有機肥替代部分氮化肥對鮮食玉米產量、干物質和氮吸收的影響

李明悅 金修寬 高偉 衣文平 高賢彪

摘? ? 要：有機肥替代部分化肥是實現化肥使用零增長和作物穩產增產的重要途徑，也是化肥減施增效的重要措施之一。探究適宜的有機肥替代率是有機肥配施首要解決的難題之一。本研究以“鮮食玉米”為試材，研究了不同有機肥替代比例對鮮食玉米產量及養分吸收的影響。研究結果表明：（1）不同比例有機替代處理均能提高鮮食玉米產量、干物質量，當有機替代比例為30%時，鮮食玉米產量、干物質量最高，為17 806 kg·hm-2和99 32.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理產量、干物質量提高10.00%和15.52%;（2）有機無機肥料配施可以顯著增加鮮食玉米氮吸收量及氮肥利用率，當有機替代比例為30%時，鮮食玉米氮吸收量最高，為114.17 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理增加12.15%，而氮肥利用率為25.57%，比100%全量化肥（CK）處理提高了6.23個百分點。因此，對于鮮食玉米而言，在本試驗條件下，有機肥替代30%化肥能夠獲得最高的鮮食玉米產量。

關鍵詞：鮮食玉米;產量;有機替代

中圖分類號：S513? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.09.012

Abstract：Replacing part of chemical fertilizers with organic fertilizers is one of the important ways to achieve zero growth in fertilizer， considered as an effective approach in sustainable agriculture. Exploring the appropriate replacement rate of organic fertilizer is one of the first problems solved by organic fertilizer application. This study used "fresh corn" as the test material， the effects of different organic fertilizer substitution ratios on the yield and nutrient absorption of fresh corn were explored. The results showed： （1） organic substitution treatments with different ratios could increase the yield and dry matter weight of fresh corn， when the organic substitution ratio was 30%， the fresh corn yield and dry matter weight were the highest， which were 17 806 kg·hm-2 and 9 932.1 kg·hm-2. Compared with 100% chemical fertilizer （CK）treatment， the yield and dry matter weight are increased by 10.00% and 15.52%. （2） Combined application of organic and inorganic fertilizers could significantly increase the nitrogen absorption of fresh corn and the utilization rate of nitrogen fertilizers. When the organic substitution ratio was 30%， the nitrogen absorption of fresh corn was the highest， 114.17 kg·hm-2， Compared with 100% chemical fertilizer（CK） treatment， the nitrogen absorption was increased by 12.15%. The utilization rate of fresh corn nitrogen fertilizer is 25.57%， which was 6.23 percentage points higher than that of 100% fertilizer（CK） treatment. Therefore， for fresh corn， under this test condition， organic fertilizer could replace the 30% chemical fertilizer to obtain the highest yield of fresh corn.

Key words： fresh corn; yield; organic substitution

鮮食玉米因其營養豐富、口感香甜、風味獨特及適口，深受消費者的認可和喜愛。同時，由于鮮食玉米具有生產周期短、經濟效益及市場價格較高的特點，鮮食玉米種植及市場前景廣闊。

隨著天津市鮮食玉米種植面積的擴大，鮮食玉米種植過程中過量施肥、輕視有機肥、施肥比例不合理等問題日益突出[1-2]。進而導致農業生產成本增加、耕地板結、土壤酸化[3]、鹽漬化[4]、地下水硝酸鹽污染加劇[5]。相關研究表明，單施化肥不利于作物增產和品質提高，易造成土壤肥力下降[6]。而有機無機肥料配施能夠培肥土壤、有利于作物增產增收[7-8]。溫延臣等[9]研究表明有機肥部分替代化肥能協調有機與無機養分平衡供應，滿足作物生長發育需求，保持作物穩產及高產，同時可以減少化肥用量。呂鳳蓮等[10]研究表明小麥-夏玉米輪作體系有機肥替代部分化肥能促進作物生長，提高作物產量，增加經濟效益。而在實際生產中，由于鮮食玉米生產周期短，種植生產中有機肥施用量較少，主要以化學肥料為主，且長期過量施用化肥，造成土壤結構破壞、有機質下降，化肥利用率降低，制約了鮮食玉米產量的提高。本試驗通過有機肥替代部分化肥配施，研究有機無機配施對鮮食玉米產量及養分吸收的影響，以期明確鮮食玉米種植中合理的有機替代比例，為鮮食玉米合理施肥提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗點概況

試驗地點：試驗于2018年在天津市玉米良種場（E117°56′，N39°42′）進行，該區域氣候屬溫帶季風大陸性氣候地帶，具有冷暖干濕差異明顯，季風顯著，四季分明的特點。光、熱、水資源豐富。全年平均溫度14 ℃，平均年降雨量為 550 mm，蒸發量1 000 mm左右，土壤為潮土，中壤土，肥力中等均勻。（0～20 cm）土層耕層土壤理化性狀見表1。

供試作物為鮮食玉米，品種為京科2000，種植密度為52 500株·hm-2，上茬作物為冬小麥。鮮食玉米于2018年7月11日播種， 2018年10月10日收獲。

供試肥料種類氮肥（含N 46.4%）為河北省復混肥廠供應，過磷酸鈣（含P2O5 12%）為湖北祥云化工股份有限公司生產，鉀肥（含K2O 50%）為河北高盛化肥有限公司生產，有機肥為市場銷售商品有機肥，其養分含量為N-P2O5- K2O= 1.84%-0.74%-2.55%，含水量34%。

1.2 試驗設計

試驗共設置6個處理，處理1為100%全量化肥對照（CK）處理，N、P2O5、K2O施肥量分別為195，75，90 kg·hm-2;處理2～6為有機肥替代部分化肥處理，以有機肥氮替代化肥氮設置5個替代比例，化肥氮替代量分別為10%，20%，30%，40%和50%;在鮮食玉米播種前1周各處理有機肥按設計不同用量一次施入，各施肥處理所需化肥用量相同。3次重復，隨機排列，小區面積為50 m2，具體施肥方案和施肥量見表 2。

施肥方式：有機肥、全部的磷肥和鉀肥底施，氮肥40%底施、30%在拔節期追施、30%在大喇叭口期追施。所有處理除施肥量及施肥方式不同外，病蟲害防治及除草等日常田間管理均一致。

1.3 取樣及測定

取樣：于鮮食玉米收獲時對試驗小區進行人工測產、取樣。每個小區選擇連續40株玉米進行鮮穗產量測定。另外選取2株玉米，按秸稈、鮮穗分別裝入網兜，做好標簽，帶回室內備用。

測定：帶回的玉米秸稈、鮮穗分別稱鮮質量，然后切碎、烘干后稱干質量，同時將烘干樣品磨碎，測定氮、磷、鉀含量。植株全氮、全磷和全鉀均用硫酸-過氧化氫消煮，全氮是消煮液堿化后用蒸餾定氮法測定，全磷用釩目黃比色法測定，全鉀用火焰光度法測定。

1.4 數據處理

本試驗數據利用 Microsoft Excel 2003 軟件、SPSS 19.0 數據分析軟件進行方差分析及 Duncan 多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同有機替代比例對鮮食玉米產量的影響

有機肥代替部分化肥對鮮食玉米產量（帶苞葉鮮穗質量）的影響如表 3 所示。在等量氮磷鉀養分條件下，有機無機肥料配施處理均能提高鮮食玉米產量，與100%全量化肥（CK）處理相比較，有機無機肥料配施處理增產在175～1 124 kg·hm-2，增幅1.08%～10.00%;鮮食玉米產量隨有機肥替代比例的增加呈先上升后下降趨勢。方差分析表明，30%，40%和50%有機替代處理與100%全量化肥（CK）處理間鮮食玉米產量差異達到顯著性水平（P<0.05），但30%，40%和50%有機替代處理間鮮食玉米產量差異未達到顯著性水平（P>0.05）。有機替代比例為30%時，鮮食玉米產量最高，為17 806 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理增產10.00%。由此可見，適量的有機肥替代部分化肥可使鮮食玉米高產，過量則不能達到最佳增產效果，甚至減產。本試驗條件下，有機肥替代化肥的比例達到30%時鮮食玉米產量最高。

2.2 不同有機替代比例對鮮食玉米干物質量的影響

不同有機肥替代化肥處理對鮮食玉米干物質質量的影響與對鮮食玉米產量的影響表現趨勢相似。如表4所示，不同有機替代處理均能提高鮮食玉米干物質量，與100%全量化肥（CK）處理相比較，不同有機替代處理增加鮮食玉米干物質量幅度為400.8～

1 334.2 kg·hm-2，增幅4.66%～15.52%;隨有機替代比例的增加，鮮食玉米干物質量呈先增加后降低趨勢。當有機替代比例為30%時，鮮食玉米干物質量最高，為9? 932.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理提高15.52%。

2.3 不同有機替代比例對鮮食玉米氮吸收量的影響

如表5所示，對不同有機替代比例處理對鮮食玉米氮吸收量進行了統計分析?？梢钥闯觯?00%全量化肥（CK）處理鮮食玉米氮吸收量最低，為102.02 kg·hm-2，

30%有機替代比例處理鮮食玉米氮吸收量最高，為114.17 kg·hm-2，施用有機肥可以顯著增加鮮食玉米氮吸收量。與100%全量化肥（CK）處理相比較，不同有機肥替代化肥處理氮吸收量增加幅度3.93～12.15 kg· hm-2，增幅3.85%～11.18%;且隨著有機肥替代比例增加，鮮食玉米氮吸收量先增加后降低趨勢，當有機替代比例為30%時，鮮食玉米氮吸收量最高，為114.17? kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理增加12.15%。

2.4 不同替代量對鮮食玉米氮肥利用率的影響

有機肥代替部分化肥對鮮食玉米氮肥利用率的影響如表 6 所示。在等量氮磷鉀養分條件下，有機無機肥料配施處理均能提高鮮食玉米氮肥利用率。與100%全量化肥（CK）處理相比較，不同有機肥替代氮肥處理鮮食玉米氮肥利用率增加幅度在21.36%～25.57%，增幅2.2%～6.23%;且隨著有機替代比例的增加，鮮食玉米氮肥利用率先升高后降低趨勢，30%有機替代處理鮮食玉米氮肥利用率最高，為25.57%，比100%全量化肥（CK）處理提高了6.23個百分點。

3 結 論

（1）有機無機肥料配施處理均能提高鮮食玉米產量及干物質量，當有機替代比例為30%時，鮮食玉米產量及干物質量最高，為17 806 kg·hm-2、9 932.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理增產10.00%和15.52%。

（2）有機無機肥料配施可以顯著增加鮮食玉米氮吸收量及氮肥利用率，當有機替代比例為30%時，鮮食玉米氮吸收量最高，為114.17 kg·hm-2，比100%化肥處理增加12.15%，鮮食玉米氮肥利用率為25.57%，比100%全量化肥（CK）處理提高了6.23個百分點。

4 討 論

施肥是提高作物產量最有效的農藝措施之一。長期以來，農戶為了單純地追求產量和經濟利益而過量施用化肥是導致我國土壤肥力下降、污染環境并誘發土傳病害的主要原因之一[11-12]。2015 年農業部提出“到 2020 年化肥使用量零增長行動方案”，化肥減量增效、有機替代是推行農業綠色發展的重大舉措之一，化肥減施技術、有機替代技術已得到學者的廣泛關注。而施用有機肥是緩解土壤退化等問題的重要舉措之一。有機肥具有長效性，但單純的有機肥并不能滿足作物生長前期的養分需求。一定比例的有機無機肥料配施，有機肥替代部分化肥不僅能滿足作物生長獲得較高的產量，而且能在一定程度上提高土壤肥力，減少化肥施用量[7]。謝軍等[13]、Zhang等[14]研究表明有機肥氮替代部分化肥氮能夠顯著增加玉米籽粒產量和生物量。謝軍紅等[15]研究表明，有機氮替代部分化肥氮顯著提高籽粒產量。高洪軍等[16]研究表明，有機肥替代化肥的有機無機配施模式能夠提高玉米的氮素積累量，孟琳等[17]有機肥料氮替代部分化肥氮提高稻谷產量及氮素積累量。因此，本試驗以單施化肥（NPK）為基準，設置不同梯度的有機氮替代化學氮肥的田間試驗。其本研究結果表明，有機無機肥料配施處理均能提高鮮食玉米產量及干物質量，當有機替代比例為30%時，鮮食玉米產量及干物質量、氮吸收量，為17 806 kg·hm-2，9 932.1 kg·hm-2，114.17 kg·hm-2、氮肥利用率為25.57%，都為最高，比100%全量化肥（CK）處理增產10.00%，15.52%，12.15%和6.23%。本研究結果和謝軍等[13]、高洪軍等[16]、孟琳等[17]、祝英等[18]在玉米上的結論趨勢基本一致。而有關有機替代在鮮食玉米上的研究鮮見報道。對于鮮食玉米產量，單施化肥處理與適度有機肥替代可以維持鮮食玉米產量，這與徐明崗等[19]化肥有機肥配施在水稻上應用效果和溫延臣等[9]商品有機肥替代化肥能提高作物產量的試驗結果趨勢也基本一致。但也與部分研究學者的結論存在差異。這些結論差異的原因可能與作物種類、環境條件、土壤類型、有機肥的種類及施肥年限等因素有關。本試驗條件下其原因可能是本研究只進行了一年的田間試驗，缺乏長期的實驗數據，導致一些研究結果與長期定位試驗結果存在差異。有機替代減量施肥的定位試驗是一個長期的過程，時間越長，效果越顯著。

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