土壤容重 Soil bulk density	土壤孔隙度 Soil porosity	碱性磷酸酶 Alkaline phosphates	脲酶 Urease	蔗糖酶 Sucrase
产量Yield	0.798^**	0.323	0.731^**	0.795^**	0.529^*	-0.195	0.195	0.549^*	0.541^*	0.385

氮素有机肥替代对高粱产量和土壤性质的影响

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王海燕 ¹ , 毕如田 ² , 聂萌恩 ³ , 霍晓兰 ² , 于志勇 ² , 刘平 ²

作物杂志 | 生理生化·植物营养·栽培耕作 2026,42(2): 224-229

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作物杂志 | 生理生化·植物营养·栽培耕作 2026, 42(2): 224-229

氮素有机肥替代对高粱产量和土壤性质的影响

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王海燕¹, 毕如田², 聂萌恩³, 霍晓兰², 于志勇², 刘平²

作者信息

¹山西农业大学社会服务部， 030031，山西太原

²山西农业大学资源环境学院， 030031，山西太原

³山西农业大学高粱研究所， 030600，山西晋中

王海燕，主要从事高粱植物营养研究，E-mail：283596757@qq.com

通讯作者:

刘平，主要从事土壤环境与植物营养研究，E-mail：lp709@163.com

Response of Sorghum Yield and Soil Properties to Organic Nitrogen Substitution of Chemical Fertilizer

Haiyan Wang¹, Rutian Bi², Mengʼen Nie³, Xiaolan Huo², Zhiyong Yu², Ping Liu²

Affiliations

¹Social Service Department, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, Shanxi, China

²College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, Shanxi, China

³Sorghum Research Institute, Shanxi Agricultural University, Jinzhong 030600, Shanxi, China

出版时间: 2026-04-15 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.02.028

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摘要

收起

以红糯16号高粱为供试材料，于同等养分投入下，设置不施肥（CK）、常规施肥（HF）以及氮素有机肥替代25%（NF25）、50%（NF50）、75%（NF75）和100%（NF100）共6个处理。结果表明，与CK处理相比，随着有机肥替代比例增加，土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均有不同程度的提升；有机肥替代化肥处理的土壤碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性较CK处理分别平均显著提高40.8%、13.6%和61.6%。高粱产量与不同牛粪纯氮量可以用一元二次方程较好地拟合，计算出理论上施用牛粪纯氮量为92.5 kg/hm²时高粱产量最高。本试验条件下，有机肥替代50%（NF50）处理不仅有利于改善土壤理化性质和提高土壤酶活性，还能使高粱处于较高产量水平。综合不同有机肥替代下高粱产量和土壤肥力、土壤酶活性响应可知，50%氮素有机肥替代比例为适宜的有机肥施用量。

关键词

高粱 / 产量 / 土壤性质 / 氮素 / 有机肥替代比例

Abstract

收起

Using ʻHongnuo 16ʼ sorghum as the experimental material and under equivalent nutrient input conditions, six treatments were established: no fertilization (CK), conventional fertilization (HF), and nitrogen organic fertilizer substitution ratios for nitrogen of 25% (NF25), 50% (NF50), 75% (NF75), and 100% (NF100). The results showed that compared with CK treatment, increasing the ratio of organic fertilizer substitution led to varying degrees of improvement in soil organic matter, total nitrogen, alkaline hydrolyzed nitrogen, available phosphorus, and available potassium contents. The activities of alkaline phosphatase, urease, and sucrase in soils treated with organic manure substitutions were significantly increased by an average of 40.8%, 13.6%, and 61.6%, respectively. Sorghum yield could be well fitted with a quadratic equation, with the highest yield obtained when applying cow manure at a nitrogen rate of 92.5 kg/ha theoretically. In this experiment, the treatment NF50 not only improved soil physicochemical properties and enhanced soil enzyme activity but also maintained sorghum at high productivity. Considering the responses in terms of sorghum yield and soil fertility as well as soil enzyme activity under different levels of organic manure substitution, it was suggested that an organic nitrogen substitution ratio of 50% was suitable for optimal application rates.

Key words

Sorghum / Yield / Soil properties / Nitrogen / Ratio of organic manure substitution

引用本文

王海燕, 毕如田, 聂萌恩, 霍晓兰, 于志勇, 刘平. 氮素有机肥替代对高粱产量和土壤性质的影响. 作物杂志, 2026 , 42 (2) : 224 -229 . DOI: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.02.028

Haiyan Wang, Rutian Bi, Mengʼen Nie, Xiaolan Huo, Zhiyong Yu, Ping Liu. Response of Sorghum Yield and Soil Properties to Organic Nitrogen Substitution of Chemical Fertilizer[J]. Crops, 2026 , 42 (2) : 224 -229 . DOI: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.02.028

正文

收起

“化肥使用量零增长行动”^[1]有力推动了化肥减施增效的发展进程。畜禽粪便与化肥配合施用可以改善土壤理化特性，提高土壤碳、氮和磷养分含量，同时增强土壤微生物活性。在保证产量前提下施用有机肥，对解决过量施用化肥带来的环境污染问题具有重要意义。因此，有机无机配施已成为当今农业生产研究的热点问题。

良好的抗旱、耐贫瘠特点使高粱成为重要的粮食作物之一，其粮饲兼用的特点也成为我国传统酿造业（酿酒、酿醋）和新型再生能源产业等领域的重要原料^[2]。同其他粮食作物一样，高粱的稳产和高产是通过施肥实现的。然而，农户为实现高产目标持续增加化肥施用量，长期采用这种施肥模式会引发土壤酸化和盐渍化等负面效应^[3]。而施用有机肥可改善土壤养分循环、调节根际微生物区系、提高产量和品质，探索有机肥替代部分化肥的科学比例，有利于促进高粱产业良性发展。

目前，有关有机肥替代化肥的研究主要集中在氮素方面。有机肥替代无机氮肥有助于促进作物的生长发育和光合作用^[4-5]。长期配施有机肥既能够增加土壤有效养分、增强土壤肥力，还能降低土壤容重^[6]。然而，有机肥种类及其替代比例、气候条件和土壤质地等因素均对有机肥替代化肥在作物生长与土壤改良方面的作用效应产生显著影响。在水稻种植中，有机物料替代的总氮施用量宜控制在低于250 kg/hm²的水平，且替代比例以30%~60%为宜^[7]。青稞生产中有机肥替代20%处理综合性得分最高，可作为推荐施肥模式^[8]。研究^[9-11]表明，配施有机肥可明显减少化学氮肥施用量，还可增加土壤肥力。连续使用有机肥替代部分化肥可增加小麦生育后期土壤中速效养分含量，提高肥料利用率，能够稳产甚至增产^[12]。生物有机肥替代10%化肥，小麦增产显著^[13]。Xia等^[14]通过对农业生态系统内畜禽粪便循环利用在作物生产力、活性氮损失以及土壤碳平衡影响方面的研究进行整合分析，发现相较于单一施用化肥，采用粪肥等氮源替代部分化肥可使作物产量提高5.2%。Guo等^[15]在山东连续5年进行田间试验研究发现，等氮条件下以25%牛粪替代化肥对维持小麦和玉米总产量效果最佳，而单施化肥产量高于其他不同配比处理。20世纪90年代初设立的有机肥替代长期定位试验，以及其他有机无机肥配施试验，其作物大多为玉米、小麦和水稻，关于高粱的研究报道相对匮乏。从目前研究来看，不同土壤类型和作物上有机肥替代比例应有所不同。基于此，本研究以褐土高粱种植区为试验区域，在当地农户施肥基础上进行不同比例有机肥替代，着重对土壤养分及相关酶活性进行系统研究，以期为褐土区高粱有机肥替代的适宜比例提供理论参考，降低化肥不合理施用带来的负面效应，实现土壤可持续利用。

1 材料与方法

收起

1.1 试验地概况与试验材料

试验于山西农业大学修文基地（37°62′ N，112°71′ E）进行，该地属于暖温带半湿润大陆性季风气候，年均气温9.8 ℃，年日照时数2662 h，无霜期158 d，年均降水量418~483 mm。土壤类型为褐土，0~20 cm土壤基本理化性质为pH 9.01、有机质11.2 g/kg、全氮0.82 g/kg、碱解氮49.6 mg/kg、有效磷35.3 mg/kg、速效钾230.6 mg/kg。供试高粱品种为红糯16号。

1.2 试验设计

试验共设6个处理：不施肥（CK）、100%化肥（HF）、化肥减量配施25%有机肥氮（NF25）、化肥减量配施50%有机肥氮（NF50）、化肥减量配施75%有机肥氮（NF75）和100%有机肥氮（NF100）。

采用随机区组设计，重复3次，小区面积48.0 m²，行距50 cm，株距20 cm。在高粱播种前先人工均匀撒施有机肥，再将化肥混匀后撒施，两者均作为基肥结合旋耕一次性施入土壤。除CK处理外，各处理等量施用氮、磷、钾，所有处理减量配施率均基于氮含量相同，磷和钾不足时添加无机肥料。施用的N、P₂O₅和K₂O总量分别为225、140和140 kg/hm²。试验所施用的化肥为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P₂O₅ 16%）、硫酸钾（K₂O 50%）。供试有机肥为商品牛粪，其N、P₂O₅和K₂O含量分别为1.67%、0.43%和0.95%（以风干基计）。各处理养分投入量见表1。高粱生长期为2022年5月5日-10月2日。

采用五点法采集高粱收获后期表土（0~20 cm）样品。将收集到的土壤样品去除石头和杂草，过2 mm筛后风干，以备后续测定。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤养分、土壤容重及pH

参照《土壤农化分析》^[16]测定土壤养分含量，采用硫酸―重铬酸钾外加热法测定土壤有机质含量；采用浓H₂SO₄消煮凯氏定氮法测定全氮含量；采用碱解扩散法测定碱解氮含量；采用0.5 mol/L NaHCO₃浸提―钼锑抗比色法测定有效磷含量；采用醋酸铵浸提―火焰光度计法测定速效钾含量；采用环刀法测定土壤容重；采用容重换算法测定土壤孔隙度：土壤孔隙度（%）=（1-土壤容重/土壤密度）×100，土壤密度取值2.65 g/cm³；采用土壤与水比为1:2.5的方法测定土壤pH。

1.3.2 土壤酶活性

参照《土壤酶及其研究法》^[17]测定土壤酶活性，采用苯酚―次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性；采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性；采用磷酸苯二钠比色法测定碱性磷酸酶活性。

1.3.3 产量

于2022年10月2日收获，每个小区单打单收，最后折算成每公顷的产量。

1.4 数据处理

使用Microsoft Excel 2010对试验数据进行计算及绘图，采用SPSS 20.0进行统计分析（单因素方差分析和Pearson相关性分析）。

2 结果与分析

收起

2.1 不同有机肥替代比例对土壤理化特性的影响

表2为不同施肥处理下土壤各理化特性变化。与CK处理相比，所有施肥处理均不同程度增加了土壤养分含量。随着有机肥替代比例增加，土壤有机质呈增加趋势，排序为NF100>NF75>NF50，与CK处理相比，NF100、NF75和NF50处理分别显著增加了16.2%、14.6%和9.7%；土壤全氮含量HF处理比CK显著增加17.1%，其余处理较CK处理均显著增加。土壤碱解氮以HF处理最高，比CK处理显著增加25.6%，NF50处理次之，比CK处理显著增加19.2%；土壤有效磷变化规律与碱解氮较一致，以HF和NF25处理较高，NF50处理次之；HF处理土壤速效钾较CK处理显著增加了22.8%，其余各处理均显著提高。与CK处理相比，不同有机肥替代处理均降低了土壤容重。随着有机肥替代比例增加，土壤容重降低幅度在0.8%~4.0%，以NF75和NF100处理降幅较大，均较CK显著降低4.0%。而土壤孔隙度变化趋势与之相反，随着有机肥替代比例增加，孔隙度平均增幅为2.2%。

2.2 不同有机肥替代比例对土壤酶活性的影响

由图1所示，不同有机肥替代化肥处理对土壤酶活性均有显著影响。土壤碱性磷酸酶活性随有机肥替代比例增加呈先升高后降低趋势，变化范围在0.65~1.20 mg/(g·d)，以HF和NF25处理较高，比CK处理分别显著增加78.1%和84.3%；土壤脲酶活性随有机肥替代比例增加呈逐渐上升趋势，变化范围在0.69~0.81 mg/(g·d)，有机肥替代处理NF50、NF75和NF100比CK分别显著增加15.2%、17.4%和15.7%，但三者之间差异不显著；土壤蔗糖酶活性变化范围在28.24~51.49 mg/(g·d)，以NF50、NF75和NF100较高，比CK处理分别增加65.9%、80.9%和87.0%。

2.3 不同有机肥替代比例对高粱产量变化及其与土壤理化特性和酶活性的关系

由表3可知，碱性磷酸酶与碱解氮、有效磷和速效钾均呈极显著正相关，与土壤全氮呈显著正相关；脲酶与全氮呈极显著正相关；与有机质和碱性磷酸酶呈显著正相关；蔗糖酶与有机质、土壤孔隙度和脲酶呈极显著正相关，与土壤容重呈极显著负相关。由此可知，土壤氮、磷、钾养分的有效化过程与相关酶活性同步变化，土壤养分循环并不是独立的，而是由微生物活动共同驱动。

由图2可知，各有机肥用量处理均能增加高粱产量，NF50处理增产幅度最高为21.8%，增产幅度最低的NF100处理为10.2%。不同牛粪纯氮量与高粱产量可以用抛物线方程来进行拟合，其相关性达到显著水平（P<0.05），拟合一元二次方程为y=-0.0479x²+8.8596x+9267.4，计算出理论上施用有机肥纯氮为92.5 kg/hm²时高粱产量最高。本试验中，50%有机肥替代化肥量是较为适宜的用量。

由表4可知，所有土壤理化特性中土壤全氮、碱解氮和有效磷与产量的相关性较高，三者的相关系数均达极显著水平（P<0.01）；其次土壤速效钾对产量也有显著影响；3种土壤酶中碱性磷酸酶和脲酶活性对产量有显著影响，相关系数分别为0.549和0.541。说明土壤养分中全氮、碱解氮和有效磷是影响产量的主导因子，土壤碱性磷酸酶和脲酶活性是重要的生物驱动因子。

3 讨论

收起

施用有机肥可以改善土壤理化性质。本试验结果表明，土壤有机质随着有机肥替代比例增加而上升，NF100处理比CK处理显著增加16.2%；土壤全氮变化规律与土壤有机质一致，但各有机肥替代处理间差异不显著。NF25、NF50、NF75和NF100处理下，与CK处理相比，土壤碱解氮分别提高16.7%、19.2%、16.1%和13.0%；有效磷分别提高29.6%、25.4%、18.2%和14.6%；速效钾分别提高11.6%、8.6%、8.6%和6.7%。不同有机肥替代处理不仅提高了土壤养分含量，而且降低了土壤容重，以NF75和NF100处理降幅较大，土壤孔隙度变化趋势与土壤容重相反。Song等^[18]研究发现，长期施用有机肥可以提高水稻土肥力水平，马力等^[19]研究表明，长期施有机肥处理使0~20 cm土层含氮量普遍高于施化肥处理。王俊红等^[13]研究表明，减量10%以上的化肥配施生物有机肥处理较常规施肥土壤有机质、总氮、速效磷和速效钾含量分别提高17.4%、12.4%、16.2%和19.2%。总之，多项研究^[8,20]发现有机肥部分替代化肥后，可不同程度提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量。本研究发现，不同比例有机肥替代氮肥处理较CK处理均提高了土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量和土壤孔隙度，降低了土壤容重，主要因为牛粪本身有机质含量较高，增加了土壤有机物料输入，再加之其矿化率也较高，促进了土壤养分元素的循环^[21-22]，而且较高的有机质含量可以改善土壤容重和土壤孔隙度，但在进行有机肥替代时应注意其比例，本研究中NF100处理仅在土壤有机质、土壤容重和土壤孔隙度上表现较好，鲁伟丹^[12]也认为，如果有机肥替代比例过大，短时间内不易分解矿化，可导致有机肥替代化肥处理没有明显效果。

增施有机肥另一个显著作用就是增强土壤酶活性，有利于调节土壤环境^[23]。蔗糖酶主要影响土壤有机碳积累与转化，因而与土壤中氮、磷、有机碳含量密切相关，作为植物和微生物的首要营养来源，直接关系到作物生长。脲酶和碱性磷酸酶是分别参与土壤氮、磷循环的关键酶。本试验中，不同有机肥替代化肥处理对土壤各酶活性均有显著影响。土壤碱性磷酸酶活性随有机肥替代比例增加呈先升高后降低趋势，而土壤脲酶和蔗糖酶活性随有机肥替代比例增加呈逐渐上升趋势。这可能是有机肥用量增加后，提供了大量有机碳，通过改善微生物营养环境，促进其代谢，进而提高土壤酶活性^[24]。蔡惠君等^[25]研究表明，氮肥与牛粪配施与未施牛粪处理相比，土壤蔗糖酶活性随着施氮量增加而升高，郭天财等^[26]研究结果与其相似。其他研究者^[8]认为脲酶受尿素施用量影响较大，替代比例大的处理尿素施用少，进而导致脲酶活性下降，表明脲酶活性高低受有机肥和尿素共同调控，同时也说明土壤酶活性对有机肥替代响应也存在一个最佳比例。关于土壤碱性磷酸酶活性变化，可能因为有机肥不仅为土壤微生物提供生长所需能量，而且向土壤中输入有机磷，增加了土壤磷酸酶的底物量，进一步刺激磷酸酶活性^[27]。另外，本研究中碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶分别与土壤有机质、全氮、碱解氮等土壤性质存在显著或极显著相关性，而且3种酶之间也存在一定的相关性，说明氮素有机替代处理可以通过影响土壤性质而改善土壤酶活性。总之，有机肥能提供丰富碳源，对土壤微生物起到活化作用，最终提高土壤酶活性^[20]。

丁维婷等^[28]分析了有机肥不同比例替代对黑土土壤的影响，认为有机肥的施用存在最佳比例，这与本研究结果基本一致。吕凤莲等^[29]在塿土2年试验结果表明，小麦产量在75%有机肥替代率时最高；有机肥部分替代化肥后，18%和24%替代比例可保证小麦稳产甚至增产^[12]；邢鹏飞等^[30]在华北农田棕壤进行试验，结果发现连续4年猪粪有机肥替代比例为30%的小麦产量均与单施化肥相当。侯红乾等^[31]在湖南红壤双季稻系统25年试验表明，最初化肥处理增产幅度高于70%有机肥替代处理，但随着时间增加后者增产幅度反而增加，30%有机肥替代下增产变化规律与之相反。间接表明了作物生长季内有机氮替代率必须适宜，否则会出现氮素不足而导致减产^[32]。

本研究中，土壤全氮、碱解氮、有效磷和速效钾对产量均有极显著影响，而土壤酶中碱性磷酸酶和脲酶活性对产量有显著影响。适量的有机肥替代一方面可通过直接供给高粱养分改善其营养状况，另一方面通过提升土壤肥力和增加土壤酶活性，进一步促进高粱生长达到增产效果。仅从提高土壤肥力指标的角度来看，NF50处理对土壤肥力提高的贡献居中，再综合产量结果考虑，NF50处理可以保证较高产量水平。因此，在本试验条件下，可将50%牛粪替代化肥量作为适宜推荐量。谢军等^[33]8年定位试验研究也发现，有机肥氮替代50%化肥氮是西南紫色土地区玉米增产稳产、氮肥增效的合理施肥方式。需要关注的是，今后高粱进行氮素有机肥替代时，应考虑控制磷用量，因高粱需磷较少，而有机肥中含有较多磷素，长期施用容易造成磷的盈余。

4 结论

收起

不同比例有机肥替代对土壤理化特性均有一定的改善作用，NF75和NF100处理对土壤养分提升较明显，并对与土壤碳、氮、磷代谢相关度较高的3种酶活性均有不同程度的活化作用。高粱产量与土壤各理化性质相关性分析表明，高粱产量主要受土壤全氮、碱解氮、有效磷、碱性磷酸酶和脲酶影响较大。因此，通过合理施用有机肥，既能培肥土壤又能达到增产目的。不同比例有机肥替代量与高粱产量呈二次抛物线关系，在有机肥纯氮量为92.5 kg/hm²下产量最高。在本试验条件下，生产中可将50%有机肥替代化肥量作为适宜的推荐量。

基金

收起

山西农业大学横向科技项目(2023HX07)
山西省重点研发计划项目“山西耕地质量演变与提升关键技术研究”(202102140601010-3)
山西省基础研究计划项目(202103021223137)
山西农业大学“科技创新提升工程”(CXGC2023029)

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

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2026年第42卷第2期

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doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.02.028

接收时间：2024-09-20
首发时间：2026-04-30
出版时间：2026-04-15

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收稿日期：2024-09-20
修回日期：2024-12-05

基金

山西农业大学横向科技项目(2023HX07)

山西省重点研发计划项目“山西耕地质量演变与提升关键技术研究”(202102140601010-3)

山西省基础研究计划项目(202103021223137)

山西农业大学“科技创新提升工程”(CXGC2023029)

作者信息

¹山西农业大学社会服务部， 030031，山西太原

²山西农业大学资源环境学院， 030031，山西太原

³山西农业大学高粱研究所， 030600，山西晋中

通讯作者:

刘平，主要从事土壤环境与植物营养研究，E-mail：lp709@163.com

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

处理 Treatment	化肥Chemical fertilizer		有机肥Organic fertilizer	总养分Total fertilizer
CK	0	0	0	0	0	0	0	0	0
HF	225	140	140	0	0	0	225	140	140
NF25	169	125	108	56	15	32	225	140	140
NF50	113	111	76	113	29	64	225	140	140
NF75	56	96	44	169	44	96	225	140	140
NF100	0	82	12	225	58	128	225	140	140

处理
Treatment

化肥Chemical fertilizer

有机肥Organic fertilizer

总养分Total fertilizer

P₂O₅

K₂O

P₂O₅

K₂O

P₂O₅

K₂O

225

140

225

140

NF25

169

125

108

225

140

NF50

113

111

113

225

140

NF75

169

225

140

NF100

225

128

225

140

处理 Treatment	有机质 Organic matter (g/kg)	全氮 Total nitrogen (g/kg)	碱解氮 Alkaline hydrolyzed nitrogen (mg/kg)	有效磷 Available phosphorus (mg/kg)	速效钾 Available potassium (mg/kg)	土壤容重 Soil bulk density (g/cm³)	土壤孔隙度 Soil porosity (%)
CK	10.32±0.39c	0.82±0.05b	47.46±1.01c	31.09±2.01c	222.7±7.01c	1.28±0.02a	51.60±2.13b
HF	10.55±0.51c	0.96±0.04a	59.60±1.21a	41.29±1.78a	273.4±3.75a	1.28±0.03a	51.74±3.02b
NF25	10.75±0.28c	0.95±0.02a	55.38±2.02b	40.30±1.33a	248.2±7.87b	1.27±0.01ab	52.23±1.34ab
NF50	11.32±0.67b	0.95±0.03a	56.58±3.01ab	38.98±1.72ab	241.7±2.56b	1.26±0.03ab	52.59±1.11ab
NF75	11.83±0.47ab	0.94±0.02a	55.12±2.79b	36.75±1.69b	241.1±2.31b	1.23±0.02b	53.53±3.47a
NF100	11.99±0.72a	0.93±0.03a	53.61±1.12b	35.64±2.07b	237.4±1.91b	1.23±0.01b	53.61±2.91a

处理
Treatment

有机质
Organic matter
(g/kg)

全氮
Total nitrogen
(g/kg)

碱解氮
Alkaline hydrolyzed
nitrogen (mg/kg)

有效磷
Available phosphorus
(mg/kg)

速效钾
Available potassium
(mg/kg)

土壤容重
Soil bulk density
(g/cm³)

土壤孔隙度
Soil porosity
(%)

10.32±0.39c

0.82±0.05b

47.46±1.01c

31.09±2.01c

222.7±7.01c

1.28±0.02a

51.60±2.13b

10.55±0.51c

0.96±0.04a

59.60±1.21a

41.29±1.78a

273.4±3.75a

1.28±0.03a

51.74±3.02b

NF25

10.75±0.28c

0.95±0.02a

55.38±2.02b

40.30±1.33a

248.2±7.87b

1.27±0.01ab

52.23±1.34ab

NF50

11.32±0.67b

0.95±0.03a

56.58±3.01ab

38.98±1.72ab

241.7±2.56b

1.26±0.03ab

52.59±1.11ab

NF75

11.83±0.47ab

0.94±0.02a

55.12±2.79b

36.75±1.69b

241.1±2.31b

1.23±0.02b

53.53±3.47a

NF100

11.99±0.72a

0.93±0.03a

53.61±1.12b

35.64±2.07b

237.4±1.91b

1.23±0.01b

53.61±2.91a

指标 Index	总氮 Total nitrogen	有机质 Organic matter	碱解氮 Available hydrolyzed nitrogen	有效磷 Available phosphorous	速效钾 Available potassium	土壤容重 Soil bulk density	土壤孔隙度 Soil porosity	碱性磷酸酶 Alkaline phosphates	脲酶 Urease	蔗糖酶 Sucrase
碱性磷酸酶Alkaline phosphates	0.562^*	-0.283	0.754^**	0.724^**	0.723^**	0.193	-0.194	1.000
脲酶Urease	0.712^**	0.570^*	0.466	0.344	0.319	-0.383	0.382	0.551^*	1.000
蔗糖酶Sucrase	0.384	0.764^**	0.273	0.054	-0.088	-0.720^**	0.719^**	-0.204	0.670^**	1.000

指标
Index

总氮
Total
nitrogen

有机质
Organic
matter

碱解氮
Available
hydrolyzed nitrogen

有效磷
Available
phosphorous

速效钾
Available
potassium

土壤容重
Soil bulk
density

土壤孔隙度
Soil
porosity

碱性磷酸酶
Alkaline
phosphates

脲酶
Urease

蔗糖酶
Sucrase

碱性磷酸酶Alkaline phosphates

0.562^*

-0.283

0.754^**

0.724^**

0.723^**

0.193

-0.194

1.000

脲酶Urease

0.712^**

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0.319

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0.382

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1.000

蔗糖酶Sucrase

0.384

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0.273

0.054

-0.088

-0.720^**

0.719^**

-0.204

0.670^**

1.000

指标 Index	总氮 Total nitrogen	有机质 Organic matter	碱解氮 Available hydrolyzed nitrogen	有效磷 Available phosphorous	速效钾 Available potassium	土壤容重 Soil bulk density	土壤孔隙度 Soil porosity	碱性磷酸酶 Alkaline phosphates	脲酶 Urease	蔗糖酶 Sucrase
产量Yield	0.798^**	0.323	0.731^**	0.795^**	0.529^*	-0.195	0.195	0.549^*	0.541^*	0.385

指标
Index

总氮
Total
nitrogen

有机质
Organic
matter

碱解氮
Available
hydrolyzed nitrogen

有效磷
Available
phosphorous

速效钾
Available
potassium

土壤容重
Soil bulk
density

土壤孔隙度
Soil
porosity

碱性磷酸酶
Alkaline
phosphates

脲酶
Urease

蔗糖酶
Sucrase

产量Yield

0.798^**

0.323

0.731^**

0.795^**

0.529^*

-0.195

0.195

0.549^*

0.541^*

0.385