有机无机肥配施对玉米品质及土壤微生物特征的影响

吴得峰

(陕西省土地工程建设集团有限责任公司西北分公司，陕西 榆林 719000)

陕北地区玉米施肥主要以无机肥为主，近年来随着玉米高产品种的选育、施肥方式的不断创新，玉米产量增加显著[1]。2006年，榆林市榆阳区玉米平均产量高达1150kg·667m-2，但在玉米产量不断增加的同时，化肥的施用总量从2000年的6.75万t，增加到2009年的15.56万t，相对应的榆林地区玉米的耕种面积从2000年的3.97万hm2，减少到2009年的3.82万hm2，降幅为3.8%[2]。无机肥大量施用不仅会导致土壤养分流失，造成土壤板结和酸化、盐渍化、作物营养失衡等问题，还会给农民带来巨大的经济损失[3]。有机肥养分含量低、肥效慢、不易运输和施用，单一施用无法满足作物生长需要[4]。改善土壤环境，实现农业可持续性发展，亟需高效有机无机肥料配施技术模式[5]。

众多研究表明，有机无机肥配施在改善红壤肥力水平和提高作物产量上具有明显优势[6]。王伯仁等[7]、蔡泽江等[8]研究发现，有机无机肥配施可明显提高红壤旱地土壤养分含量。李小炜等[9]研究表明，有机无机肥配施能改善土壤容重、田间持水量、孔隙度等物理性质，有机肥用量的增加，对春玉米株高、茎粗、青贮产量具有显著影响，籽粒N、P、K含量，特别是N素含量，随有机肥施用量增加，呈上升趋势。但是大多数研究均分布在南方地区[10]，北方地区尤其陕北风沙草滩区，关于有机无机肥配施对春玉米产量及土壤微生物性状方面的研究鲜有报道。

陕北是陕西省的春玉米主产区，而榆林玉米主要分布在长城内外，毛乌素沙漠的南缘，是典型的一季作区，无定河纵横贯穿而过，常年昼夜温差大，日照时数长，热辐射高，营养物质积累丰富，玉米单产高，是春播玉米的优生区[11]。本项目以陕北风沙草滩区新开垦的土地为研究对象，通过测定土壤微生物量碳等指标，阐明土壤有机化演化进程的生理学意义，为该地区制定合理高效的培肥方案，优化施肥管理措施提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验所在地设在陕西省榆林市靖边县(E108°17′15″～109°20′l5″，N36°58′45″～38°03′15″)，该地区属于陕北长城沿线风沙区，地处毛乌素沙地东南缘、陕西黄土高原北部，海拔介于1123～1823m，靖边属半干旱大陆性季风气候，光照充足，温差大，气候干燥，通风条件好，雨热同季，四季明显，主要自然灾害是干旱和低温霜冻，其次是大风和冰雹。年平均降雨量458mm，平均日照时数为2828.2h。年平均气温10℃，≥10℃的植物生长有效积温为2800℃，年平均无霜期为203d。

该地区土壤质地(USDA)多以砂土为主，土壤养分含量瘠薄，0～30cm土层土壤pH为8.72，电导率为14.69mS·m-1，粘粒、粉粒、砂粒含量分别为0.20%、16.84%、82.95%，有机质含量为4.22g·kg-1，全氮含量为0.72g·kg-1，碱解氮含量为28.96mg·kg-1，有效磷含量为12.25mg·kg-1，速效钾含量为103.03mg·kg-1，水溶性盐含量为0.73g·kg-1。

1.2 试验设计与管理

试验于2021年4—9月进行，供试作物为春玉米，品种为“天丞298”，一年一季。玉米采用全覆膜种植，供试地膜为0.008mm×750mm微地膜，株行距30cm×60cm，密度57000株·hm-2。本试验共设4个处理。

所有处理等碳量设置，传统施肥按照18kg·667m-2，分2次施肥，基追比为7∶3，生物有机肥一次性施入。重复3次，随机区组排列，小区长17.5m，宽5.5m，小区间距0.5m，区组距1m，四周保护行宽1m。以含氮量46%的尿素为氮源，以含P2O512%的过磷酸钙为磷源。各处理施磷肥(P2O5)26kg·hm-2。无机肥按照18kg·667m-2，分2次施肥，基追比为7∶3，生物有机肥一次性施入。翻入0～20cm土壤。春玉米在2021年4月29日播种，当年9月27日收获；生长期间人工及时去除杂草，玉米收获后土壤休闲。

土壤样品采集：分别在玉米生长的每个生育期，采用5点采样法用土钻采集0～20cm土壤样品，带回实验室于4℃条件下保存，检测土壤微生物指标。

1.3 产量测定

玉米收获时期，每个小区选取16m2(共90株玉米)，掰下玉米后称重，然后从中选取15个(能代表本小区实际情况)带回脱粒后自然风干，称重，以此计算产量。

1.4 计算方法与数据分析

试验数据用Microsoft Excel 2013和SAS 9.1软件进行统计，利用SAS软件包中的PROC GLM(SAS 9.1，SAS Institute)程序进行产量、土壤微生物碳氮等的方差分析，用以比较不同施氮处理对其的影响；用Sigmaplot 10.0绘制动态变化图。

2 结果与分析

2.1 有机无机肥配施对春玉米产量及品质的影响

有机无机肥配施对春玉米产量的影响见表1。结果表明，施肥处理显著增加了春玉米产量，平均产量为13.26t·hm-2，A处理春玉米产量仅为8.02t·hm-2，与A处理相比，施肥处理春玉米产量增幅达到1.6倍。与B处理(12.79t·hm-2)相比，有机无机肥配施显著增加春玉米产量(13.5t·hm-2)，增幅为5.55%，有机无机肥不同配比，差异不明显。

表1 各处理肥料情况表

有机无机肥配施对玉米籽粒品质的影响见表2。A处理玉米籽粒水分含量为12.14%，与A处理相比，5种施肥处理玉米籽粒平均水分含量为12.32%，差异性不显著(P>0.05)。A处理玉米籽粒总淀粉含量55.15%，4种施肥处理玉米籽粒平均总淀粉含量为66.53%，施肥处理能显著增加玉米籽粒的总淀粉含量，施肥处理之间，B处理玉米籽粒总淀粉含量为65.63%，有机无机肥配施玉米籽粒总淀粉含量均值为66.44%，差异性不显著(P>0.05)，2种有机无机肥配施玉米籽粒总淀粉含量从大到小为E>D。

表2 有机无机肥配施对春玉米产量及品质的影响

5种不同处理粗蛋白含量从大到小依次为C>D>E>B>A，与A处理相比，4种施肥处理能显著增加玉米籽粒粗蛋白含量，与B处理相比，D、E 2种有机无机肥配施粗蛋白含量虽然增幅不显著，但是可以增加玉米籽粒粗蛋白含量，其增幅分别为3.5%、8.3%，与D处理相比，E处理玉米籽粒粗蛋白含量减少0.44%。A处理玉米籽粒粗纤维含量为4.54%，与A处理相比，施肥处理粗纤维含量均值为4.21%。4种不同施肥处理粗纤维含量从大到小依次为A>B>D>E>C，与B处理相比，2种有机无机肥配施玉米籽粒粗纤维含量均值为8.94%，降幅为8.27%，与A处理相比，降幅分别为10.35%、9.69%。

A处理玉米籽粒粗脂肪含量为3.22%，与A处理相比，2种有机无机肥配施处理显著增加粗脂肪含量，其增幅分别为35.09%、51.55%。B处理玉米籽粒粗脂肪含量为4.09%，增幅为27.01%，与B处理相比，2种有机无机肥配施处理玉米籽粒粗脂肪含量增幅分别为6.35%、19.31%。

2.2 有机无机肥配施对土壤微生物碳的影响

如图1所示，各施肥处理较A处理相比均能显著增加土壤微生物碳含量。各生育期土壤微生物碳含量从高到低顺序为D>E>C>B>A，成熟期D处理土壤微生物碳较A、B、C、E处理分别提高90.40%、45.39%、41.86%、14.48%，表明施用30%有机肥效果最优，且有机无机肥配施较常规施肥处理，土壤微生物碳均达到显著差异。

图1 不同处理土壤微生物碳动态变化

2.3 有机无机肥配施对土壤微生物氮的影响

如图2所示，5个不同施肥处理的土壤微生物氮变化趋势为D>E>B>C>A，表明施肥处理能显著增加土壤微生物氮含量。成熟期处理D土壤微生物碳较A、B、C、E处理分别提高344.17%、78.03%、111.08%、25.01%，表明施用30%有机肥效果最优。B处理比C处理的微生物氮含量高，说明单一施用无机肥能增加土壤微生物氮含量，且有机无机肥配施较常规施肥处理，土壤微生物碳均达到显著差异。

图2 不同处理土壤微生物氮动态变化

3 讨论与结论

土壤微生物生物量碳、氮是土壤有机质重要组成部分，直接反映土壤养分供给能力[12]。试验结果表明，与对照和单施有机肥处理相比，有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、氮各时期含量均显著增加。与不施肥处理相比，施肥处理均有利于土壤微生物生物量碳、氮提高，2组有机无机肥配施处理中，30%有机肥处理更有利于土壤微生物生物量碳、氮含量增加。这与刘艳丽[13]研究结果一致，有机无机配施利于增加土壤微生物生物量碳、氮含量，增加微生物活性，改良土壤物理性状，说明配施方法活化土壤能力显著高于单一施肥方法。

通过产量结果比较可知，配施可提高玉米产量，增加玉米穗粒数，配施30%有机肥处理产量高。