化肥減量配施生物有機(jī)肥提高玉米產(chǎn)量

楊萬華，顧祝禹，江路霞，廖建勛，孫國鋒，尹稱意，湯園園

（1.建始縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖北 恩施 445300；2.武漢市秀谷科技有限公司，武漢 430000）

化肥作為重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的作用［1］，對中國糧食產(chǎn)量增加貢獻(xiàn)率達(dá)40%以上［2］。中國化肥的用量占全世界化肥總量的33%，施用強(qiáng)度達(dá)世界平均水平3 倍，已超過安全上限［2，3］。化肥的過量與不合理施用導(dǎo)致土壤板結(jié)、肥料利用率低、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，對生態(tài)環(huán)境造成了威脅［4-6］。中國農(nóng)業(yè)加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展，亟待降低化肥的不合理施用，改善生態(tài)環(huán)境。

生物有機(jī)肥是在有機(jī)肥中添加有益微生物菌群的新型肥料，能夠改善土壤環(huán)境，降低作物病蟲害的發(fā)生，提升土壤肥力，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)［7-9］。國家出臺化肥減量化與有機(jī)肥替代化肥的政策，在農(nóng)作物上化肥減量配施生物有機(jī)肥的研究成為熱點(diǎn)。化肥減量配施有機(jī)肥在水分虧缺下有利于子棉增產(chǎn)，緩解水分虧缺對棉花生長發(fā)育的影響，以50%化肥+50%有機(jī)肥為最佳施肥處理［10］。減量15%施用化肥，配施400 kg/hm2生物有機(jī)肥能增加土壤細(xì)菌和真菌的數(shù)量，提高土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶活性和養(yǎng)分含量，增加玉米單株干物質(zhì)量［11］。化肥減量配施生物有機(jī)肥能夠有效降低化肥使用量，改良土壤，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，達(dá)到化肥減量增效的目的。已有研究主要集中在單一有機(jī)肥或化肥對農(nóng)作物的影響［12，13］，對化肥減量配施生物有機(jī)肥的研究報道較少。因此，選取湖北省建始縣玉米地進(jìn)行大田試驗，研究化肥減量配施生物有機(jī)肥對土壤理化性質(zhì)、玉米產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為化肥減量增效提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在湖北省建始縣業(yè)州鎮(zhèn)，該區(qū)域位于湖北省西南部，地勢西高東低，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光照充足，降雨充沛，年均溫15.3 ℃，年均無霜期260 d，相對濕度79%，年降水1 400 mm。耕作方式采用旋耕，以種植水稻和玉米為主。耕地類型主要有旱地、水田和水澆地。試驗地土壤pH 為6.21，容重1.45 g/cm3，有機(jī)質(zhì)15.7 g/kg，堿解氮88.4 mg/kg，有效磷13.5 mg/kg，速效鉀105.2 mg/kg。

1.2 供試材料

玉米品種為康農(nóng)玉108，生育期為130 d，生物有機(jī)肥于市場購買，有機(jī)質(zhì)含量為47.10%，總養(yǎng)分6.86%，水分21.32%。供試化肥為尿素（N≥46%）、磷酸二銨（N≥18%，P2O5≥46%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置5 個處理，對照（CK）為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥用水平（尿素、磷酸二銨、硫酸鉀分別為375、225、150 kg/hm2）；T1 化肥施用量與CK 相同，配施生物有機(jī)肥1 500 kg/hm2；T2 化肥施用量較CK 減少10%，配施生物有機(jī)肥1 500 kg/hm2；T3 化肥施用量較CK 減少20%，配施生物有機(jī)肥1 500 kg/hm2，T4 化肥施用量較CK 減少30%，配施生物有機(jī)肥1 500 kg/hm2。每個處理3 次重復(fù)，共15 個小區(qū)，小區(qū)隨機(jī)排列，面積為50 m2。玉米寬窄行種植，寬行60 cm，窄行40 cm，株距25 cm，地膜覆蓋。施肥及田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.4 樣品的采集與分析

在玉米成熟時期對土壤取樣，在表層土壤（0～20 cm）取3 點(diǎn)混合土樣，自然風(fēng)干、混勻后過1 mm篩保存。土壤理化性質(zhì)按常規(guī)方法檢測［14］。pH 采用電位計法，水土比為5∶1，土壤容重采用環(huán)刀法，土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀采用中性NH4Ac 浸提-火焰光度比色法。玉米成熟后每小區(qū)隨機(jī)取10株玉米進(jìn)行室內(nèi)分析，分別測定株高、穗粗、穗長、穗粒數(shù)、百粒重等，同時對每小區(qū)玉米子粒稱重，計算產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Excel、Origin 和SPSS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖表繪制，進(jìn)行單因素方差分析（ANOYA），Duncan’s法分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量對土壤理化性質(zhì)的影響

化肥減量配施生物有機(jī)肥對土壤理化性質(zhì)的影響見圖1。化肥減量配施生物有機(jī)肥處理土壤pH均顯著高于全部施用化肥處理（對照），其中T4 pH最高，高于對照4.04%。與對照相比，T1 至T4 土壤容重均顯著降低，而T1 至T4 間土壤容重差異不顯著，其中T2、T3 土壤容重較低，均為1.34 g/cm3。T1至T4 土壤有機(jī)質(zhì)含量較對照均有提升，差異不顯著，呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，T3 有機(jī)質(zhì)含量最高，為16.8 g/kg。

圖1 不同處理的土壤理化性質(zhì)

分析速效養(yǎng)分。與對照相比，化肥減量配施生物有機(jī)肥各處理堿解氮與速效鉀差異不顯著，堿解氮與速效鉀的含量較對照有一定的增加，且均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。化肥減量10%時堿解氮最高，較對照增加了10.47%，化肥減量20%時速效鉀最高，較對照增加了22.90%。T1 至T4 有效磷較對照分別增加了11.27%、14.29%、16.54%、9.78%，且T3 有效磷較對照差異顯著。可見生物有機(jī)肥能夠有效改善土壤pH 與容重，增加土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷與速效鉀，為作物的生長提供大量營養(yǎng)元素。

2.2 化肥減量對玉米產(chǎn)量構(gòu)成的影響

化肥減量配施生物有機(jī)肥對玉米產(chǎn)量構(gòu)成影響顯著（表1）。與單施用化肥相比，增施生物有機(jī)肥的玉米株高、穗粗、穗長、穗粒數(shù)、百粒重、子粒產(chǎn)量均呈上升趨勢，說明生物有機(jī)肥可提高玉米的產(chǎn)量，實現(xiàn)增產(chǎn)。T1 至T4 與對照相比，株高增加了6.16%、6.47%、4.28%、2.45%，穗粗增加了12.92%、13.59%、14.70%、6.24%，穗長增加了9.78%、10.33%、8.15%、5.43%，穗粒數(shù)增加了4.61%、6.46%、5.72%、3.14%，百粒重增加了1.41%、1.13%、1.69%、0.85%。T1 至T4 株高、百粒重與對照差異不顯著，T1 至T3 穗粗、穗長、穗粒數(shù)較對照顯著增加，T2、T3 玉米產(chǎn)量構(gòu)成較優(yōu)。表明化肥減量配施一定量的生物有機(jī)肥，能夠促進(jìn)玉米的生長，優(yōu)化玉米產(chǎn)量構(gòu)成，有利于玉米增產(chǎn)。

表1 不同處理的玉米產(chǎn)量構(gòu)成

T1 至T4 玉米子粒產(chǎn)量較對照分別增加了11.78%、13.62%、13.45%、7.72%。化肥減量10%配施生物有機(jī)肥子粒產(chǎn)量最高，為8 865 kg/hm2，隨化肥施用量的減少產(chǎn)量逐漸降低，表明適當(dāng)?shù)幕蕼p量配施生物有機(jī)肥能夠提高玉米產(chǎn)量，化肥過度減量不利于玉米增產(chǎn)。

2.3 化肥減量對玉米經(jīng)濟(jì)效益的影響

不同處理的玉米產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益見表2。由表2 可知，化肥減量配施生物有機(jī)肥的玉米產(chǎn)量均有一定的增加，其中T2、T3 增產(chǎn)效果較好，增產(chǎn)率分別為13.62%、13.45%；T2 產(chǎn)值最高，為21 276.0 元/hm2；以T3 經(jīng)濟(jì)效益最好，由于化肥減量20%，較T2 肥料成本低，T3 經(jīng)濟(jì)效益為17 562.4 元/hm2，較對照增加7.25%。表明化肥減量配施生物有機(jī)肥能夠有效提高玉米產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，有助于農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收。

表2 不同處理的玉米產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益

3 討論

化學(xué)肥料利用率較低是中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的重要問題，過量的施用會導(dǎo)致土壤板結(jié)、鹽堿化、土壤結(jié)構(gòu)破壞等問題，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響［15，16］。生物有機(jī)肥含有大量有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀營養(yǎng)元素和有益微生物菌群，能改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤養(yǎng)分含量，增強(qiáng)土壤保水保肥能力［17，18］，合理增施生物有機(jī)肥能有效改良土壤。

有機(jī)質(zhì)是評價土壤肥力的重要指標(biāo)，是微生物生命活動能量的來源，為植物的生長發(fā)育提供養(yǎng)分［19］。試驗結(jié)果表明，配施生物有機(jī)肥，土壤pH 與容重的改良效果顯著，土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量有一定的增加。這與邱吟霜等［17］、孫薇等［20］的研究結(jié)果相似。由于化肥中不含有機(jī)質(zhì)，而生物有機(jī)肥含有大量有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀等礦質(zhì)元素與土壤有益微生物，生物有機(jī)肥進(jìn)入土壤能夠有效降低土壤容重，提升pH，增加有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷與速效鉀。梁運(yùn)江等［21］研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥有利于提高土壤中速效氮、磷、鉀含量，但須配施適量的氮、磷、鉀肥才能在作物產(chǎn)量不下降的前提下提高土壤肥力。本研究結(jié)果表明，隨化肥減量的增加，堿解氮、有效磷與速效鉀的含量表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，化肥減量20%配施1 500 kg/hm2生物有機(jī)肥，土壤堿解氮、有效磷與速效鉀的含量較對照增加了9.90%、16.54%、22.90%。隨著化肥減量的增加，土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷與速效鉀的含量出現(xiàn)下降，原因是化肥施用量減少。

化肥減量配施生物有機(jī)肥改良土壤不僅要考慮肥料的高效利用，同時還需注意作物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系［22］。本研究表明，化肥減量配施生物有機(jī)肥能夠提高玉米產(chǎn)量，但玉米產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益均隨化肥減量比例增加呈先增加后降低的趨勢。化肥減量20%配施1 500 kg/hm2生物有機(jī)肥經(jīng)濟(jì)效益最高，為17 562.4 元/hm2。柏瓊芝等［23］研究也表明，化肥減量配施生物有機(jī)肥能夠明顯提高作物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益，化肥減量比例過高會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低。化肥減量配施生物有機(jī)肥需綜合考慮土壤理化性質(zhì)、作物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益，因地制宜，結(jié)合實際生產(chǎn)情況進(jìn)行化肥減量配施生物有機(jī)肥改良土壤。

4 結(jié)論

1）化肥減量配施生物有機(jī)肥能夠改善土壤的理化性質(zhì)，土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量分別增加了2.58%～4.04%、4.69%～7.90%、4.55%～10.47%、9.77%～16.51%、11.88%～22.90%，隨化肥減量比例的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，土壤容重降低了5.48%～8.22%。

（2）化肥減量配施生物有機(jī)肥有利于提高玉米株高、穗粗、穗長、穗粒數(shù)等產(chǎn)量因子，增加玉米產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益，化肥減量20%配施1 500 kg/hm2生物有機(jī)肥經(jīng)濟(jì)效益最高，子粒產(chǎn)量為8 851 kg/hm2，經(jīng)濟(jì)效益為17 562.4 元/hm2。