減量施肥條件下腐植酸保水劑對(duì)玉米產(chǎn)量及白漿土養(yǎng)分含量的影響

王 楠，包 巖*，姚 凱，陳殿元**，張殿錫，孫 鑫，王 帥

(1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，吉林 吉林 132101； 2.吉林省潤(rùn)禾灘地農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，吉林 長(zhǎng)嶺 131500)

減量施肥條件下腐植酸保水劑對(duì)玉米產(chǎn)量及白漿土養(yǎng)分含量的影響

王 楠1，包 巖1*，姚 凱1，陳殿元1**，張殿錫2，孫 鑫1，王 帥1

(1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，吉林 吉林 132101； 2.吉林省潤(rùn)禾灘地農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，吉林 長(zhǎng)嶺 131500)

為了揭示腐植酸保水劑(WA)在減量施肥下的應(yīng)用效果，以不施肥(CK)為空白對(duì)照，設(shè)置全量施肥(Tf)、減少氮肥20%(Df-N 20%)、減少磷肥20%(Df-P 20%)、減少鉀肥20%(Df-K 20%)以及在此基礎(chǔ)上配施WA(Tf -WA、Df-N 20%-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA)，探究減量施肥條件下WA對(duì)玉米產(chǎn)量及白漿土養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明：各施肥處理的玉米出苗率，灌漿期展開(kāi)葉片數(shù)、株高、單葉葉面積，穗粒數(shù)及產(chǎn)量均較CK顯著增加。Df-N 20%、Df-K 20%處理添加WA后使玉米產(chǎn)量分別顯著提高9.4%、13.4%；在Tf、Df-P 20%處理?xiàng)l件下配施WA則使產(chǎn)量顯著降低。Df-P 20%、Df-P 20%-WA處理玉米收獲期的土壤pH值較拔節(jié)期分別顯著降低3.7%、3.1%，加劇了白漿土的酸化進(jìn)程；與拔節(jié)期相比，玉米收獲期Df-K 20%、Tf-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA處理白漿土有機(jī)質(zhì)含量分別顯著提高2.5%、2.1%、6.3%、4.4%，其余處理均不利于有機(jī)質(zhì)成分的積累，其中Df-N 20%-WA處理對(duì)有機(jī)質(zhì)的消耗程度最大，使其降低28.3%；與拔節(jié)期相比，玉米收獲期除CK白漿土全氮含量保持穩(wěn)定外，其余處理全氮含量均不同程度地降低，從降幅來(lái)看，Tf、Df-K 20%處理配施WA能夠緩解全氮含量的下降趨勢(shì)，而Df-N 20%、Df-P 20%處理添加WA則增加其對(duì)全氮的利用；在各施肥基礎(chǔ)上配施WA對(duì)白漿土堿解氮含量沒(méi)有規(guī)律性影響，但Df-K 20%-WA處理能夠在一定程度上緩解堿解氮的下降趨勢(shì)、提高白漿土的有效磷含量，而Df-K 20%處理能夠有效促進(jìn)白漿土堿解氮的累積；除玉米灌漿期外，其余4個(gè)時(shí)期，添加WA的處理白漿土有效磷含量均較未施WA處理顯著提升；添加WA的各施肥處理均有利于玉米成熟期和收獲期白漿土速效鉀的消耗。綜上，以減少氮肥20%或減少鉀肥20%為前提，施用WA可增加玉米產(chǎn)量，前者不利于白漿土有機(jī)質(zhì)積累；無(wú)論是否配施WA，減少磷肥20%均可加速土壤酸化進(jìn)程；施肥能有效促進(jìn)白漿土全氮的消耗，但對(duì)堿解氮含量未見(jiàn)規(guī)律性影響。

腐植酸保水劑； 減量施肥； 玉米； 產(chǎn)量； 養(yǎng)分含量

吉林省東部白漿土區(qū)是玉米增產(chǎn)潛力較大的區(qū)域，但該區(qū)域土壤瘠薄、干旱頻發(fā)、水肥資源生產(chǎn)效率較低。近年來(lái)，該區(qū)域玉米的產(chǎn)量波動(dòng)較大，總體表現(xiàn)為隨干旱程度加劇而降低的趨勢(shì)。因此，為大面積提高玉米產(chǎn)量，必須探索簡(jiǎn)單易行、成本較低的保水和培肥措施來(lái)抵御災(zāi)害性干旱對(duì)玉米生產(chǎn)的威脅。此外，吉林省玉米生產(chǎn)一次性施肥現(xiàn)象普遍，尋求新的有機(jī)替代品來(lái)取代化肥也是現(xiàn)階段亟待解決的核心生產(chǎn)問(wèn)題。

作為一類新型的親水性高分子功能性材料，腐植酸保水劑(humic acid water-saving agent,WA)的核心組分——腐植酸結(jié)構(gòu)中含有羧基、酚羥基、羰基和醇羥基等活性功能基團(tuán)，大量親水基團(tuán)使其在與水接觸時(shí)易發(fā)生電離并與水分子結(jié)合成氫鍵，吸持大量水分。此外，形成的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又具有彈性，其內(nèi)部離子濃度與外部溶液易產(chǎn)生滲透勢(shì)差，可使水分不斷涌入聚合物內(nèi)部，發(fā)揮蓄水保水功能，可見(jiàn)，WA的吸水過(guò)程主要表現(xiàn)為滲透作用機(jī)制[1]。

近年來(lái)，隨著干旱氣候的頻發(fā)以及土壤貧瘠趨勢(shì)的加劇，多地探索了保水劑對(duì)作物生產(chǎn)及土壤養(yǎng)分所發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)作用。趙敏等[2]通過(guò)研究保水劑對(duì)夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響得出，保水劑能促進(jìn)種子萌發(fā)、提高根系活力；郭世文等[3]指出，土壤水分狀況與玉米株高、葉面積、穗粒數(shù)、干質(zhì)量、產(chǎn)量和收獲指數(shù)密切相關(guān)，而保水劑和黃腐酸的施用能夠緩解干旱對(duì)上述指標(biāo)引起的不良影響；劉世亮等[4]利用盆栽試驗(yàn)研究了在砂薄土壤中施用保水劑對(duì)作物生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，施用保水劑能顯著提高玉米株高、增加總?cè)~面積、提高肥料利用率；雷恩等[5]研究認(rèn)為，施用適宜濃度的松土保水劑可有效提高玉米株高、單株葉面積、單株生物量、根系干質(zhì)量、苗期凈同化率、葉綠素含量和根系活力?？梢?jiàn)，保水劑的施入對(duì)于作物產(chǎn)量性狀的提高和維持確有幫助。而就土壤養(yǎng)分性狀而言，馬煥成等[6]通過(guò)田間試驗(yàn)表明，森林土壤中施加保水劑可顯著提高土壤中的養(yǎng)分含量，使土壤堿解氮含量提高133.1%～295.8%、有效磷含量提高10.4%～43.2%、速效鉀含量提高124.2%～220.3%；黃震等[7]采用土柱模擬試驗(yàn)方法，以不施保水劑處理為對(duì)照，比較了聚丙烯酸鹽類保水劑、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合保水劑和腐植酸型保水劑對(duì)土壤水分以及尿素和硝酸銨2種氮肥的保持效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腐植酸型保水劑對(duì)2種氮肥的保持效果顯著優(yōu)于對(duì)照，且對(duì)土壤脲酶活性有所促進(jìn)；程闖勝等[8]研究指出，與未施保水劑處理相比，保水劑施用量為45 kg/hm2時(shí)，20～60 cm土層含水率提高18.3%，0～60 cm土層硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷含量分別提高8.7%、16.3%、47.8%。綜上，施用WA在改善土壤水分狀況、提升玉米產(chǎn)量性狀等方面不乏報(bào)道，在提高肥料利用率、優(yōu)化土壤養(yǎng)分條件等方面也有所研究，但在減少肥料供應(yīng)的前提下，施用WA對(duì)玉米產(chǎn)量及白漿土養(yǎng)分性狀的改善效果尚未見(jiàn)系統(tǒng)報(bào)道。鑒于此，通過(guò)田間試驗(yàn)研究全量及減量施肥條件下WA對(duì)玉米產(chǎn)量性狀及白漿土養(yǎng)分狀況的影響，以揭示W(wǎng)A在當(dāng)前倡導(dǎo)減量施用化肥背景下所發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)作用，為玉米抵御干旱等災(zāi)害性天氣以及構(gòu)建穩(wěn)產(chǎn)的地力條件提供技術(shù)參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

WA由吉林省潤(rùn)禾灘地農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司提供。供試玉米品種為半緊湊型的中晚熟品種翔玉998(審定編號(hào)：吉審玉2014038，Y822為母本，X923-1為父本)，生育期127 d，需≥10 ℃積溫2 700 ℃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)在吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院北大地玉米試驗(yàn)田(N 43°57′07″、E 126°28′32″、H 190 m)進(jìn)行，該地屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，土壤類型為白漿土，有機(jī)質(zhì)含量13.6 g/kg、全氮含量0.77 g/kg、堿解氮含量126.6 mg/kg、有效磷含量40.8 mg/kg、速效鉀含量134.9 mg/kg，pH值5.42。

試驗(yàn)共設(shè)9個(gè)處理(表1)，各處理均在玉米播種前(4月28日)一次性施入基肥，每個(gè)處理重復(fù)3次，區(qū)組間設(shè)有1 m保護(hù)行且隨機(jī)排列。小區(qū)長(zhǎng)15 m、寬9.1 m，面積為136.5 m2，按14壟種植玉米，壟距為0.65 m、株距為0.24 m，種植密度為6.5萬(wàn)株/hm2。各處理間病蟲(chóng)草害防治及田間管理措施一致。

表1 試驗(yàn)處理及具體施用方法

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

采用五點(diǎn)采樣法分別在玉米拔節(jié)期(6月6日)、抽雄期(7月13日)、灌漿期(8月14日)、成熟期(9月20日)和收獲期(10月13日)采集各小區(qū)的土樣，測(cè)定白漿土的pH值以及有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，測(cè)試方法分別采用電位法、重鉻酸鉀氧化—外加熱法、半微量凱氏定氮法、堿解擴(kuò)散法、NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法、CH3COONH4浸提—火焰光度法進(jìn)行。

5月16日調(diào)查出苗率，出苗率=田間苗數(shù)/播種粒數(shù)×100%。在玉米灌漿期，每個(gè)小區(qū)選取5株代表性植株，調(diào)查株高、展開(kāi)葉片數(shù)、莖粗、葉面積，測(cè)定方法如下：量取雄穗頂部到地面的距離即為株高；以整個(gè)葉片全部從下位葉鞘中伸展露出為依據(jù)測(cè)查展開(kāi)葉片數(shù)；測(cè)量近地面倒數(shù)第3節(jié)間扁面直徑作為莖粗，以cm表示；在每個(gè)植株上選取距離玉米穗最近的5個(gè)葉片測(cè)算葉面積，單葉葉面積按照如下公式計(jì)算：A=L×W×0.75，式中，A為葉面積(cm2)、L為葉長(zhǎng)(即從葉環(huán)至葉尖的長(zhǎng)度，cm)、W為葉寬(即葉片最寬處,cm)、0.75為修正系數(shù)。玉米成熟后，理論測(cè)產(chǎn)方法：以小區(qū)為單位，分別測(cè)算壟距、株距，連續(xù)選取10株計(jì)算平均每株穗數(shù)，在其中隨機(jī)選取5穗測(cè)算平均穗粒數(shù)，依據(jù)百粒質(zhì)量，根據(jù)下式計(jì)算玉米理論測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)。

玉米理論測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)(kg/hm2)=

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素ANOVA分析和Duncan’s多重極差檢驗(yàn)法比較處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 減量施肥下WA對(duì)玉米產(chǎn)量性狀的影響

如表2所示，與CK相比，Tf、Df-N 20%、Df-P 20%、Df-K 20%及其配施WA相應(yīng)處理(Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-P 20%-WA和Df-K 20%-WA)的出苗率，灌漿期展開(kāi)葉片數(shù)、株高、單葉葉面積，穗粒數(shù)及產(chǎn)量均顯著增加。在Tf和Df-P 20%基礎(chǔ)上配施WA(Tf-WA和Df-P 20%-WA)均不利于玉米產(chǎn)量增加，分別使其顯著降低8.2%和7.7%；而Df-N 20%-WA處理下的產(chǎn)量分別比Df-N 20%、Df-K 20%處理顯著增加9.4%、13.4%。Tf-WA處理灌漿期的展開(kāi)葉片數(shù)和株高均較未施WA的處理下降，而單葉葉面積和莖粗與未施WA的處理差異不顯著，但Tf-WA處理的穗粒數(shù)較Tf處理顯著降低，降幅達(dá)2.4%，最終其產(chǎn)量也有顯著降低。在Df-N 20%基礎(chǔ)上配施WA，出苗率降低2.7%，但能顯著增加灌漿期的展開(kāi)葉片數(shù)、單葉葉面積，穗粒數(shù)及產(chǎn)量，這也許是因?yàn)槭┯肳A使展開(kāi)葉片數(shù)和單葉葉面積有所增加，光合作用增強(qiáng)，進(jìn)而使產(chǎn)量增加。在Df-P 20%的基礎(chǔ)上施用WA也不利于出苗率以及灌漿期展開(kāi)葉片數(shù)、株高、莖粗的提高，最終使產(chǎn)量顯著降低。據(jù)此推測(cè)，施入WA可能對(duì)磷有一定的吸持作用，進(jìn)而減少了玉米對(duì)磷素的吸收，不利于產(chǎn)量的提高。與Df-K 20%相比，Df-K 20%-WA處理灌漿期的展開(kāi)葉片數(shù)、株高分別提高3.8%、6.1%，相反，使單葉葉面積和莖粗分別降低6.9%和3.8%，但其對(duì)穗粒數(shù)和產(chǎn)量均有顯著提升作用。

表2 減量施肥下WA對(duì)玉米產(chǎn)量性狀的影響

注：同列不同大寫(xiě)字母表示各處理在0.05水平上的差異顯著。

2.2 減量施肥下WA對(duì)白漿土pH值及有機(jī)質(zhì)、全氮含量的影響

如表3所示，隨玉米生育時(shí)期的推進(jìn)，Tf、Tf-WA、Df-N 20%-WA和Df-P 20%-WA處理下pH值呈先增后減再略有提升的變化趨勢(shì)，而其余處理整體上則表現(xiàn)為先增加后漸趨降低的趨勢(shì)。與CK相比，玉米抽雄期各處理白漿土pH值均有顯著提升。同一處理不同生育時(shí)期比較，收獲期CK、Df-N 20%、Tf-WA、Df-N 20%-WA處理白漿土pH值均較拔節(jié)期顯著提高，增幅分別為5.9%、4.1%、7.5%、3.7%；而Df-P 20%和Df-P 20%-WA處理pH值較拔節(jié)期分別顯著降低3.7%和3.1%，使白漿土進(jìn)一步酸化，可見(jiàn)，減少磷酸二銨施用可加速土壤酸化，而配施WA可在一定程度上緩解pH值的下降趨勢(shì)；Tf、Df-K 20%、Df-K 20%-WA處理拔節(jié)期和收獲期的pH值差異不顯著。與Tf、Df-N 20%、Df-P 20%、Df-K 20%處理相比，添加WA的相應(yīng)處理玉米抽雄期白漿土pH值分別降低12.1%、10.8%、7.6%、9.2%，而拔節(jié)期和收獲期白漿土pH值則總體上表現(xiàn)為顯著提高。與Tf處理相比，Tf-WA處理使灌漿期pH值顯著降低3.6%，而成熟期pH值則顯著增加3.6%；與Df-N 20%處理相比，Df-N 20%-WA處理pH值在灌漿期增加6.5%，在成熟期降低0.7%；而Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA處理pH值在灌漿期分別較未施WA處理降低8.4%、5.9%，在成熟期則無(wú)顯著變化。

表3 減量施肥下WA對(duì)白漿土pH值及有機(jī)質(zhì)、全氮含量的影響

注：數(shù)據(jù)結(jié)果用均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表示；同行不同小寫(xiě)字母表示同一處理不同生育時(shí)期差異顯著(P<0.05)；同列不同大寫(xiě)字母表示同一指標(biāo)不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

如表3所示，隨玉米生育時(shí)期的推進(jìn)，CK和Df-P 20%-WA處理白漿土有機(jī)質(zhì)含量先增加后下降，Tf-WA、Df-K 20%-WA處理白漿土有機(jī)質(zhì)含量先下降而后增加，其余處理的有機(jī)質(zhì)含量水平波動(dòng)較大。與玉米拔節(jié)期相比，收獲期Df-K 20%、Tf-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA處理白漿土有機(jī)質(zhì)含量均有所提升，增幅分別達(dá)2.5%、2.1%、6.3%、4.4%，其余處理均不利于有機(jī)質(zhì)含量的累積，其中Df-N 20%-WA處理對(duì)有機(jī)質(zhì)的消耗程度最大，降幅達(dá)28.3%。在配施WA的處理中，Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-K 20%-WA處理白漿土有機(jī)質(zhì)含量在玉米拔節(jié)期至灌漿期均呈漸趨降低趨勢(shì)，而Df-P 20%-WA處理白漿土有機(jī)質(zhì)含量逐漸增高，并在灌漿期達(dá)到峰值。

如表3所示，CK白漿土全氮含量在抽穗期出現(xiàn)峰值，而在其他時(shí)期保持穩(wěn)定；Tf處理全氮含量隨玉米生育時(shí)期的推進(jìn)而漸趨降低，Df-N 20%、Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-K 20%-WA處理白漿土全氮含量先增加后降低，Df-P 20%、Df-K 20%、Df-P 20%-WA處理全氮含量均表現(xiàn)為降低—增高—再降低的規(guī)律。與拔節(jié)期相比，收獲期除了CK全氮含量保持穩(wěn)定外，其余處理全氮含量不同程度地降低，Tf、Df-N 20%、Df-P 20%、Df-K 20%、Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA全氮含量降幅分別為26.1%、9.3%、14.1%、7.5%、9.0%、14.8%、15.9%、1.4%。從降幅來(lái)看，Tf和Df-K 20%處理配施WA能夠緩解全氮含量的下降趨勢(shì)，而Df-N 20%和Df-P 20%處理施加WA則能夠增加其對(duì)全氮的利用程度。

2.3 減量施肥下WA對(duì)白漿土速效養(yǎng)分含量的影響

如表4所示，玉米抽雄期，各施肥處理白漿土堿解氮含量均較CK不同程度地降低，其中，Tf-WA處理更有利于白漿土堿解氮的利用，即在全量施肥基礎(chǔ)上施用WA能夠促進(jìn)白漿土堿解氮的利用。與拔節(jié)期相比，在玉米收獲后，CK、Tf、Df-N 20%、Df-P 20%、Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA處理白漿土堿解氮含量均顯著降低，降幅分別為24.4%、59.5%、46.1%、48.2%、37.4%、31.9%、52.9%、23.4%，而Df-K 20%處理白漿土堿解氮含量則提高6.6%?？梢?jiàn)，全量施肥更有利于白漿土堿解氮的消耗，而Df-K 20%-WA則能在一定程度上緩解堿解氮的下降趨勢(shì)，使其降幅低于CK，相反，Df-K 20%處理能夠顯著促進(jìn)白漿土堿解氮的積累。在各施肥基礎(chǔ)上配施WA均未對(duì)白漿土堿解氮產(chǎn)生規(guī)律性影響。

隨玉米生育時(shí)期的推進(jìn)，CK白漿土有效磷含量呈先增加后下降的變化趨勢(shì)，Tf、Df-N 20%、Df-K 20%-WA處理白漿土有效磷含量呈先降低后升高的變化趨勢(shì)， Df-P 20%、Df-K 20%、Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-P 20%-WA處理白漿土有效磷含量均呈降低—升高—降低的波動(dòng)變化。與拔節(jié)期相比，玉米收獲期CK、Df-K 20%-WA處理白漿土有效磷含量顯著增加，增幅分別為16.1%、14.7%，Df-K 20%、Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-P 20%-WA處理白漿土有效磷含量顯著下降了13.6%、3.8%、18.4%、3.3%，而Tf、Df-N 20%和Df-P 20%處理白漿土有效磷含量在拔節(jié)期和收獲期沒(méi)有顯著差異?？梢?jiàn)，Df-K 20%配施WA與CK相似，能夠提高玉米收獲后的土壤有效磷含量。與CK相比，各施肥處理白漿土有效磷含量在玉米灌漿期和成熟期總體表現(xiàn)為顯著降低。除玉米灌漿期外，其余4個(gè)時(shí)期，添加WA的處理白漿土有效磷含量均較未施WA處理得到提升。

在玉米拔節(jié)期、灌漿期、成熟期和收獲期，各施肥處理下白漿土速效鉀含量均低于CK。與Tf、Df-N 20%、Df-P 20%、Df-K 20%處理相比，Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA處理玉米成熟期和收獲期的白漿土速效鉀含量均顯著降低。與拔節(jié)期相比，玉米收獲期各處理白漿土速效鉀含量均顯著降低，CK、Tf、Df-N 20%、Df-P 20%、Df-K 20%、Tf-WA、Df-N 20%-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA處理的降幅分別為24.2%、23.8%、14.6%、23.1%、26.5%、37.5%、21.9%、20.4%、18.3%，可見(jiàn)，全量施肥配施WA更有利于白漿土速效鉀的利用，其次為Df-K 20%處理。

表4 減量施肥下WA對(duì)白漿土堿解氮、有效磷和速效鉀含量的影響

3 結(jié)論與討論

與CK相比，各施肥處理對(duì)于玉米出苗率,灌漿期展開(kāi)葉片數(shù)、株高、單葉葉面積，穗粒數(shù)及產(chǎn)量等均有顯著促進(jìn)作用。Df-N 20%和Df-K 20%處理配施WA能夠使玉米產(chǎn)量增加9.4%和13.4%，而Tf和Df-P 20%處理輔以WA則使產(chǎn)量有所降低。陳振德等[9]在其報(bào)道中指出，腐植酸能明顯促進(jìn)玉米植株對(duì)N、P、K的吸收，使滯留在莖葉中的N和K2O明顯增加。秦文等[10]研究認(rèn)為，80% N+腐植酸液肥處理在減施氮42 kg/hm2的情況下能達(dá)到100%N處理的效果，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。施入WA能夠促進(jìn)玉米植株對(duì)P2O5的吸收[9]，但在減磷20%的條件下，玉米植株需求的磷素水平難以滿足致使產(chǎn)量有所降低。杜建軍等[11]指出，保水劑能夠吸持和固定氮、磷、鉀等可溶性養(yǎng)分，使其釋放緩慢，造成玉米在需肥時(shí)期缺乏可利用養(yǎng)分，進(jìn)而降低產(chǎn)量。根據(jù)該規(guī)律，結(jié)合本試驗(yàn)結(jié)果，全量施肥并配施WA能夠提高土壤保肥性能，使更多養(yǎng)分固存和保蓄在土壤中，因此，短期內(nèi)玉米產(chǎn)量會(huì)略微受到影響。

Df-P 20%和Df-P 20%-WA處理使白漿土進(jìn)一步酸化，玉米收獲后pH值較拔節(jié)期分別降低3.7%和3.1%，Df-P 20%配施WA能夠在一定程度上緩解pH值的下降趨勢(shì)。有研究[12-13]指出，在缺磷脅迫下，作物根系分泌質(zhì)子和有機(jī)酸的量明顯增加，導(dǎo)致根際土壤酸化，pH值降低，進(jìn)而促進(jìn)土壤磷的溶解，提高磷的有效性，而WA的施用能夠使其部分堿性基團(tuán)參與反應(yīng)，使酸化程度緩解[14]。

與拔節(jié)期相比，玉米收獲后Df-K 20%、Tf-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA處理白漿土有機(jī)質(zhì)含量均明顯增加，增幅分別為2.5%、2.1%、6.3%、4.4%，其余處理則均不利于有機(jī)質(zhì)含量的提升，其中Df-N 20%-WA處理有機(jī)質(zhì)含量的消耗程度最大，達(dá)到28.3%。侯賢清等[15]研究認(rèn)為，保水劑能夠促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，增加其對(duì)有機(jī)成分的固定。這可能是玉米收獲后Tf-WA、Df-P 20%-WA、Df-K 20%-WA處理有機(jī)質(zhì)含量較拔節(jié)期有所提升的原因。李平等[16]指出，減少氮肥投入能夠刺激根際土壤微生物活性，打破施入WA而引起的土壤有機(jī)質(zhì)聚集狀況，最終加快有機(jī)質(zhì)的消耗。這可能是本研究中Df-N 20%-WA處理不利于有機(jī)質(zhì)積累的原因；有研究指出，減少鉀肥能夠提高吲哚乙酸氧化酶的活性，促進(jìn)碳水化合物向根系轉(zhuǎn)移，使作物根際附近土壤有機(jī)質(zhì)含量有所增加[17]，這可能是Df-K 20%處理在玉米收獲后土壤有機(jī)質(zhì)含量較拔節(jié)期增加的原因。

與拔節(jié)期相比，玉米收獲后除CK能使白漿土全氮含量保持穩(wěn)定外，其余處理均使全氮含量不同程度地降低。有研究[18]指出，不施肥處理下的土壤全氮含量可維系原有水平，這與本研究結(jié)論相似。李秀英等[19]認(rèn)為，在施用化肥條件下，土壤硝化細(xì)菌和纖維素分解菌數(shù)量高于不施肥農(nóng)田，由此推斷，僅施化肥會(huì)增加硝化細(xì)菌的繁衍進(jìn)而加速對(duì)氮素的轉(zhuǎn)化，加之玉米生長(zhǎng)需要，最終使白漿土全氮含量降低。從玉米收獲后與拔節(jié)期的全氮含量變幅來(lái)看，Tf和Df-K 20%處理配施WA能夠緩解全氮含量的下降趨勢(shì)，而Df-N 20%、Df-P 20%處理配施WA則能夠增加其對(duì)全氮的消耗。這是因?yàn)門f和Df-K 20%處理氮素的供給量較為充足，加之腐植酸的保肥功能，最終使歷經(jīng)玉米生育期白漿土全氮的下降程度有所緩解；而在減氮處理下，添加WA提高土壤微生物活性，使脲酶活性提升，進(jìn)而促進(jìn)了土壤原有氮素養(yǎng)分的活化，使玉米生長(zhǎng)后的全氮損失程度加劇[20]；減磷施肥能增加玉米收獲后籽粒中的氮素含量，進(jìn)而使土壤氮素趨于消耗，最終加速了全氮的利用[21]。

在各施肥基礎(chǔ)上配施WA對(duì)白漿土堿解氮含量均未產(chǎn)生規(guī)律性影響。減少鉀肥20%處理能夠有效促進(jìn)白漿土堿解氮的積累。劉麗平等[22]認(rèn)為，高鉀處理(K2O 300 kg/hm2)能夠顯著抑制脲酶活性，適當(dāng)降低鉀素供應(yīng)能夠有效提升脲酶活性。而脲酶與堿解氮含量呈正相關(guān)關(guān)系[23]，因此，減少鉀肥投入能夠間接有利于增加堿解氮含量，這與本研究結(jié)論一致。在減少鉀肥20%的基礎(chǔ)上配施WA能夠使白漿土堿解氮含量由積累轉(zhuǎn)向消耗，這說(shuō)明施入WA能夠增加玉米植株對(duì)白漿土堿解氮的消耗。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，Df-K 20%-WA處理與CK歷經(jīng)玉米生育期后仍可提高白漿土的有效磷含量。毛平生等[24]指出，不施肥處理土壤有效磷含量提高是因?yàn)椴皇┓首魑锂a(chǎn)量相對(duì)較低，對(duì)磷素吸收少，致使殘留在土壤中的有效磷含量增高?；赪A施入條件，減少鉀肥20%能夠在確保玉米產(chǎn)量較高(11 505.7 kg/hm2)的前提下累積一定數(shù)量的有效磷，這可能是施入保水劑能夠引入腐植酸的活化作用，使更多磷素向有效性轉(zhuǎn)化。此外，王娟等[25]認(rèn)為，鉀肥對(duì)堿性磷酸酶活性有抑制作用。由此可知，降低鉀肥用量能夠變相增加堿性磷酸酶的活性，提高土壤有效磷的含量。除玉米灌漿期外，其余4個(gè)時(shí)期，添加WA的處理白漿土有效磷含量均較未施保水劑處理得到提升。

在玉米拔節(jié)期、灌漿期、成熟期和收獲期，各施肥處理白漿土速效鉀含量均低于CK，結(jié)合玉米產(chǎn)量可推斷，與CK相比，施肥更有利于玉米產(chǎn)量的提高，進(jìn)而增加地上植株對(duì)土壤速效鉀的消耗。相比之下，添加WA的施肥處理更有利于玉米成熟期和收獲期白漿土速效鉀的消耗。

綜上，以減少氮肥20%或減少鉀肥20%為前提，施用WA均可增加玉米產(chǎn)量，前者不利于白漿土有機(jī)質(zhì)的累積；無(wú)論是否配施WA，減少磷肥20%均可加速土壤酸化進(jìn)程；與CK相比，施肥能促進(jìn)白漿土全氮的消耗，但對(duì)堿解氮含量未見(jiàn)規(guī)律性影響。

[1] 郭志娟,張麗,魏清,等.腐植酸保水劑的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].磷肥與復(fù)肥,2014,29(1):34-37.

[2] 趙敏,高會(huì)東,崔彥宏.保水劑對(duì)夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué),2006,14(6):125-126.

[3] 郭世文,李品芳,蘆諒,等.不同土壤水分條件下施用黃腐酸與保水劑對(duì)玉米生長(zhǎng)、耗水及水分利用效率的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,22(1):1-11.

[4] 劉世亮,寇太記,介曉磊,等.保水劑對(duì)玉米生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化供應(yīng)的影響研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,39(2):146-150.

[5] 雷恩,趙光明,劉艷紅.不同稀釋濃度松土保水劑對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(6):77-79.

[6] 馬煥成,羅質(zhì)斌,陳義群,等.保水劑對(duì)土壤養(yǎng)分的保蓄作用[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),2004,21(4):404-407.

[7] 黃震,黃占斌,李文穎,等.不同保水劑對(duì)土壤水分和氮素保持的比較研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,18(2):245-249.

[8] 程闖勝,任樹(shù)梅,楊培嶺,等.保水劑對(duì)大田雨養(yǎng)玉米水肥利用效率影響的試驗(yàn)研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2014,33(6):141-144.

[9] 陳振德,何金明,李祥云,等.施用腐殖酸對(duì)提高玉米氮肥利用率的研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2007,15(1):52-54.

[10] 秦文,韓燕來(lái),張毅博,等.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[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,46(4):21-25.

[11] 杜建軍,茍春林,崔英德,等.保水劑對(duì)氮肥氨揮發(fā)和氮磷鉀養(yǎng)分淋溶損失的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,26(4):1296-1301.

[12] George T S,Fransson A M,Hammond J P,etal.Phosphorus nutrition:Rhizosphere processes,plant response and adaptations[M]//Bünemann E K,Oberson A,Fossard E.Phosphorus in action:Biological processes in soil phosphorus cycling(Soil biology).Dordrecht,the Netherlands:Springer,2010,26:245-271.

[13] 丁玉川,陳明昌,程濱,等.作物磷營(yíng)養(yǎng)效率生理生化基礎(chǔ)研究進(jìn)展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,32(3):25-29.

[14] 沈穎,徐秋芳,沈振明,等.自制林木廢棄物再生型保水劑在林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力評(píng)價(jià)[J].水土保持學(xué)報(bào),2013,27(4):136-141,147.

[15] 侯賢清,李榮,何文壽,等.保水劑施用量對(duì)旱作土壤理化性質(zhì)及馬鈴薯生長(zhǎng)的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2015,29(5):325-330.

[16] 李平,胡超,樊向陽(yáng),等.減量追氮對(duì)再生水灌溉設(shè)施番茄根層土壤氮素利用的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2013,19(4):972-979.

[17] Sánchez-Calderón L,López-Bucio J,Chacón-López A,etal.Phosphate starvation induces a determinate developmental program in the roots ofArabidopsisthaliana[J]. Plant & Cell Physiology,2005,46(1):174-184.

[18] 田昌玉,林治安,左余寶,等.氮肥利用率計(jì)算方法評(píng)述[J].土壤通報(bào),2011,42(6):1530-1536.

[19] 李秀英,趙秉強(qiáng),李絮花,等.不同施肥制度對(duì)土壤微生物的影響及其與土壤肥力的關(guān)系[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,38(8):1591-1599.

[20] 崔娜,張玉龍,曲波,等.保水劑對(duì)苗期番茄根際土壤微生物數(shù)量及土壤酶活性的影響[J].北方園藝,2010(23):24-26.

[21] 田雁飛.秸稈還田與減量施肥對(duì)作物產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響研究[D].合肥:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[22] 劉麗平,孟亞利,楊佳蒴,等.不同施鉀處理對(duì)棉田土壤鉀素形態(tài)與土壤肥力的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2014,28(2):138-142.

[23] 馬寧寧,李天來(lái),武春成,等.長(zhǎng)期施肥對(duì)設(shè)施菜田土壤酶活性及土壤理化性狀的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2010,21(7):1766-1771.

[24] 毛平生,阮建云,李延升,等.茶園不同施肥方式對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014,26(5):1-5.

[25] 王娟,劉淑英,王平,等.不同施肥處理對(duì)西北半干旱區(qū)土壤酶活性的影響及其動(dòng)態(tài)變化[J].土壤通報(bào),2008,39(2):299-303.

Effect of Humic Acid Water-retaining Agent on Yield Properties of Maize and Albic Soil Nutrients Based on Reducing Fertilizer Application

WANG Nan1,BAO Yan1*,YAO Kai1,CHEN Dianyuan1**,ZHANG Dianxi2,SUN Xin1,WANG Shuai1

(1.College of Agriculture,Jilin Agricultural Science and Technology University,Jilin 132101,China; 2.Runhe Agriculture Development Co.,Ltd.in Jilin Province,Changling 131500,China)

In order to reveal the application effect of humic acid water-retaining agent(WA) under the condition of reducing fertilizer,no fertilizer(CK) used as a blank control,the treatments of total fertilizer(Tf),decreasing N fertilizer 20%(Df-N 20%),decreasing P fertilizer 20%(Df-P 20%),decreasing K fertilizer 20%(Df-K 20%),and respectively combined with WA(Tf-WA,Df-N 20%-WA,Df-P 20%-WA and Df-K 20%-WA) were set to explore their effects on the yield properties of maize and albic soil nutrients.The results were as follows:the emergence rate of maize,total leaf number during the grain filling stage,plant height,leaf area of single leaf,grain number per spike and yield treated by fertilization significantly increased compared with CK.Based on Df-N 20% and Df-K 20% treatments,the application of WA could increase the corresponding maize yields by 9.4% and 13.4%,respectively.On the contrary,based on the Tf and Df-P 20% treatments,combined application of WA could obviously decrease their yields.The Df-P 20% and Df-P 20%-WA treatments could further aggravate the acidification of albic soil and decrease the pH value by 3.7% and 3.1%,respectively.Compared with the maize jointing stage,the organic matter contents treated by Df-K 20%,Tf-WA,Df-P 20%-WA and Df-K 20%-WA on the harvest time,the increasing rate were 2.5%,2.1%,6.3% and 4.4%,respectively,on the contrary,the other treatments were all bad for the accumulation of organic matter content,among which the consumption degree of organic matter content in the Df-N 20%-WA treatment was the greatest,reaching 28.3%.Compared with the jointing period,apart from CK treatment could make the total N content stable,all the other treatments could decrease the total N content to varying degrees.From the extent of reduction,based on Tf and Df-K 20% treatments,the applied WA could ease the downtrend of total N content,however the Df-N 20% and Df-P 20% treatments could increase their consumption of total N contents under the same conditions.On the basis of the fertilizer,the combined application of WA had no regular effect on the available N,however,the Df-K 20%-WA treatment could alleviate the downward trend of available N to a certain extent and enhance the available P content of albic soil.The Df-K 20% treatment could effectively promote the accumulation of available N contents.Except the filling stage of corn,the WA could make the available P content significantly enhance compared with no WA at the other four stages of growth.Different fertilization treatments amended with WA were all beneficial to the consumption of available K content of albic soil in the mature period and harvesting time.In conclusion,based on the decreasing N fertilizer 20% or decreasing K fertilizer 20%,the combined application of WA could increase the corn yield,in which the former was not good for the accumulation of organic matter in albic soil; The soil acidification process could be accelerated by reducing P fertilizer 20%,whether or not it was combined with WA; Fertilization could effectively promote the consumption of total N content in albic soil,but did not have the regular effect on the content of available N.

humic acid water-retaining agent; reducing application of fertilizer; maize; yield; nutrient content

S158.5;S513

A

1004-3268(2017)11-0052-08

2017-05-22

吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院青年基金項(xiàng)目(吉農(nóng)院合字[2014]第207號(hào),吉農(nóng)院合字[2015]第206號(hào))；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41401251)；吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科培育項(xiàng)目(吉農(nóng)院合字[2015]第X006號(hào),吉農(nóng)院合字[2015]第X009號(hào))

王 楠(1982-)，女，吉林九臺(tái)人，講師，博士，主要從事土壤肥力調(diào)控研究。E-mail:wangnan664806@126.com

*與第一作者同等貢獻(xiàn)

**

陳殿元(1963-)，男，吉林農(nóng)安人，教授，碩士，主要從事作物育種及栽培技術(shù)研究。E-mail:jlcdy@sina.com