4種專用緩釋肥對臨夏高海拔灌區(qū)玉米產(chǎn)量的影響及肥料利用效率

王平生 楊霞 黃青巖 祁維紅 張芳 白海鴻 康夏明 楊彧紅 韓宏

摘要：為篩選出適宜臨夏高海拔灌區(qū)玉米全膜雙壟溝播栽培的最佳專用緩釋肥，以玉米品種金凱8號為指示品種，通過大田試驗(yàn)研究了4種專用緩釋肥對玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、肥料利用效率和施肥效益的影響。結(jié)果表明：施用專用緩釋肥B（N 26.50%+P2O5 8.80%+K2O 4.10%+有機(jī)質(zhì)15.00%）900 kg/hm2處理的玉米折合產(chǎn)量最高，達(dá)14 847.0 kg/hm2，較不施肥（CK）增產(chǎn)22.0%;肥料農(nóng)學(xué)利用效率為7.55 kg/kg，表觀肥料養(yǎng)分利用率為42.03%，肥料偏生產(chǎn)力為41.87 kg/kg，肥料貢獻(xiàn)率18.02%，施肥利潤高達(dá)2 476.8元/hm2;生物鮮重和生物干重分別較不施肥（CK）提高了23.1%和31.0%，穗粒數(shù)較不施肥（CK）增加了38.3粒，千粒重較不施肥（CK）增加了68.6 g。專用緩釋肥B在臨夏高海拔灌區(qū)可實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)、高效和輕簡化施肥，并具有良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，可在臨夏高海拔灌區(qū)推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：專用緩釋肥;玉米;產(chǎn)量;肥料利用效率;高海拔灌區(qū);臨夏

中圖分類號：S156? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號：1001-1463（2019）02-0003-05

Abstract：The effects of different straw returning years on soil physical and chemical properties and microorganism were studied in the lean soil of the loess plateau in East Gansu. The results showed that straw mulching can significantly improve soil water storage capacity， decrease soil bulk density， increase soil porosity， improve soil structure， and increase soil organic carbon content， which has a good effect on deep surface soil. Straw mulching can increase the microbial population of surface soil by 0 ～ 30 cm， and significantly improve the microbial community structure in soil with the increase of the years of mulching.

Key words：Straw returning to field;Corn;Soil;Physical and chemical properties;Microbial biomass

玉米是我國重要的糧食作物之一，年產(chǎn)量居世界第2位[1 ]。北方春玉米是我國最大的玉米產(chǎn)區(qū)，對全國糧食生產(chǎn)具有舉足輕重的作用。緩釋肥料是通過減緩或控制肥料養(yǎng)分在土壤中的轉(zhuǎn)化過程和釋放速率，達(dá)到養(yǎng)分的釋放與作物需求同步，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的目的，被稱為高效兼環(huán)境友好的肥料類? ? ?型[2 ]。玉米是需肥量較大的作物，生產(chǎn)中施肥不合理現(xiàn)象較為普遍，肥料利用率不高，玉米緩釋專用肥的研發(fā)與應(yīng)用是肥料發(fā)展的趨勢之一[3 ]，也是目前農(nóng)業(yè)科研關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村勞動力大量轉(zhuǎn)移，種植業(yè)效益相對下降，傳統(tǒng)配方施肥技術(shù)相對繁瑣，導(dǎo)致技術(shù)的落實(shí)率有逐年下降的趨勢，農(nóng)作物產(chǎn)量增幅不大，為了提高作物產(chǎn)量，采用現(xiàn)代化技術(shù)措施，對田間作業(yè)工序刪繁就簡或合并的輕簡化處理，以達(dá)到省工、省力、高效、增產(chǎn)和培養(yǎng)地力的方式已成為一種必然趨? ? ?勢[4 - 5 ]。我國肥料利用率不高，化肥當(dāng)季利用率氮肥為28%～41%，磷肥為10%～25%，鉀肥為50%左右，常規(guī)速效化肥多半由于淋失、揮發(fā)等途徑而損失掉，造成經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境惡化[1， 6 ]。

我們在甘肅臨夏高海拔灌區(qū)春玉米種植區(qū)對引進(jìn)的4種專用緩釋肥料在春玉米地進(jìn)行了田間比較試驗(yàn)，旨在為臨夏乃至北方高海拔灌區(qū)春玉米一次性輕簡化高效施肥提供依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在甘肅省臨夏州農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代試驗(yàn)農(nóng)場（臨夏縣北塬鄉(xiāng)）實(shí)施。地理位置35° 601′ N，103° 198′ E。當(dāng)?shù)睾０? ?2 035 m，年均降水量450 mm，年平均氣溫7 ℃，全年無霜期155 d。試驗(yàn)地地勢平坦，自流灌溉，土壤為塬地黃麻土，質(zhì)地中壤。試驗(yàn)地耕層土壤含有機(jī)質(zhì)18.1 g/kg、全氮1.15 g/kg、全磷0.98 g/kg、全鉀2.26 g/kg，速效氮10.79 mg/kg、速效磷17.5 mg/kg、速效鉀155.0 mg/kg，pH為8.49。

1.2? ?供試材料

供試專用緩釋肥分別為專用緩釋肥A（N 26.49%+P2O5 8.77%+K2O 4.10%+海藻酸鈉0.08%+保水劑1.50%+有機(jī)質(zhì)15.00%）、專用緩釋肥B（N 26.50%+P2O5 8.80%+K2O 4.10%+有機(jī)質(zhì)15.00%）、專用緩釋肥C（N 17.04%+P2O5 9.80%+K2O 4.00%+有機(jī)質(zhì)15.00%），均由甘肅田野有機(jī)生態(tài)肥料科技開發(fā)有限公司研制提供。專用緩釋肥D（N 16.00%+P2O5 18.00%+K2O 6.00%），由北京澳佳生態(tài)農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)。指示玉米品種為金凱8號，由甘肅金源種業(yè)股份有限公司選育并提供。

1.3? ?試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)5個處理，分別為處理A，施專用緩釋肥A 900 kg/hm2;處理B，施專用緩釋肥B 900 kg/hm2;處理C，施專用緩釋肥C 900 kg/hm2;處理D，施專用緩釋肥D? 900 kg/hm2;處理E，不施肥（CK）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，小區(qū)面積為33.0 m2，共15個小區(qū)。各緩釋肥料均全部用作基肥一次性施入。試驗(yàn)采用全膜雙壟溝播種植，每壟覆膜的幅寬110 cm，其中大壟幅寬70 cm，壟高10 cm;小壟幅寬40 cm，壟高15 cm。于4月中旬覆膜后按株距27.5 cm播種，保苗密度為66 000株/hm2，10月中旬收獲，其余栽培管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.4? ?測定項(xiàng)目與方法

春季玉米播前取土樣，測定土壤的基礎(chǔ)肥力。玉米苗期在試驗(yàn)小區(qū)中間2行，連續(xù)選擇固定有代表性的10株為測試樣株。成熟期采集測試樣株，測定株高、莖粗、穗長、穗粗、穗粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)，稱取地上部分生物鮮重。土壤基礎(chǔ)肥力用常規(guī)分析方法測定[7 - 9 ]。

玉米生長指標(biāo)測定：株高，自地表至雄穗頂端的高度，以cm表示;莖粗，測量地上第3節(jié)間中部莖的直徑，以cm表示;穗長，由穗基部至穗頂（包括禿尖）的平均長度，以cm表示;穗粗，果穗中部直徑，以cm表示;千粒重，1 000粒種子的質(zhì)量，以g表示。各指標(biāo)均重復(fù)測定 3 次。

植株全氮、磷、鉀測定：玉米成熟期在每小區(qū)的10株樣株中選取代表性植株3株，按不同器官（莖鞘、葉片、籽粒和穗軸）分開，于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重后測定生物干重，磨碎樣品用濃 H2SO4-H2O2 消煮分別測定植株全氮、全磷、全鉀含量，其中全氮用開氏定氮蒸餾法測定，磷用釩鋁黃比色法測定，鉀用火焰光度法測定[10 ]。

1.5? ?參數(shù)計(jì)算與數(shù)據(jù)表述及統(tǒng)計(jì)分析

采用以下公式計(jì)算相關(guān)參數(shù)[11 - 14 ]：

肥料農(nóng)學(xué)利用率=（施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量）/肥料施用量

表觀肥料養(yǎng)分利用率=[（施肥處理地上部分養(yǎng)分吸收量-不施肥區(qū)地上部分養(yǎng)分吸收量）/施肥量]×100%

肥料偏生產(chǎn)力=施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量/肥料施用量

肥料貢獻(xiàn)率=[（施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量）/施肥區(qū)產(chǎn)量] ×100%

施肥利潤=（玉米產(chǎn)量×玉米價(jià)格）-（施肥量×肥料價(jià)格）

采用 Excel 2007軟件計(jì)算和處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用SPSS17.0 軟件統(tǒng)計(jì)分析，采用 LSD 法檢驗(yàn)處理間的差異顯著性。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?主要經(jīng)濟(jì)性狀

從表1可知，緩釋肥各處理與CK相比，株高增加5.0～7.0 cm，穗位高度增加9.1～11.8 cm，莖粗增粗1.1～2.1 cm，果穗長度增長2.0～3.2 cm，禿頂長縮短0.5～0.7 cm，說明施專用緩釋肥各處理的經(jīng)濟(jì)性狀明顯優(yōu)于對照。玉米穗行數(shù)增加-0.2～0.2行，行粒數(shù)增加1.2～4.8粒，單株穗粒數(shù)增加14.4～80.7粒，千粒重增加13.7～68.6 g，說明施專用緩釋肥能改善作物營養(yǎng)環(huán)境，優(yōu)化了經(jīng)濟(jì)性狀，通過增加行粒數(shù)和千粒重而提高玉米產(chǎn)量。從表1還可看出，施專用緩釋肥各處理之間的株高、穗位高度、莖粗和果穗長度等相差不大;玉米的經(jīng)濟(jì)性狀以處理B表現(xiàn)最好，穗行數(shù)與對照相同，均為16.5行;行粒數(shù)為36.7粒，較對照增加2.4粒;單穗粒數(shù)為604.3粒，較對照增加38.3粒;千粒重為381.4 g，較對照增加68.6 g;處理C和處理D次之;緩釋肥A最差，雖其穗行數(shù)、單穗粒數(shù)最高，但千粒重最低，僅為326.5 g。

2.2? ?產(chǎn)量

從圖1看出，施不同專用緩釋肥料處理的玉米折合產(chǎn)量，與不施肥處理（CK）相比，籽粒增產(chǎn)1 767.5～2 676.5 kg/hm2，增幅為14.5%～22.0%，與對照產(chǎn)量差異均達(dá)顯著水平，說明施緩釋肥對玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量有顯著增產(chǎn)作用。專用緩釋肥不同處理的折合產(chǎn)量由高到低依次為處理B、處理C、處理A、處理D，其中以處理B折合產(chǎn)量最高，為14 847.0 kg kg/hm2，較處理C、處理A和處理D，分別增產(chǎn)3.89%、4.33%和6.52%。

2.3? ?不同處理對玉米生物鮮重和生物干重的影響

由圖1可知，專用緩釋肥各處理的生物鮮重較對照增加9 309.5～10 916.0 kg/hm2，增幅為20.6%～24.3%，與對照的差異均達(dá)顯著水平;生物干重較對照增加3 939.0～? 6 154.5 kg/hm2，增幅為19.9%～31.0%，與對照的差異均達(dá)顯著水平。由此說明施專用緩釋肥有利于作物鮮重和干物質(zhì)累積。專用緩釋肥各處理的玉米生物鮮重以處理D最高，為56 114.5 kg/hm2，較處理C、處理B和處理A分別增加0.38%、0.88%和2.95%;而生物干重以處理B最高，為25 978.5 kg/hm2，較處理C、處理A和處理D分別增加5.67%、8.60%和9.32%。說明緩釋肥D有利于玉米生物鮮重的增加，而緩釋肥B更有利于玉米干物質(zhì)的累積。

2.4? ?肥料利用效率及施肥效益

肥料農(nóng)學(xué)利用率反應(yīng)出專用肥料投入每1 kg養(yǎng)分所增加的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，表觀肥料養(yǎng)分利用率反應(yīng)出緩釋肥養(yǎng)分投入量被當(dāng)季作物吸收的百分比，肥料偏生產(chǎn)力反映緩釋肥投入每1 kg養(yǎng)分所生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，上述指標(biāo)從不同角度解釋肥料養(yǎng)分的利用效 率[15 ]。試驗(yàn)結(jié)果（表2）表明，處理C和處理B的這3項(xiàng)指標(biāo)相對較高，肥料農(nóng)學(xué)利用率分別為7.64、7.55 kg/kg，表觀肥料養(yǎng)分利用率分別為42.56%、42.03%，肥料偏生產(chǎn)力分別為51.49、41.87 kg/kg;處理D的這3項(xiàng)指標(biāo)最低，較處理C和處理B的肥料農(nóng)學(xué)利用率分別降低2.73、2.64 kg/kg，表觀肥料養(yǎng)分利用率分別降低15.22百分點(diǎn)和14.69百分點(diǎn)，肥料偏生產(chǎn)力分別降低12.77 kg/kg和3.15 kg/kg;處理A介于處理B與處理C之間。肥料貢獻(xiàn)率反映不同緩釋肥料養(yǎng)分所增加的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比例，施專用緩釋肥各處理以處理B最高，為18.02%，較處理C、處理A和處理D，分別提高了3.18、3.55、5.34百分點(diǎn)，說明處理B對玉米的增產(chǎn)作用相對明顯。施肥利潤也以處理B最高，為2 476.8元/hm2，較處理C、處理A、處理D分別提高了729.0、1 289.7、1 456.2元/hm2，處理D最低，僅為1 020.6元/hm2。由此可見，不同玉米專用緩釋肥在同量施肥條件下，經(jīng)過對肥料利用率和施肥效益綜合評估，緩釋肥B是適宜臨夏高海拔灌區(qū)春玉米輕簡化栽培技術(shù)的新型肥料。

3? ?小結(jié)與討論

專用緩釋肥B（N 26.50%+P2O5 8.80%+K2O 4.10%+有機(jī)質(zhì)15.00%）適宜應(yīng)用于臨夏高海拔灌區(qū)的玉米全膜雙壟溝播生產(chǎn)，其既滿足了春玉米養(yǎng)分需求，免去傳統(tǒng)多樣施肥和多次追肥的不便，緩解農(nóng)村勞動力短缺給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的巨大壓力，減輕了勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)輕簡化栽培;同時可提高玉米產(chǎn)量、肥料利用效率和施肥效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)、高效和簡化施肥，具有良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

緩釋肥可根據(jù)作物對養(yǎng)分的需要控制其養(yǎng)分釋放模式、使養(yǎng)分釋放與作物養(yǎng)分吸收同步，能促進(jìn)玉米營養(yǎng)生長和生殖生長，抗倒伏能力強(qiáng)，提高肥料利用率和施肥效益，達(dá)到高產(chǎn)高效保護(hù)環(huán)境的目的，且不用追肥，減少工時，可滿足當(dāng)前農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移、簡化生產(chǎn)的需求，也是今后玉米生產(chǎn)的發(fā)展趨勢[16 - 18 ]。王宜倫等[14 ]、張博等[19 ]研究夏玉米，王芳[20 ] 研究春玉米，施用緩釋肥的報(bào)道與本試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，供試的4種專用緩釋肥處理較不施肥（CK）增產(chǎn)14.5%～22.0%，穗粒數(shù)增加14.4～80.7粒，千粒重增加13.7～68.6 g，表觀肥料養(yǎng)分利用率提高27.34%～42.56%，施肥利潤增加1 020.6～? ?2 476.8元/hm2。

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（本文責(zé)編：鄭立龍）