不同肥力紅壤旱地玉米產(chǎn)量和土壤基礎(chǔ)地力的變化特征

張 兵，夏桂龍，王 維，王紅春，倪志偉

（1. 南京南農(nóng)農(nóng)藥科技發(fā)展有限公司，江蘇 南京 210095 ；2. 江西省鄧家埠水稻原種場農(nóng)科所，江西 余江 335200）

不同肥力紅壤旱地玉米產(chǎn)量和土壤基礎(chǔ)地力的變化特征

張 兵1，夏桂龍2，王 維1，王紅春1，倪志偉1

（1. 南京南農(nóng)農(nóng)藥科技發(fā)展有限公司，江蘇 南京 210095 ；2. 江西省鄧家埠水稻原種場農(nóng)科所，江西 余江 335200）

試驗(yàn)選擇紅壤旱地上不同培肥措施的土壤，分別代表不同肥力水平的土壤：即荒地土（低肥力）、茶園土（中肥力1）、花生地（中肥力2）和菜園土（高肥力），通過設(shè)置施肥與不施肥盆栽試驗(yàn)，研究不同肥力水平紅壤旱地的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率和肥料貢獻(xiàn)率。結(jié)果表明：施肥可以顯著提高玉米產(chǎn)量，各肥力水平的玉米產(chǎn)量的變化趨勢(shì)為菜園土＞花生地＞茶園土＞荒地土，在紅壤旱地上，有機(jī)培肥措施不僅可以提高作物產(chǎn)量，而且可以提高土壤肥力和基礎(chǔ)地力對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率。

土壤肥力水平；紅壤；玉米；基礎(chǔ)地力

紅壤主要分布于我國長江以南的低山丘陵區(qū)，約占國土面積22%，為南方諸省重要的農(nóng)業(yè)土壤資源。江西省的紅壤面積大，約占全省土地面積的70%。受降雨集中、高溫高濕等自然條件以及過度開發(fā)、施肥不合理和水土保持措施不到位等人為因素的影響，紅壤旱地出現(xiàn)有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀養(yǎng)分含量較低和肥料利用率不高等問題，導(dǎo)致紅壤旱地的基礎(chǔ)地力急劇下降，嚴(yán)重限制了玉米、花生、芝麻等旱作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[1]。因此，開展紅壤旱地基礎(chǔ)地力提升技術(shù)研究，是改善土壤肥力、增加旱作物生產(chǎn)能力的重要保障。

土壤基礎(chǔ)地力對(duì)作物的產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大[2-5]。研究表明，土壤基礎(chǔ)地力對(duì)夏玉米產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)在穗粒數(shù)上；基礎(chǔ)肥力愈高，后效作用愈大，土壤對(duì)玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率亦愈高；養(yǎng)分平衡與協(xié)調(diào)供應(yīng)不僅能提高玉米產(chǎn)量，同時(shí)還能縮小肥力差異對(duì)玉米產(chǎn)量的影響[6]。

目前有關(guān)土壤基礎(chǔ)地力和作物產(chǎn)量的關(guān)系研究主要集中在我國作物高產(chǎn)地區(qū)，如華北平原、東北春玉米區(qū)、華中華東和四川盆地等。在南方丘陵區(qū)的紅壤旱地上，由于土壤有機(jī)質(zhì)含量和氮磷鉀養(yǎng)分含量較低，作物產(chǎn)量主要依賴于化學(xué)肥料的投入，再加上種植的作物種類復(fù)雜（花生、芝麻和玉米），導(dǎo)致土壤的生產(chǎn)力具有極大的不確定性[7-8]。因此，筆者以不同培肥措施的土壤分別代表不同肥力水平的土壤：即荒地土（低肥力）、茶園土（中肥力1）、花生地（中肥力2）和菜園土（高肥力），研究不同肥力水平下土壤基礎(chǔ)地力的變化規(guī)律，以期在保持和提高基礎(chǔ)地力的條件下增加作物產(chǎn)量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

紅壤旱地不同培肥措施的土壤，荒地土（低肥力）、茶園土（中肥力1）、花生地（中肥力2）和菜園土（高肥力）均采集于江西省進(jìn)賢縣（116°17'60''E，28°35'24''N），地處中亞熱帶，年均氣溫18.1℃，≥10℃積溫6 480℃，年降雨量1 537 mm，年蒸發(fā)量1 150 mm，無霜期約為289 d，年日照時(shí)數(shù)1 950 h。試驗(yàn)地土壤為紅壤旱地，成土母質(zhì)為第四紀(jì)紅粘土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2014年冬季采集荒地土（低肥力）、茶園土（中肥力1）、花生地（中肥力2）和菜園土（高肥力）的耕層土壤，每個(gè)肥力水平6盆，分成不施肥和施肥處理（各3盆）。毎盆裝土15 kg，盆規(guī)格：上口直徑30 cm，下底直徑25 cm，盆高35 cm。玉米品種為掖單13號(hào)（與長期定位試驗(yàn)相同），每盆播種玉米種子3顆。盆栽試驗(yàn)開始時(shí)各肥力的土壤肥力情況詳見表1。

表1 不同肥力水平的土壤肥力情況

盆栽試驗(yàn)露天進(jìn)行，為防止鳥類等野生動(dòng)物干擾，試驗(yàn)地四周及離地面2.5 m上方用鐵絲網(wǎng)覆蓋。

不施肥處理不施任何肥料；施肥處理的每盆施N 2.25 g（含N 46%的尿素4.89 g）、P2O51.69 g（含P2O512%的鈣鎂磷肥14.08 g）、K2O 2.53 g（含K2O 60%的氯化鉀4.22 g）。氮肥（尿素）和鉀肥（氯化鉀）40%做基肥施用，60%在玉米出苗后約5 d施用，磷肥（鈣鎂磷肥）作基肥一次施入。施肥方法：鈣鎂磷肥在盆缽裝土前混入土壤，拌勻，以后則是在每季玉米播種前將土壤松動(dòng)，均勻施入鈣鎂磷肥，然后拌勻；尿素和氯化鉀則是將肥料溶解成液體后均勻施入土壤中。水分管理采取人工澆灌，注意防止病蟲害和雜草。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 生物量測定 考慮到盆栽中各處理的肥力情況，在每季玉米拔節(jié)時(shí)將植株齊地收割，烘干測定生物量。

1.3.2 土壤養(yǎng)分測定 在晚玉米收獲后，采集土壤樣品按照常規(guī)分析方法測定土壤有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀養(yǎng)分和CEC含量。

1.3.3 基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率 土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率=（施肥處理的生物量/不施肥處理的生物量）×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用SPSS 16.0進(jìn)行方差分析，圖件采用Origin 7.5軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥力水平下施肥對(duì)玉米生物量的影響

圖1顯示，春玉米和秋玉米在拔節(jié)期的生物量變化趨勢(shì)基本一致。在不施肥條件下，玉米生物量均表現(xiàn)出高肥力土最高，各處理的產(chǎn)量由高到低的排列次序?yàn)椴藞@土 ＞ 花生地＞茶園土 ＞ 荒地土。與不施肥相比，施肥措施可以顯著增加玉米的生物量，在春玉米拔節(jié)時(shí)，荒地土、茶園土、花生地和菜園土肥力水平玉米的生物量，施用氮磷鉀肥處理比相對(duì)應(yīng)的不施肥處理分別增加272%、248%、289%和276%；秋玉米的增幅分別為110%、424%、123%和74.6%。從全年的產(chǎn)量趨勢(shì)來看，高肥力水平處理的生物量也表現(xiàn)出顯著高于其他處理。

圖1 施肥措施對(duì)紅壤旱地不同肥力水平的玉米生物量

2.2 不同肥力水平下施肥對(duì)土壤肥力的影響

在不同肥力的紅壤旱地上，施肥與否可以顯著影響土壤pH值和全量養(yǎng)分的變化（表2）。與不施肥相比，各肥力處理在施NPK肥下的土壤pH值略有降低，土壤全氮、全磷和全鉀含量基本穩(wěn)定，CEC則呈增加趨勢(shì)。在不施肥條件下，高肥力水平的土壤（菜園土）有機(jī)質(zhì)和全磷含量分別比低肥力的（荒地土）增加了19.8%和62.8%；施肥條件的增加幅度更大，分別為39.8%和164.5%。這說明，長期有機(jī)肥投入的菜園土是提高土壤有機(jī)質(zhì)和全磷含量的重要方式，但對(duì)土壤酸化和全鉀含量的影響較小。

合理施肥可以提高紅壤旱地的土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量（表3）。在不同肥力水平之間，不同肥力的養(yǎng)分大小排序?yàn)椋翰藞@土＞花生地＞茶園土＞荒地土，其中以高肥力的土壤（菜園土）堿解氮、有效磷、速效鉀含量最高。與低肥力的（荒地土）相比，高肥力處理的土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量在不施肥條件下分別增加了34.7%、542.2%和99.4%；在施肥條件下，其增幅分別為48.1%、248.6%和92.8%。數(shù)據(jù)說明，長期有機(jī)肥施用是活化土壤氮磷鉀養(yǎng)分的重要措施之一。

表2 不同施肥措施下紅壤旱地不同肥力水平土壤的pH值和全量養(yǎng)分

表3 施肥措施對(duì)紅壤旱地不同肥力水平土壤速效養(yǎng)分的影響

圖2 紅壤旱地不同肥力水平的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率變化

2.3 不同肥力水平的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率的變化特征

在紅壤旱地上，不同肥力的土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率變化見圖2。結(jié)果表明，各肥力水平的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率由高到低的排列次序?yàn)椴藞@土＞花生地＞茶園土＞荒地土，其中以高肥力（菜園土）的基礎(chǔ)地力最高（全年的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率為39.4%），其在春玉米、秋玉米和全年分別比低肥力（荒地土）提高了11.6%、159.2%和79.5%，但是，中肥力（花生地和茶園土）的基礎(chǔ)地力則與低肥力不存在顯著差異。結(jié)果表明，有機(jī)肥是提高紅壤旱地基礎(chǔ)地力的重要途徑之一，而單獨(dú)的化肥施用對(duì)土壤地力的提升幅度有限。

3 結(jié)論與討論

在南方丘陵區(qū)，受地勢(shì)等天然因素的限制，紅壤旱地的灌溉條件不發(fā)達(dá)，作物的種植和生長主要依賴天然降雨，屬于典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)[9]，因此，紅壤旱地主要種植玉米和芝麻等耐旱作物。由于紅壤旱地上玉米的種植制度主要是春玉米和秋玉米輪作[10]，因此研究以不同肥力水平的紅壤旱地為研究對(duì)象，選取春玉米和秋玉米來探討土壤的基礎(chǔ)地力變化特征。結(jié)果表明，不論施肥與否，在不同肥力水平間均表現(xiàn)出高肥力水平的玉米產(chǎn)量較高，其土壤速效養(yǎng)分也顯著高于其他處理。在不同肥力水平中，高肥力（菜園土）處理的土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率為39.4%，顯著高于其他處理。

在試驗(yàn)中，肥力水平和施肥技術(shù)顯著影響玉米的生物量和土壤肥力，在施用相同的氮磷鉀肥條件下，各肥力的生物量和土壤肥力均表現(xiàn)出：菜園土＞花生地＞茶園土＞荒地土，其中高肥力（菜園土）的玉米生物量和土壤肥力均顯著高于其他肥力水平；這與菜園土長期投入有機(jī)肥有關(guān)，與前人的研究一致[11-14]，說明長期投入有機(jī)肥可以顯著提高作物產(chǎn)量，并維持和增加土壤肥力。

土壤基礎(chǔ)地力和施肥技術(shù)是影響作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素之一[15-16]。在研究中，紅壤旱地的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率受不同肥力水平和施肥技術(shù)的影響，除了高肥力之外，中肥力（茶園土和花生地）的土壤基礎(chǔ)地力對(duì)春玉米或秋玉米生物量的貢獻(xiàn)率約為30%，明顯低于潮土的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率（51%～54%）[3]和水稻土的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率（75%～81%）[5]。在紅壤旱地中，肥力越高，土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率越高，其中長期施用有機(jī)肥的高肥力（菜園土）土壤的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率最高，其春玉米、秋玉米和全年的基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率分別比低肥力（荒地土）提高了11.6%、159.2%和79.5%，這說明，肥力水平是保證作物產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)。王寅等[17]研究發(fā)現(xiàn)，紅壤的氮磷鉀肥吸收利用率與基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率密切相關(guān)，當(dāng)基礎(chǔ)地力升高時(shí)，其肥料利用率也逐漸提高，此結(jié)果與研究結(jié)果一致。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）

The Characteristics of Corn Yield and Basic Soil Productivity under Different Levels of Soil Fertility in Red Soil

ZHANG Bing1，XIA Gui-long2，WANG Wei1，WANG Hong-chun1，NI Zhi-wei1
（1. Nanjing Agricultural Pesticide Science and Technology Development Co., Ltd., Nanjing 210095, PRC; 2. Institute of Agriculture Science, Plantation of Dengjia Town of Jiangxi Province, Yujiang 335200, PRC）

The experiment selected the soil with different fertilization measures on dry land of red soil, the soil representing different fertility levels such as uncultivated soil (low fertility), tea garden soil (medium fertility), peanut felds soil (medium fertility) and vegetable feld soil (high fertility), based on the experiment of fertilization and non-fertilization, the basal soil fertility contribution rate and fertilizer contribution rate of red soil dry land with different fertility levels were studied. The results showed that fertilization could increase maize yield signifcantly, the trend of corn yield in each fertility level was vegetable feld soil ＞ peanut feld soil ＞ tea garden soil ＞ uncultivated soil, in red soil dry land, organic fertilization measures can not only increase crop yield, but also improve soil fertility and contribution rate of basic soil fertility to yield.

soil fertility level; red soil; corn; basic soil productivity

S147.2

：A

：1006-060X（2017）06-0021-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.006.007

2017-04-06

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201203030）；江西省科技支撐項(xiàng)目（20141BBF60050）

張 兵（1985-），男，河南鞏義市人，初級(jí)農(nóng)藝師，主要從事新型農(nóng)藥及肥料的應(yīng)用研究。

倪志偉