沼肥在玉米種植中的后效影響

劉磊 潘曉晗 高煒城 劉新程 韓守良 楊麗 王學芬

摘要：基于沼肥具有緩效性部分養分當季不能完全釋放的特點，在玉米（Zea mays L.）種植中以施入等量的N、P、K養分為依據，于第1年（前茬）設6個處理，分別為T1（不施肥）、T2（化肥）、T3（20%沼肥+80%化肥）、T4（50%沼肥+50%化肥）、T5（80%沼肥+20%化肥）、T6（100%沼肥）;第2年（后茬）統一采用T2（化肥）處理。結果表明，沼肥存在明顯的后效性，前茬施加沼肥所產生的地力變化顯著改善了后茬玉米的生物學性狀，提高了經濟產量和土壤中的堿解氮含量。其中，處理T5的后茬玉米果穗長勢明顯優于其他處理;處理T3、T4、T5、T6的后茬玉米單穗粒數和植株抗倒伏能力整體高于T1和T2處理;處理T3、T4、T5、T6分別比處理T2增產5.88%、5.35%、11.23%、13.90%;后茬玉米收獲后，處理T3、T4、T5、T6的土壤堿解氮含量分別比處理T2增加37.82%、76.74%、57.76%、72.76%。

關鍵詞：沼肥;玉米（Zea mays L.）;后效性

中圖分類號：S513? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）23-0081-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.23.018? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

沼肥（沼渣和沼液）是禽畜排泄物的發酵產物，既具有機成分，又具無機成分，是遲、速兼備的好肥料[1]。沼肥可為作物提供營養，刺激和調節作物生長，協調環境，提高糧食產量和品質，達到農業增效、農民增收的目的[2-5]。習近平同志在十九大報告中指出：實施鄉村振興戰略，農業農村農民問題是關系國計民生的根本性問題，必須始終把解決好“三農”問題作為全黨工作重中之重。報告中提出的鄉村振興，首當其沖的便是振興農業。農業離不開肥料，然而中國化肥使用量居世界首位，但利用率卻很低[6]，并且近幾年化肥濫用所帶來的環境和糧食問題愈發突出，嚴重影響了經濟和社會的發展[7]。沼肥作為一種優質有機肥能較好地緩解化肥濫用問題，平衡化肥的使用，改良土壤結構，有利于農村的可持續發展[8-10]。張昱等[11]研究表明，沼肥可明顯改善玉米（Zea mays L.）的各項經濟性狀，提高玉米產量。然而沼肥部分養分當季不能完全釋放，而目前國內在沼肥的后效性方面的研究較少。本研究將沼肥應用于玉米的后效性試驗，探究前茬所產生的地力差異對后茬玉米生物學性狀、經濟產量以及土壤中堿解氮的影響，以期為這方面研究提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗地選擇和設置

試驗地選擇中國農業大學煙臺研究院試驗田的2號地塊東側，土壤為棕壤土，前季作物為2015年春季種植的甘薯，進行了品質試驗，施肥量均一，長勢均衡，對本試驗不產生影響。試驗設置6個處理，3個重復，共計18個小區，采取隨機區組設計布置。每個小區6.0 m×2.0 m，區內等行距種植，共種植3行，行距66 cm，株距25 cm，計每小區72株。試驗區兩端各設約6.0 m×2.7 m保護區，保護區內種植與試驗區相同品種和種植密度的玉米。

沼液為民和沼液，含N 0.57%，P2O5 0.007%（實際計算施肥量時忽略）、K2O 0.35%。玉米品種為金海5號。

1.2? 試驗處理安排

1.2.1? 第1年（前茬）玉米試驗處理? 試驗以施入等量的N、P、K養分為依據，化肥處理按照每公頃施氮352.5 kg、磷165 kg、鉀375 kg施肥，其余處理以每公頃施氮352.5 kg、磷165 kg、鉀375 kg為基準，按照下列施肥比例進行施肥。

基肥在播種前5 d施入地中，追肥在小喇叭口期與大喇叭口期之間進行。表1為第1年（前茬）試驗處理安排。

1.2.2? 第2年（后茬）玉米試驗處理? 所有小區都按照前一年化肥處理施肥，即每公頃施氮352.5 kg、磷165 kg、鉀375 kg施肥，保證與前一年等量N、P、K的施用，保持相同的施肥和管理方式。表2為第2年（后茬）試驗處理安排。

1.3? 測定項目與方法

1.3.1? 樣品制備? 分別在前茬玉米收獲后和后茬玉米播種前、收獲后取耕層混合樣。晾曬、干燥后磨土，過1 mm篩，然后將土樣放于陰暗處封存。于后茬玉米收獲期在各小區內隨機選取有代表性的相同數量玉米植株若干。

1.3.2? 樣品測定與分析? 土壤堿解氮的測定采用堿解擴散法。玉米相關生物學性狀的測定包含玉米樣品的千粒質量、單果穗質量、穗軸質量、單穗子粒質量、穗長、穗粗、禿頂長、粒行數、行粒數、株高、莖高、穗位高和莖粗。

數據采用SPSS Statistics 17.0軟件分析，不同處理間差異顯著性檢驗采用Duncan法（P<0.05）。

2? 結果與分析

2.1? 不同處理對后茬玉米穗部性狀的影響

從表3可以看出，處理T5、T6穗長差異不顯著，處理T5顯著高于處理T2，處理T6、T2之間差異不顯著并顯著高于處理T1、T3、T4;處理T5穗粗顯著高于其他處理，處理T3、T4、T6之間差異不顯著，處理T3顯著高于T1、T2，處理T1、T2、T4、T6之間差異不顯著，其大小順序為T4、T6、T2、T1;處理T2、T3、T4、T6之間禿頂長差異不顯著，處理T3、T4顯著高于T1、T5。整體看來，處理T5的果穗長勢明顯優于其他處理，其他處理之間差異不明顯。

2.2? 不同處理對后茬玉米莖稈性狀的影響

從表3可以看出，處理T1、T3、T4、T5、T6之間株高、莖高差異不顯著，其大小順序為T6、T1、T4、T3、T5，處理T1、T4、T6株高、莖高顯著高于處理T2，處理T2、T3、T5之間差異不顯著;處理T1、T2、T6之間穗位高差異不顯著，處理T1顯著高于處理T3、T5，處理T2顯著高于處理T4;處理T1、T3、T4、T5、T6之間莖粗差異不顯著但顯著高于處理T2，其大小順序為T6、T4、T1、T3、T5。

玉米的株高、穗位高和莖粗對植株的抗倒性都可以產生影響[12]。倒伏率與株高/莖粗呈顯著正相關（r=0.985 0）[13]。有些研究也用穗位系數（穗位高/株高×100）來估測玉米植株抗倒伏能力，認為穗高系數越小抗倒伏能力越強[14]。由表3數據可得，各處理株高/莖粗分別為T2（108.73）>T1（104.93）>T3（104.72）>T5（102.95）>T6（102.43）>T4（100.52）;穗位系數分別為T2（38.55）>T1（36.85）>T3（34.48）>T5（35.52）>T6（33.42）>T4（33.03）。從各處理株高/莖粗和穗位系數所表現的玉米抗倒伏能力來看，施加沼肥的處理其玉米植株抗倒伏能力整體高于化肥和不施肥處理。

2.3? 不同處理對后茬玉米產量性狀的影響

從表4可以看出，根據行粒數×粒行數所表現出來的單穗子粒數來看，6個處理都表現為差異顯著，大小順序依次是T5、T6、T3、T4、T2、T1。處理T5的單穗子粒數分別比處理T1、T2高8.91%、8.57%，處理T6的單穗子粒數分別比處理T1、T2高4.36%、4.03%，處理T3的單穗子粒數分別比處理T1、T2高3.62%、3.30%，處理T4的單穗子粒數分別比處理T1、T2高2.70%、2.37%。未施加沼肥的處理（T1、T2）的子粒數明顯比施加沼肥的處理（T3、T4、T5、T6）低，表明前茬沼肥的施用可以提高后茬玉米的單穗子粒數量。

2.4? 不同處理對后茬玉米千粒質量的影響

從表4可以看出，處理T4、T5、T6之間千粒質量差異不顯著，其大小順序為T6、T4、T5，處理T4、T6顯著高于T2，處理T1、T2之間差異不顯著。施加沼肥的處理中除T3外，其千粒質量都高于T1（不施肥）和T2（化肥），其中處理T4、T6的千粒質量顯著高于未施加沼肥的的處理T1、T2。T6的千粒質量分別比處理T1、T2高3.40%、2.65%，處理T4的千粒質量分別比處理T1、T2高3.35%、2.60%，處理T5的千粒質量分別比處理T1、T2高2.31%、1.57%。數據表明，前茬施加沼肥對后茬玉米子粒產生了有利影響，提高了后茬玉米的子粒飽滿度。

2.5? 不同處理對后茬玉米果穗性狀的影響

從表5可以看出，處理T6單果穗質量顯著高于處理T5、T3，處理T5顯著高于處理T4、T2，處理T3、T4、T2之間差異不顯著，處理T3、T4顯著高于處理T1;處理T6、T2穗軸質量顯著高于處理T3，處理T3顯著高于處理T4、T5，處理T4、T5顯著高于處理T1;處理T6單穗子粒質量顯著高于其他處理T5，各處理間差異顯著。在各小區玉米果穗數量大致相等的情況下，玉米的單穗子粒質量大小與玉米經濟產量的高低相關，可以看出前茬施加沼肥的處理（T3、T4、T5、T6）的玉米經濟產量顯著高于未施加沼肥的處理（T1、T2）。其中處理T6分別比處理T1、T2增產12.11%、13.90%，處理T5分別比處理T1、T2增產9.47%、11.23%，處理T3分別比處理T1、T2增產4.21%、5.88%，處理T4分別比處理T1、T2增產3.68%、5.35%。

2.6? 不同處理對土壤堿解氮含量的影響

從表6數據可以看出，前茬玉米收獲后，各處理之間土壤堿解氮含量無顯著差異。

后茬玉米播種前，處理T5、T6土壤堿解氮含量顯著高于處理T3，處理T4、T5、T6之間差異不顯著，處理T4顯著高于處理T1、T2，處理T4、T3之間差異不顯著。其中處理T6、T5、T4、T3土壤堿解氮含量相較于前茬收獲后分別增加36.38%、34.64%、26.33%、8.40%，處理T1、T2土壤堿解氮含量比前茬收獲后分別增加2.81%、2.05%。數據表明，試驗小區經半年的休養其土壤堿解氮含量都有所增加，其中含有沼肥處理的小區土壤堿解氮含量增加顯著，并且施加沼肥比例越高的處理土壤堿解氮含量增加越多。

后茬玉米收獲后，處理T4、T6土壤堿解氮含量顯著高于處理T3，處理T4、T5、T6之間差異不顯著，處理T3顯著高于處理T1、T2。可以看出，前茬施加沼肥的處理（T3、T4、T5、T6）的土壤堿解氮含量顯著高于未施加沼肥的處理（T1、T2），處理T3、T4、T5、T6的土壤堿解氮含量分別比處理T2增加37.82%、76.74%、57.76%、72.76%。其中處理T3、T4、T5、T6土壤堿解氮含量相較于播種前分別增加了23.64%、38.34%、13.31%、26.34%，相反處理T1、T2土壤堿解氮含量相較于播種前分別減少了1.22%、1.64%。這表明在玉米生長期間前茬施加的沼肥仍在不斷釋放養分，使后茬地力得到顯著提高。

3? 小結與討論

前茬施加沼肥一定程度改善后茬玉米生物學性狀。本試驗中80%沼肥處理過的小區其后茬玉米果穗長勢明顯優于其他處理，前茬施加沼肥處理的小區其后茬玉米的單穗子粒數和植株抗倒伏能力整體高于不施肥和化肥處理。前茬的不同處理導致后茬各小區之間玉米經濟產量存在差異，其中除50%沼肥與20%沼肥處理玉米經濟產量差異不明顯外，存在前茬處理中沼肥所占比例越高后茬玉米經濟產量越高的現象。

土壤氮素營養狀況是影響玉米生長和子粒產量形成的關鍵因素[15]。本試驗結果表明，前茬施加沼肥可以顯著提高后茬土壤中堿解氮的含量。前茬施加沼肥的處理都對地力產生了較為顯著的影響，而且表現出前茬施用沼肥比例越大，地力提高越明顯，后茬玉米綜合長勢越好、經濟產量越高的現象。這可能是因為沼肥在分解過程中產生具有反硝化微生物的酚類物質和對土壤中難溶性養分具有鰲合增溶作用的有機酸，活化了土壤中的潛在養分，使沼肥具有明顯的后效性[16]。沈連鋒[17]研究表明，沼液作為生物廢棄物厭氧發酵后的殘留物，在發酵過程中，易降解的物質大部分在微生物的作用下水解、酸化、降解，但并沒有完全降解，連同沼液中的纖維素、半纖維素以及木質素等難以降解的有機物質施入土壤后，在眾多微生物作用下，經過一段時間慢慢的分解，最終轉變為土壤有機質，驗證了沼肥的后效性。

綜上所述，在沼肥施用后的第二年內，其后效作用改善了玉米的生物學性狀，提高了玉米經濟產量和土壤堿解氮含量，有利于玉米的生長，提高了土壤肥力，表現出沼肥相較于化肥的優越性。

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