不同有機肥部分替代化肥對河西綠洲制種玉米生長動態和籽粒產量的影響

徐兆廷，蘆 倩，吳彥霖，張恒嘉，，肖 讓，鄧浩亮，李福強，王澤義

(1.甘肅農業大學水利水電工程學院，甘肅 蘭州730070； 2.甘肅農業大學資源與環境學院，甘肅 蘭州730070；3.河西學院土木工程學院，甘肅 張掖734000； 4.河西學院河西走廊水資源保護利用研究所，甘肅 張掖734000)

0 引言

在制種玉米重要生產基地河西走廊，玉米制種已成為張掖市特色與主導產業。2020年，張掖市落實雜交玉米制種面積63 753.33 hm2，同比增加3 746.67 hm2，增幅為6.24%，占全國雜交玉米制種面積的41.5%[1]。近年來，過量施用化肥導致土壤板結、環境污染等問題接踵而至，加之糧食安全壓力增加，國家化肥使用量零增長政策的發布與落實，使得在我國有千年使用歷史的有機肥料重回大眾視野，通過有機肥部分替代化肥是實現中國化肥零增長的重要技術途徑之一。試驗研究表明，有機肥中含有大量營養物質和多種微量元素，增強農作物對養分的吸收利用，與化肥配合施用可顯著提高土壤微生物量和土壤養分容量的供應強度，適用于土壤培肥和促進作物增產[2-4]。

我國啟動有機肥替代化肥試點后，研究人員在全國多地區針對不同作物開展有機肥替代技術研究。已有研究表明，有機肥部分替代化肥后會增加土壤速效養分，促進作物生長發育，有利于辣椒、番茄、茄子、水稻、小麥、玉米產量的增加，而在黑土區、沙土區、黃土區開展玉米有機肥替代試驗，結果均表明適度有機肥替代化肥既能維持或增加作物產量，又能在提高農業資源配置的同時提高土壤養分含量[5-14]。

當前，隨著商品肥料由產品登記制改為備案制，市場上可供選擇的有機肥種類日漸豐富，但有機肥替代化肥研究多集中于經濟作物，有關制種玉米的研究鮮見報道。本文通過不同商品有機肥與化肥不同配比對玉米株高、莖粗、葉面積、干物質及產量的影響，探索有機肥部分替代化肥對河西綠洲制種玉米生長動態和產量的影響，以期為河西綠洲制種玉米生產提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1試驗區概況

試驗區位于甘肅省張掖市甘州區黨寨鎮田家閘村，地處100°6′～100°52′E、38°32′～39°24′N，海拔1 474 m。區域處于溫帶大陸性氣候區，為典型沙漠綠洲，屬大陸性干旱荒漠氣候類型，干旱高溫和多風是主要氣候特點。多年平均氣溫7.25 ℃，7月最熱，月平均氣溫23.9 ℃；1月最冷，月平均氣溫-10.1 ℃。多年平均降水量97.6 mm，2020年降水量118.1 mm。試驗區土壤類型為沙壤土，地勢平坦，平均地下水位4.2 m，毛管水上升高度65 cm，地下水不能補給到作物根系分布層，向上補給量可忽略不計；凍土深度1.0 m左右。0～30 cm耕層平均容重1.38 g/cm3，田間最大持水量19.5%(體積含水率)。

1.2試驗設計

以當地制種玉米品種NC236為試驗對象，采用膜下滴灌，一膜一管控制3行(2行母本、1行父本)，種植方式與當地傳統方式一致。試驗采用隨機區組設計方法，設1個對照和6個處理(表1)，灌水、除草等其他農事管理措施所有處理均一致。每個處理及對照均重復試驗3次，共21個小區。每個小區面積35 m2(長7.0 m、寬5.0 m)，采用底寬25 cm、高20 cm的地埂分隔，周圍設保護區，寬度1 m?；式Y合播前整地一次性施入土壤中，采用地膜覆蓋行比種植(1∶5)，灌水方式采用膜下滴灌。

表1 試驗設計方案

1.3測定項目及方法

(1)株高和莖粗。全生育期每15～20 d隨機選取有代表性的3株植株測定不同生育階段制種玉米株高和莖粗。玉米抽雄前采用精度為1 mm的刻度尺測定植株基部至最高葉根部高度，抽雄后測定植株基部至雄穗頂端高度。采用精度為0.1 mm的游標卡尺測定玉米莖粗。

(2)葉面積。將選取的制種玉米植株莖葉分離后采用葉面積測定儀測量葉面積。

(3)地上部生物量。將選取制種玉米植株的莖、葉、穗分離，標記后分別放入烘箱，將溫度設定在85 ℃條件下殺青0.5～2.0 h，然后控溫至105 ℃烘干至恒質量，放入干燥器中冷卻至室溫稱量質量。

(4)籽粒產量。玉米成熟期在各小區隨機取樣進行測產；生育末期各小區收獲母本果穗，自然晾干后脫粒稱質量，單打單收計算小區產量。

1.4數據處理

采用Excel 2007對試驗數據進行整理并繪圖，用SPSS 25進行統計分析。

2 結果與分析

2.1株高

不同處理下制種玉米株高動態如表2所示。由表2可知，苗期末各處理間無顯著差異(P>0.05)。拔節期株高增長迅速，T4、T6與CK間株高差異顯著(P<0.05)，分別較CK降低8.71%、9.69%，其余處理此期株高較CK有所提高，但均無顯著差異。抽穗期達到生育期內最大值，各處理株高從大到小依次為T1>T3>CK>T5>T2>T4>T6，其中T1、T3較CK顯著增加，而T4、T6顯著降低。灌漿期初各處理間株高差異迅速縮小，隨后再次擴大。成熟期T1較CK株高顯著增加4.38%；T4、T6較CK分別顯著降低4.99%和6.09%；T1較T2株高顯著增加8.65%；T1較T3株高增加2.48%，無顯著差異；T1較T5株高顯著增加5.24%。

2.2莖粗

不同處理下制種玉米莖粗動態如表3所示。由表3可知，有機肥部分替代化肥有利于制種玉米莖粗增加。苗期各處理莖粗較CK均無顯著差異(P>0.05)。拔節期玉米莖粗迅速增加，較苗期增加159.8%～216.9%，其中T6、T4較其他處理生長緩慢，莖粗均未超過21 mm，與對照CK間差異顯著(P<0.05)，其余處理間均無顯著性差異。抽穗期達到極值，此時各處理間差異較小，僅T6、T4與CK間差異顯著。成熟期玉米莖粗迅速降低，各處理莖粗依次是T1>T3>T5>T2>CK>T4>T6，T1較CK顯著增加10.86%，T6較CK顯著減少8.69%；成熟期T1較T2莖粗顯著增加10.43%，T1較T3、T5莖粗分別顯著增加7.56%和9.83%。

表2 不同處理制種玉米株高動態

表3 不同處理制種玉米莖粗動態

2.3葉面積

不同處理下制種玉米葉面積動態見如表4所示。由表4可知，制種玉米苗期末CK對照葉面積最小，其余處理與CK間均無顯著差異(P>0.05)。抽穗期葉面積達到最大，此時T1、T3較CK增加17.96%、16.51%，差異顯著(P<0.05)。灌漿期、成熟期各處理葉面積大小依次為T1>T3>T5>CK>T2>T4>T6，灌漿期T1較CK葉面積顯著增加18.29%，成熟期T1較CK葉面積增加10.85%，差異不顯著，T6較CK顯著減少12.36%；成熟期最后一次測量，T1較T2葉面積增加11.08%，T1較T3、T5葉面積分別增加2.86%和3.01%，均無顯著性差異。

表4 不同處理制種玉米葉面積動態

表5 不同處理制種玉米地上干物質積累量

2.4地上部干物質積累量

不同處理下制種玉米地上干物質積累量如表5所示。由表5可知，各處理地上部干物質質量在苗期無顯著差異(P>0.05)；拔節期T1、T3干物質積累較CK增加7.38%、6.93%，差異顯著(P<0.05)；成熟期玉米籽粒質量增加迅速，占地上干物質比例快速增加，各處理干物質質量依次為T1>T5>T3>CK>T2>T4>T6，其中，T1較CK顯著增加10.01%，T2、T4、T6較CK分別顯著降低8.24%、17.99%、18.96%；T1較T2顯著增加19.90%，T1較T3、T5分別顯著增加6.72%和6.26%。

2.5籽粒產量

不同處理下制種玉米籽粒產量如圖1所示。由圖1可知，各處理產量依次為T1>T3>T5>CK>T2>T4>T6，其中，T1處理產量最高，達到6 902.95 kg/hm2，較CK顯著(P<0.05)增產11.25%，T1較T2顯著增產13.21%，T1較T3、T5分別增產1.80%、6.43%，差異無顯著性。T3處理較T1處理減產122.24 kg/hm2，較CK顯著增產9.28%，較T4顯著增產13.1%。T5較CK增產4.53%，但無顯著性差異(P>0.05)，較T6顯著增產9.57%。

圖1 不同處理制種玉米產量Fig.1 Yield of seed production corn with different treatments

3 討論

隨著環保政策的不斷推進，傳統化肥對土壤污染及土壤重金屬超標所致等原因，加速了有機肥替代技術的研究和發展。國內外大量試驗研究證明，有機肥替代技術是一種將化肥見效快、易吸收的優點與有機肥養分多、時效長的優點相結合的配套施肥方式，為作物生育前期提供生長養分的同時，又能協調生長后期營養與生殖的關系，進而提高作物產量[15-16]。因此，探索有機肥部分替代化肥對主要糧食作物、經濟作物的影響已成為熱點問題。本研究表明，適度的商品有機肥替代化肥后可以促進制種玉米的生長發育，提高作物的株高、莖粗、葉面積和干物質量，并增加產量，已在相關文獻中得到證實[17-20]。

有機肥營養物質釋放緩慢，苗期末株高、莖粗、葉面積、干物質均未表現出顯著性，經過微生物一段時間的分解后，一些營養物質可以通過根系進入植物細胞，直接參與植物細胞物質的合成，免去消耗大量能量和植物光合作用產物。從制種玉米生長動態來看，施用商品有機肥2 500 kg/hm2+CK總養分化肥減量20%處理的制種玉米株高、莖粗、葉面積生長狀況均優于常規施肥(CK)；干物質積累的速度與總積累量也高于常規施肥，這與YADAV RL等[21]、趙霞等[22]認為有機肥在土壤中的應用改變了土壤理化性質且外源有機肥施入土壤帶來外源P、K及其他微量元素有利于植物生長的結論一致。商品有機肥2 500 kg/hm2+CK總養分化肥減量40%處理的制種玉米生長發育不及常規施肥，可能與制種玉米生長關鍵期土壤營養物質缺乏有關。試驗表明，施用商品有機肥2 500 kg/hm2+CK總養分化肥減量20%的處理有利于增產，與張運龍[23]和何浩等[24]的研究發現商品有機肥在一定的配比下替代化肥可保持或維持玉米不減產甚至增產一致；商品有機肥2 500 kg/hm2+CK總養分化肥減量40%的處理造成減產，與謝軍等[15]認為30%和50%化肥替代率可以提高玉米的產量結論不一致，可能與本試驗氣候條件及品種特性有關。

4 結論

(1)商品有機肥和化肥搭配施用后可提高制種玉米株高、莖粗、葉面積、干物質積累及產量，商品有機肥與化肥配施對苗期制種玉米株高和莖粗、葉面積、干物質積累影響均較小。

(2)施用同一種商品有機肥的情形下，化肥減量20%制種玉米株高、莖粗、葉面積、干物質和產量均高于化肥減量40%，且施用商品有機肥2 500 kg/hm2的情形下化肥減量20%更利于制種玉米生長。