施脫硫石膏量和種植密度對玉米產量及相關性狀的影響

張慧齊，姜麗芳

（1.懷仁縣農業服務中心，山西懷仁038300；2.懷仁縣毛皂鎮政府，山西懷仁038300）

施脫硫石膏量和種植密度對玉米產量及相關性狀的影響

張慧齊1，姜麗芳2

（1.懷仁縣農業服務中心，山西懷仁038300；2.懷仁縣毛皂鎮政府，山西懷仁038300）

分別在2013，2014年，設置5個施脫硫石膏量水平（T1，T2，T3，T4，T5）和3個種植密度水平（M1，M2，M3），研究了在蘇打鹽化潮土上施脫硫石膏量和種植密度對玉米產量及相關性狀的影響。結果表明，脫硫石膏不同施用量對玉米出苗率、成苗率、產量及產量構成的千粒質量、穗粒數等的影響均達到顯著差異水平，而且隨著脫硫石膏施用量增加，除空稈數外其他都是先增加后降低，產量大小排序為T4＞T3＞T5＞T2＞T1；提高種植密度，顯著影響玉米產量、空稈數、穗粒數、千粒質量，產量大小排序為M2＞M3＞M1；種植密度與施脫硫石膏量相互作用對玉米產量、空稈數、穗粒數的影響均達到顯著差異水平，2 a玉米產量及相關性狀變化趨勢一致；綜合考慮脫硫石膏量和種植密度二因素，利用2 a數據擬合最優二元二次方程，推導出2013，2014年玉米產量最高時對應的種植密度、脫硫石膏用量分別為69 268株/hm2，16 094 kg/hm2和68 277株/hm2，15 762 kg/hm2。

脫硫石膏；種植密度；產量；相關性狀；玉米

由于燃煤電廠絕大多數采用以鈣基物質作為吸收劑的煙氣脫硫技術，隨之產生了大量的脫硫副產物脫硫石膏。脫硫石膏的主要成分為CaSO4和CaSO3，性質與天然石膏類似，并含有豐富的S，Ca，Si等植物必需的礦質營養[1-4]，國際上用石膏改造鹽堿化土壤已有超過100 a的歷史，但由于其投入成本過高，至今還沒有得到推廣[5-6]。利用燃煤煙氣脫硫石膏改良鹽堿土壤是從20世紀90年代后期開始的[7]，由于其價格低廉、貨源豐富，有很大的推廣應用空間。山西省共有鹽堿地30萬hm2，其中以大同盆地面積最大，達到16.5萬hm2，占山西省鹽堿地面積的55%，主要為蘇打鹽化和堿化土壤[8]。為更好地開發利用鹽堿地，提高鹽堿地糧食生產能力，迫切需要利用脫硫石膏改良鹽堿土壤。近年來，關于脫硫石膏改良鹽堿地的報道不少，研究多集中于脫硫石膏能有效地改善土壤通透性，降低土壤容重、代換性Na+、堿化度和pH值等方面，但在改良鹽堿地過程中，卻增加了土壤的EC值和鹽分含量。同時，還研究了脫硫石膏的適宜施用量。王金滿等[9]研究表明，向日葵達到最佳出苗率時的脫硫石膏用量為13 650 kg/hm2。許清濤等[10]研究表明，在重度堿化土壤（pH值9.9，EC 1.734 mS/cm）上施用脫硫石膏顯著增加了向日葵出苗率及單株質量，其適宜用量為22 500 kg/hm2。王立志等[11]在堿化度＜20%、全鹽量2.5～4.5 g/kg的鹽堿地上研究了脫硫石膏影響玉米產量的適宜施用量為22 500 kg/hm2。羅成科等[12]在堿化度9.88%、總堿度0.24 cmol/kg的蘇打鹽漬土上，研究了脫硫石膏影響油葵的適宜施用量為11 250 kg/hm2。肖國舉等[13-14]在寧夏西大灘堿化土壤上，采用盆栽試驗和土柱模擬試驗，確定輕度堿化土壤脫硫石膏的理論施用量為12 530 kg/hm2，中度堿化土壤施用量17 300 kg/hm2。

前人研究施用脫硫石膏的方法主要是既最大限度地降低了土壤堿性成分，又盡可能地控制了土壤鹽分的增加，達到了比較理想的改良效果。而很少有人研究在中度鹽堿地上，由于鹽堿為害，作物出苗率低，施適量的脫硫石膏，雖然可以提高作物的出苗率，但不能達到理想的作物群體總數，進而影響作物產量的問題。

本試驗在大同盆地鹽堿地改造項目的農藝措施實施過程中，選擇大同盆地具有代表性的中度蘇打鹽化潮土作為試驗基地，連續2 a在3個種植密度下，研究脫硫石膏不同施用量對玉米產量及相關性狀的影響，從而確定玉米種植的最佳密度下脫硫石膏的最適施用量，以期為大面積利用脫硫石膏改良蘇打鹽化潮土提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗于2013，2014年在懷仁縣河頭鄉閻家堡村、蒲里村蘇打鹽化土壤上進行。

1.2 試驗材料

供試玉米品種選用緊湊耐密的先玉335。供試土壤質地為中壤，塊狀結構，土色灰褐色。土壤類型為蘇打鹽化潮土，地下水位大于5 m。基礎土壤的理化性質如表1所示。

表1 中度鹽堿地土壤基本理化性質

1.3 試驗設計

試驗采用裂區設計，主區設置3個種植密度：6.00萬、6.75萬、7.50萬株/hm2，分別用M1，M2，M3表示；副區設置5個施脫硫石膏量水平：0，5 250，10 500，15 750，21 000 kg/hm2，分別用T1，T2，T3，T4，T5表示。3次重復，共45個處理。所有處理均施入商品有機肥，用量為1 500 kg/hm2，全部以基肥形式施入。商品有機肥選用太谷精準農化科技有限公司生產的精致有機肥（有機質含量≥45%），脫硫石膏選用朔州神頭二電廠脫硫廢棄物。試驗小區長8 m，寬6 m，小區面積48 m2。按照試驗要求，將脫硫石膏和商品有機肥混合均勻，撒施后立即旋耕，擱置4 d后進行播種。4月28日播種玉米，6月10日觀察出苗率，7月9日觀察成苗率，10月5日觀察空稈數、穗粒數，隨后收獲，曬干測千粒質量及產量。

1.4 數據分析

試驗數據采用SPSS17.0和MicrosoftExcel2007進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 施脫硫石膏量和種植密度對玉米出苗率、成苗率的影響

由表2可知，種植密度與施脫硫石膏量影響玉米出苗率、成苗率的誤差方差等同性的levene檢驗值分別為0.591，0.152，遠遠大于給定的顯著性水平0.05，可以認為該總體方差檢驗為齊性。

表2 施脫硫石膏量和種植密度對玉米出苗率及成苗率影響的方差分析

從表3可以看出，在鹽堿地上施用脫硫石膏可以顯著影響玉米出苗率、成苗率，隨著脫硫石膏施用量增加，出苗率、成苗率先增加后降低。以2013年種植密度M2條件下為例，施脫硫石膏量T2，T3，T4， T5的玉米出苗率、成苗率比T1分別增加6.9%，11.0%，12.9%，5.6%和7.7%，12.7%，15.3%，6.2%；而增加種植密度對玉米出苗率、成苗率影響不顯著。2 a的玉米出苗率、成苗率變化趨勢一致。2.2 施脫硫石膏量和種植密度對玉米產量及相關性狀的影響

表3 施脫硫石膏量和種植密度對玉米出苗率及成苗率的影響

從表4可以看出，種植密度與施脫硫石膏量影響玉米空稈數、穗粒數、千粒質量、產量的誤差方差等同性的levene檢驗值分別為0.124，0.113，0.130，0.141，遠遠大于給定的顯著性水平0.05，可以認為該總體方差檢驗為齊性。

表4 施脫硫石膏量和種植密度對玉米產量及構成影響的方差分析

由表5可知，施脫硫石膏量顯著影響玉米產量，以2013年為例，與T1相比，種植密度M1條件下，施脫硫石膏量T2，T3，T4，T5的產量分別增加11.0%，63.3%，66.0%，45.4%，而M2條件下分別增加22.2%，54.6%，57.4%，52.5%，M3條件下分別增加10.7%，61.4%，64.8%，51.3%。3種密度條件下，產量隨著施脫硫石膏量的增加，先增加后降低。而增加種植密度也顯著影響玉米的產量，以2013年為例，M2和M3的產量分別比M1增加19.4%和11.9%。種植密度和施脫硫石膏量處理相互作用對玉米產量影響達到顯著差異水平。2 a的玉米產量變化趨勢一致。

施脫硫石膏量顯著影響千粒質量、穗粒數、空稈數，在3種密度條件下，隨著脫硫石膏施用量增加，穗粒數、千粒質量先增加后降低，而空稈數隨著脫硫石膏施用量增加，先降低后增加。M1條件下，T2，T3，T4，T5的空稈數分別比T1降低10.4%，16.8%，23.1%，16.5%，而M2條件下降低5.7%，22.4%，28.4%，20.0%，M3條件下降低10.2%，27.5%，35.6%，25.1%。提高種植密度，千粒質量、穗粒數均呈下降趨勢。以2013年為例，種植密度M2，M3的穗粒數分別比M1的降低了5.4%和11.6%，千粒質量比M1降低了3.9%和7.5%。空稈數隨著種植密度的增加而顯著增加，M2，M3的空稈數分別比M1提高了44.7%和141.0%。種植密度和施脫硫石膏量處理相互作用對玉米穗粒數、空稈數影響均達到顯著水平。2 a的玉米穗粒數、千粒質量、空稈數變化趨勢一致。

表5 施脫硫石膏量和種植密度對玉米產量及構成的影響

2.3 建立脫硫石膏施用量和種植密度影響玉米產量的函數方程

定量分析脫硫石膏施用量和種植密度影響玉米產量數據，模擬得到2 a的種植密度、脫硫石膏施用量和產量的二元二次方程如下。

式中，M為種植密度，T為脫硫石膏施用量，Y1，Y2分別為2013，2014年玉米產量。從2 a的模擬方程的回歸系數分析，方程中密度（M）的一次項系數和脫硫石膏、密度互作系數不顯著，其他各項系數均達到顯著水平。對2 a不顯著的自變量遵循逐一剔除并先剔除最小偏回歸平方和的MT互作項，再整體分析比較其他各項的顯著性，發現剩下自變量全部顯著，建立最優二元二次回歸方程如下。

分別對T，M求一階偏導，解得2013，2014年種植密度、脫硫石膏施用量分別為69 268株/hm2，16 094 kg/hm2和68 277株/hm2，15 762 kg/hm2時，玉米產量最高，分別為9 230，7 449 kg/hm2。

3 討論與結論

由于種植密度與施脫硫石膏量及2因素互作影響玉米出苗率、成苗率、產量及相關性狀的levene檢驗對應的值遠遠大于給定的顯著性水平0.05，通過了方差齊性檢驗，滿足了進行方差分析的前提條件，而校正模型對應的值幾乎為0。因此，可以認為種植密度和施脫硫石膏量對玉米出苗率、成苗率、產量及其相關性狀的影響擬合效果非常好。

張峰舉等[15]研究發現，施用脫硫石膏后降低了土壤的堿化度、總堿度和pH值，使土壤理化性質發生明顯的改變，改善了作物根系的生長環境；各生育時期，施用脫硫石膏各處理油葵株高、產量等均大于對照，且隨著脫硫石膏施用量的增加，呈現先增后降的趨勢。本試驗結果表明，脫硫石膏不同施用量對玉米產量及其相關性狀的影響均達到顯著差異水平，而且隨著脫硫石膏施用量增加，先增加后降低（空稈數除外），具體影響表現為T4＞T3＞T5＞T2＞T1。

由于鹽堿土壤顯著影響玉米出苗率[16]，導致決定產量的玉米群體總數降低，而依靠群體發揮增產潛力是取得玉米高產的重要措施之一[17]。因此，通過增加玉米種植密度，并選擇緊湊耐密的品種[18]，保證鹽堿土壤應有的玉米群體總數及通風透光。本試驗表明，不同種植密度顯著影響玉米產量、空稈數、穗粒數、千粒質量。雖然單株千粒質量、穗粒數下降，但顯著增加群體有效穗數，最終使產量顯著增加，而且隨著種植密度增加，產量先增加后降低，以M2產量最高，產量大小排序為M2＞M3＞M1。本試驗還表明，種植密度與施脫硫石膏量互作對玉米空稈數、穗粒數、產量影響均達到顯著水平。

綜合考慮種植密度和施脫硫石膏量2因素，在大同盆地中度蘇打鹽化潮土上，以密度為68 000～69 000株/hm2、脫硫石膏量15 000～16 000 kg/hm2時，玉米產量最高。

［1］CLark R B，Ritchey K D.Benefits and constraints for use of FGD products on agricultural land[J].Fuel，2001，80（6）：821-828.

［2］李淑儀，藍佩玲，徐勝光，等.燃煤煙氣脫硫副產物在酸性土壤的農業資源化利用[J].生態科學，2003，22（3）：222-226.

［3］藍佩玲，廖新榮，李淑儀，等.燃煤煙氣脫硫副產物在酸性土上的農用價值與利用原理[J].生態環境，2007，16（4）：1135-1138.

［4］Chun S，Nishiyama M，Matsumoto S.Sodic soils reclaimed with by product from flue gas desulfurization:Corn production and soil quality[J].Environmental Pollution，2001，114：453-459.

［5］李煥珍，張玉龍.脫硫石膏改良強度蘇打鹽漬土效果的研究[J].生態學雜志，1999，18（1）：25-29.

［6］王金滿，楊培嶺，任樹梅.煙氣脫硫副產物改良堿性土壤過程中化學指標變化規律的研究[J].土壤學報，2005，42（1）：98-105.

［7］李彥，衣懷峰，趙博，等.燃煤煙氣脫硫石膏在新疆鹽堿土壤改良中的應用研究[J].生態環境，2010，19（7）：1682-1685.

［8］王海景，徐云文，王晉民.大同盆地鹽堿地概況與綜合改良技術措施[J].農業技術與裝備，2014（5）：76-78.

［9］王金滿，楊培嶺，張建國，等.脫硫石膏改良堿化土壤過程中的向日葵苗期鹽響應研究[J].農業工程學報，2005，21（9）：33-37.

［10］許清濤，李玉波，李曉東.脫硫石膏改良堿化土壤試驗研究：以白城市為例[J].中國農機化，2011（6）：426-430.

［11］王立志，陳明昌，張強，等.脫硫石膏及改良鹽堿地效果研究[J].中國農學通報，2011，27（20）：241-245.

［12］羅成科，肖國舉，張峰舉，等.脫硫石膏改良中度蘇打鹽漬土施用量的研究[J].生態與農村環境學報，2009，25（3）：44-48.

［13］肖國舉，羅成科，張峰舉，等.脫硫石膏施用時期和深度對改良堿化土壤效果的影響 [J].干旱地區農業研究，2009，27（6）：197-203.

［14］肖國舉，羅成科，張峰舉，等.燃煤電廠脫硫石膏改良堿化土壤的施用量[J].環境科學研究，2010，23（6）：762-767.

［15］張峰舉，肖國，羅成科，等.脫硫石膏對次生堿化鹽土的改良效果[J].河南農業科學，2010（2）：49-53.

［16］賀玉柱.懷仁縣耕地地力評價與利用[M].北京：中國農業出版社，2012.

［17］段民孝.從農大108和鄭單958中得到的玉米育種啟示[J].玉米科學，2005，13（4）：49-52.

［18］王崇桃，李少昆，韓伯棠.玉米高產之路與產量潛力挖掘[J].科技導報（北京），2006，24（4）：8-11.

Effects of Desulfurization Gypsum Rate and Planting Density on Maize Yield and Related Traits

ZHANGHuiqi1，JIANGLifang2
（1.Huairen Agricultural Service Center，Huairen 038300，China；2.Huairen MaozaoTownship Government，Huairen 038300，China）

In 2013,2014,respectively,this paper set up five ofthe desulfurization gypsumapplication levels（T1,T2,T3,T4,T5）,and three plantingdensitylevels（M1,M2,M3）,and studied the effect ofin desulfurization gypsumquantityand planting density on corn yield and related traits soda fluvo-agvic salinization soil.The results showed that the desulfurization gypsumapplyingdifferent content ofmaize emergence rate,seedling rate,grain yield and yield components of 1 000 grain quality,grain number per ear,and so on significant differences were the influence ofthe level,and with the increase ofapplyingthe desulfurization gypsumcontent,apart fromthe emptypole number first increased then decreased.The orde of the size of the yield was T4＞T3＞T5＞T2＞T1.Improve planting density,significantly affect the output of corn,empty pole number,grain number per ear.The orde of the size of the yield was M2＞M3＞M1.Planting density and interaction of desulfurization gypsum application on corn yield,the influence of the empty pole number,grain number reached significant difference levels.Two annual corn yield and related traits change trend was consistent.Under this experimental condition, considering the desulfurization gypsum quantity and planting density of two factors,using two annual data fitting of the optimal binary quadratic equation and maize yield was the highest when the corresponding planting density deduced,the dosage of desulfurization gypsum2013,2014 respectively69 268 plants/hm2,16 094 kg/hm2and 68 277 plants/hm2,15 762 kg/hm2.

desulfurization gypsum;plantingdensity;yield;related traits;maize

S513

A

1002-2481（2016）08-1118-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.08.15

2016-03-30

懷仁縣河頭鄉鹽堿地改造項目

張慧齊（1971-），男，山西懷仁人，高級農藝師，主要從事土壤肥料及鹽堿地改造研究工作。