多功能玉米專用肥篩選及改土培肥效果研究

閆 芳， 張春梅， 秦嘉海，王愛勤，閆治斌

（1.河西學院生態與綠洲農業研究院，甘肅 張掖 734000；2.河西學院農業與生物技術學院，甘肅張掖 734000；3.中國科學院蘭州化學物理研究所，甘肅 蘭州 730000；4.甘肅敦煌種業股份有限公司，甘肅 酒泉 735000）

甘肅河西內陸灌區憑借得天獨厚的自然條件和區位優勢，先后吸引了美國杜邦先鋒等90多家國內外種業集團，建立了玉米制種基地10萬hm2[1]，已成為全國規模最大的玉米制種基地。目前，由于玉米制種面積大，連作年限長，同一地塊連年種植玉米，連續吸收同類型的元素[2]，造成土壤養分比例失衡，制種玉米品質和產量下降，影響了制種玉米產業的可持續發展。因此，我們應用作物營養平衡施肥理論和改土培肥理論，選擇土壤結構改良劑聚乙稀醇與腐熟牛糞、糠醛渣[3～5]、復混肥、保水劑按比例組合，通過與傳統化肥進行比較試驗，篩選出集營養、保水、改土為一體的多功能專用肥，并研究了多功能專用肥對土壤理化性狀及玉米產量的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示玉米品種為沈單304號。供試肥料為CO（NH2）2（含N 46%）、（NH4）2HPO4（含N 12%，P2O546%）、ZnSO4·7H2O（含Zn 23%）、河西學院自主研發的復混肥（含有機質130.6 g/kg、N 260.0 g/kg、P2O5140.0 g/kg、Zn 9.2 g/kg）、糠醛渣（含有機質763.6 g/kg、全氮 5.5 g/kg、全磷 2.3 g/kg、全鉀11.8 g/kg、pH為2.1，粒徑2～3mm）、牛糞（含有機質363.5 g/kg、全氮5.4 g/kg、全磷2.3 g/kg、全鉀7.7 g/kg，粒徑2～20mm）。供試聚乙稀醇（粒徑0.05～1.00mm）為天津市光復精細化工研究所生產，保水劑（吸水倍率645 g/g，粒徑1～2mm） 為甘肅民樂福民精細化工有限公司生產。用作盆栽試驗的土壤采自張掖市甘州區沙井鎮壩廟村連續種植制種玉米8 a的耕種風沙土[6]，0～20 cm土層含有機質23.61 g/kg、堿解氮64.21 mg/kg、速效磷12.34mg/kg、速效鉀153.25mg/kg，pH為8.43。陶土盆缽口徑180mm，底徑160mm，高160mm；膠木桶口徑300mm，底徑280mm，高350mm。

1.2 試驗方法

試驗分別于2011、2012年4—10月在河西學院生命科學實驗樓頂進行。

1.2.1 多功能專用肥配方篩選采用L9（35）正交表設計，試驗因子為腐熟牛糞（A）、糠醛渣（B）、復混肥（C）、聚乙烯醇（D）、保水劑（E），每因素設3個水平，3次重復，共9個處理（表1）。試驗播前稱取過2mm篩的風干土1 000 g，加入陶土盆內，按表1因子與水平編碼中的設計準確稱取各種供試材料與盆缽內風干土混合均勻，將盆缽置于樓頂陽臺上。選擇大小一致的玉米種子于2011年4月30日播種，播種深度2 cm，每盆12粒，澆水400mL/盆，保證土壤自然含水量達40%。播后每隔3 d定量澆水400mL/盆，玉米出苗后間苗，留苗10株/盆。2011年6月30日玉米出苗后45 d取3株幼苗測定地上部分鮮重，然后將幼苗地上部分放入烘箱內，105℃殺青30min，80℃烘干至恒重，再測定地上部分干重。采用正交試驗方法，分別計算因素間的T值和R值，確定因素間最佳組合，組成多功能專用肥配方，并在室內測定其有機質、全N、P2O5、K2O、Zn和吸水倍率。

表1 L9（35）正交試驗設計

1.2.2 多功能專用肥與傳統化肥比較 試驗共設3個處理，處理1（CK）為不施肥；其余2個處理投入相同量的N、P2O5，分別為N 150.00、P2O550.00 kg/hm2，即處理2施傳統化肥，CO（NH2）2、（NH4）2HPO4投入量分別為283.54、108.70 kg/hm2；處理3為經正交試驗篩選出的最佳配方多功能專用肥7 042.25 kg/hm2。3次重復，隨機區組排列。2012年4月10日稱取過10mm篩的風干土10 kg加入膠木桶內，按試驗方案準確稱取肥料均勻混合，取1/3肥料與膠木桶內風干土充分混合做底肥，將盆缽置于樓頂陽臺上，4月17日澆水8 000mL/盆，使土壤自然含水量達到80%；澆水后第5 d播種，播深5 cm，每桶播種8粒，以后每隔3 d定量澆水5 000mL，使土壤自然含水量達到50%。出苗后間苗，每桶留苗6株。出苗后45 d采集3株玉米樣測定株高、莖粗、生長速度、地上部分鮮重、地上部分干重。其余2/3肥料在玉米拔節期結合澆水追施。9月2日收獲，收獲后晾曬30 d，然后進行室內考種，測定穗粒數、穗粒重、百粒重，每個盆缽單獨計產后將折合產量進行統計分析。9月5日采集0～20 cm土樣在陰涼干燥處風干，測定土壤理化性狀。在盆缽內用環刀取原狀土測定土壤容重，土壤團聚體采用濕篩法測定，土壤有機質采用重鉻酸鉀法測定，土壤pH采用5∶1水土比浸提，用pH-2F數字pH計測定。植物學性狀、經濟性狀及產量采用多重比較，LSR檢驗。

2 結果與分析

2.1 多功能專用肥配方

通過表2可以看出，各處理因素間效應（R）從大到小依次是C、A、B和E、D，說明影響玉米幼苗地上部分干重的因素依次為復混肥（C）、牛糞（A）、糠醛渣（B）和保水劑（E）、聚乙烯醇（D）。比較各因素不同水平的T值，可以看出，A1＞A3＞A2，B1＞B2＞B3，說明牛糞（A）和糠醛渣（B）適宜用量分別為3 480、2 667mg/1 000 g土。C2＞C3＞C1，說明玉米幼苗地上部分干重隨專用復混肥（C）施用量的增大而增加，但復混肥（C）施用量超過462 mg/1 000 g土后，地上部分干重又隨復混肥（C）施用量的增大而降低。D3＞D2＞D1，E3＞E2＞E1，說明隨聚乙烯醇（D）和保水劑（E）用量的增加，玉米幼苗地上部分干重在增加。從各因素的T值可以看出，因素間最佳組合是A1B1C2D3E3，即牛糞（A）、糠醛渣（B）、復混肥（C）、聚乙烯醇（D）、保水劑（E）用量分別為3 480、2 667、462、39、21mg/1 000 g土，組合比例為520∶400∶71∶6∶3。經室內測定，該配方含有機質376.8 g/kg、N 18.5 g/kg、P2O59.9 g/kg、K2O 4.1 g/kg、 Zn 0.06 g/kg，吸水倍率245 g/g，價格410元/t。

2.2 多功能專用肥對風沙土物理性狀的影響

2.2.1 土壤容重 從表3可以看出，不同處理風沙土容重大小依次為對照（CK）、傳統化肥、多功能專用肥，其中多功能專用肥分別較傳統化肥、對照（CK）降低了0.03、0.05 g/cm3。對土壤容重進行方差分析的結果表明，多功能專用肥與傳統化肥、對照（CK）之間差異達極顯著水平；傳統化肥與對照（CK）之間差異不顯著。這與多功能專用肥中牛糞和糠醛渣使土壤疏松，容重降低有關。

2.2.2 總孔隙度 從表3可以看出，不同處理風沙土總孔隙度由大到小依次為多功能專用肥、傳統化肥、對照（CK），其中多功能專用肥較傳統化肥、對照（CK）分別增加了1.13、1.89百分點。對風沙土總孔隙度進行方差分析的結果表明，多功能專用肥、傳統化肥、對照（CK）之間差異均達顯著水平。其原因是多功能專用肥中的牛糞和糠醛渣使土壤疏松，孔隙度增大。

2.2.3 毛管孔隙度 不同處理風沙土毛管孔隙度由大到小依次為多功能專用肥、傳統化肥、對照（CK），其中多功能專用肥較傳統化肥、對照（CK）分別增加了0.97、1.66個百分點。對風沙土毛管孔隙度進行方差分析的結果表明，多功能專用肥、傳統化肥、對照（CK）之間差異達顯著水平（表3）。

2.2.4 非毛管孔隙度 風沙土非毛管孔隙度由大到小順序為多功能專用肥、傳統化肥、對照（CK），其中多功能專用肥較傳統化肥、對照（CK）分別增加了0.16、0.23百分點。多功能專用肥、傳統化肥、對照（CK）之間差異不顯著（表3）。

2.2.5 團聚體 從表3可以看出，不同處理風沙土＞0.25mm團聚體由大到小依次為多功能專用肥、傳統化肥、對照（CK），其中多功能專用肥較傳統化肥、對照（CK）增加了2.42、3.46百分點。對風沙土＞0.25mm團聚體進行方差分析的結果表明，多功能專用肥與傳統化肥、對照（CK）之間差異達極顯著水平；傳統化肥與對照（CK）之間差異不顯著。這與多功能專用肥中的聚乙烯醇是一種膠結物質，可以把小土粒粘在一起，能形成較穩定的團聚體有關。

表2 L9（35）正交試驗分析

表3 多功能專用肥和傳統化肥對耕種風沙土理化性狀的影響

2.3 多功能專用肥對風沙土含水量的影響

從表3可以看出，風沙土自然含水量、蓄水量均以多功能專用肥最高，與傳統化肥、對照（CK）之間差異達顯著水平。其中多功能專用肥較傳統化肥、對照（CK）自然含水量分別增加1.36、2.27 g/kg；蓄水量分別增加19.40、33.20m3/hm2。分析原因為多功能專用肥中的保水劑吸水率較大，在風沙土上施用可以明顯的提高土壤含水量。

2.4 多功能專用肥對風沙土有機質及酸堿度的影響

從表3可以看出，風沙土有機質以多功能專用肥最高，為24.21 g/kg，較傳統化肥、對照（CK）分別增加了0.48、0.60 g/kg；對風沙土有機質進行方差分析的結果表明，多功能專用肥與傳統化肥、對照（CK）之間差異顯著；傳統化肥與對照（CK）差異不顯著。分析原因，可能是多功能專用肥含有豐富的是有機質，因而提升了土壤有機質含量。風沙土酸堿度多功能專用肥最低，pH為8.24，較傳統化肥、對照（CK）分別降低了0.10、0.19，與傳統化肥、對照（CK）之間差異達顯著水平。其原因可能是多功能專用肥中的糠醛渣是一種極強酸性物質，因而降低了風沙土的酸堿度。

2.5 多功能專用肥對玉米幼苗植物學性狀的影響

從表4可以看出，不同處理玉米幼苗植物學形狀均以處理3表現最好，株高為51.63 cm，較處理2、CK分別增加了1.33、3.84 cm。莖粗為15.50mm，較處理2、CK分別增加了1.18、1.89mm。生長速度為8.61mm/d，較處理2、CK分別增加了0.23、0.64 mm/d。地上部分鮮重為27.57 g/株，較處理2、CK分別增加了1.46、3.03 g/株。地上部分干重為3.67 g/株，較處理2、CK分別增加了0.23、0.55 g/株。進行方差分析的結果表明，處理3不同植物學形狀均與與處理2差異達顯著水平，與CK差異達極顯著水平；處理2均與CK差異達顯著水平。

2.6 多功能專用肥對玉米經濟性狀及產量產值的影響

2.6.1 經濟性狀 從表5可以看出，玉米穗粒數、穗粒重、百粒重均以處理3最高。其中穗粒數為253.0粒/穗，較處理2、CK分別增加4.0、8.0粒/穗；處理3與處理2、CK之間差異極顯著，處理2與CK差異顯著。穗粒重為68.64 g/穗，較處理2、CK分別增加3.40、8.58 g/穗，處理3、處理2、CK之間差異極顯著。百粒重為27.13 g，較處理2、CK分別增加了0.93、2.57 g，處理3與處理2差異達顯著水平，與CK差異達極顯著水平；處理2與CK差異顯著。

2.6.2 產量產值 從表5可以看出，玉米折合產量以處理3最高，為5691.20 kg/hm2，較CK增產886.4 kg/hm2，增產率18.45%，增收1 101.48元/hm2。處理3較處理2增產472.0 kg/hm2，增產率9.06%，增收238.55元/hm2。對產量進行方差分析的結果表明，處理3、處理2、CK之間差異極顯著。

3 小結

1） 采用L（935）正交試驗設計，得出影響玉米幼苗地上部分干重的因素依次是復混肥、牛糞、糠醛渣和保水劑、聚乙烯醇，玉米多功能專用肥最佳配方組合為牛糞、糠醛渣、復混肥、聚乙烯醇、保水劑，用量分別為3 480、2 667、462、39、21 mg/1 000 g土，配制比例為520∶400∶71∶6∶3。

2）與傳統化肥比較，施用多功能專用肥可使耕種風沙土的總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、＞0.25mm團聚體、自然含水量、蓄水量、有機質有所增加，容重、土壤酸堿度則有所降低，并能顯著改善玉米幼苗的植物學性狀。

3）玉米折合產量以投入多功能玉米專用肥處理最高，為5 691.20 kg/hm2，較施傳統等量N、P2O5化肥處理增產472.0 kg/hm2，增產率9.06%，增收238.55元/hm2。

表4 不同處理對玉米幼苗植物學性狀的影響

表5 多功能專用肥和傳統化肥對玉米經濟性狀和產量產值的影響

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