多功能專用肥對(duì)土壤理化性質(zhì)和制種玉米增產(chǎn)效果的影響

張春梅, 秦嘉海,王愛勤，閆治斌，肖占文，趙蕓晨，程紅玉，毛小遠(yuǎn)

(1.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅 張掖734000； 2.中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所，甘肅 蘭州731000；3.甘肅敦煌種業(yè)股份有限公司，甘肅 酒泉 735000)

甘肅河西內(nèi)陸灌區(qū)憑借其優(yōu)越的玉米種子生產(chǎn)條件，近10年來建立了玉米(Zeamays)制種生產(chǎn)基地10萬hm2，產(chǎn)種量達(dá)6.5億kg，年玉米制種面積達(dá)6.7萬hm2以上，產(chǎn)量超過40.2萬t，已成為全國最大的玉米制種基地[1]。但目前日益凸現(xiàn)的首要問題在于隨著玉米制種面積的不斷擴(kuò)大，盲目施用化肥，而市場(chǎng)上流通的復(fù)合肥有效成分和比例不符合本區(qū)制種玉米田養(yǎng)分現(xiàn)狀和玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收比例，導(dǎo)致生長(zhǎng)期有機(jī)肥缺乏的現(xiàn)象較為普遍，制種玉米品質(zhì)和產(chǎn)量下降，嚴(yán)重影響河西地區(qū)玉米制種業(yè)的發(fā)展。因此，研發(fā)制種玉米多功能專用肥是提高制種玉米品質(zhì)和產(chǎn)量的關(guān)鍵所在。針對(duì)上述問題，本試驗(yàn)選擇土壤結(jié)構(gòu)改良劑——聚乙烯醇[2]、保水劑、(NH4)2HPO4、ZnSO4·7H2O、CO(NH2)2和有機(jī)質(zhì)含量高的糠醛渣[3-5]為材料合成多功能制種玉米專用肥，探索適合河西內(nèi)陸灌區(qū)土壤與氣候特點(diǎn)的制種玉米專用肥配方并進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，以期為河西地區(qū)制種玉米合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1田間試驗(yàn) 于2010年在甘肅省酒泉市肅州區(qū)上壩鎮(zhèn)光輝村四社連作10年的制種玉米田內(nèi)進(jìn)行，海拔高度1 600 m，年平均氣溫7.9 ℃，年均降水量85.50 mm，年均蒸發(fā)量2 100 mm，無霜期130 d。土壤類型是潮土[7]，該地0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)14.50 g·kg-1，堿解N 82.45 mg·kg-1，速效P 10.63 mg·kg-1，速效K 158.36 mg·kg-1，有效Zn 0.39 μg·g-1，且pH值為7.82。參試材料：糠醛渣，含有機(jī)質(zhì)76%，全N 0.61%，全P 0.36%，全K 1.18%，pH值為2.1，系臨澤縣匯隆化工有限責(zé)任公司產(chǎn)品；聚乙稀醇，分子質(zhì)量5 500～7 500，pH值6.0～8.0，粘度12～16，粒徑0.05 mm，系甘肅蘭維新材料有限公司產(chǎn)品；保水劑，吸水倍率645 g-1，粒徑1～2 mm ，系甘肅張掖市民樂縣福民精細(xì)化工有限公司產(chǎn)品；CO(NH2)2，含N 46%；(NH4)2HPO4，含N 18%、P2O546%；ZnSO4·7H2O，含Zn 23%；參試玉米品種為鄭單958(鄭58×昌7-2)。

1.1.2盆栽試驗(yàn) 于2011年在河西學(xué)院生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)樓樓頂進(jìn)行，參試土壤類型與田間試驗(yàn)相同。多功能專用肥配方比例為聚乙烯醇30 kg，保水劑30 kg，(NH4)2HPO4420 kg，ZnSO4·7H2O 52 kg，CO(NH2)2 736 kg，糠醛渣225 kg，含有機(jī)質(zhì)7.60%，N 29.32%，P2O513.80%，Zn 0.92%，水分5%～6%，pH值5.50～6.50。參試作物與田間試驗(yàn)相同。栽培容器為膠木桶，口徑300 mm，底徑280 mm，高350 mm。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)處理

田間試驗(yàn)：試驗(yàn)小區(qū)面積設(shè)置為6 m×4 m，每個(gè)小區(qū)區(qū)間起壟，壟寬40 cm，壟高20 cm，播種時(shí)間為2010年5月1日，母本定植株距30 cm，行距50 cm，父本以滿天星配置，株距50 cm。不同處理肥料的40%在玉米播種時(shí)一次性做底肥施入，剩余60%的肥料在玉米拔節(jié)期結(jié)合灌水追施，在玉米拔節(jié)期、孕穗期、小喇叭口期、大喇叭口期、灌漿期、乳熟期各灌水1次，每次灌水800 m3·hm-2，于2010年9月25日對(duì)每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的玉米進(jìn)行單獨(dú)收獲，將小區(qū)產(chǎn)量折合成公頃產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

盆栽試驗(yàn)：稱取過10 mm篩的風(fēng)干土10 kg，置于膠木桶內(nèi)，根據(jù)試驗(yàn)處理的肥料用量，將各種肥料稱好混合后，取40%的肥料與膠木桶內(nèi)風(fēng)干土混合做底肥，將盆缽置于樓頂陽臺(tái)上。2011年4月20日澆水，每盆定量7 000 mL。澆水后第5天播種，深度約5 cm，每桶播種6株，每隔5 d定量澆水5 000 mL,使土壤自然含水量達(dá)到50%。出苗后間苗，每桶留5株。 60%的肥料在玉米拔節(jié)期結(jié)合灌水追施。于2011年9月5日玉米收獲時(shí)選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻且具有代表性的單株進(jìn)行考種，測(cè)定穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量、百粒重。于2011年9月5日玉米收獲后采集0～20 cm土樣，并在陰涼干燥處風(fēng)干，測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

1.2.2試驗(yàn)處理

田間試驗(yàn)：選擇聚乙烯醇、保水劑、(NH4)2HPO4、CO(NH2)2、糠醛渣、ZnSO4·7H2O為6個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)計(jì)3個(gè)水平，按正交表L9(36)設(shè)計(jì)9個(gè)試驗(yàn)處理(表1)。

盆栽試驗(yàn)：在純N、P2O5投入量相等的條件下(純N 312.00 kg·hm-2，純P2O5168.00 kg·hm-2)，試驗(yàn)共設(shè)計(jì)3個(gè)處理，處理1為對(duì)照(不施肥)；處理2為傳統(tǒng)化肥，CO(NH2)20.238 g·kg-1土+(NH4)2HPO40.162 g·kg-1土[折CO(NH2)2535.78 kg·hm-2+(NH4)2HPO4365.22 kg·hm-2]；處理3為多功能專用肥，多功能專用肥0.494 g·kg-1土(折多功能專用肥1 113.17 kg·hm-2)；每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

表1 L9(36)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 L9(36) orthogonal experimental design

1.2.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

田間試驗(yàn)：于2010年9月28日對(duì)每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的玉米進(jìn)行單獨(dú)收獲保存，并將小區(qū)產(chǎn)量折合成公頃產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

盆栽試驗(yàn)：

土壤自然含水量=[(濕土質(zhì)量-烘干土質(zhì)量)/烘干土質(zhì)量]×100%;

土壤容重=環(huán)刀內(nèi)濕土的質(zhì)量/(100+自然含水量)；

土壤總孔隙度=[(土壤密度-土壤容重)/土壤密度]×100；

土壤毛管孔隙=自然含水量 ×土壤容重；

土壤非毛管孔隙=總孔隙度-毛管孔隙度；

土壤蓄水量=土壤容重×自然含水量×土層深度×面積；

土壤團(tuán)聚體測(cè)定采用濕篩法；土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀法；土壤pH值采用5∶1水土比浸提，用pH-2F數(shù)字pH計(jì)測(cè)定。出苗后45 d，采集3株玉米植株測(cè)定生長(zhǎng)速度、地上部分鮮質(zhì)量和地上部分干質(zhì)量。玉米植株莖粗采用游標(biāo)卡尺測(cè)量。地上部分干質(zhì)量的測(cè)量，將作物放入烘箱105 ℃殺青20 min，然后75 ℃烘至質(zhì)量恒定再稱量。

1.2.4統(tǒng)計(jì)分析 土壤物理化性質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分及玉米植物學(xué)性狀和產(chǎn)量采用DPS V 13.0軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1多功能專用肥配方的確定 2010年9月28日玉米收獲后， 處理9極顯著高于處理1、2、3、4、5、6、7、8(P<0.01)；處理3與處理2、4、5差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于處理1、6、7、8(P<0.05)；處理1與處理7差異不顯著。由此可見，處理9為多功能專用肥最佳配方(表1)。

2.2不同處理對(duì)土壤理化特性的影響

2.2.1不同處理對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響 從2010年9月5日玉米收獲后測(cè)定數(shù)據(jù)可以看出，不同處理土壤容重從大到小的順序是對(duì)照>傳統(tǒng)化肥>多功能專用肥。多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥、對(duì)照比較，容重分別降低了0.04和0.05 g·cm-3，差異極顯著(P<0.01)(表2)。總孔隙度從大到小的順序是多功能專用肥>傳統(tǒng)化肥>對(duì)照。多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥、對(duì)照比較，總孔隙度分別顯著增加了2.99%和3.77%(P<0.05)(表2)。不同處理土壤團(tuán)聚體從大到小的順序是多功能專用肥>傳統(tǒng)化肥>對(duì)照；多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥、對(duì)照比較，團(tuán)聚體顯著增加了3.94%和4.48%(表2)。

2.2.2不同處理對(duì)土壤自然含水量和蓄水量的影響 不同處理土壤自然含水量、蓄水量從大到小的順序是多功能專用肥>傳統(tǒng)化肥>對(duì)照。多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥、對(duì)照比較，自然含水量、蓄水量分別顯著增加了1.02%、16.60 m3·hm-2和1.27%、20.00 m3·hm-2(P<0.05)(表3)。

2.2.3不同處理對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響 不同處理土壤有機(jī)質(zhì)從大到小的順序是多功能專用肥>傳統(tǒng)化肥>對(duì)照;多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥、對(duì)照比較，土壤有機(jī)質(zhì)分別顯著增加了0.44和0.53 g·kg-1(P<0.05)(表3)。不同處理土壤酸堿度從大到小的順序是對(duì)照>傳統(tǒng)化肥>多功能專用肥；多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥、對(duì)照比較，pH值分別顯著降低了0.06和0.09(表3) 。

表2 不同處理對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響Table 2 Effects of different treatments on soil physical properties

表3 不同處理對(duì)土壤含水量和化學(xué)性質(zhì)的影響Table 3 Effects of different treatments on soil water content and chemical properties

2.3不同處理對(duì)玉米幼苗植物學(xué)性狀的影響 據(jù)玉米出苗45 d后測(cè)定結(jié)果可以看出，不同處理玉米幼苗植物學(xué)性狀從好到差的順序是多功能專用肥>傳統(tǒng)化肥>對(duì)照。多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥、對(duì)照比較，玉米生長(zhǎng)速度分別極顯著地增加了0.73和1.14 mm·d-1(P<0.01),玉米地上部分鮮質(zhì)量分別極顯著地增加了2.17和6.31 g·株-1,玉米地上部分干質(zhì)量分別極顯著增加了0.80和1.59 g·株-1(表4)。

2.4不同處理對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)性狀和增產(chǎn)效果的影響 從2011年9月22日，玉米收獲后室內(nèi)考種結(jié)果可以看出，不同處理玉米經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量從大到小的順序是多功能專用肥>傳統(tǒng)化肥>對(duì)照，多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥、對(duì)照比較，玉米穗粒數(shù)分別顯著增加了12.68和33.96?！?1穗(P<0.01),玉米穗粒重分別顯著增加了3.95和10.89 g·穗-1(P<0.01),玉米百粒重分別顯著增加了0.20(P<0.05)和0.72 g(P<0.01),玉米產(chǎn)量分別增加了311.63和1 008.45 kg·hm-2，增產(chǎn)率分別為5.18%和18.97%(表5)。

2.5不同處理對(duì)玉米施肥利潤的影響 采用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理統(tǒng)計(jì)分析可以看出，不同處理玉米增產(chǎn)值、施肥利潤為多功能專用肥>傳統(tǒng)化肥，多功能專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，增產(chǎn)值、施肥利潤分別增加了1 558和517元·hm-2(表6)。

表4 不同處理對(duì)玉米幼苗植物學(xué)性狀的影響Table 4 Effects of different treatments on botany traits of maize

表6 不同處理對(duì)玉米施肥利潤的影響Table 6 Effects of different treatments on fertilization profit of maize CNY·hm-2

3 討論

施肥水平對(duì)玉米個(gè)體生長(zhǎng)和群體產(chǎn)量具有重要影響。磷、鉀、鋅肥能顯著提高墨西哥玉米草(Zeamexicana)的產(chǎn)量并改善其營養(yǎng)品質(zhì)[6]，配方施肥可顯著提高黑麥草(Loliumperenne)鮮草產(chǎn)量及總能量(GE)的產(chǎn)出[7]，多功能專用肥配方施肥顯著提高了制種玉米的經(jīng)濟(jì)性狀和效益[8-9]。在甘肅省張掖市制種玉米田用7種不同專用配方肥料進(jìn)行田間篩選試驗(yàn)，結(jié)果表明，施專用肥均比習(xí)慣施肥增產(chǎn)[10]，玉米專用配方施肥處理有利于提高青貯玉米的生物產(chǎn)量和平均單株質(zhì)量[11]。配方施肥顯著提高了熱研2號(hào)柱花草(Stylosanthesguianensiscv. Reyan No.2)的產(chǎn)量和品質(zhì)[12]，氮、磷、鉀配方施肥使桂牧1號(hào)雜交象草(Pennisetumpurpureumcv. Guimu-1)達(dá)到了良好的生產(chǎn)效果與效益[13]。本研究以土壤結(jié)構(gòu)改良劑(聚乙烯醇)、保水劑、(NH4)2HPO4、ZnSO4·7H2O、CO(NH2)2和糠醛渣為材料，合成了集營養(yǎng)、保水、改土為一體的多功能專用肥，具有明顯的改土培肥作用。多功能專用肥中的糠醛渣含有豐富的有機(jī)質(zhì)，使土壤疏松，容重降低，孔隙度增大，對(duì)提升土壤有機(jī)質(zhì)具有重要的意義。且多功能專用肥中的糠醛渣是強(qiáng)酸性物質(zhì)，降低了河西石灰土壤的酸堿度。多功能專用肥中的聚乙烯醇分子鏈上含有大量的羥基 (-OH)，羥基的H鍵與土壤顆粒牢固的結(jié)合在一起，在土壤中能夠形成較穩(wěn)定的團(tuán)聚體，改善土壤的水、肥、氣、熱狀況。多功能專用肥中的保水劑吸水率較大，糠醛渣在土壤中合成腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)是一種親水膠體，有強(qiáng)大的吸水能力，在提高土壤自然含水量和蓄水量方面具有重要的意義。

[1] 佟屏亞．河西地區(qū)玉米制種基地考察報(bào)告[J]．種子世界,2005(5)：4-8.

[2] 孫云秀．土壤結(jié)構(gòu)改良劑的改土效果及其使用的研究[J]．干旱地區(qū)研究,1988(3):51-52.

[3] 秦嘉海, 陳廣泉．糠醛渣混合基質(zhì)在番茄無土栽培中的應(yīng)用[J]．中國蔬菜,1997(4):13-15.

[4] 秦嘉海,金自學(xué),劉金榮．含鉀有機(jī)廢棄物糠醛渣改土培肥效應(yīng)研究[J]．土壤通報(bào),2007,38(4)：705-708.

[5] 秦嘉海,呂彪.河西土壤與合理施肥[M]．蘭州：蘭州大學(xué)出版社,2001:150-155.

[6] 趙東海,胡華鋒,介曉磊，等．氮磷鉀鋅肥配施對(duì)墨西哥玉米草首次刈割產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]．草業(yè)科學(xué)，2010,27(12)：87-91.

[7] 占麗平,魯劍巍,楊娟,等．施肥對(duì)黑麥草生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J]．草業(yè)科學(xué),2011,28(2):260-268.

[8] 王叁俊,秦嘉海,王愛勤,等．多功能專用肥配方篩選及其對(duì)制種玉米經(jīng)濟(jì)性狀和效益影響的研究[J]．種子科技,2012(4):21-23.

[9] 秦嘉海,王愛勤,閆治斌,等．多功能專用肥對(duì)河西內(nèi)陸灌區(qū)制種玉米經(jīng)濟(jì)性狀及效益的影響[J]．耕作與栽培,2011(2):26-28.

[10] 周俊,侯德明,薛勇，等．制種玉米專用配方肥田間篩選試驗(yàn)研究[J]．甘肅農(nóng)業(yè)，2008(10):76-77.

[11] 方勇,程林潤,朱璞,等．施肥處理對(duì)南方青貯玉米產(chǎn)量和植株性狀的影響[J]．草業(yè)科學(xué),2010,27(3):98-101.

[12] 楊帆,張宇,余愛,等．配方施肥對(duì)熱研2號(hào)柱花草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]．草業(yè)學(xué)報(bào),2012,21(2):264-270.

[13] 閆景彩,陳金龍．氮磷鉀配施對(duì)田周地種植桂牧1號(hào)雜交象草產(chǎn)量及效益的影響[J]．草業(yè)科學(xué),2009,26(12):98-102.