有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥對土壤物理性質(zhì)和玉米施肥利潤的影響

馬宗海，馬世軍，閆治斌，王學(xué)，閆富海，李世風(fēng)，秦嘉海，郭增鵬

1.甘肅敦煌種業(yè)股份有限公司，甘肅 酒泉 735001；2.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅 張掖 734000

有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥對土壤物理性質(zhì)和玉米施肥利潤的影響

馬宗海1，馬世軍1，閆治斌1，王學(xué)1，閆富海1，李世風(fēng)1，秦嘉海1，郭增鵬2

1.甘肅敦煌種業(yè)股份有限公司，甘肅 酒泉 735001；2.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅 張掖 734000

在甘肅省張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)楊家墩村四社制種玉米田內(nèi)，采用田間試驗方法，篩選出了有機抗旱性專用肥配方，通過與傳統(tǒng)配方比對照施肥，發(fā)現(xiàn)其對土壤理化性質(zhì)和增產(chǎn)效益具有一定影響。

抗旱性專用肥；土壤；物理性質(zhì)；制種玉米；增產(chǎn)效益

甘肅河西內(nèi)陸灌區(qū)日照時間為3 000～3 400 h，年均溫度7.0～7.5℃，≥10℃的積溫為2 400～2 800℃，年降水量80～250 mm，年蒸發(fā)量1 800～2 500 mm，海拔在1 400～1 650 m[1]，是雜交玉米制種的最佳區(qū)域，近年來雜交玉米制種基地穩(wěn)定在6.67萬hm2左右[2]。

目前生產(chǎn)中存在的主要問題是：河西內(nèi)陸灌區(qū)蒸發(fā)量大，降水量小，水資源匱乏，制種玉米4月中旬播種時土壤自然含水量低，出苗不整齊，造成缺苗斷壟；在開花期經(jīng)常遇到干旱，使制種玉米不能正常授粉，結(jié)實率降低，導(dǎo)致制種玉米產(chǎn)量下降[3]。因此，研究和開發(fā)集營養(yǎng)、保水為一體的有機抗旱專用肥成為復(fù)合肥研發(fā)的關(guān)鍵所在。

近年來，有關(guān)復(fù)合肥研究受到了廣泛關(guān)注[4，5]，有關(guān)制種玉米有機抗旱專用肥還未見報道。本文針對上述存在的問題，選擇以玉米專用肥、土壤酵母肥、商品有機肥、硫酸鋅、保水劑（聚丙烯酰胺）[6，7]為原料，采用正交試驗方法確定專用肥原料最佳配合比例，合成有機抗旱專用肥，解決傳統(tǒng)復(fù)混肥只具備營養(yǎng)，不具有機、保水的疑難問題，為河西內(nèi)陸灌區(qū)制種玉米產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014年在甘肅省張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)楊家墩村四社村民劉玉明連續(xù)種植制種玉米13年的基地上進行，試驗地海拔高度為1 501 m，東經(jīng)100°28′36″，北緯38°51′47″，年均氣溫7.50℃，年均降水量116 mm，年均蒸發(fā)量1 900 mm，無霜期160 d，土壤類型是灌漠土[1]，0～20 cm耕作層含有機質(zhì)含量16.21 g/kg，堿解氮60.31 mg/kg，速效磷11.80 mg/kg，速效鉀156.28 mg/kg，pH值8.23，全鹽1.6 g/kg，土壤質(zhì)地為輕壤質(zhì)土，前茬作物是制種玉米。

1.2 試驗材料

商品有機肥，濟南羅門哈斯生物技術(shù)公司產(chǎn)品，含有機質(zhì)＞30%,氮、磷、鉀＞4%；玉米專用肥（自己配制），將尿素、磷酸二銨重量按0.70∶0.30百分比混合，含氮37.50%、磷13.80%；土壤酵母肥，澳大利亞獨資生物工程有限公司產(chǎn)品；硫酸鋅，新疆先科農(nóng)資有限公司產(chǎn)品；聚丙烯酰胺（保水劑），聊城市長龍化工原料有限公司產(chǎn)品；有機抗旱專用肥，將玉米專用肥、土壤酵母肥、商品有機肥、硫酸鋅、聚丙烯酰胺重量按0.278 9∶0.063 3∶0.633 9∶0.014 26∶0.009 6百分比混合，含有機質(zhì)18.90%、氮19.52%、磷6.12%、鋅0.33%。玉米品系為吉祥一號，由甘肅敦煌種業(yè)股份有限公司提供。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗處理

試驗Ⅰ，有機抗旱專用肥配方篩選：2013年4月20日，選擇玉米專用肥、土壤酵母肥、商品有機肥、硫酸鋅、聚丙烯酰胺為5個因素，每個因素設(shè)計3個水平，按正交表L9（35）設(shè)計9個處理（見表1），按表1因子與水平編碼括號中的數(shù)量稱取各種原料混合均勻后組成9個試驗處理。每個試驗小區(qū)單獨收獲，將田間試驗小區(qū)產(chǎn)量折合成公頃產(chǎn)量，采用正交試驗分析方法計算出各因素不同水平的T值和因素間效應(yīng)值（R），確定因素間最佳組合，組成保水型配方。

表1 L9（35）正交試驗設(shè)計表

試驗Ⅱ，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較試驗:在純氮、磷投入量相等的條件下（純氮468.48 kg/hm2+磷146.88 kg/hm2)。試驗共設(shè)計3個處理。處理1：對照（不施肥）；處理2：傳統(tǒng)化肥，尿素施用量893.48 kg/hm2+磷酸二銨施用量319.30 kg/hm2；處理3：有機抗旱專用肥，施用量為2 400 kg/hm2。每個試驗處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。

1.3.2 種植方法

小區(qū)面積為32 m2（4 m×8 m），磷酸二銨、有機抗旱專用肥在播種前施入0～20 cm耕作層作肥底，尿素分別在玉米大喇叭口期和開花期結(jié)合灌水追施，追肥方法為穴施，播種時間為2014年4月18日，播種深度為4～5 cm，株距為22 cm，行距為50 cm，父母本行比為1∶7，再配置滿天星父本，株距為50 cm。分別在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、開花期、灌漿期、乳熟期各灌水1次，每個小區(qū)灌水量相等。

1.3.3 測定項目與方法

玉米收獲后測玉米農(nóng)藝性狀，莖粗采用游標(biāo)卡尺法；地上部分干重、根系干重采用105℃烘箱殺青30 min，80℃烘干至恒重。2014年9月13日玉米收獲時，在試驗小區(qū)內(nèi)隨機采集30個果穗，風(fēng)干30 d后測定玉米經(jīng)濟性狀，每個試驗小區(qū)單獨收獲，將小區(qū)產(chǎn)量折合成公頃產(chǎn)量進行統(tǒng)計分析。

玉米收獲后，分別在試驗小區(qū)內(nèi)按S形路線布點，采集0～20 cm耕作層土樣4 kg，用四分法帶回1 kg混合土樣，風(fēng)干后過1 mm篩供室內(nèi)化驗分析，其中土壤容重、土壤團聚體用環(huán)刀采集原狀土，未進行風(fēng)干。

土壤容重按公式土壤容重=環(huán)刀內(nèi)濕土質(zhì)量÷100+自然含水量求得。

土壤總孔隙度按公式土壤總孔隙度=土壤比重-土壤容重÷土壤比重×100求得。

土壤毛管孔隙度按公式土壤毛管孔隙度=自然含水量×土壤容重×100求得。

土壤非毛管孔隙度按公式土壤非毛管孔隙度=總孔隙度-毛管孔隙度求得。

飽和蓄水量按公式飽和蓄水量=面積×總孔隙度×土層深度求得。

毛管蓄水量按公式毛管蓄水量=面積×毛管孔隙度×土層深度求得。

非毛管蓄水量按公式非毛管蓄水量=面積×非毛管孔隙度×土層深度求得。

>0.25 mm團聚體采用干篩法[8]。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理方法

經(jīng)濟性狀和產(chǎn)量采用DPS V13.0軟件分析；差異顯著性采用多重比較，LSR檢驗。

2 結(jié)果分析

2.1 有機抗旱專用肥配方確定

從2013年正交試驗資料統(tǒng)計分析可以看出，不同因素間的效應(yīng)（R）是A>D>E>B>C，說明影響玉米產(chǎn)量的因素依次是：玉米專用肥>硫酸鋅>聚丙烯酰胺>土壤酵母肥>商品有機肥。比較各因素不同水平的T值可以看出，TA2>TA1> TA3，TC2>TC3>TC1，說明玉米產(chǎn)量隨玉米專用肥和商品有機肥施用量的增大而增加。當(dāng)玉米專用肥和商品有機肥施用量分別超過1 320 kg/hm2和3 000 kg/hm2，玉米產(chǎn)量又隨玉米專用肥和商品有機肥施用量的增大而降低。TB1>TB3和TB2，TE1>TE3和TE2，說明土壤酵母肥和聚丙烯酰胺適宜用量一般為300 kg/hm2和45 kg/hm2，TD3>TD2> TD1，說明隨著硫酸鋅施用量的增加，玉米產(chǎn)量也在增加,硫酸鋅適宜用量一般為67.50 kg/hm2。從各因素的T值可以看出，因素間最佳組合為：A2（玉米專用肥1 320 kg/hm2），B1（土壤酵母肥300 kg/hm2），C2（商品有機肥3 000 kg/hm2），D3（硫酸鋅67.50 kg/hm2），E1（聚丙烯酰胺45 kg/hm2），即將玉米專用肥、土壤酵母肥、商品有機肥、硫酸鋅、聚丙烯酰胺重量百分比按0.278 9∶0.063 4∶0.633 9∶0.014 3∶0.009 5混合得到專用肥。

2.2 有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥對土壤物理性質(zhì)的影響

2.2.1 對土壤容重的影響

2014年9月13日玉米收獲后采集耕作層0～20 cm土樣測定結(jié)果可知，不同處理容重變化順序為：對照>傳統(tǒng)化肥>有機抗旱專用肥，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，容重降低了0.14 g/cm3，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，容重降低了0.02 g/cm3，差異不顯著（P＞0.05）（見表3）。

2.2.2 對土壤總孔隙度的影響

從表3看出，總孔隙度變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，總孔隙度增加了4.53%，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照CK比較，總孔隙度增加了0.76%，差異不顯著（P＞0.05）。

2.2.3 對土壤毛管孔隙度的影響

從表3看出，毛管孔隙度變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，毛管孔隙度增加了1.14%，差異顯著（P＜0.05）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，毛管孔隙度增加了0.73%，差異顯著（P＜0.05）。

2.2.4 對土壤非毛管孔隙度的影響

從表3看出，非毛管孔隙度變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，非毛管孔隙度增加了3.39%，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，非毛管孔隙度增加了0.03%，差異不顯著（P＞0.05）（表3）。

2.2.5 對土壤團聚體的影響

表2 L9（35）正交試驗分析

從表3看出，土壤團聚體變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，土壤團聚體增加了5.81%，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照CK比較，土壤團聚體增加了0.12%，差異不顯著（P＞0.05）。

表3 有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥對土壤物理性質(zhì)的影響

2.3 有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥對土壤蓄水量的影響

2.3.1 對土壤飽和蓄水量的影響

2014年9月13日玉米收獲后采集耕作層0～20 cm土樣測定結(jié)果可知，土壤飽和蓄水量變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，飽和蓄水量增加了90.60 t/hm2，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，飽和蓄水量增加15.20 t/hm2，差異不顯著（P＞0.05）（見表3）。

2.3.2 對土壤毛管蓄水量的影響

從表4看出，土壤毛管蓄水量變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，毛管蓄水量增加了22.80 t/hm2，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，毛管蓄水量增加了14.60 t/hm2，差異顯著（P＜0.05）。

2.3.3 對土壤非毛管蓄水量的影響

從表4看出，土壤非毛管蓄水量變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，非毛管蓄水量增加了67.80 t/hm2，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，非毛管蓄水量增加了0.60 t/hm2，差異不顯著（P＞0.05）。

表4 有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥對土壤蓄水量的影響

2.4 有機抗旱專用肥對玉米農(nóng)藝性狀的影響

2.4.1 對玉米株高的影響

2014年9月13日玉米收獲后測定結(jié)果可知，不同處理玉米株高變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，株高增加了0.27 m，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，株高增加了0.23 m，差異極顯著（P＜0.01）（見表5）。

2.4.2 對玉米莖粗的影響

從表5看出，不同處理玉米莖粗變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，莖粗增加了3.77 mm，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，莖粗增加了5.18 mm，差異極顯著（P＜0.01）。

2.4.3 對玉米生長速度的影響

從表5看出，不同處理玉米生長速度變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，生長速度增加了1.80 mm/d，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，生長速度增加了2.35 mm/d，差異極顯著（P＜0.01）。

2.4.4 對玉米地上部分鮮重的影響

從表5看出，不同處理玉米地上部分鮮重變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，地上部分鮮重增加了85.18 g/株，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，地上部分鮮重增加了44.88 g/株，差異極顯著（P＜0.01）。

2.4.4 對玉米地上部分干重的影響

從表5看出，不同處理玉米地上部分干重變化順序為：有機抗旱專用肥>傳統(tǒng)化肥>對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，地上部分干重增加了29.75 g/株，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，地上部分干重增加了16.15 g/株，差異極顯著（P＜0.01）。

2.5 有機抗旱專用肥對玉米經(jīng)濟性狀的影響

2.5.1 對玉米穗粒數(shù)的影響

2014年9月13日玉米收獲后在室外晾曬45 d測定結(jié)果可知，不同處理玉米穗粒數(shù)變化順序為：有機抗旱專用肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，穗粒數(shù)增加了14粒，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，穗粒數(shù)增加了28.31粒，差異極顯著（P＜0.01）（見表6）。

2.5.2 對玉米穗粒重的影響

從表6看出，不同處理玉米穗粒重變化順序為：有機抗旱專用肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，穗粒重增加了7.16 g，差異極顯著（P＜0.01）；傳統(tǒng)化肥與對照CK比較，穗粒重增加了14.42 g，差異極顯著（P＜0.01）。

2.5.3 對玉米百粒重的影響

從表6看出，不同處理玉米百粒重變化順序為：有機抗旱專用肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照CK，有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，百粒重增加了0.46 g，差異不顯著（P＞0.05）；傳統(tǒng)化肥與對照比較，百粒重增加了2.87 g，差異極顯著（P＜0.01）。

2.6 有機抗旱專用肥對玉米經(jīng)濟效益的影響

2014年9月13日玉米收獲后測定結(jié)果得知，通過不同處理玉米產(chǎn)量、增產(chǎn)值、施肥利潤變化順序為：有機抗旱專用肥＞傳統(tǒng)化肥。有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，玉米產(chǎn)量增加了650.84 kg/hm2，差異極顯著（P＜0.01）；增產(chǎn)值增加了3 252.10元/hm2；施肥利潤增加1 300.26元/hm2（見表7）。

3 討論與結(jié)論

土壤容重是土壤重要的物理性質(zhì)，是計算土壤孔隙度的重要參數(shù)[9～13]。土壤總孔隙度是表征土壤松緊程度的一個重要指標(biāo)。土壤團聚體是表征肥沃土壤的指標(biāo)之一[14～16]，研究結(jié)果表明，制種玉米田施用有機抗旱專用肥后，土壤容重在降低，總孔隙度在增大，團聚體在增加，究其原因，有機抗旱專用肥中的土壤酵母肥、商品有機肥在土壤中合成腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)是一種膠結(jié)物質(zhì)，可以把小土粒黏在一起，形成較穩(wěn)定的團粒結(jié)構(gòu)，增大了土壤孔隙度，降低了土壤容重[17，18]。土壤蓄水量是評價土壤涵養(yǎng)水源及調(diào)節(jié)水分循環(huán)的重要指標(biāo)[19～20]，隨著有機抗旱專用肥施用量梯度的增加，土壤持水量在增加。分析這一結(jié)果產(chǎn)生的原因是有機抗旱專用肥中的聚丙烯酰胺是一類高分子保水劑，這類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，本身不溶于水，卻能在10 min內(nèi)吸附超過自身重量100～1 400倍的水分，體積大幅度膨脹后形成飽和吸附水球，吸水倍率很大，在提高土壤持水性能方面具有重要的作用[21]。不同處理土壤總孔隙度、土壤團聚體、蓄水量、玉米農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟性質(zhì)、產(chǎn)量、增產(chǎn)值、施肥利潤變化順序為：有機抗旱專用肥＞傳統(tǒng)化肥。

表5 有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥對玉米農(nóng)藝性狀的影響

表6 有機抗旱專用肥與傳統(tǒng)化肥對玉米經(jīng)濟性狀的影響

試驗結(jié)果表明，抗旱性專用肥料最佳配合比例為：玉米專用肥0.188 9∶土壤酵母肥0.063 4∶商品有機肥0.633 9∶硫酸鋅0.014 3∶聚丙烯酰胺0.009 5。施用抗旱性專用肥與傳統(tǒng)化肥比較，土壤總孔隙度和團聚體分別增加4.53%和5.81%，飽和蓄水量、毛管蓄水量分別增加90.60 t/hm2和22.80 t/hm2，玉米株高、莖粗、生長速度分別增加0.27 m、3.77 mm和1.80 mm/d，穗粒數(shù)、穗粒重分別增加14粒、7.16 g，產(chǎn)量、增產(chǎn)值和施肥利潤分別增加650.84 kg/hm2、3 252.10元/hm2和1 300.26元/hm2。施用抗旱性專用肥可改善土壤的理化性質(zhì)，增加玉米產(chǎn)量，增加收益。

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科技部十二五科技支撐項目“農(nóng)作物新品種規(guī)?；瘻y試體系及基地建設(shè)”，項目編號2011BAD35B10。作者簡介：馬宗海（1963-），男，漢族，甘肅酒泉人，農(nóng)藝師，研究方向為種子科學(xué)與工程。秦嘉海（1954-），男，漢族，甘肅張掖人,教授,研究方向為功能性肥料合成。

2014-12-24