硫酸铵对玉米产量及经济效益的影响试验初报

来源:用户上传      作者:王飞 王金鑫

　　摘 要 膜下滴灌平衡施肥技术是新疆实现粮食高产、肥料高效的有效途径。新疆南疆由于土壤pH及碳酸钙等含量偏高等因素的影响，玉米的根系很难充分吸收施入土壤中的矿质元素肥料，导致肥料利用率低。长期以来，尿素是农民习惯施用的氮肥，硫酸铵虽为一种很好的酸性肥料，但市场对硫酸铵认可程度较低。基于此，尝试在膜下滴灌，通过施用硫酸铵肥料降低作物根区pH，提高矿质元素的有效性，以期减少肥料的使用量，实现农业增产、农民增收。
　　关键词 硫酸铵;玉米;产量;经济效益
　　中图分类号：S513 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.29.074
　　在南北緯10°～40°的干旱和半干旱地区，广泛分布着约占世界土地面积1/3的石灰性土壤。这些土壤中种植的作物常出现Fe、Mn、Zn等中微量元素缺乏，易造成作物吸收不足而影响产量。而新疆南疆农田绝大多数为石灰性土壤，该类土壤具有较高pH及高含量碳酸钙[1]。石灰性土壤中的碳酸钙能够吸附、固定土壤中磷、钾、铁、锰、锌等作物必需的矿质元素，因此施入土壤中的肥料将有部分不能被作物根系吸收，导致肥效降低。玉米是新疆西北部冷凉地区的主要作物，也是重要的粮食、青储作物。近年来，玉米的种植面积和产量均大幅增加。2018年，全国玉米种植面积达到了4 213万公顷，总产量达到了25 717万吨[2]。硫酸铵中含有20.6%的氮，作为一种常见生理酸性肥料，新疆的土壤更适合施用硫酸铵。通过优化农艺管理等施肥措施，实现施入土壤中的肥料被作物高效利用，能够深度挖掘作物自身的生物学潜力。硫酸铵施入土壤后，在土壤溶液中可以电离为NH4+和SO42-，虽然这两种离子都可以被作物吸收，但作物吸收的NH4+要远高于SO42-，因而大部分SO42-会停留在土壤中。在作物吸收NH4+的同时，又会释放出H+，能够降低土壤pH。铵态氮肥通过硝化作用可以降低非根际土壤的pH值，同时通过作物对铵态氮的优先吸收也降低根际土的pH值，活化土壤养分[3]。结合新疆棉花膜下滴灌技术[4]，将水及硫酸铵肥料滴灌至作物根系，使得肥料养分和水分控制在作物根系周围的25 cm范围内，从而满足作物所需的适宜养分和水分[5-6]，保证氮、磷、钾和其他中微量元素的充足供应。基于此，尝试通过滴施硫酸铵肥料，提高肥料利用率，并获得较高的收益，对干旱区滴灌条件下的养分资源高效利用具有指导意义和借鉴。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验区概况
　　2017年，试验安排在新疆阿瓦提县喀拉库勒镇，玉米种植品种为新玉3号，生育期每667 m2灌溉量300 m3，灌溉方式为滴灌，分10次滴灌，生育期每7～10 d灌溉一次;土壤基础养分条件为pH值8.27、有机质13.11 g·kg-1、速效氮66.2 mg·kg-1、速效磷9.5 mg·kg-1、速效钾271 mg·kg-1。玉米栽培模式为一膜种植2行玉米，株距25 cm，行距60 cm，每667 m2保苗数4 000株。4月14日播种，10月1日收获。
　　1.2 试验设计
　　试验设置3个处理，分别为CK（氮肥空白对照）、尿素、硫酸铵3个处理，每个处理设置3次重复，采用随机区组方法安排处理小区。氮肥在玉米生育期作为追肥随水分次施用，磷肥在播前全部基施。磷肥、钾肥分别为过磷酸钙、硫酸钾。各处理施肥量如表1所示。
　　1.3 测定方法
　　播种前采集0～20 cm的土壤混合样，测定基础土壤有机质、pH、速效N、速效P、速效K;在玉米成熟期采集各处理0～20 cm土壤样品。土壤有机质采用重铬酸钾-外加热法测定;土壤速效N采用碱解-扩散法测定;速效磷采用0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提法测定;速效钾采用NH4OAc浸提法测定;pH值采用电极电位法测定[7]。
　　干物质：在玉米成熟期（9月1日）每小区取3株，按玉米茎、叶、穗、籽粒等不同部分将采集的植株分开，经过杀青、烘干、称重、粉碎过筛处理后待用。每个处理的每个小区抽样调查玉米株数、穗行数、行粒数并计算玉米的百粒质量，根据公式1和公式2计算理论产量和农学效率。
　　1.4 数据处理
　　本研究基础数据运用 SPASS 20.0对数据进行差异性分析，文中图表大写或小写字母代表组间或组内差异显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同处理下的玉米干物质量分析
　　由表2可知，CK处理玉米各器官及整株干物质均显著偏低。施用尿素肥料的玉米除茎外，叶、穗、籽粒等各器官干物质显著低于硫酸铵肥料处理。就整株干物质而言，施用尿素后，单株干物质增加117.4 g/株，干物质积累增加43.3%;而施用硫酸铵的处理，单株干物质约增加179.5 g/株，干物质积累增加66.3%;施用硫酸铵的处理比施用尿素单株干物质增加60 g/株，干物质积累增加15.4%。表2数据表明，施肥对玉米的干物质及籽粒有显著影响，且施用硫酸铵的效果强于尿素。
　　2.2 不同处理下的玉米产量构成
　　从图3的玉米产量构成中可以看到，与CK处理相比，施肥处理玉米均显著增产，增产率达18.4%～36.0%;与不施肥处理相比，尿素处理增产1 815 kg·hm-2，增产率为18.4%;硫酸铵处理增产3 561 kg·hm-2，增产率为36.0%。与尿素处理相比，硫酸铵处理增产1 746 kg·hm-2，增产率为14.9%。
　　2.3 玉米农学效率
　　养分吸收是玉米产量的基础，玉米产量和肥料利用效率受其直接影响。试验中，仅施用尿素处理的玉米，氮肥农学效率为5.0 kg·kg-1，而施用硫酸铵处理的玉米，氮肥农学效率为9.9 kg·kg-1，因此施用硫酸铵后其农学效率高于施用尿素，表明在施用等量氮肥的情况下，硫酸铵效果比尿素更好。 　　2.4 不同试验处理下的玉米肥料效益分析
　　各试验处理产值、肥料投入成本、每公顷玉米的收益是根据当地玉米销售价格、肥料价格计算得出的。本试验中，玉米销售价格为1.90元/kg，N价格为5元/kg，P2O5价格为5.8元/kg，K2O价格为5元/kg。尿素处理比CK处理增收3 449元/hm2，即230元/667 m2。每投入1元尿素即可增收0.9元，而每投入1元硫酸铵则可以增收2.8元。由于本试验中的土壤含有丰富的氮磷钾等礦质元素，施尿素和硫酸铵处理虽然投入了相同的肥料成本，但是其收益并非一致，而是施用硫酸铵收益最高，增收2.8元/元。因此农田管理中可以用硫酸铵替代部分尿素。
　　硫酸铵作为一种酸性肥料，为作物提供氮素供作物吸收利用的研究较少，这和其生产、储存、运输等密切相关，而以往有关硫酸铵的研究主要集中在化工、制药等方面。前人为了农业生产中能够持续获得高产，曾通过优化施肥配方，应用生理酸性肥料硫酸铵替代尿素，研究表明酸性物质可以提高作物对磷钾等中微量元素的吸收[8]，也可以显著提高小麦产量[9-10];与等氮量的尿素处理相比，促进了作物根系的生长[11]，显著提高了玉米的穗粒数，玉米产量能够增产9.7%～12.5%[12-13]。
　　3 结论
　　施用酸性物质可以降低土壤pH，提高土壤养分的有效性，为减少用量、降低成本，可在滴灌条件下施用硫酸铵，其农学效率及肥料效益明显高于尿素。由于硫酸铵存在受热易分解、吸潮等不利因素，因此推荐在有条件的情况下用硫酸铵替代部分尿素。
　　参考文献：
　　[1] 刘世全，张世熔，伍钧，等.土壤pH与碳酸钙含量的关系[J].土壤，2002，34（5）：279-288.
　　[2] 国家统计局.中国统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2019.
　　[3] 郭梅，黄学芳，王改兰，等.酸性物质对石灰性褐土上小麦产量的影响[J].土壤，1999，31（6）：330-332.
　　[4] 刘梅先，杨劲松，李晓明，等.滴灌模式对棉花根系分布和水分利用效率的影响[J].农业工程学报，2012，28（S1）：98-105.
　　[5] 冯绍元，黄冠华，王凤新，等.滴灌棉花水肥耦合效应的田间试验研究[J].中国农业大学学报，1998，3（6）：59-62.
　　[6] 何海军，寇思荣，王晓娟.干旱胁迫对不同株型玉米光合特性及产量性状的影响[J].干旱地区农业研究，2011，29（3）：63-66，74.
　　[7] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2005.
　　[8] Mikkelsen RL， Jarrell WM. Application of urea phosphate and urea sulfate to dripirrigated tomatoes grown in calcareous soil1[J].Soil Science Society of America Journal，1987，51（2）：464-468.
　　[9] 郭堃梅，黄学芳，王改兰，等.酸性物质对石灰性褐土上小麦产量的影响[J].土壤，1993，31（6）：330-332.
　　[10] 吴曦，陈明昌，杨治平.碱性土壤施硫磺对油菜生长、土壤pH和有效磷含量的影响[J].植物营养与肥料学报，2007，13（4）：671-677.
　　[11] Jing JY， Rui Y， Zhang F S， et al. Localized application of phosphorus and ammonium improves growth of maize seedlings by stimulating root proliferation and rhizosphere acidification[J].Field Crops Research，2010，119：355-364.
　　[12] Ma QH， Wang X， Li HB， et al. Localized application of NH4+-N plus P enhances zinc and iron accumulation in maize via modifying root traits and rhizosphere processes[J].Field Crops Research，2014，164：107-116.
　　[13] 马红红，张敏娜，马兴旺，等.施用硫酸铵对饲料玉米养分吸收和产量构成的影响[J].新疆农业科学，2017，54（8）：1429-1436.
　　（责任编辑：刘 昀）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15383814.htm