沼肥在玉米种植中的后效影响

刘磊 潘晓晗 高炜城 刘新程 韩守良 杨丽 王学芬

摘要：基于沼肥具有缓效性部分养分当季不能完全释放的特点，在玉米（Zea mays L.）种植中以施入等量的N、P、K养分为依据，于第1年（前茬）设6个处理，分别为T1（不施肥）、T2（化肥）、T3（20%沼肥+80%化肥）、T4（50%沼肥+50%化肥）、T5（80%沼肥+20%化肥）、T6（100%沼肥）;第2年（后茬）统一采用T2（化肥）处理。结果表明，沼肥存在明显的后效性，前茬施加沼肥所产生的地力变化显著改善了后茬玉米的生物学性状，提高了经济产量和土壤中的碱解氮含量。其中，处理T5的后茬玉米果穗长势明显优于其他处理;处理T3、T4、T5、T6的后茬玉米单穗粒数和植株抗倒伏能力整体高于T1和T2处理;处理T3、T4、T5、T6分别比处理T2增产5.88%、5.35%、11.23%、13.90%;后茬玉米收获后，处理T3、T4、T5、T6的土壤碱解氮含量分别比处理T2增加37.82%、76.74%、57.76%、72.76%。

关键词：沼肥;玉米（Zea mays L.）;后效性

中图分类号：S513         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）23-0081-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.23.018           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

沼肥（沼渣和沼液）是禽畜排泄物的发酵产物，既具有机成分，又具无机成分，是迟、速兼备的好肥料[1]。沼肥可为作物提供营养，刺激和调节作物生长，协调环境，提高粮食产量和品质，达到农业增效、农民增收的目的[2-5]。习近平同志在十九大报告中指出：实施乡村振兴战略，农业农村农民问题是关系国计民生的根本性问题，必须始终把解决好“三农”问题作为全党工作重中之重。报告中提出的乡村振兴，首当其冲的便是振兴农业。农业离不开肥料，然而中国化肥使用量居世界首位，但利用率却很低[6]，并且近几年化肥滥用所带来的环境和粮食问题愈发突出，严重影响了经济和社会的发展[7]。沼肥作为一种优质有机肥能较好地缓解化肥滥用问题，平衡化肥的使用，改良土壤结构，有利于农村的可持续发展[8-10]。张昱等[11]研究表明，沼肥可明显改善玉米（Zea mays L.）的各项经济性状，提高玉米产量。然而沼肥部分养分当季不能完全释放，而目前国内在沼肥的后效性方面的研究较少。本研究将沼肥应用于玉米的后效性试验，探究前茬所产生的地力差异对后茬玉米生物学性状、经济产量以及土壤中碱解氮的影响，以期为这方面研究提供参考。

1  材料与方法

1.1  试验地选择和设置

试验地选择中国农业大学烟台研究院试验田的2号地块东侧，土壤为棕壤土，前季作物为2015年春季种植的甘薯，进行了品质试验，施肥量均一，长势均衡，对本试验不产生影响。试验设置6个处理，3个重复，共计18个小区，采取随机区组设计布置。每个小区6.0 m×2.0 m，区内等行距种植，共种植3行，行距66 cm，株距25 cm，计每小区72株。试验区两端各设约6.0 m×2.7 m保护区，保护区内种植与试验区相同品种和种植密度的玉米。

沼液为民和沼液，含N 0.57%，P2O5 0.007%（实际计算施肥量时忽略）、K2O 0.35%。玉米品种为金海5号。

1.2  试验处理安排

1.2.1  第1年（前茬）玉米试验处理  试验以施入等量的N、P、K养分为依据，化肥處理按照每公顷施氮352.5 kg、磷165 kg、钾375 kg施肥，其余处理以每公顷施氮352.5 kg、磷165 kg、钾375 kg为基准，按照下列施肥比例进行施肥。

基肥在播种前5 d施入地中，追肥在小喇叭口期与大喇叭口期之间进行。表1为第1年（前茬）试验处理安排。

1.2.2  第2年（后茬）玉米试验处理  所有小区都按照前一年化肥处理施肥，即每公顷施氮352.5 kg、磷165 kg、钾375 kg施肥，保证与前一年等量N、P、K的施用，保持相同的施肥和管理方式。表2为第2年（后茬）试验处理安排。

1.3  测定项目与方法

1.3.1  样品制备  分别在前茬玉米收获后和后茬玉米播种前、收获后取耕层混合样。晾晒、干燥后磨土，过1 mm筛，然后将土样放于阴暗处封存。于后茬玉米收获期在各小区内随机选取有代表性的相同数量玉米植株若干。

1.3.2  样品测定与分析  土壤碱解氮的测定采用碱解扩散法。玉米相关生物学性状的测定包含玉米样品的千粒质量、单果穗质量、穗轴质量、单穗子粒质量、穗长、穗粗、秃顶长、粒行数、行粒数、株高、茎高、穗位高和茎粗。

数据采用SPSS Statistics 17.0软件分析，不同处理间差异显著性检验采用Duncan法（P<0.05）。

2  结果与分析

2.1  不同处理对后茬玉米穗部性状的影响

从表3可以看出，处理T5、T6穗长差异不显著，处理T5显著高于处理T2，处理T6、T2之间差异不显著并显著高于处理T1、T3、T4;处理T5穗粗显著高于其他处理，处理T3、T4、T6之间差异不显著，处理T3显著高于T1、T2，处理T1、T2、T4、T6之间差异不显著，其大小顺序为T4、T6、T2、T1;处理T2、T3、T4、T6之间秃顶长差异不显著，处理T3、T4显著高于T1、T5。整体看来，处理T5的果穗长势明显优于其他处理，其他处理之间差异不明显。

2.2  不同处理对后茬玉米茎秆性状的影响

从表3可以看出，处理T1、T3、T4、T5、T6之间株高、茎高差异不显著，其大小顺序为T6、T1、T4、T3、T5，处理T1、T4、T6株高、茎高显著高于处理T2，处理T2、T3、T5之间差异不显著;处理T1、T2、T6之间穗位高差异不显著，处理T1显著高于处理T3、T5，处理T2显著高于处理T4;处理T1、T3、T4、T5、T6之间茎粗差异不显著但显著高于处理T2，其大小顺序为T6、T4、T1、T3、T5。

玉米的株高、穗位高和茎粗对植株的抗倒性都可以产生影响[12]。倒伏率与株高/茎粗呈显著正相关（r=0.985 0）[13]。有些研究也用穗位系数（穗位高/株高×100）来估测玉米植株抗倒伏能力，认为穗高系数越小抗倒伏能力越强[14]。由表3数据可得，各处理株高/茎粗分别为T2（108.73）>T1（104.93）>T3（104.72）>T5（102.95）>T6（102.43）>T4（100.52）;穗位系数分别为T2（38.55）>T1（36.85）>T3（34.48）>T5（35.52）>T6（33.42）>T4（33.03）。从各处理株高/茎粗和穗位系数所表现的玉米抗倒伏能力来看，施加沼肥的处理其玉米植株抗倒伏能力整体高于化肥和不施肥处理。

2.3  不同处理对后茬玉米产量性状的影响

从表4可以看出，根据行粒数×粒行数所表现出来的单穗子粒数来看，6个处理都表现为差异显著，大小顺序依次是T5、T6、T3、T4、T2、T1。處理T5的单穗子粒数分别比处理T1、T2高8.91%、8.57%，处理T6的单穗子粒数分别比处理T1、T2高4.36%、4.03%，处理T3的单穗子粒数分别比处理T1、T2高3.62%、3.30%，处理T4的单穗子粒数分别比处理T1、T2高2.70%、2.37%。未施加沼肥的处理（T1、T2）的子粒数明显比施加沼肥的处理（T3、T4、T5、T6）低，表明前茬沼肥的施用可以提高后茬玉米的单穗子粒数量。

2.4  不同处理对后茬玉米千粒质量的影响

从表4可以看出，处理T4、T5、T6之间千粒质量差异不显著，其大小顺序为T6、T4、T5，处理T4、T6显著高于T2，处理T1、T2之间差异不显著。施加沼肥的处理中除T3外，其千粒质量都高于T1（不施肥）和T2（化肥），其中处理T4、T6的千粒质量显著高于未施加沼肥的的处理T1、T2。T6的千粒质量分别比处理T1、T2高3.40%、2.65%，处理T4的千粒质量分别比处理T1、T2高3.35%、2.60%，处理T5的千粒质量分别比处理T1、T2高2.31%、1.57%。数据表明，前茬施加沼肥对后茬玉米子粒产生了有利影响，提高了后茬玉米的子粒饱满度。

2.5  不同处理对后茬玉米果穗性状的影响

从表5可以看出，处理T6单果穗质量显著高于处理T5、T3，处理T5显著高于处理T4、T2，处理T3、T4、T2之间差异不显著，处理T3、T4显著高于处理T1;处理T6、T2穗轴质量显著高于处理T3，处理T3显著高于处理T4、T5，处理T4、T5显著高于处理T1;处理T6单穗子粒质量显著高于其他处理T5，各处理间差异显著。在各小区玉米果穗数量大致相等的情况下，玉米的单穗子粒质量大小与玉米经济产量的高低相关，可以看出前茬施加沼肥的处理（T3、T4、T5、T6）的玉米经济产量显著高于未施加沼肥的处理（T1、T2）。其中处理T6分别比处理T1、T2增产12.11%、13.90%，处理T5分别比处理T1、T2增产9.47%、11.23%，处理T3分别比处理T1、T2增产4.21%、5.88%，处理T4分别比处理T1、T2增产3.68%、5.35%。

2.6  不同处理对土壤碱解氮含量的影响

从表6数据可以看出，前茬玉米收获后，各处理之间土壤碱解氮含量无显著差异。

后茬玉米播种前，处理T5、T6土壤碱解氮含量显著高于处理T3，处理T4、T5、T6之间差异不显著，处理T4显著高于处理T1、T2，处理T4、T3之间差异不显著。其中处理T6、T5、T4、T3土壤碱解氮含量相较于前茬收获后分别增加36.38%、34.64%、26.33%、8.40%，处理T1、T2土壤碱解氮含量比前茬收获后分别增加2.81%、2.05%。数据表明，试验小区经半年的休养其土壤碱解氮含量都有所增加，其中含有沼肥处理的小区土壤碱解氮含量增加显著，并且施加沼肥比例越高的处理土壤碱解氮含量增加越多。

后茬玉米收获后，处理T4、T6土壤碱解氮含量显著高于处理T3，处理T4、T5、T6之间差异不显著，处理T3显著高于处理T1、T2。可以看出，前茬施加沼肥的处理（T3、T4、T5、T6）的土壤碱解氮含量显著高于未施加沼肥的处理（T1、T2），处理T3、T4、T5、T6的土壤碱解氮含量分别比处理T2增加37.82%、76.74%、57.76%、72.76%。其中处理T3、T4、T5、T6土壤碱解氮含量相较于播种前分别增加了23.64%、38.34%、13.31%、26.34%，相反处理T1、T2土壤碱解氮含量相较于播种前分别减少了1.22%、1.64%。这表明在玉米生长期间前茬施加的沼肥仍在不断释放养分，使后茬地力得到显著提高。

3  小结与讨论

前茬施加沼肥一定程度改善后茬玉米生物学性状。本试验中80%沼肥处理过的小区其后茬玉米果穗长势明显优于其他处理，前茬施加沼肥处理的小区其后茬玉米的单穗子粒数和植株抗倒伏能力整体高于不施肥和化肥处理。前茬的不同处理导致后茬各小区之间玉米经济产量存在差异，其中除50%沼肥与20%沼肥处理玉米经济产量差异不明显外，存在前茬处理中沼肥所占比例越高后茬玉米经济产量越高的现象。

土壤氮素营养状况是影响玉米生长和子粒产量形成的关键因素[15]。本试验结果表明，前茬施加沼肥可以显著提高后茬土壤中碱解氮的含量。前茬施加沼肥的处理都对地力产生了较为显著的影响，而且表现出前茬施用沼肥比例越大，地力提高越明显，后茬玉米综合长势越好、经济产量越高的现象。这可能是因为沼肥在分解过程中产生具有反硝化微生物的酚类物质和对土壤中难溶性养分具有鳌合增溶作用的有机酸，活化了土壤中的潜在养分，使沼肥具有明显的后效性[16]。沈连锋[17]研究表明，沼液作为生物废弃物厌氧发酵后的残留物，在发酵过程中，易降解的物质大部分在微生物的作用下水解、酸化、降解，但并没有完全降解，连同沼液中的纤维素、半纤维素以及木质素等难以降解的有机物质施入土壤后，在众多微生物作用下，经过一段时间慢慢的分解，最终转变为土壤有机质，验证了沼肥的后效性。

综上所述，在沼肥施用后的第二年内，其后效作用改善了玉米的生物学性状，提高了玉米经济产量和土壤碱解氮含量，有利于玉米的生长，提高了土壤肥力，表现出沼肥相较于化肥的优越性。

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