不同施肥處理對遼北春玉米土壤理化性質及產量的影響

張 鑫，牛世偉，葉 鑫，隋世江

(遼寧省農業科學院植物營養與環境資源研究所，遼寧 沈陽 110161)

【研究意義】玉米是遼寧省種植面積最大的糧食作物，播種面積為150.6萬hm2[1]，其中遼北地區是玉米主產區及國家重要的商品糧生產地之一。長期以來該地區農民為追求玉米高產，化肥施用量逐年增加，農民重化肥輕有機肥的施肥習慣導致土壤理化性狀變差，土壤肥力下降[2-3]，嚴重影響了該地區農業的生產發展。2015-2020年農業部提出“雙減”的目標，實現農作物化肥、農藥使用量零增長。因此，合理的化肥施用量，兼顧提高土壤的肥力和可持續生產能力，已成為該地區急需解決的問題。【前人研究進展】許多研究表明，化肥配施有機肥可以改善土壤物理性狀，增加土壤孔隙度，提高土壤保墑能力，提高土壤有機質，提高作物產量[4-6]。腐植酸具有良好的生理活性，含有許多活性基團，具有較強的吸收、絡合、交換等功能，能夠與許多有機、無機物發生相互作用[7-9]。腐殖酸與化肥配施不僅可以改善土壤物理結構，提高土壤肥力，還可以促進作物生長，提高作物產量，改善作物的品質[10-11]?！颈狙芯壳腥朦c】針對遼北地區因長期單一的施用化肥而產生的土壤物理性質變差、土壤肥力下降等現狀，本研究采用腐殖酸、有機肥與化肥配施的田間試驗?！緮M解決的關鍵問題】旨在為遼北地區實現化肥施用量零增長，同時改善土壤理化性質、提高土壤持續生產能力，提高作物產量提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年4月至2016年10月，在遼寧省鐵嶺市蔡牛鎮張莊村進行，該地區屬于半濕潤季風大陸性氣候，是典型的遼北半濕潤平原旱作農業區。供試土壤類型為棕壤，耕層土壤含有機質18.4 g·kg-1、全氮1.15 g·kg-1、全磷0.45 g·kg-1、全鉀2.15 g·kg-1，堿解氮86.1 mg·kg-1、速效磷18.9 mg·kg-1、速效鉀129 mg·kg-1、pH 5.3，試驗區地勢平坦，為雨養農業。當地主要種植結構為一季春玉米，實行連年淺旋耕(12～15 cm)。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，共5個處理，分別為CK、CK1、T1、T2、T3。CK為N 0 kg·hm-2+ P2O590 kg·hm-2+K2O 108 kg·hm-2；CK1為N 234 kg·hm-2+P2O590 kg·hm-2+K2O 108 kg·hm-2；T1為N 198.9 kg·hm-2+P2O590 kg·hm-2+K2O 108 kg·hm-2；T2為N 198.9 kg·hm-2+P2O590 kg·hm-2+K2O 108 kg·hm-2+600 kg·hm-2腐殖酸；T3為N 198.9 kg·hm-2+P2O590 kg·hm-2+K2O 108 kg·hm-2+1500 kg·hm-2有機肥。供試肥料為尿素(含氮46.3 %)，過磷酸鈣(含P2O512 %)，氯化鉀(含K2O 60 %)，腐殖酸肥料(腐殖酸含量為35 %)，有機肥為撫順宏業牧業有限公司生產。每個處理3次重復，共15個小區，每個小區長10 m，寬5.8 m(10壟，壟距0.58 m)，小區面積為58 m2。試驗于2015年4月23日播種、9月26日收獲，2016年4月25日播種、9月25日收獲；玉米品種選用遼單575，行距58 cm，株距27 cm。肥料均在播種時一次性施入，試驗區田間管理同大田一致。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤理化性質測定 玉米收獲后，采用五點混合法采集每個小區0～20 cm的土壤樣品，采用環刀法測定5～10、10～15和15～20 cm土層樣品的土壤容重；采用重鉻酸鉀容量法測定有機質，凱氏定氮法測定全氮，堿解擴散法測定速效氮，H2SO4-HClO4消煮-鉬銻抗比色法測定全磷，NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定速效磷，NaOH熔融-火焰光度計法測定全鉀，NH4OAC浸提-火焰光度計法測定速效鉀[12]。

1.3.2 產量及其構成因素 在玉米收獲后，每個試驗小區選取具有代表性的10 m2樣區進行測產，按照14 %含水量折合成單位面積籽粒產量。每個樣區取15株玉米進行考種，對穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重等產量構成因素進行測定。

1.4 數據處理與分析

用Excel進行試驗數據整理分析并作圖，用SPSS13.0軟件進行數據統計分析，采用Duncan法多重比較，顯著水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米產量及其構成因素的影響

表1顯示，2年試驗，CK(不施氮肥)處理穗長、穗粗、穗行數、百粒重以及產量等指標均低于其他各個處理。與CK相比，各施氮處理的穗長、穗粗、穗行數、百粒重、產量2年平均值分別提高了15.59 %～25.88 %、1.94 %～7.39 %、4.21 %～8.02 %、10.26 %～20.79 %、10.08 %～22.32 %。這表明施用氮肥可促進玉米的生長發育，提高產量及其各項生物學指標。

與CK1處理相比，T2處理的穗粗、穗行數、百粒重以及產量較CK1處理2年平均值分別高出5.34 %、3.65 %、9.55 %和9.35 %；T3處理2年平均穗長、穗粗、百粒重、產量較CK1處理分別高出8.60 %、4.78 %、9.42 %和8.38 %。然而T1處理2年平均穗長和產量低于CK1處理，分別降低了0.27 %和1.59 %。表明在減施氮肥15 %條件下，配施有機肥、腐殖酸可以提高玉米產量及其構成因素。

表1 不同施肥處理對玉米產量及其構成因素的影響

2.2 不同施肥處理對土壤容重的影響

從圖1可以看出，5～10、10～15、15～20 cm土壤容重各施氮處理低于CK處理，較CK處理2年平均值降低了0.73 %～4.69 %、0.87 %～3.61 %、1.46 %～4.50 %。化肥配施腐殖酸、有機肥T2、T3處理土壤容重較常規施肥CK1處理2年平均值5～10 cm降低了2.97 %、3.94 %；10～15 cm降低了1.22 %、3.08 %；15～20 cm降低了2.67 %、3.60 %。減氮條件下，T2、T3處理土壤容重較T1處理2年平均值5～10 cm降低了3.76 %、4.73 %；10～15 cm降低了1.24 %、3.10 %；15～20 cm降低了2.25 %、3.18 %。表明增施腐殖酸、有機肥對降低耕層土壤容重具有一定的效果。

2.3 不同施肥處理對土壤養分的影響

由表2可以看出，2015年CK與CK1、T1、T2、T3的土壤堿解氮、有效鉀和有機質差異顯著(P<0.05)，與CK相比，CK1、T1、T2、T3土壤堿解氮分別增加了2.42 %、1.62 %、5.41 %、9.46 %；速效鉀增加了10.48 %、6.55 %、13.11 %、15.40 %；有機質分別增加了0.55 %、0.73 %、1.41 %、1.59 %?；逝涫└乘?、有機肥的T2、T3處理與常規施肥(CK1)處理相比，堿解氮增加了2.92 %和6.88 %，有效磷增加了4.22 %和6.27 %，速效鉀增加了2.38 %和4.45 %，有機質增加了0.85 %和1.03 %。2016年CK與CK1、T2、T3土壤全氮差異顯著(P<0.05)，分別較CK處理增加了13.01 %、15.07 %和22.60 %；CK與T2、T3土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機質差異顯著(P< 0.05)，分別較CK處理增加了19.07 %和23.79 %、36.36 %和45.26 %、16.31 %和13.85 %、4.22 %和5.26 %?；逝涫└乘?、有機肥的T2、T3處理與常規施肥(CK1)處理相比，堿解氮增加了8.41 %和12.71 %，有效磷增加了24.41 %和32.53 %，速效鉀增加了13.85 %和11.44 %，有機質增加了3.90 %和4.94 %。

圖1 不同施肥處理對土壤容重的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on soil bulk density

表2 不同施肥處理對土壤養分的影響(0～20 cm)

3 結論與討論

3.1 玉米產量

許多研究表明，有機無機配施有利于促進玉米生長發育，提高玉米產量[13-14]。王興龍等[15]研究結果表明，化肥配施有機肥顯著改善了玉米的穗長、禿尖、百粒重等指標，提高了玉米產量，其中減氮20 %配施生物有機肥產量最高為8710.83 kg·hm-2，較常規施氮玉米產量提高6.04 %。袁天佑等[16]研究結果表明，化肥配施腐殖酸可以促進夏玉米的生長發育，改善農藝性狀，提高產量，常規施肥減氮15 %+腐植酸處理效果最優，比常規施肥處理產量增加8.68 %～12.96 %。本研究結果表明，減氮15 %配施腐殖酸、有機肥處理有效改善了玉米生物學性狀，增加了玉米的穗粗、百粒重，提高了玉米產量，與常規施肥相比2年平均值分別提高了3.65 % 和4.78 %、9.55 % 和9.42 %，9.35 % 和8.38 %。

3.2 土壤物理性狀

土壤容重是直接反應土壤的松緊程度[17]，是土壤物理性狀的重要指標之一。適宜的有機無機配比能有效改善土壤物理結構，降低土壤容重[18-19]。溫延臣等[20]研究認為，連續施肥26年后，有機肥/有機無機配施與施用化肥相比土壤容重降低5.0 %～11.0 %，土壤孔隙度增加4.1 %～9.9 %?；袅盏萚21]研究結果表明，有機無機肥配施對0～10、10～20和20～40 cm土壤物理性狀影響顯著，土壤平均容重分別降低了9.31 %、6.16 %和4.29 %。顧鑫等[22]研究結果表明，施用煤炭腐殖酸顯著降低了土壤體積質量，改善土壤物理結構，與單施化肥相比，土壤體積質量降低了4.07 %～21.14 %。本研究結果顯示，與常規施肥相比，化肥配施腐殖酸、有機肥處理5～10、10～15以及15～20 cm土壤容重2年平均值分別降低了2.97 % 和3.94 %、1.22 % 和3.08 %、2.67 % 和3.60 %。這與上述研究結果一致。

3.3 土壤養分

施用有機肥、腐殖酸能夠提高土壤中有機質和速效養分含量，改善土壤地力[23-26]。李欣倫等[19]研究表明，有機肥和化肥配施較常規施肥有機質提高了0.65 %～21.21 %，堿解氮提高了1.10 %～12.73 %，速效磷提高了1.96 %～132.01 %，速效鉀提高了7.92 %～32.80 %。裴瑞杰等[27]研究結果表明，腐殖酸與化肥配施比常規施肥有機質增加了0.38 %～0.63 %，堿解氮增加了0.90 %～3.50 %，有效磷增加了1.41 %～4.66 %，速效鉀增加了0.21 %～1.65 %。本研究結果顯示，與常規施肥相比，施用腐殖酸、有機肥土壤中有機質平均值增加了2.38 %和2.98 %，堿解氮增加了5.69 % 和9.82 %，有效磷增加了14.47 %和19.60 %，速效鉀增加了8.07 %和7.92 %，與上述研究結果一致。

本研究結果表明，遼北地區施用腐殖酸、有機肥對土壤理化性狀和玉米生長發育均有影響，顯著降低了土壤容重，增加土壤有機質和土壤養分含量，提升地力，增加作物產量。綜合考慮“雙減目標”與環境效益，腐殖酸用量為600 kg·hm-2有機肥用量為1500 kg·hm-2并配施氮肥198.9 kg·hm-2是遼北地區較為適宜的施肥措施。