玉米产量、肥料利用率对化肥减量配施微生物菌肥的响应

摘""" 要：为探明化肥减量配施微生物菌肥调控玉米产量、肥料利用率、土壤养分含量的效应，筛选出微生物菌肥最佳用量，以不施肥和常规施肥为对照，在常规施肥减量20%基础上，配施4个用量微生物菌肥（300、600、900、1 200 kg·hm-2）处理，测定玉米穗部性状、产量、肥料利用率、土壤pH值、有机质、元素含量变化。结果表明：化肥减量配施中高用量微生物菌肥对产量影响显著，其中常规施肥减量20%+微生物菌肥900 kg·hm-2，玉米穗长、穗粗、出籽率、穗行数、行粒数和产量显著增加3.29%、2.70%、4.07%、3.76%、1.84%、16.31%，秃尖降低18.18%，同时氮、磷、钾养分利用率显著提高28.20%、27.29%、24.00%；与常规处理相比，化肥减量配施微生物菌肥处理的土壤pH值显著增加6.83%～7.93%，有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量显著增加4.87%～25.80%、1.73%～12.42%、7.72%～28.21%、1.49%～9.31%，且土壤养分含量均随着微生物菌肥用量的增加而升高。从生产经济成本效应考虑，推荐常规施肥减量20%+微生物菌肥900 kg·hm-2的施肥模式应用于玉米生产。

关键词：玉米；产量；肥料利用率；微生物菌肥

中图分类号： S513""""" 文献标识码： A"""""" DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2024.07.004

Response of Maize Yield and Fertilizer Utilization to Reduction in Chemical Fertilizer and Application of Microbial Fertilizer

ZHANG Pan1， MA Jiaqi2， DONG Wenheng1， ZHANG Yingying1， SHI Lili1， HU Tiejun3

（1.Anyang Academy of Agricultural Sciences， Anyang， Henan 455000， China; 2.Anyang Vocation and Technical College， Anyang， Henan 455000， China; 3.Yuyao Agricultural Technology Extension Station， Yuyao， Zhejiang 315400， China）

Abstract： In order to investigate the effects of fertilizer reduction combined with microbial fertilizer on maize yield， fertilizer utilization rate and soil nutrient content，screen out the optimal dosage of microbial fertilizer， the experiment included control groups of no fertilizer application and conventional fertilizer application. On the basis of reducing conventional fertilizer application by 20%， four different dosages of microbial biofertilizers （300， 600， 900， 1 200 kg·hm-2） were applied. Maize ear traits， yield， fertilizer utilization rate， and changes in soil pH， organic matter， and fertilizer element content were measured. The results showed that fertilizer reduction combined with medium and high microbial fertilizer significantly affected the yield formation. With a 20% reduction in conventional fertilization combined with 900 kg·hm-2 microbial fertilizer， the length， ear diameter， seed emergence rate， number of rows， number of grains in rows and yield of corn significantly increased by 3.29%， 2.70%， 4.07%， 3.76%， 1.84% and 16.31%， and the bare tip decreased by 18.18%. Meanwhile， the utilization rates of nitrogen， phosphorus and potassium were significantly increased by 28.20%， 27.29% and 24.00%. Compared with conventional treatment， soil pH value increased by 6.83%-7.93%， and contents of organic matter， alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium increased by 4.87%-25.80%， 1.73%-12.42%， 7.72%-28.21% and 1.49%-9.31%. The soil nutrient content increased with the increase of the amount of microbial fertilizer. Considering the economic cost effect of production， it is recommended to apply the fertilizer mode of 20% reduction of conventional fertilization combined with 900 kg·hm-2 microbial fertilizer to corn production.

Key words：maize; yield; fertilizer utilization rate; microbial fertilizer

玉米是我国面积最大的粮食作物，其中河南常年玉米种植面积为400万hm2，安阳市属于黄淮海夏玉米生产区，种植面积为27万hm2。我国启动实施新一轮粮油主要作物大面积单产提升行动以来，玉米单产提高了72.6 kg，其中化肥是一个重要的影响因素[1]。在玉米种植过程中，不合理施肥的现象较为普遍，严重影响了土壤肥力和生态环境[2]。

微生物菌肥是由一种或数种有益微生物、经工业化培养发酵而成的生物性肥料，它通过改变根际土壤微生物分布，促进作物吸收养分，改良土壤，具有无毒、长效的特点[3-5]。赵苓妍等[6]、张学刚等[7]、李强等[8]对水稻、小麦、玉米的研究均表明，施用微生物菌肥可以提高作物产量，提升品质，改良土壤。

近年来，微生物菌肥替代化肥已成为化肥减量的有效途径。有研究表明，化肥减量配施微生物菌肥可以改善盐碱地土壤理化环境与生物学性状，提升玉米产量和品质，提高经济效益及肥料养分利用效率[9]。刘全凤等[10]研究表明，在氮肥减量配施微生物菌肥条件下，土壤脲酶活性、碱解氮含量、玉米产量均有所提高，且土壤全盐量较低。目前，有关化肥减量配施微生物菌肥对旱作玉米、盐碱地玉米产量和肥料利用率的影响研究较多，但黄淮海等玉米主产区相关研究报道少见。为此，本研究以安玉706为材料，针对黄淮海地区化肥施用过量的现状，设置化肥减量配施不同用量的微生物菌肥，探讨不同施肥模式对玉米穗部性状、产量、肥料利用率、土壤养分的影响，以期获得适宜该地区化肥减量增效的施肥模式，为当地玉米增产提供技术借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验品种和地点

试验于2023年6月在安阳市农业科学院永和试验基地进行。供试玉米品种为安玉706，供试肥料为玖耐控释掺混肥（34-7-8），由中美诺威特生物营养有限公司生产；“金菌冠”微生物菌肥（有机质含量为45%，有效活菌数5亿·g-1），由山东金正大生态工程有限公司提供。试验地前茬作物为小麦。试验地基本理化性质：pH值为5.42，有机质含量为15.62 g·kg-1，有效磷含量为16.54 mg·kg-1，速效钾含量为116.24 mg·kg-1，碱解氮含量为101.94 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验设6个处理：不施任何肥料（CK1）、常规施肥处理（CK2）、常规施肥减量20%+微生物菌肥300 kg·hm-2（T1）、常规施肥减量20%+微生物菌肥600 kg·hm-2（T2），、常规施肥减量20%+微生物菌肥900 kg·hm-2（T3）、常规施肥减量20%+微生物菌肥1 200 kg·hm-2（T4）。常规施肥为基施玖耐控释掺混肥料525 kg·hm-2。控释掺混肥和微生物菌肥全部一次性基施。每个处理设3次重复，随机排列，每个小区面积约100 m2。

1.3 调查项目

1.3.1 玉米产量及穗部性状 每个小区选取代表性的10个果穗，测定穗长、穗粗、轴粗、秃尖长、穗行数、行粒数、出籽率、百粒质量；果穗晾干后，脱粒、称质量，折合14%安全含水量的产量。

1.3.2 土壤养分 施肥前和收获后，采集混合土壤样品，测土壤pH值、有效磷、速效钾、碱解氮、有机质。pH值用电位法测定，有效磷用钼蓝比色法测定，速效钾用火焰光度法测定，碱解氮用碱解扩散法测定，有机质用重铬酸钾容量法测定[11]。

1.3.3 养分利用率 玉米收获后，每小区取5株代表性植株，烘干后测植株化学元素含量。植株全氮采用凯氏定氮法测定，全磷采用钒钼黄比色法测定，全钾采用火焰光度法测定[12]。公式如下：

氮利用率=（施氮区地上部吸氮量 －不施氮区地上部吸氮量）/施氮量 ×100%"" （1）

磷利用率=（施磷区地上部吸磷量 －不施磷区地上部吸磷量）/施磷量 ×100%（2）

钾利用率=（施钾区地上部吸钾量 －不施钾区地上部吸钾量）/施钾量 ×100%（3）

1.4 数据处理与分析

本研究使用Excel 2007 软件进行数据统计和处理，用SPSS 19.0 数据处理系统进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对玉米果穗性状的影响

由表1可知，与CK2相比，T1处理的各项性状指标均有所降低，其中行粒数和出籽率降低0.94%、2.30%，二者差异显著。与CK2相比，T2、T3、T4处理的穗长增加2.05%～3.29%，秃尖降低10.23%～18.18%，出籽率增加1.50%～4.07%，T3处理差异显著；穗行数增加1.46%～3.76%，行粒数增加0.61%～1.84%，T3、T4处理差异显著；穗粗增加1.45%～2.70%，百粒质量增加0.92%～2.35%，各处理间差异不显著；轴粗增加4.32%～8.85%，T2、T3、T4处理差异显著。T3处理的各项性状指标值均为最高。与T3处理相比，T4处理的轴粗、行粒数、出籽率显著减少3.21%、0.83%、3.24%，其余性状差异不显著。由图1可知，与CK2相比，T1处理的产量减少3.72%，T2处理的产量增加4.54%，二者无显著差异，T3、T4处理的产量显著增加16.31%、10.00%。与T2处理相比，T3处理显著增产11.26%；与T4处理相比，T3处理增产不显著。

2.2 不同施肥处理对氮、磷、钾肥料利用率的影响

由表2可知，T3处理的氮、磷、钾元素吸收量均为最高。差异显著性结果表明，T3处理的氮、磷、钾元素吸收量与T1处理差异显著，与T2、T4处理差异不显著。与CK2相比，T2、T3、T4处理的氮肥利用率显著提高16.89%～28.20%，磷肥利用率显著提高15.87%～27.29%，钾肥利用率显著提高16.47%～24.00%；与T3处理相比，T4处理的肥料利用率有所减少，但无显著差异。

2.3 不同施肥处理对土壤养分的影响

由图2可知，与CK2相比，T1、T2、T3、T4处理的pH值显著增加6.83%～7.93%，有机质显著增加4.87%～25.80%，有效磷显著增加7.72%～28.21%，碱解氮增加1.73%～12.42%，速效钾增加1.49%～9.31%；除T1处理外，T2、T3、T4处理与CK2相比差异显著。除pH值外，各养分含量均随着微生物菌肥用量的增加呈上升的趋势，其中T4处理的各养分含量均为最高值。与T1、 T2处理相比，T4处理的有机质含量显著提高19.96%、12.35%，有效磷含量显著提高19.02%、8.23%；与T1处理相比，T4处理的碱解氮含量和速效钾含量显著增加10.51%、7.71%。

2.4 相关性分析

由表3可知，除pH值外，产量与土壤各养分含量和氮、磷、钾元素吸收量均呈显著正相关，其中产量与碱解氮呈极显著正相关；除有机质外，钾元素吸收量与其他土壤养分含量呈显著正相关，氮、磷元素吸收量与土壤养分含量均无显著相关；有机质与有效磷和速效钾呈极显著正相关，碱解氮与有效磷和速效钾呈极显著正相关，有效磷与速效钾有呈极显著正相关；氮、磷、钾元素吸收量之间呈显著正相关。由此可见，产量的增加与土壤养分和氮、磷、钾元素吸收的提高密切相关。除pH值外，土壤养分之间有显著的促进作用，氮、磷、钾吸收量之间也有显著的促进作用。

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 合理施用微生物菌肥能够改良微生态，提高植株根系吸收养分的能力，从而增加作物产量[13-14]""""" 本研究中，化肥减量配施低用量微生物菌肥，玉米各经济性状均有所下降，化肥减量配施中高用量微生物菌肥，玉米经济性状和产量有所提高。混施微生物菌肥增产的原因可能是微生物菌肥的菌种含有多种有益微生物，可以将土壤中难以被植物吸收利用的营养物质转化为可以被植物吸收利用的化合物。值得注意的是，微生物菌肥含有大量的活性菌，所以不能同时与杀菌剂、除草剂、稻草灰等混合使用。本研究还发现，随着微生物菌肥用量的增加，玉米产量性状呈先增后减的趋势。胡铁军等[15]试验结果显示，配施中等用量微生物菌肥的玉米产量最高，这与本研究结果类似。

3.1.2 肥料利用率是评价施肥合理性的重要依据""" 本研究发现，与常规施肥相比，配施微生物菌肥的各处理，肥料利用率显著提高，以常规施肥减量20%+微生物菌肥900 kg·hm-2的处理效果最好。黄鹏等[16]、方成等[17]研究结果表明，施用微生物菌肥可以提高玉米的肥料利用率，这与本研究结果一致。同时，本研究中，微生物菌肥施用超过一定范围，元素吸收量和肥料利用率会出现先升高后降低的现象。原因可能是施用过量的微生物菌肥，使得土壤微生物种群数量过多，消耗土壤中大量养分，作物无法获得足够的养分，而且微生物产生的代谢产物也会对作物根系产生毒害，减弱其吸收养分的能力，造成作物减产[18]。由此可见，合理施用微生物菌肥能提高氮、磷、钾吸收量和肥料利用率，提升玉米产量，但过量施用会造成浪费，不利于作物生长。

3.1.3 土壤养分是土壤肥力的重要组成部分，决定着农作物的品质 冯玉倩等[19]研究发现，施用微生物菌肥可降低土壤含盐量，提高碱解氮、速效钾和有机质含量。孟阿静等[20]研究表明，采用不同量黄腐酸配施微生物菌肥能显著提高土壤各养分含量，且各养分含量随着微生物菌肥用量的增加而增加，本研究也得到相同的结果。微生物菌肥中的功能微生物会产生一些糖类等次生代谢产物，与植物分泌的某些粘性物质有机结合形成团聚体，可以增加土壤黏性、减少土壤有机质的损失，增加土壤保水保肥的能力[21]。并且，微生物菌肥自身含有大量的有机质，有利于提高土壤有机质含量，而有益微生物能分解转化土壤中矿质养分以及土壤中残枝、残根、落叶等有机物，补充土壤养分，从而提高土壤肥力[22]。根据相关性分析，除pH值外，产量与土壤各养分含量和氮、磷、钾元素吸收量均有显著正相关。由此可见，微生物菌肥能提升土壤养分，提高氮、磷、钾元素的吸收量，从而增加产量。

3.2 结论

本研究结果表明，化肥减量配施中高用量微生物菌肥可以提高玉米产量，增加氮、磷、钾元素吸收量，提高肥料利用率，增加土壤养分含量，以常规施肥减量20%+微生物菌肥900 kg·hm-2的效果最佳，推荐该施肥模式应用推广于当地生产。

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