新型腐植酸尿素對玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分積累及利用的影響

冉 斌，張愛華，張 欽，陳正剛*，吳興洪，王培官，李克仙，古應(yīng)庭，劉文啟

(1.貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550025； 2.貴州省土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006； 3.貴州省安順市平壩縣高峰鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，貴州 安順 561108)

玉米是我國第一大糧食作物，在貴州地區(qū)是釀酒工業(yè)、飼料生產(chǎn)的重要原料。玉米在保障國家糧食安全和解決人民溫飽問題上占有重要地位，因其外表以及重要性被人們稱為“黃金作物”[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2015年玉米種植面積達(dá)3 811.9萬hm2，總產(chǎn)量22 463.2萬t，分別占糧食作物種植面積和總產(chǎn)量的33.6%和36.1%[2]，是世界第二大玉米生產(chǎn)國。

黃壤是貴州主要農(nóng)用耕地類型，全國25.3%的黃壤分布在貴州[3]。貴州屬于喀斯特地貌，水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤肥力較低，肥料的利用率也偏低[4-5]。為了提高作物產(chǎn)量，農(nóng)民不斷增施化肥，引起的土壤養(yǎng)分耗竭、土壤肥力下降、施肥效益降低等問題日益嚴(yán)重，同時(shí)造成肥料浪費(fèi)，還會導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展[6-8]。為解決這些問題，各種新型肥料相繼誕生。研究表明，新型肥料可有效增加玉米[9-14]、水稻[15]、生姜[16-17]、馬鈴薯[18]等農(nóng)作物的產(chǎn)量及養(yǎng)分利用率。王小明等[19-20]研究表明，新型肥料對提高玉米產(chǎn)量和籽粒蛋白質(zhì)具有明顯效果，有利于促進(jìn)0～80 cm土層土壤硝態(tài)氮累積。莊振東等[21]研究表明，腐植酸氮肥能顯著提高玉米產(chǎn)量和氮肥利用率，促進(jìn)玉米對土壤氮素的吸收利用。田穎[22]曾指出，施用腐植酸尿素增加了玉米的產(chǎn)量。王楠等[23]研究表明，在減少氮肥20%或減少鉀肥20%的前提下，施用腐植酸保水劑可增加玉米產(chǎn)量。楊威等[24]研究表明，施用聚能網(wǎng)尿素、控失尿素和腐植酸尿素不但增產(chǎn)效果明顯，而且在提高玉米地上植株生物量、氮磷養(yǎng)分含量以及土壤無機(jī)氮含量等方面的優(yōu)勢均較為明顯。目前，關(guān)于貴州玉米生產(chǎn)中施用不同含量腐植酸尿素的研究尚不多見。鑒于此，以玉米品種西都森玉1號為試驗(yàn)材料，通過大田試驗(yàn)，研究不同含量腐植酸尿素對玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分積累及養(yǎng)分利用率的影響，旨在篩選出適宜貴州地區(qū)玉米高產(chǎn)、高效生產(chǎn)的新型腐植酸尿素，為化肥減施增效提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況與供試材料

試驗(yàn)于2016年4月9月在貴州省貴安新區(qū)高峰鎮(zhèn)進(jìn)行，地處N 26°22′24″、E 106°20′25″，海拔1 271 m，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。供試土壤為黃壤，土壤耕層基本理化性質(zhì)見表1。供試玉米品種為西都森玉1號。供試肥料為河南心連心化肥有限公司提供的普通尿素(N 46.7%)、過磷酸鈣(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)、1‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸1‰)、2‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸2‰)、3‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸3‰)、4‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸4‰)、5‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸5‰)、6‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸6‰)。

表1 試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)8個(gè)處理：(1)無氮；(2)普通尿素；(3)1‰腐植酸尿素；(4)2‰腐植酸尿素；(5)3‰腐植酸尿素；(6)4‰腐植酸尿素；(7)5‰腐植酸尿素；(8)6‰腐植酸尿素。各處理施用P2O5120 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2，N用量除無氮處理不施外其他處理均為N 180 kg/hm2。小區(qū)面積24 m2(3 m×8 m)，每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，整地劃分小區(qū)后施用基肥，然后移栽，田間管理按照農(nóng)戶常規(guī)管理。

1.3 樣品采集與指標(biāo)測定

玉米收獲時(shí)對各小區(qū)進(jìn)行測產(chǎn)，選擇小區(qū)代表性玉米植株6株測定穗位高(cm)、穗長(cm)、禿尖長(cm)、行數(shù)(行)、行粒數(shù)(粒)、穗粒數(shù)(粒)、千粒質(zhì)量(g)，并將植株各器官和玉米籽粒分別粉碎測定氮、磷、鉀含量：全氮含量采用納氏比色法測定，全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，全鉀含量采用原子吸收分光光度計(jì)測定。

1.4 相關(guān)參數(shù)計(jì)算

養(yǎng)分積累量(kg/hm2)=株數(shù)(株/hm2)×單株干質(zhì)量(kg/株)×養(yǎng)分含量(%)；

氮肥利用率(NUE)=(施氮區(qū)植株氮總積累量-不施氮區(qū)植株氮總積累量)/施氮量×100%；

氮肥偏生產(chǎn)力(PEPN，kg/kg)=施氮后籽粒產(chǎn)量/施氮量；

氮素收獲指數(shù)(NHI)=籽粒氮素積累量/植株氮素積累量×100%；

氮素吸收效率(NUPE，kg/kg)=植株地上部分氮素積累量/施氮量；

氮肥農(nóng)學(xué)效率(AEN,kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 2010軟件進(jìn)行處理計(jì)算，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響

由表2可知，與普通尿素處理相比，各處理穗粒數(shù)差異不顯著；千粒質(zhì)量則存在差異，1‰、2‰、3‰、6‰腐植酸尿素處理的千粒質(zhì)量顯著高于普通尿素處理，其中以2‰腐植酸尿素處理的玉米千粒質(zhì)量最高，為372.71 g，5‰腐植酸尿素處理的千粒質(zhì)量顯著低于其他處理，為331.88 g；施用腐植酸尿素增加了玉米的產(chǎn)量，1‰、2‰、3‰、4‰、5‰腐植酸尿素處理的玉米產(chǎn)量顯著高于普通尿素處理，其中，2‰腐植酸尿素處理產(chǎn)量最高，為11.24 t/hm2，增產(chǎn)率為14.34%，1‰腐植酸尿素處理次之，為11.13 t/hm2，增產(chǎn)率為13.22%。

表2 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

注：同列不同字母表示在5%水平差異顯著,下同。

2.2 不同施肥處理對玉米地上部各器官生物量的影響

由表3可知，施用新型腐植酸尿素顯著增加了植株干質(zhì)量，1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰腐植酸尿素處理的干質(zhì)量均顯著高于普通尿素處理，其中2‰腐植酸尿素處理玉米植株地上部干質(zhì)量最高，較普通尿素處理增加29.64 g/株。

從各部位干物質(zhì)量來看，1‰、2‰、3‰、4‰、5‰腐植酸尿素處理籽粒干質(zhì)量顯著高于普通尿素處理，其中，2‰腐植酸尿素處理的籽粒干質(zhì)量最高，為226.03 g/株；3‰、5‰、6‰腐植酸尿素處理穗軸干質(zhì)量顯著高于普通尿素處理，其中，6‰腐植酸尿素處理最高，為38.52 g/株；普通尿素處理葉、莖干質(zhì)量與其他各處理差異均不顯著。各器官干質(zhì)量占整株干質(zhì)量的比例為籽粒>莖>葉>穗軸，其中，2‰腐植酸尿素處理籽粒干質(zhì)量占總干質(zhì)量比例最大，為60.86%；6‰腐植酸尿素處理穗軸干質(zhì)量占總干質(zhì)量比例最大，為10.70%；無氮處理葉和莖干質(zhì)量占總干質(zhì)量比例均最大，分別為15.15%和21.72%。綜上所述，施用不同含量腐植酸尿素均可增加玉米植株的地上部干質(zhì)量，其中以2‰腐植酸尿素處理效果最好。

2.3 不同施肥處理對玉米養(yǎng)分積累的影響

由圖1可知，相對于普通尿素處理，1‰、2‰、4‰、6‰腐植酸尿素處理的氮積累量顯著增加，其中2‰腐植酸尿素處理的氮積累量最高，為171.50 kg/hm2；各器官氮積累量占地上部植株氮積累總量的比例為籽粒>莖>葉>穗軸。從磷積累量來看，相對于普通尿素處理，除6‰腐植酸尿素處理外，其余各新型腐植酸尿素處理地上部植株磷積累總量均顯著增加，其中，2‰腐植酸尿素處理最高，為122.95 kg/hm2，各器官磷積累量占地上部植株磷積累總量的比例為籽粒>莖>葉>穗軸。從鉀積累量來看，相對于普通尿素處理，各新型腐植酸尿素處理地上部植株鉀積累總量均增加，但差異均不顯著；各器官鉀積累量占地上部植株鉀積累總量的比例為莖>葉>籽粒>穗軸。可見，不同含量腐植酸尿素處理均可促進(jìn)植株氮、磷、鉀養(yǎng)分積累，其中，2‰腐植酸尿素處理效果最好。

F1為無氮處理，F(xiàn)2為普通尿素處理，F(xiàn)3—F8分別為1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰腐植酸尿素處理

2.4 不同施肥處理對玉米氮素吸收利用的影響

由表4可知，1‰、2‰、4‰、6‰腐植酸尿素處理氮肥利用率和氮素吸收效率顯著高于普通尿素處理，其中2‰腐植酸尿素處理最高，分別為27.20%和95.28 kg/kg；1‰、2‰、3‰、4‰腐植酸尿素處理氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率均顯著高于普通尿素處理，其中2‰腐植酸尿素處理最高，分別為62.46 kg/kg和13.26 kg/kg；各處理的氮素收獲指數(shù)低于普通尿素處理，其中，3‰、4‰、5‰腐植酸尿素處理顯著低于普通尿素處理?？梢?，2‰腐植酸尿素處理促進(jìn)玉米氮素吸收利用的效果最好。

表4 不同施肥處理對玉米氮素吸收利用的影響

3 結(jié)論與討論

玉米是我國重要的糧食作物，其產(chǎn)量直接影響國家糧食安全和玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。玉米在貴州農(nóng)作物中占有重要的位置，但受其傳統(tǒng)種植模式和地理環(huán)境等影響，玉米生產(chǎn)受到很大的限制。為了實(shí)現(xiàn)化肥“零增長”及環(huán)境保護(hù)的目的，進(jìn)行各新型肥料的相關(guān)研究很有必要。生物量是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)，而養(yǎng)分的吸收、同化、轉(zhuǎn)運(yùn)則影響著植株干物質(zhì)量的積累與分配，從而影響產(chǎn)量[10]。韓曉日等[25]研究表明，新型多元素螯合肥能促進(jìn)玉米生長發(fā)育，顯著提高玉米對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收，提高肥料的利用率，顯著提高玉米的百粒質(zhì)量，從而提高玉米產(chǎn)量。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，相對于普通尿素處理，1‰、2‰、3‰、4‰、5‰腐植酸尿素處理均顯著增加了玉米產(chǎn)量，其中，2‰腐植酸尿素處理的產(chǎn)量最高，為11.24 t/hm2，增產(chǎn)率為14.34%，其次是1‰腐植酸尿素處理，產(chǎn)量為11.13 t/hm2，增產(chǎn)率為13.22%。各新型腐植酸尿素處理可顯著增加玉米地上部生物量，其中2‰腐植酸尿素處理玉米地上部生物量較普通尿素處理增加29.64 g/株，各器官生物量占整株生物量的比例順序?yàn)樽蚜?莖>葉>穗軸。說明施用新型腐植酸尿素可有效增加玉米產(chǎn)量和生物量，與前人研究一致[13-14,21]。

相對于普通尿素處理，1‰、2‰、4‰、6‰腐植酸尿素處理顯著增加了玉米的地上部植株氮積累總量，其中，2‰腐植酸尿素處理的效果最好，氮積累量為171.50 kg/hm2。除6‰腐植酸尿素處理外，其他處理較普通尿素處理均顯著增加了玉米地上部磷積累總量，其中2‰腐植酸尿素處理的效果最好，磷積累量為122.95 kg/hm2。各器官氮、磷積累量占地上部植株氮、磷積累總量的比例均為籽粒>莖>葉>穗軸。各腐植酸尿素處理較普通尿素處理均增加了玉米地上部鉀積累總量，但差異均不顯著，各器官鉀積累量占地上部植株鉀積累總量的比例為莖>葉>籽粒>穗軸?？梢姡滦透菜崮蛩乜纱龠M(jìn)植株養(yǎng)分積累，與前人研究一致[26]。

相對于普通尿素處理，1‰、2‰、4‰、6‰腐植酸尿素處理均顯著增加了氮肥利用率和氮素吸收效率，其中2‰腐植酸尿素處理最高，分別為27.20%和95.28%；1‰、2‰、3‰、4‰腐植酸尿素處理氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率均顯著高于普通尿素處理，其中2‰腐植酸尿素處理最高，分別為62.46 kg/kg和13.26 kg/kg；各腐植酸尿素處理的氮素收獲指數(shù)均低于普通尿素處理，但1‰、2‰、6‰腐植酸尿素處理與普通尿素處理差異不顯著。總體來看，施用新型腐植酸尿素可促進(jìn)玉米植株對氮素的利用，提高植株對氮素的利用效果，從而達(dá)到高產(chǎn)、高質(zhì)，這與前人研究結(jié)果一致[21]。

綜合分析，施用2‰腐植酸尿素提高玉米產(chǎn)量、促進(jìn)養(yǎng)分積累和利用的效果最好，適宜在貴州地區(qū)推廣應(yīng)用。