減氮增施腐殖酸液肥對(duì)夏玉米產(chǎn)量和氮肥利用率的影響

秦 文，韓燕來(lái),張毅博，喬丹丹，李寧寧，趙家俊，鄒旭瑞，李 慧

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002)

減氮增施腐殖酸液肥對(duì)夏玉米產(chǎn)量和氮肥利用率的影響

秦 文，韓燕來(lái),張毅博，喬丹丹，李寧寧，趙家俊，鄒旭瑞，李 慧*

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002)

為了在保證夏玉米獲得較高產(chǎn)量基礎(chǔ)上盡量減少氮肥施用量，確定腐殖酸液肥與氮肥的合理配施比例，設(shè)置不施氮肥(CK)、正常施氮量(純N，下同)210 kg/hm2(100%N)、減施20%氮肥即施N 168 kg/hm2(80%N)、減施20%氮肥即施N 168 kg/hm2+腐殖酸液肥1.7 L/hm2(80%N+WF)、減施40%氮肥即施N 126 kg/hm2(60%N)、減施40%氮肥即施N 126 kg/hm2+腐殖酸液肥1.7 L/hm2(60%N+WF)6個(gè)處理，研究減氮增施腐殖酸液肥對(duì)夏玉米產(chǎn)量和氮肥利用率的影響。結(jié)果表明，與100%N處理相比，80%N+WF處理土壤有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、pH值、氮肥回收效率、氮肥生理效率均無(wú)顯著變化，而氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著提高9.8%，最終使夏玉米穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量及產(chǎn)量與100%N處理接近；但進(jìn)一步減少氮肥施用量增施腐殖酸液肥(60%N+WF)處理會(huì)降低土壤堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量，差異均不顯著，但較80%N+WF處理降幅增大，雖然也能提高氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥回收效率，但最終較100%N處理顯著降低夏玉米穗粒數(shù)(2.7%)和產(chǎn)量(5.2%)。綜上，80%N+WF處理在減施氮42 kg/hm2的情況下能達(dá)到100%N處理的效果，土壤肥力較高，氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥回收效率提高，且穗粒數(shù)和產(chǎn)量較高。

腐殖酸液肥； 夏玉米； 產(chǎn)量； 氮肥利用率

玉米是重要的多用途作物之一，廣泛應(yīng)用于糧食、化工、飼料、生物能源等領(lǐng)域，已成為我國(guó)種植面積及總產(chǎn)量最高的農(nóng)作物[1]。但是，目前玉米的高產(chǎn)都是在肥料高投入的條件下獲得的，尤其是氮肥，其投入量最高[2-3]，但利用率低。研究顯示，若不實(shí)施相應(yīng)的減氮措施，未來(lái)我國(guó)氮肥的施用總量及單位播種面積施用量將有可能繼續(xù)增長(zhǎng)[4]。而氮肥的過(guò)量投入不僅導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加，投入與產(chǎn)出比降低[5]，而且對(duì)環(huán)境造成不可估量的危害，這已逐漸成為影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、糧食安全及人類(lèi)健康的重大問(wèn)題[6]。因此，減少氮肥施用量勢(shì)在必行。

研究表明，腐殖酸液肥與化肥配施，可提高氮肥的利用效率，減少氮肥的施用量[7]。且我國(guó)腐殖酸肥料的制備原料(泥炭、褐煤和風(fēng)化煤)儲(chǔ)量豐富[8]；腐殖酸肥料具有改良土壤、促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成、增加土壤中微生物數(shù)量[9]、提高土壤保水保肥性能[10]、吸附鈍化土壤重金屬[11]、提高土壤供肥能力、促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收[12]等諸多功能?？梢?jiàn)，將腐殖酸液肥與氮肥配合施用是減少氮肥施用量的一個(gè)有效措施。目前，有關(guān)腐殖酸提高氮肥利用效率、促進(jìn)作物生長(zhǎng)的研究很多[12-14]，但是通過(guò)施用腐殖酸液肥在保證作物產(chǎn)量的前提下減少氮肥施用量的研究還未見(jiàn)報(bào)道。為此，探討了腐殖酸液肥與不同氮肥配施對(duì)夏玉米產(chǎn)量和氮肥利用率的影響，以期確定減氮不減產(chǎn)的腐殖酸液肥與氮肥的合理配施比例。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于河南省方城縣趙河鎮(zhèn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)內(nèi)，該區(qū)屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候。供試土壤為黃褐土，壤質(zhì)。試驗(yàn)地0～20 cm土壤養(yǎng)分基本狀況為：有機(jī)質(zhì)15.32 g/kg、堿解氮117.86 mg/kg、有效磷41.68 mg/kg、速效鉀81.30 mg/kg，pH值5.82；土壤容重為1.34 g/cm3。試驗(yàn)地種植方式為小麥—玉米輪作。

1.2 試驗(yàn)材料

供試夏玉米品種為農(nóng)華101。供試肥料為尿素(含N 46%)、過(guò)磷酸鈣(含P2O512%)、氯化鉀(含K2O 57%)和腐殖酸液肥(含腐殖酸30 g/L、N+P2O5+K2O 200 g/L)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，共設(shè)6個(gè)處理：不施氮肥(CK)、正常施氮量(純N，下同)210 kg/hm2(100%N)、減施20%氮肥即施N 168 kg/hm2(80%N)、減施20%氮肥即施N 168 kg/hm2+腐殖酸液肥1.7 L/hm2(80%N+WF)、減施40%氮肥即施N 126 kg/hm2(60%N)、減施40%氮肥即施N 126 kg/hm2+腐殖酸液肥1.7 L/hm2(60%N+WF),詳見(jiàn)表1。每個(gè)處理重復(fù)3次，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為4 m×10 m，采用隨機(jī)區(qū)組排列。其中，氮肥分2次施入，即拔節(jié)期施用50%，大喇叭口期追施50%，所有處理均在拔節(jié)期施P2O575 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，施肥方式均為開(kāi)溝條施；腐殖酸液肥拔節(jié)期施用1.2 L/hm2，大喇叭口期施用0.5 L/hm2，并與化肥摻混后隨之一起施入土壤。生育過(guò)程中其他管理同高產(chǎn)田。2015年6月播種，種植密度為60 000株/hm2，10月收獲。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 地上部植株全氮含量 在成熟期，每個(gè)小區(qū)取長(zhǎng)勢(shì)均勻具有代表性的玉米5株，取其地上部分，105 ℃殺青，65 ℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定干物質(zhì)量，然后將樣品粉碎，使用H2SO4-H2O2消化，采用全自動(dòng)定氮儀測(cè)全氮含量，并計(jì)算氮肥回收效率。

表1 不同施肥處理的施肥量

氮肥回收效率=(施氮區(qū)地上部氮積累量-對(duì)照區(qū)地上部氮積累量)/施氮量×100%[15]。

1.4.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 在成熟期，各小區(qū)收獲20株玉米經(jīng)自然風(fēng)干后測(cè)定穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量，并測(cè)產(chǎn)。然后計(jì)算氮肥生理效率、氮肥農(nóng)學(xué)效率。

氮肥生理效率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-對(duì)照區(qū)產(chǎn)量)/(施氮區(qū)地上部氮積累量-對(duì)照區(qū)地上部氮積累量)，

氮肥農(nóng)學(xué)效率= (施氮區(qū)玉米產(chǎn)量-對(duì)照區(qū)玉米產(chǎn)量)/施氮量[15]。

1.4.3 土壤養(yǎng)分含量 在成熟期，采用五點(diǎn)取樣法取0～20 cm耕層土壤，剔除石礫和植物殘根等雜物后混合，測(cè)定土壤養(yǎng)分含量。其中，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測(cè)定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量采用NH4OAc浸提—火焰光度法測(cè)定[16]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)用Excel 2010和SPSS 20軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 減氮增施腐殖酸液肥對(duì)夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，各處理間夏玉米百粒質(zhì)量差異均不顯著，但穗粒數(shù)和產(chǎn)量差異較大。與CK相比，施加氮肥顯著增加了夏玉米的穗粒數(shù)。與100%N處理相比，80%N、60%N和60%N+WF處理穗粒數(shù)分別顯著下降4.4%、5.8%、2.7%，而80%N+WF處理穗粒數(shù)無(wú)顯著變化。與80%N、60%N處理相比，減施氮肥后施腐殖酸液肥均使夏玉米穗粒數(shù)顯著提高，分別提高4.0%、3.3%。綜上，減施20%氮肥后施腐殖酸液肥可以達(dá)到100%N處理的效果，穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量均無(wú)顯著變化。

與CK相比，施用氮肥顯著提高了夏玉米產(chǎn)量。與100%N處理相比，60%N處理玉米產(chǎn)量顯著降低7.3%，60%N+WF處理玉米產(chǎn)量顯著降低5.2%；但80%N和80%N+WF處理產(chǎn)量與之差異均不顯著。與80%N、60%N處理相比，減施氮肥后施腐殖酸液肥均使夏玉米產(chǎn)量有所提高，分別提高2.0%、2.2%，但差異均不顯著。綜上，減施20%氮肥后施腐殖酸液肥可以達(dá)到100%N處理的效果，產(chǎn)量無(wú)顯著變化。

表2 不同施肥處理的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母代表處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 減氮增施腐殖酸液肥對(duì)夏玉米氮肥利用率的影響

由表3可知，不同施肥處理間夏玉米的氮肥生理效率差異均不顯著，氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥回收效率差異較大。對(duì)于氮肥農(nóng)學(xué)效率而言，60%N+WF處理夏玉米的氮肥農(nóng)學(xué)效率最高，顯著高于其他處理，較100%N處理提高26.0%；其次為80%N+WF處理，顯著高于100%N、80%N、60%N處理，增幅分別為9.8%、14.8%、8.4%；100%N、80%N和60%N處理間氮肥農(nóng)學(xué)效率差異均不顯著。與80%N、60%N處理相比，減氮增施腐殖酸液肥均使氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著增加，分別增加14.8%、24.4%。

對(duì)于氮肥回收效率而言，60%N+WF處理氮肥回收效率最高，較100%N處理顯著提高32.0%；其次為80%N+WF處理，較100%N處理提高20.4%，但差異不顯著。與80%N、60%N處理相比，減氮增施腐殖酸液肥處理的氮肥回收效率均有所增加，增幅分別為17.3%、12.5%，但差異均不顯著。

綜上，夏玉米的氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥回收效率均以60%N+WF處理最高，80%N+WF次之，兩者均明顯高于100%N處理。

表3 不同施肥處理的氮肥利用情況

2.3 減氮增施腐殖酸液肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由表4可知，與CK相比，施氮肥能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量，降低土壤pH值。與100%N處理相比，減氮及減氮增施腐殖酸液肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量稍有降低、pH值稍微升高，但差異均不顯著。其中，有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為100%N處理最高，80%N+WF處理次之，二者十分相近；pH值表現(xiàn)為60%N+WF處理最高，80%N+WF處理次之，其較100%N處理分別提高3.8%和3.4%。與100%N處理相比，60%N處理土壤堿解氮含量顯著降低，其他減氮及減氮增施腐殖酸液肥處理與之差異均不顯著。堿解氮含量表現(xiàn)為100%N處理最高，80%N+WF處理次之，二者十分相近。與80%N、60%N處理相比，減氮增施腐殖酸液肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量有所增加，增幅分別為2.1%、1.7%，但差異均不顯著；堿解氮含量顯著增加，增幅分別為3.8%、5.9%。

綜上，減施20%、40%氮肥后增施腐殖酸液肥可以達(dá)到100%N處理的效果，總體以80%N+WF處理效果最好。

表4 不同施肥處理的土壤理化性質(zhì)

3 結(jié)論與討論

合理施用氮肥能顯著提高玉米的籽粒產(chǎn)量，過(guò)低的施氮量會(huì)造成玉米頂部籽粒發(fā)育不完善從而影響產(chǎn)量；而施用腐殖酸液肥可提高土壤的供肥能力、促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，且腐殖酸液肥與化肥配合施用，可抑制尿素的水解，達(dá)到緩釋的效果，減少氮肥的損失，提高氮肥的利用效率，從而增加作物產(chǎn)量[13-14]。氮肥利用率可通過(guò)氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥回收效率和氮肥生理效率等指標(biāo)反映。氮肥農(nóng)學(xué)效率反映了單位施氮量對(duì)作物籽粒產(chǎn)量的增加效應(yīng)[17]；氮肥回收效率反映了作物吸收利用的氮占施氮量的比例，較高的氮肥回收效率說(shuō)明在作物生長(zhǎng)過(guò)程中損失的氮肥量較少，對(duì)環(huán)境的危害較小[18]；氮肥生理效率是指作物地上部吸收單位氮量所獲得的籽粒產(chǎn)量的增加量[19]。本研究結(jié)果表明，與100%N處理相比，減施20%氮肥后增施腐殖酸液肥(80%N+WF)處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、pH值、氮肥回收效率、氮肥生理效率均無(wú)顯著變化，而氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著提高9.8%，最終使夏玉米穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量及產(chǎn)量與100%N處理接近，均無(wú)顯著差異，即80%N+WF處理可以達(dá)到100%N處理的效果；但進(jìn)一步減少氮肥施用量(減少40%N)增施腐殖酸液肥會(huì)降低土壤堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量，差異均不顯著，但較80%N+WF處理降幅增大，雖然也能提高氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥回收效率，但最終顯著降低夏玉米穗粒數(shù)和產(chǎn)量。

綜上，減施20%氮肥后增施腐殖酸液肥(80%N+WF)處理能達(dá)到100%N處理的效果，土壤肥力較高，氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥回收效率提高，且夏玉米穗粒數(shù)和產(chǎn)量較高。即此處理可在保證夏玉米具有較高產(chǎn)量的情況下減施氮42 kg/hm2。

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Effects of Reducing Nitrogen Fertilizer and Increasing Humic Acid Liquid Fertilizer on Yield and Nitrogen Use Efficiency of Summer Maize

QIN Wen,HAN Yanlai,ZHANG Yibo,QIAO Dandan,LI Ningning,ZHAO Jiajun,ZOU Xurui,LI Hui*

(College of Resources and Environment,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

In order to minimize the amount of nitrogen fertilizer under the premise of ensuring a higher yield of summer maize,and determine the reasonable proportion of humic acid liquid fertilizer and nitrogen fertilizer,the field experiments were carried out with 6 treatments:no fertilizer(CK),the normal application amount of nitrogen (210 kg/ha,100%N),reducing 20% application amount of nitrogen fertilizer (168 kg/ha,80%N),reducing 20% application amount of nitrogen(168 kg/ha) with humic acid liquid fertilizer 1.7 L/hm2(80%N+WF),reducing 40% nitrogen application amount(126 kg/ha,60%N),reducing 40% nitrogen application amount(126 kg/ha) with humic acid liquid fertilizer 1.7 L/ha(60%N+WF),and the effects of reducing nitrogen fertilizer and increasing humic acid liquid fertilizer on yield and nitrogen use efficiency of summer maize were studied.The results showed that compared with 100%N treatment,there was no significant change in soil organic matter,alkali-hydrolyzable N contents,pH value,nitrogen recovery efficiency and nitrogen fertilizer physiological efficiency;while the agronomic efficiency of nitrogen fertilizer was significantly increased by 9.8%,which eventually caused the result that the grain number per spike,grain weight and yield of summer maize were close to 100%N treatment.However,further reducing the amount of nitrogen fertilizer and increasing the amount of humic acid liquid fertilizer(60%N+WF)would reduce soil alkaline nitrogen and organic matter contents with no significant difference,but the descent scope was bigger than that of 80%N+WF treatment;although the agronomic efficiency of nitrogen fertilizer and the recovery efficiency of nitrogen fertilizer of 60%N+WF treatment could also improved,the grain number per spike and the yield of summer maize significantly decreased by 2.7% and 5.2% compared with 100%N treatment.In conclusion,80%N + WF treatment could achieve the effect of 100%N treatment under the condition of reducing N application by 42 kg/ha,and obtain higher soil fertility,agronomic efficiency and recovery efficiency of nitrogen fertilizer,grain number per spike and yield.

humic acid liquid fertilizer; summer maize; yield; nitrogen use efficiency

2016-10-12

中科院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃(STS)項(xiàng)目(KFJ-EW-STS-055-1);河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(17A210021);河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目(142102110049)

秦 文(1994-)，女，安徽蕪湖人，在讀碩士研究生，研究方向：植物營(yíng)養(yǎng)與高效施肥。 E-mail:qinwen1275@163.com

*通訊作者：李 慧(1981-)，女，河南濮陽(yáng)人，副教授，博士，主要從事作物營(yíng)養(yǎng)生理方面的研究。 E-mail:lihui4007@163.com

S513;S157.41

A

1004-3268(2017)04-0021-05