商品有机肥替代化肥对春玉米生长、产量及土壤肥力的影响

陈云梅，肖厚军，赵 欢，秦 松，芶久兰，赵堂甫，胡 岗，赵伦学，何成兴，张 萌，魏全全

(1.贵州省农业科学院土壤肥料研究所/农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站，贵阳 550006；2.贵州大学农学院，贵阳 550006；3.黔西县农牧局，贵州 黔西 553000；4.云南省农业科学院农业环境资源研究所，昆明 650205)

【研究意义】玉米在贵州种植面积超过全省耕地面积的25%[1-2]，是主要的粮饲兼用作物，其对氮肥比较敏感，施用氮肥是高产的重要手段。近年来，玉米生产上盲目过量施用氮肥造成肥效降低、农业生产成本增加、环境污染严重等问题[3-6]。有机肥含有植物生长所需要的大量营养成分，各种微量元素、糖类和脂肪，具有改善土壤理化性质、促进微生物繁殖和活动、改善作物品质等的作用。因此，研究商品有机肥替代化肥的适宜施用量，对保障玉米稳产增收和减少化肥投入以保护环境具有重要意义。【前人研究进展】施用有机肥有助于提高土壤肥力[7-9]、增加氮肥的利用率[10-11]，使作物稳产高产[12]。添加有机肥是农业生产中培土、减肥和节约成本的有效措施[13-14]。其中，商品有机肥配施化肥对作物生长、增产、提高肥效、培土和减污均有积极的作用[15-19]。【本研究切入点】有关化肥配施有机肥对作物生长、产量、土壤肥力以及养分利用率影响的研究已有大量报道，但以推荐化肥用量的基础上研究居多，而鲜见减量氮肥基础上配施商品有机肥方面的相关研究。【拟解决的关键问题】基于贵州玉米生产中普遍存在的过度依赖化肥和重氮肥造成了农业成本增加、肥效降低、地力下降等问题，通过田间试验，研究施用不同水平商品有机肥替代20%化肥氮对贵州春玉米生长及土壤肥力的影响研究，以期为覆膜、商品有机肥和化肥三者配合在贵州玉米化肥减施增效上的推广应用及合理配比提供经济可行的施肥方案和理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试玉米品种为靖丰8号，为收曲靖靖丰种业有限责任公司于2004年用外引自交系“赞SC122”作母本，自育自交系P97-18作父本组配的玉米单交种。生育期131 d左右。幼苗长势强，成株整齐度好，株型半紧凑，株高288 cm，穗位高122 cm。雄花紫色，花丝淡红色，叶色浓绿。籽粒黄白色，马齿型。籽粒粗蛋白9.0%，粗脂肪4.17%，总淀粉63.3%，赖氨酸0.24%。靖丰8号高抗玉米丝黑穗病，抗小斑病、茎腐病。

供试肥料包括尿素(N，46%)、过磷酸钙(P2O5，12%)，复合肥(15-15-15)，商品有机肥(N+P2O5+K2O≥8%，有机质≥65%)，农家肥(鲜样：含水率74%、有机质23%、N，0.40%、P2O5，0.17%、K2O，0.50%)。尿素与过磷酸钙为常见单质肥料，购自当地肥料经销商；复合肥产于中化重庆涪陵化工有限公司；商品有机肥由贵州天宝丰原生态农业科技有限公司生产；农家肥由当地农户提供。

1.2 试验地概况

试验于2018年4—9月在贵州毕节市黔西县永燊乡干沟村(全乡地理位置为东经106°07′47″，北纬27°00′25″)试验地进行，该地属于明显的亚热带季风湿润气候，境内山峦起伏，地貌多样，平均海拔1205 m，无霜期271 d，年平均气温14 ℃，年平均日照1100 h，年平均降雨量1007 mm，气候温和，雨量充沛，日照时间长。土壤类型为贵州典型地带性粘性黄壤，其土壤基础理化性质为：pH 6.19，有机质20.7 g/kg，全氮2.24 g/kg，全磷0.5 g/kg，全钾28.2 g/kg，碱解氮186.54 mg/kg，有效磷11.3 mg/kg，速效钾152 mg/kg。

1.3 试验设计

试验共设3个处理(表1)，处理1，常规化肥(CK)；处理2，减量化肥氮20%+商品有机肥3000 kg/hm2；处理3，减量化肥氮20%+商品有机肥4500 kg/hm2。每处理3次重复，小区面积24 m2(6 m×4 m)，随机区组排列。氮磷钾肥按N 318 kg/hm2、P2O599 kg/hm2、K2O 95.6 kg/hm2施用，氮肥基肥施用40%，第1次追肥(6月1日)20%，第2次追肥(6月30日)40%。采用条带覆膜种植，密度50 025株/hm2，播种时间4月18日，移栽时间5月6日。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 植株样品处理、生物性状、产量构成要素及产量的测定 于玉米采收期采集玉米植株样品，洗净根系泥土，测定其株高、茎粗和穗位高。分茎叶、根和果穗三部分，分别称重，再测其果穗的穗长、穗粗、秃尖、穗行数和行粒数；于105 ℃烘箱中杀青30 min，75 ℃烘干称重。将植物样品磨碎过筛后，自封袋分装备用。产量于收获时各小区单打单收测产。

1.4.2 植株样品指标测定 玉米植株样品分为茎叶和籽粒两部分，茎叶和籽粒的氮、磷、钾含量分别采用半微量凯氏定氮法、钒铂黄比色法和火焰分光光度法进行测定。

1.4.3 土壤样品基本理化性状测定 种前及收获期取0～20 cm耕层土样经风干、研磨及过筛后，进行土壤养分含量测定。土壤pH按水土比2.5∶ 1 pH计法测定；有机质采用重铬酸钾外加热法，碱解氮釆用碱解扩散法，有效磷采用NaHCO3，速效钾采用火焰光度法测定[20]。

表1 各处理施肥量

1.5 数据统计与分析

试验数据均采用Microsoft Excel 2007进行计算处理，利用SPSS 19.0进行统计分析，采用Origin 2018作图。

2 结果与分析

2.1 玉米的生物性状

从表2看出，玉米株高以处理2的最高，为2.39 m，显著高于处理1和处理3；处理1和处理3差异不显著。玉米茎粗以处理2的最粗，为22.91 mm，显著高于处理1和处理3；其次是处理2，为21.70 mm，与处理3间差异达显著水平。玉米穗位高以处理2最高，为1.01 m，显著高于其它处理；处理3玉米穗位高显著高于处理1。

2.2 玉米的产量及产量性状

由表3可知，玉米穗长以处理1的最长，为16.33 cm;其次是处理2，为16.25 cm;处理3最短，为16.06 cm，三者间差异不显著。玉米穗粗以处理3最粗，为54.46 mm;处理1次之，为54.30 mm，二者差异不显著，但均显著高于处理2。玉米秃尖长为，处理2>处理1>处理3，3个处理间差异不显著。3个处理玉米穗行数差异不显著。玉米行粒数以处理3最多，显著高于处理1和处理2，且处理1和处理2差异未达显著水平。玉米产量以处理3最高，为9699 kg/hm2，比处理1高620.33 kg/hm2，增产6.83%，差异达显著水平；其次是处理1，为9078.67 kg/hm2，玉米产量显著高于处理2；处理2最低，为8030 kg/hm2；比处理1低1048.67 kg/hm2；减产13.06%。

2.3 玉米的养分吸收量

从表4看出，各处理氮吸收量表现为处理2>处理1>处理3，且各处理间差异达显著水平；各处理磷吸收量以处理2的最高，为25.26 kg/hm2，与处理3和处理1间差异达显著水平，处理3磷吸收量最低。钾吸收量以处理2最高，达33.85 kg/hm2，其次是处理1，为33.27 kg/hm2；处理3最低，3个处理差异不显著。

2.4 土壤的养分含量

从表5看出，土壤pH和全氮含量均是处理1<处理2<处理3，其中，土壤pH 处理3与处理2间差异不显著，但均显著高于处理1；土壤全氮含量3个处理间差异不显著。土壤有机质含量为处理1<处理3<处理2，各处理间差异不显著：土壤碱解氮含量处理3>处理1>处理2，3个处理间差异未达显著水平；土壤有效磷含量为处理1>处理2>处理3，处理1显著高于处理2和处理3，为29.47 mg/kg。土壤速效钾含量以处理1最高，为283.33 mg/kg，显著高于处理2和处理3，处理2稍低于处理3，两者间差异不显著。

表2 不同处理玉米的生物性状

表3 不同处理玉米的产量及产量性状

表4 不同处理玉米籽粒氮磷钾吸收量

3 讨 论

研究结果表明，商品有机肥4500 kg/hm2替代常规化肥氮施用量的20%能显著提高春玉米产量。王小明等[21-23]研究也表明，有机肥替代化肥可提高玉米产量。刘欢[24-29]在白菜上减施化学氮肥配施有机肥也得出类似结论，可能与有机肥中营养元素齐全，含有丰富的有机质、大量养分元素、微量元素及多种功能菌[25]，且施入酸性土壤后可提高土壤pH，改善根际微生物活性，增加土壤含水量及有效养分含量[26]，减少养分流失和提高利用率[27]等因素有关。温延臣等[30]研究表明，商品有机肥替代部分化肥处理与常规化肥处理相比，冬小麦及夏玉米产量构成因素未表现出显著影响，这与本试验中的各处理间玉米穗长、穗行数和秃尖均无显著差异基本一致。但实际上，施商品有机肥4500 kg/hm2替代20%化肥氮处理的玉米产量构成有不同程度的改善，可能与有机肥与化肥配合施用可提高玉米穗行数、穗粒数和千粒重，从而改善玉米产量构成[33]有关。

研究表明，商品有机肥3000 kg/hm2替代20%化肥氮处理玉米生物性状与常规化肥相比，玉米株高、茎粗和穗位高总体均呈升高趋势，这与赵欢等[31]的研究结果类似，说明化肥和有机肥配合可改善春玉米生物性状。研究还发现，商品有机肥3000 kg/hm2替代20%化肥氮处理玉米产量最低，但其生物性状明显较优，而施商品有机肥4500 kg/hm2替代20%化肥氮处理玉米生物性状则不占优势，说明作物营养生长与生殖生长之间存在相互制约关系，二者存在养分的竞争，当营养生长过旺时则生殖生长受到抑制，即表现为产量低，生物性状较优的情况，反之亦然。

有机适宜用量替代化肥可显著提高玉米氮磷钾吸收量[32]，本试验结果也证明，有机肥替代化肥春玉米籽粒对氮磷钾的吸收量有不同程度提高；管冠[33]研究则表明，采用50%有机肥替代化肥氮减20%，不影响稻麦养分吸收，这与本研究结果相悖，可能是试验对象不同，吸肥能力及需肥特性有较大差异的缘故，也可能是因为试验地所处环境条件差异较大所致，具体原因有待研究。此外，研究中商品有机肥3000 kg/hm2替代化肥氮减20%处理玉米产量最低，但其玉米植株氮磷钾的吸收量均最高，原因仍可能为作物营养生长与生殖生长之间存在相互制约关系，这也解释了商品有机肥3000 kg/hm2替代化肥氮减20%处理玉米产量最低，玉米生物性状最优的结果。

施用有机肥可提高土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮含量[34]；本试验条件下，商品有机肥替代化肥氮减20%处理对土壤pH、有机质、全氮和碱解氮含量均有一定程度的提高，这与徐明岗等[35-36]的研究结果基本一致，可能与施用有机肥可改善土壤理化性状，增加土壤肥力，促进被土壤固定的养分释放[37]，增加土壤中有机质含量，提高土壤养分，增强土壤保肥供肥能力[38]等因素有关；李静等[39]研究则表明，有机无机配合施pH值比单施无机肥低，这与本研究结果不一致，可能是试验地的土壤或气候环境不同所致。本试验还发现，有机无机配合比单施化肥更有利于土壤养分的积累，能更好地提高土壤有机质、全氮及碱解氮含量，且商品有机肥4500 kg/hm2替代化肥氮减20%处理对土壤酸度改善效果最佳，土壤全氮、碱解氮含量均优于其他处理。

表5 不同处理土壤的养分含量

4 结 论

本试验条件下，施用商品有机肥(3000和4500 kg/hm2)在贵州春玉米上的替代化肥氮20%效果不同，其中以商品有机肥4500 kg/hm2替代化肥氮减20%处理玉米产量最高，增产效果最好，对土壤酸度改善效果最佳，土壤有机质、全氮和碱解氮含量提升效果最大；以商品有机肥3000 kg/hm2替代化肥氮减20%处理的玉米生物性状表现最优；综上所述，商品有机肥4500 kg/hm2替代20%化肥氮为贵州玉米化肥减施增效的最佳施肥模式。