有機硅水溶緩釋肥對小麥—玉米輪作的增產效應

宋利強　劉瑩

摘要：在冀南小麥-玉米輪作區，采用盆栽和大田相結合，通過與施用單質等量常規肥對比，對施用有機硅水溶緩釋肥的小麥和玉米的根系和產量及土壤性狀進行了比較研究。結果表明，施用有機硅水溶緩釋肥的小麥、玉米根系和產量性狀明顯優于對照常規肥；不同土層土壤毛管孔隙度在每層均有增加，特別是10～20 cm土層內差異極顯著；小麥花后旗葉及單株的平均光合速率較對照表現出較大的優勢，有機硅水溶緩釋肥處理花后旗葉最大光合速率均較對照高，旗葉及整株衰老速度較慢。

關鍵詞：小麥-玉米輪作；有機硅水溶緩釋肥；根系；產量；土壤性狀

中圖分類號：S146+.2；S-3 文獻標識碼：B 文章編號：0439-8114（2017）04-0640-05

中國糧食產量已經實現了十二連增，但隨著土壤連年高投入高強度的使用，諸如土壤理化性狀變劣、鹽漬化、酸化等健康問題也日益凸顯，由此給作物高效生產帶來嚴重威脅[1-7]。雖然目前有機肥及秸稈還田等措施的應用日益得到重視[8-14]，但要繼續保持糧食產量的高速增長仍然不能忽視化肥的應用。有機硅水溶緩釋肥是由河北硅谷農業科學研究院研制的專利產品，其利用有機硅的獨特性能和特殊工藝，在極大地解決了養分在土壤中被固定和流失問題的同時，還能夠迅速破除土壤板結，恢復土壤良好的水穩定性團粒結構。在全國各地推廣應用4年的大量生產實踐表明，該肥在提高肥料利用率和作物產量、改良土壤結構方面具有極為顯著的優勢。

在冀南小麥-玉米輪作體系中，與施用常規肥進行對比，對有機硅水溶緩釋肥的應用效果進行研究，以期為今后開展大面積超高產應用技術的推廣提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種（系）為小麥硅谷826、玉米鄭單958。

試驗地土壤狀況：土壤質地黏土，有機質22.1 g/kg，全氮、速效氮、速效磷、速效鉀分別為1 819.0、187.6、32.8、207.6 mg/kg，pH 7.1。

1.2 方法

每種作物施入有機硅水溶緩釋肥和常規肥，單質等量施入。小麥分盆栽和大田種植，玉米為大田種植。盆栽用于測定小麥根系性狀，大田則用于測定玉米地上、地下性狀及小麥地上性狀。

盆栽所用盆缽直徑20 cm，高30 cm，每盆裝風干過篩土7.5 kg，三葉一心期定苗至每盆7株。處理每盆施入有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=27∶13∶10）2 g，對照每盆施入當地常用復合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶15∶10）1 g、尿素0.87 g、過磷酸鈣0.42 g、硫酸鉀0.2 g。分別在小麥起身期、拔節期、孕穗期、開花期取樣調查根系性狀。

大田小麥每處理小區寬320 cm，長500 cm。盆栽和大田處理均為3個重復，隨機排列。每個處理同時設大區示范，每大區3 335 m2，不設重復。小麥播量262.5 kg/km2；玉米小區密度82 500株/km2，80 cm等行距穴播。每小區9行，行長15 m，在中間7行分苗期、拔節期、大口期3個時期取樣。使用自制根鉆，內徑7 cm，鉆深10 cm。取樣時以植株為中心，在其兩邊行間距植株2、12、22 cm處分別鉆取0～10、10～20、20～30 cm深度的土柱，用流水仔細沖洗后，收集根系進行測定。收獲后均秸稈還田。

根長、根表面積等性狀采用掃描后DT-SCAN軟件分析，根體積采用排水法測定，SAS軟件統計分析。大區成熟后實打實收。

根干重密度、根長密度、根表面積密度相對值表示某一土層根干重密度、根長密度、根表面積密度占全層相應值的百分比。

根系活力采用TTC法測定。

小麥旗葉展開后選生長正常的代表性植株加以標記，揚花后使用Li-6400便攜式光合測定儀測定旗葉和倒二、三葉的光合速率，測定時間為晴天上午10：00左右，每性狀的測定重復5次，取其平均值。

1.3 施肥處理

以當地所用肥料為對照，參照當地施肥習慣，單質等量施入N、P、K元素。處理為施入有機硅水溶緩釋肥，以“T”表示，對照為常規施肥，以“C”表示。

1.3.1 小麥 ①底肥：有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=27∶13∶10）375 kg/km2；對照施入當地常用復合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶15∶10）450 kg/km2、尿素156.6 kg/km2（N含量46%）、過磷酸鈣462.45 kg/km2（P2O5含量12%），硫酸鉀90 kg/km2（K2O含量50%）。②追肥：起身拔節期追施有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）225 kg/km2；對照施入尿素293.4 kg/km2。③葉面肥：孕穗-灌漿期葉面均噴施2次有機硅磷酸二氫鉀750 g/km2 300倍稀釋液，對照為普通磷酸二氫鉀（用量和稀釋倍數相同）。

1.3.2 玉米 ①底肥：有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）300 kg/km2；對照施入當地常用復合肥（N∶P2O5∶K2O=25∶5∶10）450 kg/km2、尿素48.9 kg/km2（N含量46%）、過磷酸鈣436.5 kg/km2（P2O5含量12%），硫酸鉀60 kg/km2（K2O含量50%）。②追肥：大喇叭口期有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）150 kg/km2；對照施入尿素195.6 kg/km2（N含量46%）。

2 結果與分析

2.1 盆栽小麥硅谷826各生育時期單株地下部根系性狀

由表1可見，在小麥起身期，施入有機硅水溶緩釋肥的根系性狀均顯著優于常規施肥的根系性狀；在小麥拔節期、孕穗期、開花期，施入有機硅水溶緩釋肥的根系性狀均極顯著優于常規施肥的根系性狀。其中，施入有機硅水溶緩釋肥的根干重和總根長均在拔節期比常規施肥極顯著增加，分別為40.1%和54.7%，根體積在孕穗期極顯著增加，為29.5%，根系活力在開花期極顯著增加，為22.9%。

2.2 大田玉米各生育時期地下部根系性狀

玉米根系在苗期均分布在0～10 cm內的土層中，隨生育進程，根系向縱深發展，至拔節期，20～30 cm土層中已有分布，但多集中在0～20 cm耕層內。

由表2可知，不同時期、不同土層內的根系各形態指標在不同施肥間未表現出顯著差異，但隨生育進程，施入有機硅水溶緩釋肥的深層根系形態指標較施入常規肥有增加的趨勢，而0～10 cm內的各指標則沒有顯著變化。從指標相對值來看，在拔節期，10～20 cm土層內施入有機硅水溶緩釋肥的根系各形態指標的相對值顯著高于施入常規肥；在大喇叭口期，10～20 cm土層內施入有機硅水溶緩釋肥與施入常規肥根系各形態指標的相對值之間均達到了極顯著差異，而20～30 cm土層內，各時期根系形態指標在不同施肥處理間差異不顯著。

上述結果表明有機硅水溶緩釋肥處理在根系發展過程中更加趨向于在土層中的分布均勻化，特別是在10～20 cm耕層內根系分布的增加更為顯著。

2.3 大田小麥、玉米產量相關性狀的比較

由表3、表4可知，與常規肥比較，施入有機硅水溶緩釋肥的小麥、玉米產量性狀均表現為增加。其中，小麥產量增加23.05%，玉米產量增加22.61%。

2.4 不同施肥處理不同土層土壤物理性狀的比較

不同施肥處理不同土層土壤的物理性狀見表5。由表5可知，施入有機硅水溶緩釋肥的土層較施入常規肥整體上土壤性狀明顯改善，土壤毛管孔隙度在每層均顯著增加，特別是10～20 cm土層總孔隙度增加最大，為5.47%，說明根系在深層的分布增加是源于土壤性狀的改變，疏松的土壤有利于根系的下扎。

2.5 小麥開花后不同處理旗葉和單株光合速率變化趨勢

由圖1、圖2可知，有機硅水溶緩釋肥處理花后旗葉最大光合速率均較常規肥高，旗葉和單株光合速率隨生育進程均下降較慢，表明有機硅水溶緩釋肥處理的旗葉及整株衰老速度較慢。

由表6可知，小麥花后旗葉及單株的平均光合速率均表現出有機硅水溶緩釋肥處理明顯優于常規肥。

3 小結與討論

3.1 有機硅水溶緩釋肥對土壤改良及作物根系生長的影響

土壤狀況的優劣直接影響到根系生長的環境，良好的土壤狀況能夠保證土壤整個生態系統的平衡，從而為根系生長提供適宜的環境。然而，隨著中國農田化肥投入的不斷增加，土壤板結狀況日趨嚴重，造成土壤通透性降低、有害生物菌群增多、土壤保水保肥能力下降、機械阻力增大等均增加了根系生長的難度[15]。這些后果導致了作物病害猖獗、產量下降，以至于農藥、化肥投入連年增加，形成了惡性循環。由此可見，改變這種狀況的根本措施在于改良土壤，但是傳統改良土壤的方法見效慢，農民不愿投入時間和精力。試驗證明，施入有機硅水溶肥能夠顯著提高土壤的通透性，促進作物根系的健康生長，在增加作物產量的同時實現了土壤的改良，值得大力推廣。

3.2 有機硅水溶緩釋肥的利用率

土壤結構惡劣會導致作物根系吸收養分能力下降[16，17]，從而肥料利用率降低[18，19]。作物吸收的養分絕大多數來源于土壤，因此根系的生長狀況便成為能否保證植株得到充足養分的關鍵因子。地上部性狀的表現實際上是根系發育狀況的體現，強大的根系能夠吸收足夠的養分，地上部各種生命活動得以正常進行，特別是在生育后期，即產量形成的關鍵時期能夠滿足子粒灌漿對同化物質的大量需求[20]。本試驗中小麥根系性狀的顯著差異是小麥不同處理在光合速率上表現差異的原因之一。

本試驗通過與單質等量常規肥的對比試驗，表明有機硅水溶緩釋肥具有高利用率的特性，其不僅可以改善土壤結構從而有利于根系生長，更重要的一點是有機硅的特殊結構能夠減少養分元素間相互反應，并能夠緊密附著在土壤顆粒表面，大大減少了養分的固定和流失。

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