連續(xù)施用不同量有機肥對土壤肥力及玉米產(chǎn)量的影響

邢月華，包紅靜，蔡廣興,孟 杰，張 旭(.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營養(yǎng)與環(huán)境資源研究所，遼寧 沈陽06;.鐵嶺縣國土資源局，遼寧 鐵嶺 000； .遼寧省農(nóng)業(yè)機械化研究所，遼寧 沈陽06)

連續(xù)施用不同量有機肥對土壤肥力及玉米產(chǎn)量的影響

邢月華1，包紅靜1，蔡廣興1,孟 杰2，張 旭3
(1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營養(yǎng)與環(huán)境資源研究所，遼寧 沈陽110161;2.鐵嶺縣國土資源局，遼寧 鐵嶺 112000； 3.遼寧省農(nóng)業(yè)機械化研究所，遼寧 沈陽110161)

在遼寧省昌圖縣進行了連續(xù)6 a施用不同量[0(對照)、15 000、37 500、60 000 kg/hm2]有機肥(雞糞)的田間試驗，探討了有機肥對棕壤土養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量及玉米產(chǎn)量的影響，旨在為農(nóng)田地力提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，連續(xù)6 a施用有機肥后，棕壤土有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別比對照提高了17.4%～77.4%、10.9%～55.5%、17.8%～36.4%、503.9%～1 371.8%和29.4%～203.7%，細菌和放線菌數(shù)量分別增加了7.7～10.7倍和10.6～19.9倍，且土壤養(yǎng)分含量及微生物數(shù)量均表現(xiàn)為60 000 kg/hm2有機肥處理>37 500 kg/hm2有機肥處理>15 000 kg/hm2有機肥處理>對照；玉米葉片葉綠素含量提高，莖稈強度和根質(zhì)量顯著提高；玉米增產(chǎn)23.5%～33.1%，且以施有機肥37 500 kg/hm2處理產(chǎn)量最高。

有機肥； 土壤養(yǎng)分； 微生物數(shù)量； 作物產(chǎn)量

近年來，我國耕地面積逐漸減少，而人口數(shù)量仍在持續(xù)增加，人口壓力對糧食需求的挑戰(zhàn)長期存在。肥料是提高作物產(chǎn)量的重要物資，在我國糧食生產(chǎn)中具有突出的作用[1]，農(nóng)作物的增產(chǎn)約40%依靠化肥[2]。但是，長期大量施用化肥會造成土壤微生物活性降低、養(yǎng)分失調(diào)、酸化加劇等問題[3]。有機肥料除含有氮、磷、鉀和有機碳外，還含有相當數(shù)量的中量、微量元素以及氨基酸、核酸、糖、維生素等有機成分，其在提供作物養(yǎng)分、培肥地力、促進微生物繁殖、增強土壤保水保肥能力和保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用[4-7]。楊彥煒等[8]研究表明，施用有機肥、秸稈覆蓋等培肥措施均能明顯提高風(fēng)沙土農(nóng)田土壤全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分含量，且對土壤團粒結(jié)構(gòu)有較明顯影響，其中施有機肥處理影響最大；朱平等[9]近30 a的土壤定位培肥研究結(jié)果表明，不同數(shù)量有機肥及與化肥配合施用的耕層土壤有機質(zhì)含量平均每年增加0.3 g/kg，土壤全氮含量的變化趨勢與有機質(zhì)相同；李秀英等[10]指出，氮、磷、鉀配施有機肥，可明顯增加土壤中細菌、真菌、放線菌的數(shù)量。目前，關(guān)于有機肥的研究多集中在風(fēng)沙土和黑土等土壤上，而在棕壤土上的研究相對較少。為此，本研究以冷涼區(qū)棕壤土為研究對象，開展長期施用有機肥對棕壤土養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量及玉米產(chǎn)量的影響研究，旨在為農(nóng)田地力提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在遼寧省昌圖縣老城鎮(zhèn)安家村進行，該區(qū)屬于中溫帶亞濕潤季風(fēng)大陸性氣候，四季分明，雨熱同季，日照充足，晝夜溫差大，年均氣溫為7.0 ℃，年均日照總數(shù)為2 775 h，4—9月有效日照時間為1 749 h，年均降雨量為500～ 600 mm，無霜期為148 d，≥10 ℃有效積溫為3 200 ℃。供試土壤為棕壤，試驗初始0～20 cm土層土壤的理化性質(zhì)為：pH值 6.0,有機質(zhì)含量17.8 g/kg、全氮含量1.13 g/ kg、全磷含量0.53 g/kg、全鉀含量21.08 g/kg、堿解氮含量 138.0 mg/kg、有效磷含量7.68 mg/kg、速效鉀含量107.1 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

有機肥定位試驗于2007年開始，有機肥種類為腐熟雞糞，其養(yǎng)分含量見表1。試驗設(shè)4個有機肥施用量處理，分別為0(對照)、15 000(低量)、37 500(中量)、60 000(高量)kg/hm2。每個處理3次重復(fù)，隨機排列，小區(qū)面積30 m2。全部雞糞做基肥，于秋季整地時施入。各處理小區(qū)化肥施用量相同，2007—2010年，施用玉米專用肥(含N 28%、P2O510%、K2O 12%)600 kg/hm2，在播種時一次施入；2011—2013年，施用N、P2O5、K2O分別為180、60、72 kg/hm2，氮肥使用大顆粒尿素(N 46%)，磷肥為磷酸二銨(含N 18%、P2O546%)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)，在播種時一次施入。

供試作物為玉米。2007—2011年，玉米品種分別為丹玉39、丹玉99、東單90、鄭單958和鐵研120；2012—2013年，玉米品種均為鄭單958。4月中下旬播種，9月下旬收獲。田間管理按品種特性和當?shù)亓?xí)慣進行。

表1 供試雞糞養(yǎng)分含量

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土樣采集及其養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量 2012年秋季，作物收獲后采取土樣，剔除根系后，一部分立即帶回實驗室，4 ℃冷藏，盡快完成土壤微生物數(shù)量的測定；另一部分風(fēng)干研磨過篩后用于土壤養(yǎng)分含量的測定。

細菌數(shù)量采用平板混菌法測定，以牛肉汁蛋白胨瓊脂作為培養(yǎng)基；放線菌數(shù)量釆用平板混菌法測定，以淀粉銨鹽作為培養(yǎng)基。土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀法測定；全氮含量采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測定；堿解氮含量采用1 mol/L NaOH堿解擴散法測定；有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用NH4AC浸提—火焰光度計法測定。

1.3.2 玉米生育性狀及產(chǎn)量 在玉米臘熟期，每個小區(qū)隨機選取3株測定玉米根質(zhì)量，選取5株測定莖稈硬度(便攜式硬度計)，選取10株測定穗位葉葉綠素含量(用SPAD-502葉綠素測定儀測定)；在玉米成熟期，每小區(qū)選取12 m2進行測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2000和SPSS 11.5進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 連續(xù)施用不同量有機肥對耕層土壤養(yǎng)分含量的影響

施用有機肥在提高土壤養(yǎng)分含量等方面有良好的作用[11-12]。由表2可以看出，連續(xù)施用有機肥后，在有機肥施用量為低、中、高的地塊，其耕層土壤有機質(zhì)含量分別較對照提高17.4%、53.2%、77.4%，全氮含量提高10.9%、30.3%、55.5%，堿解氮含量提高17.8%、22.9%、36.4%，其中高、中量有機肥處理與對照間差異均達到顯著水平；有效磷和速效鉀含量對施用有機肥的反應(yīng)比較明顯，分別較對照提高503.9%～1 371.8%和29.4%～203.7%，各有機肥處理均與對照差異顯著，有機肥處理間差異達到極顯著水平。耕層土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均表現(xiàn)為高量有機肥處理>中量有機肥處理>低量有機肥處理>對照。

表2 連續(xù)施用不同量有機肥對耕層土壤養(yǎng)分含量的影響

注:同列后不同小寫字母表示在5%水平差異顯著，不同大寫字母表示在1%水平差異極顯著，下同。

2.2 連續(xù)施用不同量有機肥對耕層土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的部分，主要參與土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動，能促進土壤有機質(zhì)的礦化分解和土壤養(yǎng)分碳、氮、磷等的循環(huán)與轉(zhuǎn)化[13-15]。從本試驗結(jié)果來看，連續(xù)6 a施用有機肥后，耕層土壤細菌和放線菌數(shù)量較對照極顯著增加，細菌數(shù)量增加了7.7～10.7倍，放線菌數(shù)量增加了10.6～19.9倍，且耕層土壤細菌和放線菌數(shù)量均為高量有機肥處理>中量有機肥處理>低量有機肥處理>對照(圖1)。

不同大、小寫字母分別表示在0.01、0.05水平上差異極顯著、顯著圖1 連續(xù)施用不同量有機肥對耕層土壤微生物數(shù)量的影響

2.3 連續(xù)施用不同量有機肥對玉米葉片葉綠素含量、莖稈強度和根質(zhì)量的影響

玉米蠟熟期葉片SPAD值測定結(jié)果(表3)表明，增施有機肥后，玉米葉片SPAD值提高，說明增施有機肥可增加葉片葉綠素含量，保持玉米生育后期葉片的持綠性，提高玉米葉片光合作用，促進玉米干物質(zhì)的積累；玉米3～5節(jié)的莖稈強度分別顯著增加59.8%～127.0%、64.5%～95.9%、30.9%～96.8%；玉米根質(zhì)量顯著增加45.5%～57.9%，以有機肥施用量37 500 kg/hm2最高，這說明施用有機肥可明顯促進根系的生長發(fā)育，進而更好地吸收土壤中的水分和養(yǎng)分。

表3 連續(xù)施用不同量有機肥對葉片葉綠素含量(SPAD)、莖稈強度和根質(zhì)量的影響

有機肥施用量/(kg/hm2)SPAD莖稈強度/N第3節(jié)第4節(jié)第5節(jié)根質(zhì)量/(g/株)052．1aA217．4bB199．8bB179．1bB17．8bA1500054．3aA347．4aA328．7aA234．5aA25．9aA3750055．3aA445．9aA378．5aA336．6aA28．1aA6000055．0aA493．4aA391．4aA352．4aA26．9aA

2.4 連續(xù)施用不同量有機肥對玉米產(chǎn)量的影響

從2007—2013年的玉米產(chǎn)量(表4)來看，與對照相比，增施有機肥可顯著提高玉米產(chǎn)量，以施有機肥37 500 kg/hm2處理產(chǎn)量最高。其中，增施有機肥15 000 kg/hm2可增產(chǎn)8.2%～77.4%，平均增產(chǎn)25.7%；增施有機肥37 500 kg/hm2可增產(chǎn)16.4%～79.8%，平均增產(chǎn)33.1%；增施有機肥60 000 kg/hm2可增產(chǎn)11.5%～54.6%，平均增產(chǎn)23.5%。

表4 連續(xù)施用不同量有機肥對玉米產(chǎn)量的影響 kg/hm2

3 結(jié)論與討論

施用有機肥可顯著提高耕層土壤養(yǎng)分含量[16-17]。王曉娟等[18]研究發(fā)現(xiàn)，高、中量有機肥處理土壤有機質(zhì)含量在施肥第4年較對照(不施肥、單施化肥處理)提高4.6%～11.2%，低量有機肥處理較對照提高4.7%～6.3%。衛(wèi)婷等[19]研究也表明，施有機肥對提高土壤養(yǎng)分有效性、土壤活性有機碳含量效果顯著。本試驗結(jié)果表明，與對照相比，連續(xù)6 a施用有機肥，土壤耕層有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量增加，且隨有機肥施用量的增加，耕層土壤養(yǎng)分含量呈增加趨勢，這與前人的研究結(jié)果一致[20-22]。

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的部分，對土壤的形成發(fā)育、物質(zhì)循環(huán)和肥力演變等均有重大影響。劉苗等[23]研究表明，土壤細菌、放線菌和固氮菌數(shù)量均與土壤全氮、全磷和堿解氮含量呈顯著正相關(guān)，土壤真菌數(shù)量與土壤有機質(zhì)等養(yǎng)分含量的相關(guān)性較差。從本研究結(jié)果來看，與對照相比，施用有機肥6 a后，耕層土壤中細菌和放線菌數(shù)量分別增加了7.7～10.7倍和10.6～19.9倍，且為高量有機肥處理>中量有機肥處理>低量有機肥處理>對照，這與張輝等[24]的研究結(jié)果基本一致；但張煥軍等[25]指出，長期施用有機肥提高了細菌數(shù)量，降低了放線菌含量，關(guān)于施用有機肥對放線菌等微生物的影響有待進一步研究。

施用有機肥可顯著增加作物產(chǎn)量[26-28]。王春虎等[29]研究表明，施用微生物有機肥比施用化肥增產(chǎn)1 199.0 kg/hm2，增產(chǎn)率達到12.5%；施用雞(鴿)干糞比施用化肥增產(chǎn)821.6 kg/hm2，增產(chǎn)率達到8.6%?；┯袡C肥增加了0～30 cm土層玉米根表面積和根質(zhì)量，限制了30～100 cm土層根系分布，但對根冠比的影響不顯著[30]。李美等[31]指出，秋季施農(nóng)家肥30 m3/hm2和60 m3/hm2，玉米的植株基部周長比當?shù)爻Ｒ?guī)施肥處理分別提高30.0%和42.7% ，株高分別提高19.9%和27.4%，單株葉面積分別提高10.2%和12.7%，產(chǎn)量分別增加10.0%和12.4%。本研究結(jié)果也表明，與對照相比，施用有機肥可提高葉片葉綠素含量，顯著增加莖稈強度和根質(zhì)量，顯著提高玉米產(chǎn)量23.5%～33.1%，且以施有機肥37 500 kg/hm2處理產(chǎn)量最高。

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Effects of Consecutive Application of Different Quantities of Manure on Soil Fertility and Maize Yield

XING Yuehua1,BAO Hongjing1,CAI Guangxing1，MENG Jie2，ZHANG Xu3
(1.Institute of Plant Nutrition and Environmental Resources,Liaoning Academy of Agricultural Sciences，Shenyang 110161,China； 2.Land Resources Bureau of Tieling County,Tieling 112000,China；3.Agricultural Mechanization Research Institute of Liaoning Province,Shenyang 110161,China)

The different quantities of manure were applied to field in Changtu county of Liaoning province for consecutive six years.The effects of manure on soil nutrient contents,microbial quantities and maize yield were studied, so as to provide a scientific basis for improving farmland soil fertility and agricultural sustainable development.The results showed that compared with the control without manure,the contents of soil organic matter,total nitrogen,available nitrogen,available phosphorus and available potassium of the treatments with manure increased by 17.4%—77.4%,10.9%—55.5%,17.8%—36.4%,503.9%—1 371.8% and 29.4%—203.7%,respectively;moreover,the quantities of bacteria and actinomycete of the treatments with manure were enhanced by 7.7—10.7 times and 10.6—9.9 times the quantities of control.The orders of nutrients contents and microbial quantities in soils were 60 000 kg/ha manure>37 500 kg/ha manure>15 000 kg/ha manure>control. Compared with the control,the maize leaf spad，straw stiffness and root weight of the treatments with manure as well were improved;maize yield was increased by 23.5%—33.1%,and the treatment with 37 500 kg/ha had the highest yield.

manure; soil nutrient content; microbial quantities; yield

2015-10-25

國家科技支撐計劃項目(2012BAD04B03，2013BAD07B03)

邢月華(1972-)，女，遼寧朝陽人，研究員，博士，主要從事植物營養(yǎng)與肥料研究。E-mail:lnzhsxyh@126.com

S513;S141;S158;S154

A

1004-3268(2016)04-0066-05