濱海鹽漬土地區(qū)不同有機(jī)肥對玉米體內(nèi)養(yǎng)分濃度及分配的影響

王燕輝,吉艷芝,崔江慧,張俊梅,門明新

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北 保定　071001;2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,河北 保定　071001)

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濱海鹽漬土地區(qū)不同有機(jī)肥對玉米體內(nèi)養(yǎng)分濃度及分配的影響

王燕輝1,吉艷芝1,崔江慧2,張俊梅1,門明新1

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北 保定071001;2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,河北 保定071001)

摘要：針對鹽堿地區(qū)施肥不合理的現(xiàn)狀，以鄭單958和德玉18為試驗材料，采用田間小區(qū)試驗方法，研究了濱海鹽堿地上不同肥料對玉米體內(nèi)養(yǎng)分濃度、養(yǎng)分分配及每形成單位籽粒產(chǎn)量收獲養(yǎng)分量的影響。結(jié)果表明:施有機(jī)肥具有穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)作用,隨著在不同玉米品種上施用不同有機(jī)肥,得出雞糞處理較其他處理對玉米的穩(wěn)產(chǎn)作用更為明顯;不同肥料在2種玉米品種上對籽粒氮素、磷素和鉀素濃度影響均表現(xiàn)為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥料>冀微生物磷鉀肥>對照；玉米品種上分析ZD958體內(nèi)養(yǎng)分含量大于DY18含量,不同玉米品種秸稈中的養(yǎng)分濃度以雞糞效果最好,綠藍(lán)生物磷鉀肥次之;玉米收獲產(chǎn)品中氮、磷含量在籽粒和秸稈中的分配比與產(chǎn)量均呈現(xiàn)較好的相關(guān)性(P<0.05),鉀表現(xiàn)不明顯;玉米生長愈好,每形成單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量消耗的氮、磷、鉀就愈多,說明玉米對氮、磷、鉀的利用都存在一定程度奢侈吸收。

關(guān)鍵詞：鹽漬土;有機(jī)肥;玉米;養(yǎng)分

植物體內(nèi)的養(yǎng)分是植物生長中的重要因素且是可表征植物生長狀況的因素,而體內(nèi)養(yǎng)分的遷移變化，積累變化及營養(yǎng)在體內(nèi)的分配變化能有效地反應(yīng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分遷移量等,并且對農(nóng)田的生態(tài)保護(hù)起到重要作用。植株一般由幾個部位組成,隨著部位不同所含的養(yǎng)分含量和分配狀況也不相同,并且隨著時間推移各部位吸收養(yǎng)分狀況也不相同,各部位養(yǎng)分濃度還受到肥料等因素的影響,肥料作用下直接影響植物所吸收養(yǎng)分濃度,導(dǎo)致其產(chǎn)量不同,且還受到環(huán)境因素的影響如鹽漬化會影響產(chǎn)量變化。植株形成產(chǎn)量過程中會吸收大量養(yǎng)分導(dǎo)致農(nóng)田系統(tǒng)當(dāng)中有大量養(yǎng)分被植株遷移,導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分濃度發(fā)生變化。因此,在濱海鹽漬土地區(qū)研究肥料對作物體內(nèi)養(yǎng)分變化的影響,對保持鹽漬土地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)平衡有重要意義,為有效合理利用鹽堿地提供理論依據(jù)。施肥是提高土壤養(yǎng)分、增加產(chǎn)量的重要措施,化肥在土壤中會受到土壤性質(zhì)影響,導(dǎo)致其只有很小部分被植物吸收,利用效率低[1-3];有機(jī)肥中含有大量的營養(yǎng)元素,有益微生物對于改良土壤的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)有重要的作用,但其養(yǎng)分濃度低、肥效慢[4-6]。前人的研究主要集中在施肥如何增加作物品質(zhì)和增產(chǎn)作用[7-8]，植物在生長過程中對養(yǎng)分濃度吸收和對各個不同器官內(nèi)的分配,施肥對養(yǎng)分平衡狀況、養(yǎng)分收支狀況的影響[9-13],由于植株生長中所在的地區(qū)不同,地區(qū)內(nèi)的氣候存在差異,并且肥力狀況不同,所得結(jié)果并不相同。作物生長在鹽漬環(huán)境下,生長會受到鹽分的抑制,如果施肥不當(dāng)可能會出現(xiàn)絕收現(xiàn)象,并且也會增加該地區(qū)的鹽害。所以本研究探討不同有機(jī)肥對鹽漬土地區(qū)作物產(chǎn)量和養(yǎng)分影響,確定濱海鹽漬土地區(qū)的肥料施用方式,并且使鹽漬土地在利用過程中得到改良。

1材料和方法

1.1試驗區(qū)基本情況

試驗在中捷友誼農(nóng)場進(jìn)行,中捷農(nóng)場位于滄州最東部,黃驊市境內(nèi),屬于渤海經(jīng)濟(jì)圈。N38°20′26.3″,E117°31′36.2″,海拔高度-0.6 m。氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候,年平均降水656.5 mm,7-8月降雨量占全年65%,冬季僅占2.2%,平均蒸發(fā)量為1 283 mm,無霜期194 d,晝夜溫差大,年平均氣溫12.1 ℃。土壤類為典型的濱海潮土,土壤主要農(nóng)化性狀為pH值8.25,鹽分1.42 g/kg,土壤有機(jī)質(zhì)含量為15.58 g/kg,堿解氮55.53 mg/kg,速效磷12.13 mg/kg,速效鉀118.30 mg/kg,土壤的耕作性比較差。土壤理化性質(zhì)測定參考《土壤農(nóng)化分析》[14]。

1.2試驗設(shè)計

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,共設(shè)5個肥料處理,2個不同玉米品種設(shè)計(鄭單958、德玉18),3次重復(fù),共30個小區(qū),每個小區(qū)面積15 m2,長6 m,寬2.5 m,播種5行,株距30 cm,行距50 cm,密度67 500 株/hm2,播種后10 d進(jìn)行間苗,選留整齊一致的苗,每行20株,挖苗觀察性狀在外3行進(jìn)行。在夏玉米生長期間,采用傳統(tǒng)常規(guī)試驗管理進(jìn)行田間管理。其中處理1為對照，按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施尿素-二銨-硫酸鉀(用量463-274-403 kg/hm2)；處理2施有機(jī)肥雞糞(用量1 500 kg/hm2)和尿素-二銨-硫酸鉀(用量430-234-400 kg/hm2)，與其他處理所含養(yǎng)分量相同；處理3為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施有機(jī)肥冀微生物磷鉀肥(用量60 kg/hm2)；處理4為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施有機(jī)肥生物肥料(用量60 kg/hm2)；處理5為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施有機(jī)肥綠藍(lán)生物磷鉀肥(用量30 L/hm2)。以基肥的形式于2014年6月26日進(jìn)行,一次性全部施入(有機(jī)肥施肥方式為溝施);施用量見表1。

1.3觀測項目與方法

玉米收獲時采集供分析用的植株樣品。收獲時每個小區(qū)采集10棵植株樣品計算產(chǎn)量,按常規(guī)要求進(jìn)行考種。籽粒和秸稈經(jīng)烘干后粉碎。植物全氮采用凱氏定氮法測定;植物全磷采用釩鉬黃吸光光度法;植物全鉀采用火焰光度計法測定[14]。其他相關(guān)指標(biāo)通過室內(nèi)考種測量、稱重等。

表1　不同肥料種類及施用量

1.4數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同肥料對玉米籽粒、秸稈產(chǎn)量的影響

由表2可以看出,通過不同有機(jī)肥作用下與對照處理相比對籽粒、秸稈產(chǎn)量影響差異性顯著(P<0.05)。雞糞處理的在2個玉米品種間表現(xiàn)為最優(yōu),籽粒、秸稈產(chǎn)量顯著高于其他有機(jī)肥處理(P<0.05);生物肥料與冀微生物磷鉀肥處理的玉米籽粒產(chǎn)量間無明顯差異。在2種玉米品種上施用不同的有機(jī)肥料與對照相比,有機(jī)肥處理對玉米籽粒產(chǎn)量影響均比對照產(chǎn)量高。有機(jī)肥處理與對照處理對籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)結(jié)果與秸稈產(chǎn)量結(jié)果表現(xiàn)一致,均為有機(jī)肥處理好于對照處理。有機(jī)肥處理玉米籽粒產(chǎn)量和秸稈產(chǎn)量的變異系數(shù)均小于對照處理,且在2個不同玉米品種間表現(xiàn)一致,說明在濱海鹽漬土地區(qū)施有機(jī)肥較對照相比有明顯的穩(wěn)產(chǎn)作用。對產(chǎn)量各處理具體表現(xiàn)效果為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥料>冀微生物磷鉀肥>對照。

表2　不同肥料處理玉米籽粒和秸稈的產(chǎn)量變化

注:數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05)。表3，5同。

Note:Different letters followed the date mean significant difference at 0.05 level.The same as Tab.3,5.

2.2不同肥料對玉米養(yǎng)分濃度的影響

由表3可知,有機(jī)肥與對照處理在2種不同玉米品種上具體反映為:玉米籽粒的氮素、磷素、鉀素濃度在2種玉米品種上均表現(xiàn)為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥料>冀微生物磷鉀肥>對照。在2種玉米品種上施用不同肥粒對玉米秸稈中的氮、磷、鉀濃度均表現(xiàn)為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥粒>冀微生物磷鉀肥>對照。不同有機(jī)肥處理的玉米籽粒氮、磷含量有顯著差異,玉米籽粒中的氮、磷濃度大于秸稈中的氮、磷濃度,而秸稈中鉀含量遠(yuǎn)大于籽粒中鉀含量。通過有機(jī)肥對2種玉米品種上作用分析,說明秸稈中對鉀元素吸收情況存在奢侈吸收現(xiàn)象。

表3　不同肥料處理玉米籽粒、秸稈中養(yǎng)分濃度變化

2.3不同肥料對玉米體內(nèi)養(yǎng)分分配的影響

玉米體內(nèi)養(yǎng)分分配狀況一般是用收獲籽粒中的養(yǎng)分濃度與秸稈養(yǎng)分濃度之比來表示,不同處理對玉米體內(nèi)養(yǎng)分分配狀況見表4。由表4可以看出,ZD958、DY18品種經(jīng)過不同處理籽粒與秸稈含氮量比大小為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥料>冀微生物磷鉀肥>對照,籽粒與秸稈含磷量比大小為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>冀微生物磷鉀肥>生物肥料>對照,而籽粒與秸稈含鉀量比大小為對照>冀微生物磷鉀肥>生物肥料>綠藍(lán)生物磷鉀肥>雞糞;不同處理對籽粒鉀與秸稈鉀比值較小。通過以上分析得出不同肥料在2種玉米品種上的表現(xiàn),玉米秸稈中對鉀素的吸收均存在奢侈吸收現(xiàn)象,導(dǎo)致鉀素有效利用率的降低。

表4　不同肥料處理玉米收獲籽實與秸稈中養(yǎng)分含量比值變化

2.4玉米生長狀況對玉米體內(nèi)養(yǎng)分分配的影響

從不同玉米品種進(jìn)行不同施肥試驗分析玉米在生長過程中養(yǎng)分分配狀況。由圖1可以看出,玉米收獲時,籽粒產(chǎn)量中的氮元素含量、磷元素含量與秸稈中的分配比及玉米籽粒產(chǎn)量均呈現(xiàn)出較好的相關(guān)性,籽粒氮和秸稈氮比與產(chǎn)量相關(guān)性分析為ZD958品種 0.590 9>R0.05=0.513 9,DY18品種0.735 9>R0.01=0.641 1,籽粒磷與秸稈磷比與產(chǎn)量相關(guān)性分析為ZD958品種0.527 0>R0.05=0.513 9,DY18品種0.716 2>R0.01=0.641 1,在2個玉米品種上均表現(xiàn)相同的情況,即表明隨玉米產(chǎn)量的提高有較多的養(yǎng)分集中在籽粒中。通過分析得出玉米籽粒產(chǎn)量對鉀元素含量的影響不顯著。綜合以上分析表明在玉米生長過程中,植株體內(nèi)養(yǎng)分利用水平在玉米產(chǎn)量高時,體內(nèi)養(yǎng)分利用率也較高;如果產(chǎn)量低的情況下則有一部分養(yǎng)分被秸稈吸收,秸稈當(dāng)中存在大量養(yǎng)分,這種情況對玉米產(chǎn)量形成來說,養(yǎng)分利用狀況是不合理也不經(jīng)濟(jì)的。

圖1　不同玉米品種玉米籽粒與秸稈氮含量比、磷含量比與產(chǎn)量的關(guān)系

2.5不同肥料對玉米單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分收獲量的影響

玉米的產(chǎn)量指的就是植株生長過程中所產(chǎn)生玉米籽粒重量含量狀況,單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的籽粒吸收養(yǎng)分狀況對于用來估算農(nóng)田養(yǎng)分吸收移出量有重要意義,也是一個重要指標(biāo)參數(shù)。養(yǎng)分移出量為農(nóng)田合理的施肥提供理論依據(jù)。對于養(yǎng)分移出量通常以100 kg或1 000 kg風(fēng)干產(chǎn)品當(dāng)中吸收多少養(yǎng)分含量來表示。本試驗玉米籽粒的產(chǎn)量均以烘干后計算,而養(yǎng)分含量狀況均以實際收獲為養(yǎng)分濃度表示,本試驗未包括植物脫落的葉及植物根部養(yǎng)分含量。

玉米的籽粒產(chǎn)量屬于其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量,與對照處理相比,有機(jī)肥處理過的玉米籽?？擅黠@的增加1 000 kg籽粒中的氮、鉀含量。同一個玉米品種施用肥料不同導(dǎo)致其表現(xiàn)效果也不同。有機(jī)肥在2個玉米品種上對于氮、鉀收獲量表現(xiàn)效果均為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥料>冀微生物磷鉀肥>對照,有機(jī)肥處理養(yǎng)分收獲量都較對照大。不同有機(jī)肥處理施用在2個不同玉米品種上形成1 000 kg籽粒的收獲磷,有機(jī)肥處理與對照處理相比收獲磷量均顯著高于對照處理(P<0.05)。說明有機(jī)肥對玉米具有一定增產(chǎn)作用(表5)。

表5　不同肥料處理形成1 000 kg籽粒收獲的養(yǎng)分量

3討論與結(jié)論

前人通過試驗表明,對土壤施有機(jī)肥或有機(jī)肥與化肥配施能明顯增加玉米產(chǎn)量,且還可使土壤理化性質(zhì)得到提升[15-16]。有機(jī)肥的施用不僅可提高作物產(chǎn)量,還可以提高土壤的養(yǎng)分含量,提高養(yǎng)分的供應(yīng)能力[17-19]。以上研究與本試驗結(jié)果一致,即增施有機(jī)肥處理不僅能顯著提高玉米產(chǎn)量,較無機(jī)肥相比不僅有增產(chǎn)效果而且還能提高玉米穩(wěn)產(chǎn)作用。但是也有部分學(xué)者對有機(jī)肥研究與上述結(jié)果不一致,研究表明，施用有機(jī)肥不能使作物產(chǎn)量增加,并且也不能使作物達(dá)到高產(chǎn)[20-21],造成這樣的原因可能是試驗地肥力狀況不同,還可能由于受到區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境的影響,也有可能因為試驗地試驗?zāi)晗掭^少。本試驗中采用2個玉米品種其目的就是為排除氣候等因素的影響。

在鹽漬土地區(qū)中植物生長常常會受到鹽分及土壤當(dāng)中的礦物質(zhì)影響。土壤中鹽分能抑制植物吸收養(yǎng)分含量,間接地影響作物產(chǎn)量和植物體內(nèi)養(yǎng)分吸收利用時出現(xiàn)體內(nèi)養(yǎng)分分配變化。我國學(xué)者侯振安等[22]在鹽漬土地區(qū)種植羊草和苜蓿試驗表明隨著土壤鹽分升高植物體內(nèi)吸收利用Na離子將增多,從而影響植物生長發(fā)育,且當(dāng)中的磷、氮含量無明顯差異。蘇國興[23]在研究了NaCl脅迫作用下養(yǎng)分吸收規(guī)律的影響,且證明了此狀態(tài)下能降低葉片等部位對N、P、K、Mg等元素吸收。閻順國[24]研究表明,在NaCl脅迫作用下堿茅根部養(yǎng)分吸收量處于下降狀態(tài)其他部位養(yǎng)分含量變化不大。寧建鳳等[25]的研究表明,補充外來氮源能有效增加蘆薈植株的抗鹽性,并且使得植物的吸收營養(yǎng)元素呈現(xiàn)出先升高后下降的狀態(tài)。李偉等[26]對“施用不同劑量的雞糞與化肥配施”的肥料作用進(jìn)行研究表明,植株對氮磷鉀含量及吸收利用在不同的作用下表現(xiàn)也不一致,并且隨著玉米品種的不同也表現(xiàn)出不相同的狀況,各個器官含量也不同,但是在不同品種間施用有機(jī)肥均能促進(jìn)養(yǎng)分吸收,研究結(jié)果與寧建鳳、李偉等[25-26]研究結(jié)果相同,但是此結(jié)果與上述侯振安、蘇國興等[22-23]研究結(jié)果出現(xiàn)了很大的差異,可能由于所采用方法和植物材料不同所導(dǎo)致。

在多種因素的綜合影響下,單位籽粒產(chǎn)量的養(yǎng)分收獲量也略有不同,從而導(dǎo)致試驗結(jié)果也會有細(xì)微差異,玉米生長過程中氣候、人工的施肥作用、品種之間的差異都會影響著收獲養(yǎng)分含量。在本研究中,不同品種上施用不同肥料,有機(jī)肥與對照相比均可提高1 000 kg籽粒收獲養(yǎng)分量,并且隨著肥料不同,玉米養(yǎng)分收獲量表現(xiàn)不同,具體表現(xiàn)依次為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥料>冀微生物磷鉀肥>對照。

施不同有機(jī)肥在2個玉米品種上反映為均能顯著提高鹽漬土地玉米籽粒產(chǎn)量,與對照相比不同有機(jī)肥增產(chǎn)效果顯著并具有明顯的穩(wěn)產(chǎn)作用;不同有機(jī)肥處理的玉米籽粒氮、磷含量與對照相比差異顯著,玉米籽粒當(dāng)中的氮、磷濃度大于秸稈當(dāng)中的濃度,而秸稈中鉀含量遠(yuǎn)大于籽粒當(dāng)中鉀元素,說明不同有機(jī)肥處理的玉米秸稈中鉀素的吸收存在奢侈吸收現(xiàn)象;ZD958、DY18品種經(jīng)過不同施肥處理籽粒與秸稈含氮量比為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥料>冀微生物磷鉀肥>對照，籽粒與秸稈含磷量比為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>冀微生物磷鉀肥>生物肥料>對照，籽粒與秸稈含鉀量比為對照>冀微生物磷鉀肥>生物肥料>綠藍(lán)生物磷鉀肥>雞糞;2個不同玉米品種中,籽粒和秸稈中的氮和磷含量的分配,與玉米產(chǎn)量呈現(xiàn)出較好的相關(guān)性;在不同玉米品種上施用不同有機(jī)肥均可以明顯提高形成1 000 kg籽粒的收獲氮、鉀含量,且隨著施用肥料不同表現(xiàn)也不一樣,肥料表現(xiàn)效果為雞糞>綠藍(lán)生物磷鉀肥>生物肥料>冀微生物磷鉀肥>對照。

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Effect of Different Organic Fertilizer on Nutrition Content and Distribution in Seaside Soil Area

WANG Yanhui1,JI Yanzhi1,CUI Jianghui2,ZHANG Junmei1,MEN Mingxin1

(1.College of Resources and Environment Science,Agricultural University of Hebei,Baoding071001,China；2.College of Agronomy,Agricultural University of Hebei,Baoding071001,China)

Abstract：In order to solve the problems of unreasonable fertilization in saline alkali area,this paper took ZD958 and DY18 as the study material and studied the effect of different organic fertilizer on nutrition concentration of corn,nutrient distribution and producing each unit seeds harvest the nutrient component by field trial. The results showed that:Using organic fertilizers achieved a high and stable yield level,as the different organic fertilizers applicate on different corn varieties;we could conclude that the treatment of chicken manure for stable yield was better than other treatments. Different fertilizers on two kinds of corn varieties had effect on seeds of N,P and K concentration,they all performed as chicken manure>green and blue creatures under phosphorus>bio-fertilizer>under phosphorus in microorganisms>the contrast;The nutrient concentration was different in corn varieties of straw,of which chicken manure was the best and green and blue creatures under phosphorus was the second. In the grain and straw the distribution ratio of nitrogen and phosphorus content had good correlation with corn yield,but it′s not obvious in potassium;the better corn grown,the more N,P and K were consumed to form economic yield per unit. All these illustrated that the use of corn to nitrogen,phosphorus and potassium had luxury absorption on some degree.

Key words:Saline soil;Organic fertilizer;Maize;Nutrient

doi:10.7668/hbnxb.2016.02.027

中圖分類號：S141

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-7091(2016)02-0164-06

作者簡介：王燕輝(1988-),男,河北邯鄲人,碩士,主要從事土壤與土地資源可持續(xù)利用研究。通訊作者：張俊梅(1964-),女,河北保定人,教授,碩士，碩士生導(dǎo)師,主要從事土地資源可持續(xù)利用研究。

基金項目：國土資源部公益性行業(yè)項目(201311060)

收稿日期：2016-02-11