生物有機肥對濱海鹽堿地旱作玉米產量及地上部生物量的影響

馮 偉，蒲娜娜，謝 楠，崔素倩，董景湘，智健飛，劉振宇，劉忠寬*

（1.河北省農林科學院農業資源環境研究所，河北 石家莊 050051；2.河北省農林科學院，河北 石家莊 050031；3.黃驊市農業局技術站，滄州 黃驊 061100）

當前我國鹽堿地面積約9.9×107hm2[1]，其中，河北省環渤海鹽堿地面積約為1×106hm2。經過多年治理，該區農田生產力在一定程度上有所提高，但是，該區域淺層水多為咸水難以利用，而深層地下水超采嚴重已造成大面積的地下漏斗[2，3]，因此，作物如何獲得高產仍是目前農業上亟待解決的難題。

黃驊市南大港管理區屬典型的濱海鹽堿旱作農業區，實地取樣調查結果顯示，該區農田土壤基礎地力差，鹽分高和有機質含量低是限制農田生產力提高的主要因素。生物有機肥因含有大量特定的活性微生物而表現出一定的生理功能。前人研究結果表明，隨著土壤鹽堿化程度的增大，土壤微生物數量不斷減少，二者呈明顯的負相關[4～9]；而施用生物有機肥可以降低土壤含鹽量，增加土壤有機質含量和微生物的數量[10]，提高作物產量[11，12]，增強作物的抗逆能力[13，14]，對提升鹽堿地生產力水平具有良好效果[15，16]。

為了提高河北省濱海鹽堿區農田的生產能力，在旱作條件下，研究了不同生物有機肥施用量與施用方法對玉米產量和地上部生物量的影響，以期為實現該區玉米高產提供理論指導。

1 材料與方法

試驗于2015～2016年連續2 a在國家牧草產業技術體系滄州綜合試驗站（滄州市南大港管理區三分區）進行。該區屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，因臨渤海而略具海洋性氣候特征，四季分明，夏季潮濕多雨、冬季寒冷干燥；年平均氣溫12.1℃，日平均氣溫＞0℃的積溫為4 710℃，日平均氣溫＞10℃的作物生長期為203 d；年平均日照時數2 726 h，無霜期210 d；年平均降水量586 mm，且降水主要集中在七八月。試驗地土壤為濱海鹽化潮土，20 cm耕層土壤基礎養分含量為有機質14.9 g/kg、堿解氮54.9 mg/kg、速效磷7.54 mg/kg和速效鉀299.28 mg/kg，總鹽含量0.42 g/kg，肥力中等偏低。當地主栽作物為玉米，種植制度為一年一熟。

參試玉米品種為冀豐223，由河北省農林科學院糧油作物研究所選育。供試生物有機肥有微力高（產地北京，粉末狀）、施利康（產地秦皇島，顆粒狀）和和陽（產地邢臺，顆粒狀）3種品牌，其有效活菌數均≥0.2億個/g、有機質含量均≥40%。

2015年試驗設微力高牌（I1）、施利康牌（I2）和和陽牌（I3）3種生物有機肥處理，施用量均設600、900和1 200 kg/hm2（依次為1、2、3水平），施肥方式均為播種時撒施；以不施生物有機肥處理作為對照（CK）。2016年試驗是在2015年試驗設計的基礎上施肥方式增加了播種時溝施。小區面積25 m2（5 m×5 m），隨機區組排列，3次重復。玉米播種前整地時，各小區均施磷酸二銨（N含量14%、P2O5含量43%，山東魯北化工股份有限公司）450 kg/hm2做底肥。2015年5月13日播種，行距50 cm、株距33.3 cm（密度6萬株/hm2），7月22日追尿素（N含量46.4%，河北陽煤正元化工集團有限公司）495 kg/hm2，9月19日收獲；2016年6月8日播種，行距50 cm、株距33.3 cm，7月23日追尿素495 kg/hm2，9月29日收獲。其他管理措施同大田常規。

2015年和2016年的玉米生育期降水量與降水次數數據，來源于南大港管理區水利局。玉米收獲時，每小區隨機選取有代表性的玉米2行，摘取果穗，自然風干后脫粒、稱重，計算籽粒產量；每小區隨機選取有代表性的玉米植株5株，貼地面收取地上部分，鍘成長5 cm左右的小段，置烘箱內50℃烘干至恒重，晾涼后稱重，計算地上部生物量。

2 結果與分析

2.1 2015年和2016年玉米生育期的降水情況

試驗區為旱作農業區，降水是增加土壤水分的唯一來源，因此，玉米全生育期的降水次數與強度直接影響著玉米產量。試驗區年度間玉米生育期的降水情況變化較大（表1）。2015年玉米生育期共降水21次，總降水量（406.4 mm）與常年同期降水量（2012～2016年同期平均降水量為529 mm）相比屬貧水年；且降水時空分布極不均勻，尤其是玉米生長的關鍵時期降水嚴重缺乏，監測數據顯示，5月7～11日降水35.5 mm之后至7月20日降水8.8 mm，期間僅6月11日降水58 mm。2016年共降水24次，且降水時空分布相對均勻，總降水量（516 mm）較2015年多27.0%，與常年同期相比屬平水年。

表1 2015年和2016年玉米生育期的降水量與降水次數Table 1 Precipitation amount and frequency during maize growth period in 2015 and 2016

2.2 撒施生物有機肥對玉米產量的影響

生物有機肥各處理的玉米平均產量為8 717～9 194 kg/hm2，均極顯著＞CK（表2），增產率為2.6%～8.2%。表明撒施微力高牌、施利康牌和和陽牌生物有機肥均可以明顯提高濱海鹽堿區旱作玉米的籽粒產量。這與王素英等[17]的研究結果基本一致。其中，I2-3處理產量最高，I3-2處理次之，二者差異不顯著，但均顯著＞I3-3除外的其他處理。可以看出，撒施施利康牌生物有機肥1 200 kg/hm2或和陽牌生物有機肥900 kg/hm2，玉米增產效果較好。

表2 撒施生物有機肥對玉米產量的影響 （kg/hm2）Table 2 Effects of broadcasting bio-organic fertilizers on the yield of maize

2.2.1 生物有機肥施用量對玉米產量的影響 同種肥料條件下，不同施用量處理對玉米產量有顯著影響。微力高牌生物有機肥不同施用量處理的玉米平均產量順序為I1-3＞I1-2＞I1-1，其中，I1-3與I1-2處理差異不顯著，但二者均極顯著＞I1-1處理；施利康牌生物有機肥不同施用量處理的玉米平均產量順序為I2-3＞I2-2＞I2-1，且差異均達到了極顯著水平；和陽牌生物有機肥不同施用量處理的玉米平均產量順序為I3-2＞I3-3＞I3-1，其中，I3-2與I3-3處理差異不顯著，但二者均極顯著＞I3-1處理。可以看出，生物有機肥施用量900～1 200 kg/hm2處理的玉米產量明顯高于施用量600 kg/hm2處理。綜合考慮肥料投入與玉米產量，認為本研究條件下，微力高牌、施利康牌和和陽牌生物有機肥的適宜施用量分別為900、1 200和900 kg/hm2。

2.2.2 生物有機肥種類對玉米產量的影響 相同施用量條件下，不同種類肥料處理對玉米產量有顯著影響。施用量為600 kg/hm2時，不同種類生物有機肥的玉米平均產量順序為I3＞I2＞I1，其中，I3與I1處理差異達到了顯著水平，但二者與I2處理差異均不顯著；施用量為900 kg/hm2時，不同種類生物有機肥的玉米平均產量順序為I3＞I1＞I2，且差異均達到了顯著水平；施用量為1 200 kg/hm2時，不同種類生物有機肥的玉米平均產量順序為I2＞I3＞I1，其中，I2與I1處理差異達到了顯著水平，但二者與I3處理差異均不顯著。可以看出，施肥量為600～900 kg/hm2時，施用和陽牌生物有機肥增產效果較好；施肥量為1 200 kg/hm2時，施用施利康牌生物有機肥增產效果較好。

2.2.3 年度間降水情況對玉米產量的影響 相同施肥條件下，2016年的玉米產量均＞2015年，其中，CK增產率為5.04%，生物有機肥各處理增產率為7.84%～13.77%（平均10.57%）。對2016年玉米產量普遍較高且不同年度間產量差異較大的原因進行分析，認為可能與不同年度間玉米生育期的降雨情況明顯不同（2015年為貧水年，2016年為平水年）有關。氣象監測數據顯示，2015年5月11日～7月20日試驗區僅出現1次降水過程，且降水量（58 mm）不足2016年同期降水量的50%。而該階段正是玉米的拔節孕穗和抽雄吐絲期，干旱缺水造成玉米雌、雄穗分化受阻，部分果穗主軸停止發育，潛伏芽發育形成“手指穗”，當“手指穗”吐絲時雄穗已到散粉末期，吐絲與散粉不同步，導致玉米禿尖和空稈現象多發，且結實率低，對產量影響較大。可以看出，旱作區相同施肥條件下，平水年的玉米產量高于貧水年。

2.3 溝施生物有機肥對玉米產量的影響

溝施生物有機肥各處理的玉米產量為9 071～9 907 kg/hm2，均極顯著＞CK（表 3），增產率為4.18%～13.78%。表明溝施微力高牌、施利康牌和和陽牌生物有機肥均可以明顯提高濱海鹽堿旱作玉米的產量。其中，I3-3處理產量最高，且與其他處理差異均達到了極顯著水平；其次是I2-3、I1-3、I3-2和I1-2處理，產量為9 717～9 777 kg/hm2，四者差異不顯著，但均極顯著＞其他處理。可以看出，溝施和陽牌生物有機肥1 200 kg/hm2，玉米增產效果最好；溝施施利康牌或微力高牌生物有機肥1 200 kg/hm2，和陽牌或微力高牌生物有機肥900 kg/hm2，玉米增產效果較好。綜合考慮肥料投入與玉米產量，認為本研究條件下，溝施微力高牌、施利康牌和和陽牌生物有機肥的適宜施用量分別為900、1 200和1 200 kg/hm2，其中，施用和陽牌生物有機肥1 200 kg/hm2處理的玉米產量明顯較高。

進一步對同一施肥量不同施肥方式的玉米產量進行分析，結果顯示，溝施生物有機肥處理的玉米產量除 I2-1和 I2-2處理略＜撒施外，其他處理均＞撒施；平均產量為9 532 kg/hm2，較撒施（平均產量9 442 kg/hm2）高0.95%。可以看出，溝施生物有機肥的產量效果優于撒施。

表3 2016年生物有機肥不同施用方式對玉米產量的影響 （kg/hm2）Table 3 Effects of different fertilizing methods of bioorganic fertilizers on the yield of maize in 2016

2.4 生物有機肥不同年份與施用方法各處理玉米地上部生物量的變化

2015年撒施、2016年撒施、2016年溝施生物有機肥各處理的玉米地上部生物量分別較其CK增加了0.9%～11.8%、0.6%～9.6%和 3.5%～10.6% （圖 1）。其中，2016年溝施生物有機肥處理的玉米地上部生物量平均值為16 515 kg/hm2，分別較2016年和2015年撒施處理平均值增加了0.8%和3.0%。相同種類生物有機肥處理下，玉米地上部生物量均隨施肥量的增加而增加。

可以看出，施用生物有機肥可以提高濱海鹽堿區旱作玉米的地上部生物量，且效果隨著施肥量的增加而增大；平水年的玉米地上部生物量＞貧水年，且溝施效果優于撒施。

3 結論與討論

圖1 生物有機肥不同處理對玉米地上部生物量的影響Fig.1 Effects of different bio-organic fertilizers treatments on the aboveground biomass of maize

世界上的鹽漬土面積約為9.55億hm2，占全球陸地面積的10%[18]。我國的鹽漬土面積占世界鹽堿地面積的26.3%[1]，同時，灌溉農區農業管理措施不合理，導致土壤鹽漬化面積呈增長趨勢[19]。當前我國的耕地資源已經被較充分地挖掘，常規耕地生產力水平進一步提高面臨瓶頸[20]。鹽堿地是我國重要的后備土地資源之一，截至2008年，我國有80%左右的鹽漬土地尚未得到開發利用[21]。因此，合理利用鹽堿地對確保“國家耕地面積不低于18億畝”的紅線，提升耕地農業生產力水平均具有重要的現實意義。

在濱海鹽堿區旱作玉米上，生物有機肥無論是撒施還是溝施均可明顯提高玉米的籽粒產量，其中，溝施效果優于撒施。本研究條件下，采用撒施方式施肥時，微力高牌、施利康牌和和陽牌生物有機肥的適宜用量分別為900、1 200和900 kg/hm2，其中，施施利康牌生物有機肥1 200 kg/hm2或和陽牌生物有機肥900 kg/hm2處理的玉米產量明顯較高；采用溝施方式施肥時，微力高牌、施利康牌和和陽牌生物有機肥的適宜用量分別為900、1 200和1 200 kg/hm2，其中，施和陽牌生物有機肥1 200 kg/hm2處理的玉米產量最高且與其他處理差異均達到了極顯著水平，施微力高牌生物有機肥900 kg/hm2、施利康牌生物有機肥1 200 kg/hm2和和陽牌生物有機肥900 kg/hm2處理的玉米產量較高。

在濱海鹽堿區旱作玉米上，生物有機肥無論是撒施還是溝施均可明顯提高玉米的地上部生物量，且指標值均隨施肥量的增加而增大，其中，溝施效果優于撒施。

降水對旱作玉米產量和地上部生物量影響較大。相同施肥條件下，平水年各施肥處理的玉米產量和地上部生物量均＞貧水年。

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