深松与施用有机肥结合对玉米磷素吸收及产量的影响

张德伟，张宝海，蒋雨洲，刘春梅，谢秀芳，王广成，王鹏

（1.黑龙江八一农垦大学，大庆 163391；2.大庆市肇州县农业技术推广中心；3.黑龙江省绥滨县二九〇农场）

现代农业生产过程中，作物产量和品质收到广泛的关注，因此提高作物产量以及品质尤为重要，然而解决办法中最主要的措施之一就是施肥，与此同时，大量不合理的施肥模式给环境带来了巨大的负担。玉米是对肥料要求较高的作物之一，并且对化肥中磷素的要求更高。玉米的不同品种、不同的田间管理、不同耕作方式、不同试验地气候及土壤条件等的差异都会导致对最佳磷肥施用量的研究结果。对于化肥，适当增加化肥的使用量以及合理的化肥管理使用方法对提高玉米产量有促进作用[1]。同时，如何提高肥料的吸收利效率以及不同化肥类型的配比是时下研究的热门话题，尤其是在目前的节肥增效的大趋势下，发展可持续绿色农业显得格外重要。

玉米对养分的吸收利用方式主要是通过根系所接触的土壤磷素来获取的。现如今，大型耕作机械使得土壤耕作层变浅，作物根系生长空间变小发育受阻。深松可通过改变土壤耕作层，降低土层硬度，利于作物根系下扎，从而增加作物养分吸收深度，且随生育进程的推进，对促进玉米深层根系活力影响更为显著[2-4]，同时对土壤的蓄水保墒能力、作物对水肥的利用效率以及产量都有很大的提升[5-7]。随着玉米生长进程的推进，根系活力在不同土层中的表现也截然不同，营养生长时多半活跃在10~20 cm土层，生殖生长时活跃层则会向20~40 cm土层移动[8]。

目前，农业生产中化肥的使用情况存在许多问题，养分配比不均、养分管理方法不适宜以及化肥不科学的使用量等等，进而造成肥料利用效率低的同时又对环境造成污染。化肥使用中不恰当的配比量会使得土壤容重增加，孔隙度下降以及土壤养分含量下降[9]。

大量研究表明有机肥在农业生产中发挥着重要的作用，较化肥相比，更有效的改变土壤养分供应环境，且养分种类全面，能保证作物在生育期内对养分的需求，从而对作物产量的提高有促进作用[10]。众多有机肥的养分释放速度较慢，单一的施入有机肥难以满足作物生长发育前期对养分的需求，然而将有机肥替代部分化肥，与化肥配施则会在更大程度上培肥土壤，使得作物对化肥利用率、水分利用率以及作物的产量都有很明显的提高[10-11]。目前土壤酸碱性情况不均，土壤的偏酸或偏碱都会不利于作物生长发育，然而有机肥则对这一现象具有缓解作用，并且会显著提高土壤有机质含量[12-14]。

前人研究中，深松与有机肥结合对玉米磷吸收以及产量影响的相关研究较少，且传统农业耕作方式对土壤的影响程度以及耕作层的深度不同，从而使添加的作物秸秆及有机肥等新型肥料在土壤中释放养分的程度、效果和速率也存在巨大的差异。因此，研究以玉米品种铁杆3 000为材料，在改变传统耕作模式下探究深松与有机肥结合对玉米磷素吸收、产量以及肥料利用率的影响，进而分析玉米在生长过程中的需肥情况，旨在为玉米生产过程中有机肥的合理施用提供基础理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2019年4至10月，在黑龙江大庆市肇州县进行，该试验点雨季分明，降雨多集中在夏季，其中无霜期为120~130 d。试验地位于：N 45°42′，E 125°14′，供试土壤类型为黑钙土，前茬作物为玉米。土壤基础养分含量：有机质33.2 g·kg-1，碱解氮为121 mg·kg-1，有效磷为14.9 mg·kg-1，速效钾为147 mg·kg-1，pH值为7.5。

1.2 供试材料

供试品种为铁杆3 000。

1.3 试验设计

试验采用大区对比法，每处理10亩，垄宽0.65 m，株距0.2 m，玉米种植密度为76 960株·hm-2，试验共设3个处理：处理1（CK）：空肥区（不施任何肥料）；处理2（P0）：当地常规栽培模式（对照区，旋耕深度为15 cm）；处理3（P1）：深松+有机肥（秋季深松25~30 cm，有机肥用量为1 500 kg·hm-2，化肥用量减少20%）。处理2和处理3施入底肥复合肥料量（中化化肥有限公司生产，玉米专用肥N-P2O5-K2O=20-10-10）为750 kg·hm-2，施肥方法采用一次性机械施入基肥。

1.4 取样及测定方法

植株样品于玉米大喇叭口期、抽雄期和成熟期从每个小区取具有代表性和长势相似的3株，将所取植株地上部按照不同器官对植株样品进行清洗并将样品擦干，105℃杀青半小时，70℃烘干至恒质量，烘干后称量各器官干重，然后粉碎，进行植株全磷养分含量的化验分析，并计算各处理的产量。每个处理内选择地力均匀0.1亩玉米田内设定固定的采样区，3次重复。

植株全磷测定采用过氧化氢-硫酸消化，钼锑抗比色法[15]。

产量及其构成因素：在每个处理的试验田内随机取3个取样点，面积20 m2。每个样点连续取20穗，称重、脱粒并称籽粒重量，计算鲜穗出籽率，测定籽粒含水率（用水分仪测定水分）。

产量计算公式（kg·hm-2）：=收获鲜穗重×鲜穗出籽率（%）÷收获样点实际面积×666.7×[1-籽粒含水率（%）]÷（1-14%）×15。

1.5 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 17.0进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 深松和有机肥对玉米茎磷积累的影响

玉米深松结合施用有机肥料试验中对玉米茎磷积累量影响结果（图1），不同处理对玉米茎内磷积累量的影响在不同生育期存在较大差异，玉米茎部磷积累量随着生育进程的推进存在差异，抽雄期和收获期的玉米茎磷积累量表现均为P1>P0>CK。在抽雄期，P1处理磷积累量处于最高值，P0处理次之，CK处理最低，分别为40.89、31.42 kg·hm-2和13.51 kg·hm-2，P1处理分别高于CK、P0处理202.6%、30.1%，P1与CK、P0处理差异性显著；在收获期，P1处理处于最高值，其次为P0处理，CK最低，分别为23.67、23.19 kg·hm-2和12.99 kg·hm-2，P1、P0处理分别高于CK处理82.2%、78.5%，且2个处理与CK处理的差异均达显著水平，P1处理较P0处理仅高出0.48 kg·hm-2，且2个处理对玉米茎部磷积累的影响处于同一差异水平。试验结果表明，P1处理具有提高玉米茎对磷素吸收的能力。

图1 深松和有机肥对玉米茎磷积累的影响Fig.1 Effect of deep pine and organic fertilizer on phosphorus accumulation in corn stem

2.2 深松和有机肥对玉米叶磷积累的影响

玉米深松结合施用有机肥料试验中对玉米叶片磷积累量影响结果（图2），玉米叶片磷积累量随着生育进程的推进表现为先升高后降低的趋势，各处理都在抽雄期达到最高值。从不同生育期的测定结果来看，3个处理对玉米叶片磷积累量的影响不同。在大喇叭口期，玉米叶片磷积累量表现为P0>P1>CK，P0处理玉米叶片磷积累量处于最高值，CK处理最低，分别高于CK、P1处理407.1%、3.9%，方差分析结果表明，P0、P1处理均显著高于CK，P0和P1处理对玉米叶片磷积累的影响处于同一差异水平；在抽雄期，玉米叶片磷积累量表现为P1>P0>CK，P1处理处于最高值，CK处理最低，P1处理分别高于CK、P0处理103.6%、39.5%，方差分析结果表明，P1、CK和P0处理之间均差异达显著水平；在成熟期，玉米叶片磷积累量表现为P1>P0>CK，P1处理分别高于CK、P0处理186.7%、27.1%，各个处理之间差异均达显著水平。试验结果表明，P1处理具有提高玉米叶片对磷素吸收的能力。

图2 深松和有机肥对玉米叶磷积累的影响Fig.2 Effect of deep pine and organic manure on phosphorus accumulation in maize leaves

2.3 深松和有机肥对玉米籽粒磷积累的影响

玉米深松结合施用有机肥料试验中对玉米籽粒磷积累量影响结果（图3），不同处理可以提高玉米籽粒中的磷积累量，玉米籽粒磷积累量表现为P1>P0>CK。在收获期，P1处理的磷积累量处于最高值，为85.87 kg·hm-2，P1处理分别高于CK、P0处理193.7%、31.3%，方差分析结果表明，3个处理之间差异均达显著水平。试验结果表明，P1处理对提高玉米籽粒磷吸收量效果最佳。

图3 深松和有机肥对玉米籽粒磷积累的影响Fig.3 Effect of deep pine and organic manure on phosphorus accumulation in maize grain

2.4 深松和有机肥对玉米苞叶磷积累的影响

玉米深松结合施用有机肥料试验中对玉米苞叶磷积累量影响结果（图4），不同处理对玉米苞叶磷积累的影响存在差异，处理间表现为P1＞P0＞CK。收获期，P1处理较P0处理相比，高出0.09 kg·hm-2，且P1和P0处理对玉米苞叶磷积累量的影响处于同一水平。试验结果表明，P1处理促进玉米苞叶磷积累量增加的效果最佳。

图4 深松和有机肥对玉米苞叶磷积累的影响Fig.4 Effects of deep pine and organic fertilizer on bract phosphorus accumulation in maize

2.5 深松和有机肥对玉米穗轴磷积累的影响

玉米深松结合施用有机肥料试验中对玉米穗轴磷积累量影响结果（图5），不同处理间玉米穗轴磷积累量差异较大，表现为P1＞P0＞CK。收获期，P1处理磷积累量处于最高值，为10.32 kg·hm-2，较P0处理相比高出3.43 kg·hm-2，差异达显著水平。试验结果表明，P1处理可提高玉米穗轴磷积累量。

图5 深松和有机肥对玉米穗轴磷积累的影响Fig.5 Effects of deep pine and organic fertilizer on maize cob phosphorus accumulation

2.6 深松和有机肥对玉米总磷积累的影响

玉米深松结合施用有机肥料试验中对玉米总磷积累量影响结果（如图6），玉米总磷积累量随生育进程的推进表现出上升的趋势，各处理在收获期达到最高值，不同处理总磷积累量不同，抽雄期和收获期的玉米总磷积累量表现均为P1>P0>CK。在大喇叭口期，3个处理的玉米总磷积累量处于较低水平，P0处理最高，且分别高出CK和P1处理5.74 kg·hm-2和0.27 kg·hm-2，3个处理之间差异均达显著水平；在抽雄期，所有处理总磷积累量均高于大喇叭口期，P1处理总磷积累量达到最高值、P0处理次之、CK处理最低，分别为74.12、55.24 kg·hm-2和29.83 kg·hm-2，P1、P0处理较CK处理分别提高了148.4%、85.1%，P1处理与CK、P0处理之间差异均达显著水平；在收获期，P1处理始终处于最高值，P0处理次之，CK最低，分别为131.36、105.74 kg·hm-2和49.84 kg·hm-2，P1处理较CK、P0分别提高了163.5%、24.2%，其中P1处理与CK、P0处理之间存在显著差异。从总磷积累量的变化规律来看，深松结合施用有机肥料在生育后期可以显著的提高玉米对磷素的吸收能力。

图6 深松和有机肥对玉米总磷积累的影响Fig.6 Effect of deep pine and organic fertilizer on total phosphorus accumulation in maize

2.7 深松和有机肥对玉米产量的影响

玉米深松结合施用有机肥料试验中对玉米产量影响结果（图7），P1处理对玉米产量产生了一定的影响。P1处理的玉米产量最高，为14.59 t·hm-2，与P0处理的玉米产量相比，虽然2个处理对玉米产量的影响处于同一水平，但较P0处理提高了19.68%，P0处理的玉米产量为12.19 t·hm-2。试验结果表明，P1处理较P0处理可提高玉米产量，实际应用表现优于当地常规耕作。

图7 深松结合施用有机肥料对玉米产量的影响Fig.7 Effects of organic fertilizer on corn yield in combination with deep pine

2.8 深松和有机肥对玉米肥料利用率的影响

图8 可知，在磷肥利用率中，收获期P1处理肥料利用率高出P0处理82.3%，差异性显著。试验结果表明，深松结合施用有机肥料能够提高玉米肥料利用率。

图8 深松结合施用有机肥对玉米收获期肥料利用率的影响Fig.8 Effect of combined application of organic fertilizer on fertilizer efficiency at maize harvest time

3 讨论

与常规农业栽培模式相比，深松和有机肥对于土壤的配肥以及促进作物对养分吸收的效果显著[16-18]。研究发现，有机肥替代部分化肥且与深松配合栽培后，玉米的总磷积累量和产量显著高于常规栽培（单施化肥）。表明，深松与有机肥配施产生的肥效更能满足作物所需的养分，从而在达到减肥的条件下，又到达了增产的效果。这与郑家明等[19]、邵红英[20]、闫百莹[21]研究结果一致。

磷素植株中重要的组成元素，移动性相对较弱。我国磷肥利用率偏低，仅为10%~20%[22-23]，如何提高肥料利用效率就显得格外重要。研究发现，有机肥替代部分化肥且与深松配合栽培后，玉米对磷素利用效率显著高于常规栽培（单施化肥）。表明，深松与有机肥配施对提高玉米磷素利用率有促进作用，因此，深松与有机肥配施的栽培模式更适宜玉米生长发育。这与前人的研究结果相吻合[24]。

合理耕作构建的表土与有机物的合理组合，既能改善土壤环境，又可促进土壤养分含量增加，进而使得作物增产。深松可增加土壤耕作层，使得土壤深层含水量增加及改善作物生长发育所需的土壤环境，从而提高玉米产量。刘玉涛等[25]研究得出秋季深松和春季深松垄作的方式相较于对照分别增产11.15%和7.26%。苏丽丽等[26]研究得出深松能促进作物的营养生长以及生殖生长，促进作物增产，实现可持续绿色农业。郑侃[27]试验结果表明，深松与传统耕作模式相结合较传统耕作模式，可使玉米和小麦总体分别增产8.62%和10.17%。试验证明深松结合施用有机肥料可显著提高玉米产量，并使土地可持续发展，与前人的研究结果相似。但还需要进一步研究深松和施有机肥促进玉米生长，提高玉米产量、品质的原因及两者之间的交互影响，并且还需探明深松单施有机肥是否能进一步提高玉米的产量与品质，化肥是否可以进行减量的等问题。

4 结论

在玉米养分吸收上，玉米总磷吸收量，在大喇叭口期至收获期，P1处理较CK处理分别提高了387.9%、148.4%、163.5%；大喇叭口期，P1和P0处理均可提高玉米总磷量积累，3个处理之间对玉米吸收磷能力的影响均达到显著差异，从整个生育时期来看，P1处理效果更佳。在玉米收获期磷肥利用率上，P1处理相比P0处理提高了82.3%，可以显著提高玉米对磷肥的利用效率。在玉米产量中，P1处理较P0处理提高了19.6%，综合分析认为，深松配施有机肥具有促进玉米养分吸收的效果，是提高养分吸收利用效率和肥料利用率的重要有效措施，也是促进玉米增产的重要栽培模式。