有机肥替代部分氮化肥对鲜食玉米产量、干物质和氮吸收的影响

来源:用户上传      作者:李明悦 金修宽 高伟 衣文平 高贤彪

　　摘    要：有机肥替代部分化肥是实现化肥使用零增长和作物稳产增产的重要途径，也是化肥减施增效的重要措施之一。探究适宜的有机肥替代率是有机肥配施首要解决的难题之一。本研究以“鲜食玉米”为试材，研究了不同有机肥替代比例对鲜食玉米产量及养分吸收的影响。研究结果表明：（1）不同比例有机替代处理均能提高鲜食玉米产量、干物质量，当有机替代比例为30%时，鲜食玉米产量、干物质量最高，为17 806 kg·hm-2和99 32.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）处理产量、干物质量提高10.00%和15.52%;（2）有机无机肥料配施可以显著增加鲜食玉米氮吸收量及氮肥利用率，当有机替代比例为30%时，鲜食玉米氮吸收量最高，为114.17 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）处理增加12.15%，而氮肥利用率为25.57%，比100%全量化肥（CK）处理提高了6.23个百分点。因此，对于鲜食玉米而言，在本试验条件下，有机肥替代30%化肥能够获得最高的鲜食玉米产量。
　　关键词：鲜食玉米;产量;有机替代
　　中图分类号：S513            文献标识码：A         DOI 编码：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
　　鲜食玉米因其营养丰富、口感香甜、风味独特及适口，深受消费者的认可和喜爱。同时，由于鲜食玉米具有生产周期短、经济效益及市场价格较高的特点，鲜食玉米种植及市场前景广阔。
　　随着天津市鲜食玉米种植面积的扩大，鲜食玉米种植过程中过量施肥、轻视有机肥、施肥比例不合理等问题日益突出[1-2]。进而导致农业生产成本增加、耕地板结、土壤酸化[3]、盐渍化[4]、地下水硝酸盐污染加剧[5]。相关研究表明，单施化肥不利于作物增产和品质提高，易造成土壤肥力下降[6]。而有机无机肥料配施能够培肥土壤、有利于作物增产增收[7-8]。温延臣等[9]研究表明有机肥部分替代化肥能協调有机与无机养分平衡供应，满足作物生长发育需求，保持作物稳产及高产，同时可以减少化肥用量。吕凤莲等[10]研究表明小麦-夏玉米轮作体系有机肥替代部分化肥能促进作物生长，提高作物产量，增加经济效益。而在实际生产中，由于鲜食玉米生产周期短，种植生产中有机肥施用量较少，主要以化学肥料为主，且长期过量施用化肥，造成土壤结构破坏、有机质下降，化肥利用率降低，制约了鲜食玉米产量的提高。本试验通过有机肥替代部分化肥配施，研究有机无机配施对鲜食玉米产量及养分吸收的影响，以期明确鲜食玉米种植中合理的有机替代比例，为鲜食玉米合理施肥提供科学依据。 　　1 材料和方法
　　1.1 试验点概况
　　试验地点：试验于2018年在天津市玉米良种场（E117°56′，N39°42′）进行，该区域气候属温带季风大陆性气候地带，具有冷暖干湿差异明显，季风显著，四季分明的特点。光、热、水资源丰富。全年平均温度14 ℃，平均年降雨量为 550 mm，蒸发量1 000 mm左右，土壤为潮土，中壤土，肥力中等均匀。（0～20 cm）土层耕层土壤理化性状见表1。
　　供试作物为鲜食玉米，品种为京科2000，种植密度为52 500株·hm-2，上茬作物为冬小麦。鲜食玉米于2018年7月11日播种， 2018年10月10日收获。
　　供试肥料种类氮肥（含N 46.4%）为河北省复混肥厂供应，过磷酸钙（含P2O5 12%）为湖北祥云化工股份有限公司生产，钾肥（含K2O 50%）为河北高盛化肥有限公司生产，有机肥为市场销售商品有机肥，其养分含量为N-P2O5- K2O= 1.84%-0.74%-2.55%，含水量34%。
　　1.2 试验设计
　　试验共设置6个处理，处理1为100%全量化肥对照（CK）处理，N、P2O5、K2O施肥量分别为195，75，90 kg·hm-2;处理2～6为有机肥替代部分化肥处理，以有机肥氮替代化肥氮设置5个替代比例，化肥氮替代量分别为10%，20%，30%，40%和50%;在鲜食玉米播种前1周各处理有机肥按设计不同用量一次施入，各施肥处理所需化肥用量相同。3次重复，随机排列，小区面积为50 m2，具体施肥方案和施肥量见表 2。
　　施肥方式：有机肥、全部的磷肥和钾肥底施，氮肥40%底施、30%在拔节期追施、30%在大喇叭口期追施。所有处理除施肥量及施肥方式不同外，病虫害防治及除草等日常田间管理均一致。
　　1.3 取样及测定
　　取样：于鲜食玉米收获时对试验小区进行人工测产、取样。每个小区选择连续40株玉米进行鲜穗产量测定。另外选取2株玉米，按秸秆、鲜穗分别装入网兜，做好标签，带回室内备用。
　　测定：带回的玉米秸秆、鲜穗分别称鲜质量，然后切碎、烘干后称干质量，同时将烘干样品磨碎，测定氮、磷、钾含量。植株全氮、全磷和全钾均用硫酸-过氧化氢消煮，全氮是消煮液碱化后用蒸馏定氮法测定，全磷用钒目黄比色法测定，全钾用火焰光度法测定。
　　1.4 数据处理
　　本试验数据利用 Microsoft Excel 2003 软件、SPSS 19.0 数据分析软件进行方差分析及 Duncan 多重比较。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同有机替代比例对鲜食玉米产量的影响
　　有机肥代替部分化肥对鲜食玉米产量（带苞叶鲜穗质量）的影响如表 3 所示。在等量氮磷钾养分条件下，有机无机肥料配施处理均能提高鲜食玉米产量，与100%全量化肥（CK）处理相比较，有机无机肥料配施处理增产在175～1 124 kg·hm-2，增幅1.08%～10.00%;鲜食玉米产量随有机肥替代比例的增加呈先上升后下降趋势。方差分析表明，30%，40%和50%有机替代处理与100%全量化肥（CK）处理间鲜食玉米产量差异达到显著性水平（P<0.05），但30%，40%和50%有机替代处理间鲜食玉米产量差异未达到显著性水平（P>0.05）。有机替代比例为30%时，鲜食玉米产量最高，为17 806 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）处理增产10.00%。由此可见，适量的有机肥替代部分化肥可使鲜食玉米高产，过量则不能达到最佳增产效果，甚至减产。本试验条件下，有机肥替代化肥的比例达到30%时鲜食玉米产量最高。
　　2.2 不同有机替代比例对鲜食玉米干物质量的影响
　　不同有机肥替代化肥处理对鲜食玉米干物质质量的影响与对鲜食玉米产量的影响表现趋势相似。如表4所示，不同有机替代处理均能提高鲜食玉米干物质量，与100%全量化肥（CK）处理相比较，不同有机替代处理增加鲜食玉米干物质量幅度为400.8～
　　1 334.2 kg·hm-2，增幅4.66%～15.52%;隨有机替代比例的增加，鲜食玉米干物质量呈先增加后降低趋势。当有机替代比例为30%时，鲜食玉米干物质量最高，为9  932.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）处理提高15.52%。
　　2.3 不同有机替代比例对鲜食玉米氮吸收量的影响
　　 如表5所示，对不同有机替代比例处理对鲜食玉米氮吸收量进行了统计分析。可以看出，100%全量化肥（CK）处理鲜食玉米氮吸收量最低，为102.02 kg·hm-2，
　　30%有机替代比例处理鲜食玉米氮吸收量最高，为114.17 kg·hm-2，施用有机肥可以显著增加鲜食玉米氮吸收量。与100%全量化肥（CK）处理相比较，不同有机肥替代化肥处理氮吸收量增加幅度3.93～12.15 kg· hm-2，增幅3.85%～11.18%;且随着有机肥替代比例增加，鲜食玉米氮吸收量先增加后降低趋势，当有机替代比例为30%时，鲜食玉米氮吸收量最高，为114.17  kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）处理增加12.15%。
　　2.4 不同替代量对鲜食玉米氮肥利用率的影响
　　有机肥代替部分化肥对鲜食玉米氮肥利用率的影响如表 6 所示。在等量氮磷钾养分条件下，有机无机肥料配施处理均能提高鲜食玉米氮肥利用率。与100%全量化肥（CK）处理相比较，不同有机肥替代氮肥处理鲜食玉米氮肥利用率增加幅度在21.36%～25.57%，增幅2.2%～6.23%;且随着有机替代比例的增加，鲜食玉米氮肥利用率先升高后降低趋势，30%有机替代处理鲜食玉米氮肥利用率最高，为25.57%，比100%全量化肥（CK）处理提高了6.23个百分点。 　　3 结 论
　　（1）有机无机肥料配施处理均能提高鲜食玉米产量及干物质量，当有机替代比例为30%时，鲜食玉米产量及干物质量最高，为17 806 kg·hm-2、9 932.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）处理增产10.00%和15.52%。
　　（2）有机无机肥料配施可以显著增加鲜食玉米氮吸收量及氮肥利用率，当有机替代比例为30%时，鲜食玉米氮吸收量最高，为114.17 kg·hm-2，比100%化肥处理增加12.15%，鲜食玉米氮肥利用率为25.57%，比100%全量化肥（CK）处理提高了6.23个百分点。
　　4 讨 论
　　施肥是提高作物产量最有效的农艺措施之一。长期以来，农户为了单纯地追求产量和经济利益而过量施用化肥是导致我国土壤肥力下降、污染环境并诱发土传病害的主要原因之一[11-12]。2015 年农业部提出“到 2020 年化肥使用量零增长行动方案”，化肥减量增效、有机替代是推行农业绿色发展的重大举措之一，化肥减施技术、有机替代技术已得到学者的广泛关注。而施用有机肥是缓解土壤退化等问题的重要举措之一。有机肥具有长效性，但单纯的有机肥并不能满足作物生长前期的养分需求。一定比例的有机无机肥料配施，有机肥替代部分化肥不仅能满足作物生长获得较高的产量，而且能在一定程度上提高土壤肥力，减少化肥施用量[7]。谢军等[13]、Zhang等[14]研究表明有机肥氮替代部分化肥氮能够显著增加玉米籽粒产量和生物量。谢军红等[15]研究表明，有机氮替代部分化肥氮显著提高籽粒产量。高洪军等[16]研究表明，有机肥替代化肥的有机无机配施模式能够提高玉米的氮素积累量，孟琳等[17]有机肥料氮替代部分化肥氮提高稻谷产量及氮素积累量。因此，本试验以单施化肥（NPK）为基准，设置不同梯度的有机氮替代化学氮肥的田间试验。其本研究结果表明，有机无机肥料配施处理均能提高鲜食玉米产量及干物质量，当有机替代比例为30%时，鲜食玉米产量及干物质量、氮吸收量，为17 806 kg·hm-2，9 932.1 kg·hm-2，114.17 kg·hm-2、氮肥利用率为25.57%，都为最高，比100%全量化肥（CK）处理增产10.00%，15.52%，12.15%和6.23%。本研究结果和谢军等[13]、高洪军等[16]、孟琳等[17]、祝英等[18]在玉米上的结论趋势基本一致。而有关有机替代在鲜食玉米上的研究鲜见报道。对于鲜食玉米产量，单施化肥处理与适度有机肥替代可以维持鲜食玉米产量，这与徐明岗等[19]化肥有机肥配施在水稻上应用效果和温延臣等[9]商品有机肥替代化肥能提高作物产量的试验结果趋势也基本一致。但也与部分研究学者的结论存在差异。这些结论差异的原因可能与作物种类、环境条件、土壤类型、有机肥的种类及施肥年限等因素有关。本试验条件下其原因可能是本研究只进行了一年的田间试验，缺乏长期的实验数据，导致一些研究结果与长期定位试验结果存在差异。有机替代减量施肥的定位试验是一个长期的过程，时间越长，效果越显著。
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