玉鹅种养模式对玉米生长、养分积累及产量的影响

刘 爽，王艳宇，杨焕民，王 鹏，殷奎德，张兴梅

(1.黑龙江八一农垦大学 农学院，黑龙江 大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学 动物科技学院，黑龙江 大庆 163319)

玉米是我国主要粮食作物，在保障国家粮食安全中占重要地位，东北地区是我国春玉米主要产区之一。近年来，玉米产量的迅速增加，很大程度上依靠化肥的大量施用，但是玉米产量增加的幅度远远低于肥料施用量增加的幅度[1]。过高的肥料用量会导致土壤肥力下降、肥料利用效率降低[2]，造成资源浪费和环境负担[3]。研究发现，长期配施有机肥能提高土壤微生物量碳氮含量、多种酶活性、生物多样性，降低呼吸商，从而为作物稳产高产创造良好的土壤生态环境[4]；另外，增施有机肥及有机改良剂可以增加土壤酶活性与土壤养分含量，从而有利于土壤养分供应进而提高作物产量[5-11]。这是因为有机肥含有植物生长所必需的大量元素和微量元素，可以增强作物的抗逆性[12]、改善土壤的理化性状[13-14]。粪肥是一种有机肥，含有丰富的作物生长所需要的养分，长期施用粪肥有助于提高土壤微生物的碳源利用能力和群落多样性，增强土壤有机质的转化能力[15]。但是畜禽养殖中常使用含有Zn、Hg、Pb等重金属的饲料添加剂，长期施用畜禽粪便会使农田系统的重金属污染日益严重[16]。

动植物共育模式可以降低畜禽粪肥污染，逐渐被人们接受。廖咏梅等[17]研究发现，稻鸭共育模式的水稻根际土壤pH值略低，有机质含量稍高，真菌种群结构丰富。王蓉等[18]研究发现，稻虾共作可显著提高水稻土壤nosZ基因丰度，但对群落多样性的影响较小。王昂等[19]研究得出，稻蟹共作模式可以在一定程度上提高土壤微生物量氮含量和酶活性，增强酶在土壤氮素转换过程中的积极作用，提高土壤氮素的有效性等。目前，关于玉鹅种养模式的研究很少，仅曹舰艇等[20]研究玉米田养鹅处理对农田系统杂草数量、种类、生物量及玉米产量的影响，但其养鹅年限较短，且单靠鹅在田间行走时的排泄物作为肥料不能满足玉米生长需求。本研究采用的玉鹅种养模式相对完善，自2012年开始，经连续8 a的摸索形成了具有玉米种植、植物保护、优质肉鹅培育等多方面技术相结合的生态农业配套技术；每年秋天施入田间的鹅粪和鹅田间行走时的排泄物可作为有机肥料充分供应玉米生长，减少化肥的施用；鹅以玉米老叶、杂草及粉碎后的玉米秸秆为食，不仅节省养鹅饲料和农药，改善玉米地的通风状况，同时养鹅饲料来源健康，也降低环境污染。本研究在养鹅第7年和第8年的玉米田进行试验，探讨玉鹅种养模式对玉米各生育时期地上部干质量、养分积累量及产量的影响，为更好地推广应用玉鹅种养模式奠定理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验点概况及试验材料

试验于2018年和2019年在黑龙江省大庆市大同镇狮白鹅育种基地(124°41′33″ E、46°3′49″ N)进行。玉米地养鹅试验于2012年开展，每年夏季在同一玉米田放鹅，2012年试验前对土壤基本理化性质进行了测定，供试土壤为黑钙土，地力均匀，碱解氮(N)含量为79.5 mg/kg，有效磷(P2O5)含量为27.5 mg/kg，速效钾(K2O)含量为184.1 mg/kg，有机质含量为22.3 g/kg，pH值为8.25。2018年和2019年种植玉米品种为龙高L2，均为5月8日播种，9月25日收获。2018年和2019年玉米成熟期供试土壤基本理化性质见表1。

表1 2018、2019年供试土壤基本理化性质

1.2 试验处理

试验设2个大区：养鹅区(玉鹅种养模式)和常规区(常规玉米种植模式)，每区面积2 hm2，共4 hm2，垄间距为0.67 m，株距为0.32 m。常规区化肥施用量:N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 45 kg/hm2(当地常规用量)，氮肥2/3作基肥、1/3作追肥，磷、钾肥以基肥一次性施入田间；养鹅区为玉鹅种养模式，2018、2019年分别为田间养鹅的第7、8年，2 a均不施用任何化肥(2012—2014年化肥施用量逐年减少1/3，2015—2018年不施用任何化肥)，养鹅田每年秋天施鹅粪于田间，鹅粪便中氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)、有机质含量(干基)分别为1.66%、1.47%、2.07%、36.6%，干鹅粪施入量为4 510 kg/hm2(以常规区施氮肥量的1/2为基准计算)，当玉米长至120 cm时向玉米地里放养鹅雏，玉米与鹅同步生长，直至玉米成熟，利用鹅排出的粪便作为追肥为玉米生长提供营养，鹅放养密度为450只/hm2。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 地上部干质量及养分含量 于玉米拔节期、抽雄期、乳熟期、成熟期，在大试验区随机选3点，每点取3株玉米，沿地面割取地上部分，将玉米植株茎、叶、籽粒分离，于105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干，称质量，并对玉米抽雄期、乳熟期、成熟期茎、叶进行全N、P、K含量的测定，另外成熟期还进行籽粒全N、P、K含量的测定。其中，全N含量采用H2SO4-H2O2消煮—凯氏定氮法测定，全P含量采用H2SO4-H2O2消煮—钒钼黄比色法测定，全K含量采用H2SO4-H2O2消煮—火焰光度法测定[21]。

1.3.2 产量及其构成因素 于玉米成熟期，每个处理收获3行10 m的玉米穗，风干至含水量为14%后进行产量测定。每个处理随机选取20株玉米的穗进行考种，测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数、千粒质量等指标。

1.4 数据处理

采用Excel 2016对数据进行整理,使用Origin 8.5软件制图,使用SPSS 18.0软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 玉鹅种养模式对玉米地上部干质量的影响

由表2可知，同年相比，抽雄期—成熟期，玉鹅种养模式下玉米茎干质量均显著高于常规玉米种植模式。拔节期，玉鹅种养模式下玉米叶干质量显著高于常规玉米种植模式；抽雄期—乳熟期，2种模式下玉米叶干质量无显著差异；成熟期，玉鹅种养模式下玉米叶干质量显著低于常规玉米种植模式，这是因为鹅取食玉米下部叶片造成的。玉鹅种养模式下玉米籽粒干质量均显著高于常规玉米种植模式，2018、2019年成熟期增幅分别达41.86%、27.27%。对于玉米地上部总干质量来说，拔节期—成熟期，玉鹅种养模式均显著高于常规玉米种植模式，2018、2019年成熟期增幅分别达33.29%、23.14%。

表2 玉鹅种养模式对玉米地上部干质量的影响

2.2 玉鹅种养模式对玉米养分积累的影响

2.2.1 茎中全N、P、K积累量 由图1可见，抽雄期—成熟期，随着生育进程的推进，玉米茎中全N积累量总体上呈现逐渐减少的趋势。同年相比，玉鹅种养模式下玉米茎中全N积累量在抽雄期、乳熟期(2019年除外)、成熟期均显著高于常规玉米种植模式。成熟期，2018、2019年玉鹅种养模式下玉米茎中全N积累量分别为47.64、43.67 kg/hm2，较常规玉米种植模式增加171.76%、44.17%。抽雄期—成熟期，玉鹅种养模式下玉米茎中全P积累量均显著高于常规玉米种植模式。抽雄期—成熟期，玉鹅种养模式下玉米茎中全K积累量均显著高于常规玉米种植模式，与2018年相比，2019年常规玉米种植模式下玉米茎中全K积累量无显著差异，玉鹅种养模式下玉米茎中全K积累量显著升高。总体来看，玉鹅种养模式有助于提高玉米茎中养分的积累。

不同小写字母表示同一生育时期不同种植模式之间差异显著(P<0.05)。下同

2.2.2 叶中全N、P、K积累量 由图2可知，2种种植模式下玉米叶中全N、P积累量呈现先升高再降低的趋势。同年相比，玉鹅种养模式下玉米叶中的全N积累量在拔节期—乳熟期均显著高于常规玉米种植模式，在成熟期与常规玉米种植模式相比无显著性差异。玉鹅种养模式下玉米叶中全P积累量在拔节期—成熟期均显著高于常规玉米种植模式，抽雄期，玉鹅种养模式下玉米叶中全P积累量达到最大值，2018、2019年分别为26.44、28.47 kg/hm2，较常规玉米种植模式提高114.78%、111.05%。玉鹅种养模式下玉米叶中全K积累量在拔节期、抽雄期均显著高于常规玉米种植模式，在乳熟期、成熟期与常规玉米种植模式均无显著性差异。总体而言，玉鹅种养模式更有利于玉米叶中养分的积累。

图2 玉鹅种养模式对玉米叶中全N、P、K积累量的影响

2.2.3 籽粒中全N、P、K积累量 由图3可知，同年相比，成熟期，玉鹅种养模式下玉米籽粒中全N、P、K积累量均显著高于常规玉米种植模式，2018年分别提高34.77%、46.66%、34.69%，2019年分别提高41.95%、32.30%、42.26%。总体而言，玉鹅种养模式更有利于玉米籽粒养分的积累。

不同小写字母表示同一养分不同种植模式之间差异显著(P<0.05)

2.3 玉鹅种养模式对玉米产量及其构成因素的影响

从表3看出，2018年玉鹅种养模式下玉米穗长、穗粗、行粒数、千粒质量、产量均显著高于常规玉米种植模式，2019年玉鹅种养模式下玉米穗粗、穗行数、产量均显著高于常规玉米种植模式。其中，产量分别提高19.15%、22.32%。总体而言，玉鹅种养模式能提高玉米产量。

表3 玉鹅种养模式对玉米产量及其构成因素的影响

3 结论与讨论

提高干物质积累量是保证玉米优质高产的前提，而植物吸收N促进自身光合作用，进而提高养分积累是干物质积累的重要条件[22]。张丽华等[23]认为，合理施用氮肥可显著提高各器官中N含量。本研究发现，玉鹅种养模式下玉米茎、叶、籽粒中全N、P、K积累量总体上均显著高于常规玉米种植模式，其中2018年籽粒中全N、P、K积累量分别提高34.77%、46.66%、34.69%，2019年籽粒中全N、P、K积累量分别提高41.95%、32.30%、42.26%。这说明长期施用有机肥可以替代化肥，提高植株养分含量，从而保证作物正常生长，进而达到高产稳产的目的。

沙志鹏等[24]研究表明，玉米田养鹅处理在初期存在玉米减产的问题，但其损失的部分可由肉鹅的经济产出得以补偿并获得了更高的经济效益。张奇等[25]、张秀芝等[26]研究认为，长期施用有机肥可以培肥土壤，在保障我国粮食作物稳产、增产方面有重要作用。武升等[27]研究指出，规模化养殖场畜禽粪便生产的有机肥存在重金属、抗生素和激素残留，施入农田具有一定的重金属和有机污染物污染风险。本研究结果表明，2018、2019年玉鹅种养模式下玉米产量分别比常规玉米种植模式提高19.15%、22.32%。这是因为本研究是基于长期定位试验，摆脱了有机肥相较于化肥肥效缓慢、前期产量降低的缺点，同时鹅取食玉米下部叶片和杂草，饲料来源健康，不含抗生素，也保障了食品安全。玉鹅种养模式不仅可以提高经济效益，还可以保护土壤环境，实现农业可持续发展。综上所述，玉鹅种养模式实现了植物-动物共育的可持续生产，可以培肥地力，减少化肥施用量，改善玉米生长环境，提高玉米产量。