于廣武,李曉冰,何長興,江志陽,鄭連舉
(1.中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所 黑龍江哈爾濱 150040; 2.東北農業(yè)大學資源與環(huán)境學院 黑龍江哈爾濱 150030; 3.黑龍江奧格瑞農業(yè)科技發(fā)展有限公司 黑龍江哈爾濱 150081;4.中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所 遼寧沈陽 110016; 5.黑龍江五常市農業(yè)技術推廣中心黑龍江五常 150209)
4+X生物有機無機生態(tài)肥的研究與開發(fā)
于廣武1,李曉冰2,何長興3,江志陽4,鄭連舉5
(1.中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所 黑龍江哈爾濱 150040; 2.東北農業(yè)大學資源與環(huán)境學院 黑龍江哈爾濱 150030; 3.黑龍江奧格瑞農業(yè)科技發(fā)展有限公司 黑龍江哈爾濱 150081;4.中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所 遼寧沈陽 110016; 5.黑龍江五常市農業(yè)技術推廣中心黑龍江五常 150209)
為了驗證4+X生物有機無機生態(tài)肥在玉米、大豆、黃瓜、番茄等作物上的增產效果,開展了相應的田間試驗。試驗結果表明,4+X生物有機無機生態(tài)肥對玉米、大豆等糧食作物和黃瓜、番茄等經濟作物的增產作用明顯,能顯著增加玉米和大豆的株高,促進黃瓜和番茄的生長發(fā)育。
生態(tài)肥 中微量元素 腐殖酸 肥效
1.1 研發(fā)背景
(1)耕層土壤營養(yǎng)和改良的需要
目前,我國各類土壤普遍存在大量元素鉀極度缺乏,中微量元素鎂、鋅、硼和有益元素硅、硒嚴重不足的狀況。據(jù)多年土壤普查結果顯示,全國1/3以上各類土壤中鎂、鋅、硼、錳、硅缺乏,且由東北往東南逐漸擴大。
(2)作物營養(yǎng)不足、失衡
根據(jù)李比希營養(yǎng)最小定律,目前作物需要的16種營養(yǎng)元素中,鉀、鋅、硼、錳、鎂、硅等為短板,急需補充。由于多年來只重視磷酸二銨等高濃度磷肥和尿素等氮肥的施用,忽視了鉀肥和鋅、硼、錳肥的施用,致使多種營養(yǎng)失衡,肥料利用率降低,土壤理化性狀變劣,生態(tài)環(huán)境惡化。
(3)改善生態(tài)環(huán)境,生產綠色有機食品的需要
據(jù)調查,目前我國生態(tài)環(huán)境惡化,耕層土壤被鉛、砷、汞、鎘、鉻等重金屬以及農藥和高濃度化肥嚴重污染。
(4)減肥增效、化肥零增長的需要
針對目前我國耕地土壤被重金屬、農藥和高濃度化肥污染的實際狀況,進行土壤修復改良、改善生態(tài)環(huán)境、生產綠色有機食品、提高人類健康水平勢在必行。為此,我國政府適時提出了減肥增效、化肥零增長的戰(zhàn)略方針。
1.2 內涵
4+X生物有機無機生態(tài)肥(以下簡稱4+X生態(tài)肥)內涵十分豐富,其中:4指N,P,K大量元素和Ca,Mg,S,Zn,Mn等中微量元素以及Si,Se等有益營養(yǎng)元素;X是指生物有機肥,即以BMC復合微生物菌劑和腐殖酸、氨基酸、禽畜糞便、作物秸稈及飼料、食品、輕工、醫(yī)藥、制糖、造紙等行業(yè)的下腳料為主的有機物料,是經螯合覆膜新工藝處理的高科技產品;w(N+P2O5+K2O)≥40%,w(有機質)≥20%,w(中微量元素)≥5%,復合生物菌劑≥0.2億個/g。
隨著全球經濟發(fā)展和社會進步,人們對生活質量和食品品質有了更高的要求,渴望得到口感好、營養(yǎng)豐富的食品,追求純天然、無污染的健康食品已成為一種時尚。由于我國農業(yè)的過度開發(fā),尤其是長期偏施單質化肥,沒有適當給土壤補充有機質,導致土壤質量下降,可利用的農業(yè)資源逐步枯竭,土壤退化嚴重,最終影響優(yōu)質農產品的生產。加強農民對中微量元素肥料的認識,組織中微量元素肥料的生產、推廣和應用,已成為現(xiàn)代農業(yè)能否持續(xù)發(fā)展的重要問題。根據(jù)國際生產有機食品及我國綠色食品對肥料施用的相關規(guī)定,按照現(xiàn)代農業(yè)對新型肥料“高產、優(yōu)質、安全、環(huán)?!钡囊螅兄崎_發(fā)有機無機生態(tài)肥是國內外肥料研究與應用的主要趨勢。
針對此趨勢開發(fā)的4+X生態(tài)肥是以腐殖酸、味精下腳料和抗菌素藥渣為有機物料,以N,P,K大量元素和Ca,Mg,S,Zn,Mn等中微量元素和Si,Se等有益營養(yǎng)元素為無機物料,通過測土配方增補作物需求的氮、磷、鉀并添加緩釋劑,以腐殖酸和氨基酸為載體絡合制成顆粒肥。4+X生態(tài)肥將有機肥、無機肥和中微量元素肥有機結合起來,使中微量元素肥與生物菌的增效和促效、有機肥的緩效和長效、無機肥的速效和高效相互結合,急緩相濟,優(yōu)勢互補,養(yǎng)分全面,均衡持久;同時,將有機肥的改良土壤結構、培肥地力、減輕環(huán)境污染、提高作物品質和化肥利用率與無機肥提供N,P,K大量元素及中微量元素等作物必需的主要營養(yǎng)元素結合起來,既保證向作物提供生長不可缺少的營養(yǎng)成分,又改土、促生、抗病、改善生態(tài)環(huán)境,對生產優(yōu)質安全農產品、減輕環(huán)境污染效果顯著[1- 4]。
3.1 試驗地點及土壤農化性狀
試驗地點共4個:①第1試驗點在向陽川鎮(zhèn)長春嶺村,土壤質地為草甸黑土,肥力中等均勻,在當?shù)鼐哂写硇?;②?試驗點在二龍山鎮(zhèn)新旺村,土壤質地為白漿土,肥力中等均勻,在當?shù)鼐哂写硇?;③?試驗點在硯山鎮(zhèn)東五頂村,土壤質地為崗地白漿土,肥力中等均勻,在當?shù)鼐哂写硇裕虎艿?試驗點在長安鎮(zhèn)長安村[5]。試驗點土壤農化性狀見表1。
表1 試驗點土壤農化性狀
試驗點有機質/(g·kg-1)堿解氮/(mg·kg-1)有效磷/(mg·kg-1)速效鉀/(mg·kg-1)pH向陽川32.4111.744.11797.1二龍山24.8175.659.71376.8硯山27.0151.642.9796.9長安30.1185.552.6686.5
3.2 供試材料
供試肥料:黑龍江黑土兄弟生物有機肥開發(fā)有限公司生產的玉米4+X生態(tài)肥,N- P2O5- K2O=12- 5- 8,w(N+P2O5+K2O)≥25%,w(有機質)≥20%,w(中微量元素)≥4%;玉米專用復合肥,w(N+P2O5+K2O)≥45%。
供試作物:當?shù)赜衩字髟云贩N,向陽川品種為綠單2號,二龍山品種為龍單59,硯山品種為和育925,長安品種為龍單71。
3.3 試驗設計及方法
本試驗結合當?shù)爻R?guī)施肥,采用大區(qū)對比試驗,設2個施肥方案,每個試驗區(qū)面積10畝(1畝=666.67 m2,下同),2個處理,不設重復。
3.3.1 施肥方案一
處理1:常規(guī)施肥,畝施18 kg玉米專用復合肥作為底肥;玉米大喇叭口期(8~12葉期)畝追施尿素10 kg。
處理2:按質量比7∶3的比例配施4+X生態(tài)肥,畝施18 kg;玉米大喇叭口期(8~12葉期)畝追施4+X生態(tài)肥10 kg。
第1和第2試驗點均采用施肥方案一。
3.3.2 施肥方案二
處理1:常規(guī)施肥,畝施28 kg玉米專用復合肥作為底肥;玉米大喇叭口期(8~12葉期)畝追施尿素20 kg。
處理2:畝施4+X生態(tài)肥18 kg作為底肥;玉米大喇叭口期(8~12葉期)畝追施4+X生態(tài)肥20 kg。
第3與第4試驗點均采用施肥方案二。
3.4 田間管理
向陽川試驗點于2014年5月2日施底肥,6月29日追肥;二龍山試驗點于5月3日施底肥,6月30日追肥;硯山試驗點于5月4日施底肥,7月2日追肥;長安試驗點于5月5日施底肥,7月3日追肥。各試驗點的播種、施肥、除草等田間管理均一致。
3.5 試驗結果與分析
收獲期對每個試驗點進行了測產與考種,玉米測產與考種情況見表2。
表2 玉米測產與考種情況
試驗點處理株高/cm2m2株數(shù)/株2m2穗數(shù)/穗空桿數(shù)/根穗粒數(shù)/粒百粒重/g2m2產量/g折畝產/kg向陽川1228.312120495.334.852158.44719.52235.312120502.535.102308.84769.7二龍山1289.61293615.228.951296.40432.32295.81192632.830.741453.77484.6硯山 1275.610100638.632.502075.30691.82280.010100652.834.002219.30739.8長安 1281.310100617.231.502049.50683.22285.710100625.333.402260.70753.6平均 1268.711.010.30.8591.631.951894.91631.72274.210.810.30.5603.433.312060.70686.9
由表2可知:①在向陽川試驗點,處理2比處理1株高高7.0 cm、穗粒數(shù)多7.2粒、百粒重重0.25 g、畝產增加50.2 kg,增產率為6.97%;②二龍山試驗點,處理2比處理1株高高6.2 cm、穗粒數(shù)多17.6粒、百粒重重1.79 g、畝產增加52.3 kg,增產率為12.10%;③在硯山試驗點,處理2比處理1株高高4.4 cm、穗粒數(shù)多14.2粒、百粒重重1.50 g、畝產增加48.0 kg,增產率為6.94%;④在長安試驗點,處理2比處理1株高高4.4 cm、穗粒數(shù)多8.1粒、百粒重重1.90 g、畝產增加70.4 kg,增產率為10.30%。
從整個試驗結果來看,玉米施用4+X生態(tài)肥具有增株高、增產、增效作用,能有效補充玉米生長所需的養(yǎng)分,促進玉米植株健壯生長,增加了玉米穗粒數(shù),并提高了百粒重。從氣象條件來看,2014年降水充足,但天氣變化對玉米產量有一定影響,主要是在7月出現(xiàn)持續(xù)多雨寡照,導致二龍山試驗點玉米植株根系早衰,產量較低。即便如此,玉米施用4+X生態(tài)肥后仍具有一定的增產效果,平均畝增產55.2 kg,增產率為8.74%[5]。
為明確4+X生態(tài)肥在大豆連作3年地塊的使用效果,于2011年在齊齊哈爾地區(qū)訥河市進行了試驗,以期為4+X生態(tài)肥的大面積推廣應用提供科學依據(jù)[6]。
4.1 試驗地點及土壤理化性狀
試驗點選在訥河市拉哈鎮(zhèn)永富村,試驗地土壤為黑土,其理化性狀為:pH 7.1,w(有機質)3.3%,w(全氮)0.16%,w(全磷)0.069%,w(全鉀)1.93%,速效氮為147.0 mg/kg,速效鉀為178.4 mg/kg。
4.2 試驗地面積及方法
試驗地面積700 m2,不追肥。人工等距穴播,每穴3粒;3次中耕,人工除草。
4.3 試驗處理及設置
試驗共分3個處理,每個處理設3個區(qū),每區(qū)4行,行長7.8 m,小區(qū)面積21 m2。小區(qū)隨機區(qū)組排列,3次重復。
處理1:畝施4+X生態(tài)肥50 kg,其中:w(N+P2O5+K2O)≥25%,w(有機質)≥20%,w(中微量元素)≥4%。
處理2:畝施復合肥30 kg。
處理3:對照,畝施12 kg尿素、10 kg磷酸二銨和5 kg氯化鉀。
4.4 試驗結果與分析
大豆生育性狀調查見表3。
表3 大豆生育性狀調查
項 目株高/cm單株根瘤數(shù)/個單株根瘤重/g單株孢囊數(shù)/個處理153.227.41.7265.3處理250.125.41.5817.4處理3(對照)48.425.21.5817.8
由表3可知,施用4+X生態(tài)肥的大豆株高比對照高4.8 cm,單株根瘤數(shù)比對照多2.2個,單株根瘤重比對照增加0.145 g,單株孢囊數(shù)比對照減少2.5個。
在大豆收獲期,每個小區(qū)采3 m2大豆植株帶回室內考種,其結果見表4,產量方差分析結果見表5。方差分析結果表明,施用4+X生態(tài)肥處理的小區(qū)產量與對照差異極其顯著。大豆連作3年的地塊易發(fā)生黃萎病,在該地塊施用4+X生態(tài)肥能明顯增加株高、單株莢數(shù)、百粒重、根瘤數(shù),而且孢囊數(shù)減少,可明顯提高大豆產量,平均增產率為18.6%。
表4 大豆室內考種結果
項 目株數(shù)/(株·m-2)單株莢數(shù)/個單株粒重/g百粒重/g小區(qū)產量/kg處理1Ⅰ2128.911.619.35.1Ⅱ2129.112.019.15.3Ⅲ2128.611.419.15.0處理2Ⅰ2124.710.518.74.6Ⅱ2124.110.018.34.4Ⅲ2125.310.218.34.5處理3(對照)Ⅰ2124.810.218.34.5Ⅱ2124.710.118.44.4Ⅲ2124.29.118.14.0
注:1)處理1、處理2及處理3平均產量分別為5.1,4.5和4.3 kg,處理1、處理2及處理3畝產量分別為162.0,142.9和136.6 kg
表5 產量方差分析結果
變因自由度平方和方差FF0.05F0.01區(qū)間組20.090.0451.56.9418.00處理間21.130.5719.00**6.9418.00誤差 40.120.03總和 81.34
為驗證4+X生態(tài)肥在蔬菜上的應用效果,2014年4月至10月,對黃瓜和番茄在4個不同地點開展了田間小區(qū)試驗。為進一步驗證試驗結果,2015年又在遼寧省和黑龍江省布點進行示范,效果極其顯著。
5.1 供試材料與方法
5.1.1 試驗地點及試驗地情況
試驗設在沈陽市高坎鎮(zhèn)、錦州市張家堡鄉(xiāng)、沈陽市深井子鎮(zhèn)和遼陽市遼陽縣,試驗地基本情況及土壤理化性狀見表6。
5.1.2 供試材料
試驗肥料:4+X顆粒生態(tài)肥,w(N+P2O5+K2O)≥40%,w(有機質)≥15%,w(氨基酸+腐殖酸)≥10%,w(中微量元素)≥4%。
試驗作物:高坎鎮(zhèn)試驗點為瑞星5號番茄,張家堡鄉(xiāng)試驗點為金冠5號番茄,深井子鎮(zhèn)試驗點為津春四號黃瓜,遼陽縣試驗點為園豐元6號黃瓜。
5.1.3 試驗設計與方法
處理1:常規(guī)施肥。
表6 試驗地基本情況及土壤理化性狀
試驗點前茬作物作物畝產量/kg有機質/(g·kg-1)全氮/(g·kg-1)有效磷/(mg·kg-1)速效鉀/(mg·kg-1)pH畝施肥量/kg農家肥NP2O5k2O高坎鎮(zhèn)蘿卜600024.31.12625.3120.66.4500010.653.753.75張家堡鄉(xiāng)黃瓜550021.71.23836.8184.46.4400016.009.2013.00深井子鎮(zhèn)番茄600024.31.12625.4120.36.6500010.653.753.75遼陽縣茄子400033.51.27735.8134.96.5250012.206.5010.00
注:1)4個試驗點的地形均為平地,土壤類型為草甸土,質地為壤質
處理2:施用4+X顆粒生態(tài)肥。
田間設計:每個處理3次重復,隨機區(qū)組排列,小區(qū)面積20 m2。
5.1.4 常規(guī)施肥方法
(1)高坎鎮(zhèn)試驗點畝施農家肥5 000 kg、磷酸二銨20 kg、鉀肥10 kg,畝追施尿素15 kg、鉀肥7.5 kg。
(2)張家堡鄉(xiāng)試驗點畝施農家肥4 000 kg、尿素10 kg、磷酸二銨30 kg、硫酸鉀20 kg,畝追施尿素12 kg。
(3)深井子鎮(zhèn)試驗點畝施農家肥5 000 kg、磷酸二銨20 kg、鉀肥10 kg,畝追施尿素15 kg、鉀肥7.5 kg。
(4)遼陽縣試驗點畝施農家肥2 500 kg、復合肥60 kg、硫酸鉀10 kg,畝追施尿素15 kg。
5.2 試驗結果與分析
5.2.1 番茄
(1)4+X生態(tài)肥對番茄生育性狀的影響
番茄生育性狀調查見表7。
表7 番茄生育性狀調查
試驗點處理株高/cm葉色單果重/g單株果數(shù)/個高坎鎮(zhèn)187.2綠252.012.0287.9深綠262.012.7張家堡鄉(xiāng)1176.2綠25.379.52182.2深綠26.985.5
由表7可看出:與常規(guī)施肥相比,施用4+X生態(tài)肥的番茄株高增加了0.7~6.0 cm,葉色深綠,單果增重1.6~10.0 g,單株果數(shù)增加0.7~6.0個,說明施用4+X生態(tài)肥能促進番茄的生長發(fā)育。
(2)4+X生態(tài)肥對番茄產量的影響
番茄產量調查、產量方差分析及多重比較分別見表8、表9和表10。
表8 番茄產量調查
試驗點處理小區(qū)產量/kgⅠⅡⅢ小區(qū)平均產量/kg畝產量/kg畝增產/kg增產率/%高坎鎮(zhèn) 1114.6118.3117.9116.938982135.8132.5125.7131.3437848012.32張家堡鄉(xiāng)1177.4185.7180.5181.260432193.6193.6196.9194.764934507.45
表9 番茄產量方差分析
試驗點變因平方和自由度均方FF0.05F0.01高坎鎮(zhèn)區(qū)組間2.6121.310.115.1410.92處理間358.073119.369.87*4.769.78誤差 72.56612.09總變異433.2411張家堡鄉(xiāng)區(qū)組間12.7626.380.555.1410.92處理間300.783100.268.68*4.769.78誤差 69.30611.55總變異382.8411
表10 番茄多重比較
試驗點處理平均產量/kg差異顯著性F0.05F0.01高坎鎮(zhèn)2131.3aA1116.9bB張家堡鄉(xiāng)2194.7aA1181.2bB
由表8可看出,不同處理的番茄產量有一定差異,施用4+X生態(tài)肥比常規(guī)施肥番茄畝增產450~480 kg,增產率為7.45%~12.32%,說明施用該生態(tài)肥對作物的增產作用明顯。方差分析結果表明:①高坎鎮(zhèn)區(qū)組間F=0.11
5.2.2 黃瓜
(1)4+X生態(tài)肥對黃瓜生育性狀的影響
黃瓜生育性狀調查見表11。與常規(guī)施肥相比, 施用4+X生態(tài)肥的黃瓜的株高增加4~10 cm,葉色深綠,單瓜重增加6.9~10.0 g,單株瓜數(shù)增加0.3~0.5個,說明施用該生態(tài)肥能顯著促進黃瓜的生長發(fā)育。
表11 黃瓜生育性狀調查
試驗點處理株高/cm葉色單果重/g單株瓜數(shù)/個深井子鎮(zhèn)1121綠88.65.42125深綠95.55.9遼陽縣1201綠1756.82211深綠1857.1
(2)生態(tài)肥對黃瓜產量的影響
黃瓜產量調查、產量方差分析及多重比較分別見表12、表13和表14。
表12 黃瓜產量調查
試驗點處理小區(qū)產量/kgⅠⅡⅢ小區(qū)平均產量/kg畝產量/kg畝增產/kg增產率/%深井子鎮(zhèn)192.793.494.593.531182120.7117.6105.9114.7382570722.67遼陽縣 11311241261274235213713513913745683337.86
表13 黃瓜產量方差分析
試驗點變因平方和自由度均方FF0.05F0.01深井子鎮(zhèn)區(qū)組間37.57218.790.675.1410.92處理間976.313325.4411.63**4.769.78誤差 167.89627.98總變異1181.7711遼陽縣區(qū)組間17.1728.582.735.1410.92處理間148.67349.5615.79**4.769.78誤差 18.8363.14總變異184.6711
表14 黃瓜多重比較
試驗點處理平均產量/kg差異顯著性F0.05F0.01深井子鎮(zhèn)2114.7aA193.5bB遼陽縣 2137aA1127bB
由表13可看出:不同處理的黃瓜產量有一定差異,施用4+X生態(tài)肥比常規(guī)施肥黃瓜畝增產333~707 kg,增產率為7.86%~22.67%,說明施用該生態(tài)肥對黃瓜的增產作用明顯。方差分析結果表明:①深井子鎮(zhèn)區(qū)組間F=0.67
(1)玉米施用4+X生態(tài)肥具有增株高、增產、增效作用,能有效補充玉米生長所需的養(yǎng)分,平均畝增產55.2 kg,增產率為8.74%。
(2)在大豆連作3年地塊施用4+X生態(tài)肥能明顯增加株高、單株莢數(shù)、百粒重、根瘤數(shù)和減少孢囊數(shù),可以明顯提高大豆產量,增產率為18.6%。
(3)施用4+X生態(tài)肥能明顯促進黃瓜和番茄的生長發(fā)育,作物長勢較強,結果多且果實較大,增產效果明顯,番茄畝增產450~480 kg,增產率為7.45%~12.32%;黃瓜畝增產333~707 kg,增產率為7.86%~22.67%。
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[4] 孫偉,于廣武,劉金友,等.中微量元素肥料的研究方向及發(fā)展趨勢[C]∥全國第37次新型肥料技術年會暨第三屆黑龍江肥料產業(yè)發(fā)展高層論壇論文資料匯編.2015.
[5] 李品著,于廣武,劉峰,等.腐植酸聚合緩釋肥對玉米產量及相關性狀的影響[J].腐植酸,2013(3):22- 25.
[6] 李云宏,于廣武,李曉冰,等.有機無機生態(tài)肥對大豆生育性狀及產量的影響[J].化肥工業(yè),2015(2):75- 77.
Research and Development of 4+X Bio- Organic and Inorganic Ecological Fertilizer
YU Guangwu1, LI Xiaobing2, HE Changxing3, JIANG Zhiyang4, ZHENG Lianju5
(1.Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences Heilongjiang Harbin 150040; 2.College of Resources and Environment, Northeast Agricultural University Heilongjiang Haerbing 150030; 3.Heilongjiang Aogerui Agricultural Science and Technology Development Co., Ltd. Heilongjiang Harbin 150081; 4.Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences Liaoning Shenyang 110016; 5.Wuchang Agricultural Technology Extension Center Heilongjiang Wuchang 150209)
In order to verify yield increase effect of 4+X bio-organic and inorganic ecological fertilizer on maize, soybean, cucumber, tomato etc., related field experiment has been carried out. Experimental results show that 4+X bio- organic and inorganic ecological fertilizer has significant yield increase effect on food crops such as maize, soybean and cash crops such as cucumber, tomato, it can improve the plant height of maize and soybean, and promote growth and development of cucumber and tomato remarkably.
ecological fertilizer medium and trace element humic acid fertilizer efficiency
S143.6;S147.5
A
1006- 7779(2016)06- 0075- 07
2016- 06- 28)
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