生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米生長(zhǎng)及肥料利用率的影響

劉煥煥，王改玲，李曉龍，江 山

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷030801）

有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施是我國(guó)倡導(dǎo)的科學(xué)施肥方式。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能有效改善土壤微生物環(huán)境及土壤物理化學(xué)性質(zhì)，提高土壤肥力，促進(jìn)作物增產(chǎn)增收[1-2]。秦俊梅等[3]研究了不同培肥方式對(duì)復(fù)墾土壤玉米養(yǎng)分吸收及肥料利用率的影響，結(jié)果表明，有機(jī)肥菌肥配施比單施有機(jī)肥處理更能有效增加玉米N、P、K 含量。劉曉紅等[4-6]研究表明，配方施肥可以有效提高肥料利用率，起到較好的節(jié)肥增效作用。目前對(duì)有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施效果的研究較多，但多側(cè)重于未受損的土地，對(duì)礦區(qū)復(fù)墾地區(qū)的研究較少。劉益仁等[7]進(jìn)行了有機(jī)無(wú)機(jī)配施提高麥- 稻輪作系統(tǒng)中水稻氮肥利用率的機(jī)制研究；張靖等[8]在甘肅省進(jìn)行了有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施對(duì)灌區(qū)蠶豆肥料利用率的研究；于昕陽(yáng)等[9]對(duì)陜西省旱地冬小麥進(jìn)行了水肥利用效率的研究。

礦區(qū)復(fù)墾土壤由于前期礦區(qū)的開(kāi)采，使礦區(qū)原有土壤結(jié)構(gòu)和層次遭到破壞，土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量狀況均發(fā)生了改變。張耿杰等[10]對(duì)平朔礦區(qū)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，未復(fù)墾樣地除容重外，其他理化指標(biāo)均低于原地貌和復(fù)墾樣地。張乃明等[11]對(duì)礦區(qū)復(fù)墾養(yǎng)分變化趨勢(shì)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，復(fù)墾土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷均呈逐年增加趨勢(shì)，土壤容重逐年下降。目前關(guān)于復(fù)墾土壤培肥的研究有很多，但關(guān)于定量生物有機(jī)肥與化肥配施來(lái)復(fù)墾礦區(qū)土壤的研究還比較少。

本試驗(yàn)通過(guò)田間試驗(yàn)，研究不同施肥處理對(duì)山西平朔安太堡露天煤礦復(fù)墾區(qū)土壤的影響，以此探討最佳的肥料配施模式，為其他礦區(qū)土壤肥力的提高提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015 年在山西省朔州市平朔露天煤礦復(fù)墾區(qū)（北緯39°30′3″，東經(jīng)112°19′17″，海拔高度1 541 m）進(jìn)行。該地區(qū)屬溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫4.8～7.8 ℃，年降雨量428.2～449.0 mm，屬于草原植被類型。供試土壤為黃綿土，質(zhì)地輕壤，土壤理化性狀為：pH 值8.16，有機(jī)質(zhì)5.92 g/kg，全氮0.14 g/kg，堿解氮15.59 mg/kg，速效磷9.33 mg/kg，速效鉀108.44 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試飼草玉米為雅玉飼草8 號(hào)，生育期為120 d。供試化肥為尿素（N 含量46%）和過(guò)磷酸鈣（P2O5含量為16%）。供試生物有機(jī)肥為美邦原生態(tài)生物有機(jī)肥（含有效活菌數(shù)≥0.2 億/g，腐植酸≥30%，有機(jī)質(zhì)≥40%），購(gòu)自山西美邦大富農(nóng)科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)7 個(gè)處理，分別為：不施肥（CK），單施化肥（H），單施生物肥（S），化肥＋生物肥（HS），1.5 倍化肥＋1.5 倍生物肥（H2S2），1.5 倍化肥+生物肥（H2S），化肥＋1.5 倍生物肥（HS2）。每個(gè)處理重復(fù)4 次，共28 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為2.5 m×10 m。各處理施肥量列于表1。

表1 田間試驗(yàn)各處理施肥量 kg/hm2

首先將肥料按試驗(yàn)設(shè)計(jì)稱質(zhì)量，均勻施入各小區(qū)中，之后翻入土20 cm。小區(qū)四周設(shè)保護(hù)行。所有肥料播種前一次性施入，生長(zhǎng)過(guò)程中不再進(jìn)行追肥。玉米于2015 年5 月17 日播種，等距勻播，播深為2 cm，播種密度18 萬(wàn)株/hm2。2015 年10 月7 日收獲。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

分別在飼草玉米拔節(jié)期、抽雄期、成熟期采集植物樣品，測(cè)定植株的株高、莖粗，烘干后測(cè)定植株的干物質(zhì)量及全氮、全磷、全鉀的含量。全氮、全磷、全鉀含量的測(cè)定均采用常規(guī)方法[12]。

肥料利用率計(jì)算方法（以氮為例，磷亦同）如下。

氮肥利用率＝（施肥區(qū)作物吸氮量－對(duì)照區(qū)作物吸氮量）/所施肥料中氮量×100%[13]（1）

2 結(jié)果與分析

2.1 生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米生長(zhǎng)的影響

2.1.1 生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米株高、莖粗的影響 不同施肥處理對(duì)飼草玉米株高、莖粗均有一定影響（圖1，2）。拔節(jié)期，飼草玉米株高各施肥處理與對(duì)照相比差異顯著。生物有機(jī)肥與化肥配施的株高H2S、H2S2 處理顯著高于HS、HS2 處理，而H2S、H2S2 處理間差異不顯著，HS、HS2 處理間差異亦未達(dá)顯著水平。飼草玉米的莖粗H2S2、H2S 處理顯著高于對(duì)照，分別是對(duì)照的1.34倍、1.31 倍，H2S 與H2S2 處理間差異不顯著，其他處理與對(duì)照間差異亦未達(dá)顯著水平。抽雄期，不同施肥處理飼草玉米株高顯著高于對(duì)照，其中，H2S2、H2S 處理增幅明顯，比對(duì)照分別增加了2.06 倍、2.03 倍。生物有機(jī)肥與化肥配施的株高HS、H2S2、H2S 處理間差異顯著，HS、HS2 處理間差異不顯著；飼草玉米的莖粗S 處理與對(duì)照相比差異不顯著，其他處理與對(duì)照相比差異顯著，其中，H2S2、H2S 處理增幅明顯，分別是對(duì)照的1.58 倍、1.54 倍，生物有機(jī)肥與化肥配施各處理間均未達(dá)顯著水平。成熟期，飼草玉米株高不同施肥處理與對(duì)照相比差異顯著，其中，H2S2 處理與對(duì)照相比增幅最明顯，是對(duì)照的1.84 倍。生物有機(jī)肥與化肥配施的株高HS、H2S2、H2S 處理間差異顯著，而H2S、HS2 處理間差異不顯著，HS、HS2 處理間差異亦未達(dá)顯著水平。飼草玉米的莖粗S 處理與對(duì)照相比差異不顯著，其他處理與對(duì)照相比差異顯著，其中，H2S2 處理增幅最明顯，是對(duì)照的1.77 倍。生物有機(jī)肥與化肥配施的莖粗H2S2 與HS、H2S、HS2 處理間差異顯著，而HS、H2S、HS2 處理間差異不顯著。

當(dāng)化肥的施加量一定時(shí)，隨著生物有機(jī)肥用量的增加各個(gè)生育期飼草玉米株高呈現(xiàn)出先逐漸增加后逐漸降低的趨勢(shì)，說(shuō)明當(dāng)化肥的施加量一定時(shí)，施加適量的生物有機(jī)肥有助于各個(gè)生育期飼草玉米株高的增加，當(dāng)生物有機(jī)肥的用量超過(guò)一定限度后反而抑制了飼草玉米株高的增加。當(dāng)生物有機(jī)肥的施加量一定時(shí)，隨著化肥用量的增加各個(gè)生育期飼草玉米的株高、莖粗均呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，表明化肥有助于飼草玉米株高、莖粗的增長(zhǎng)。

2.1.2 生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米干物質(zhì)量的影響 不同施肥處理對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米干物質(zhì)量的影響如圖3 所示。拔節(jié)期、抽雄期、成熟期不同施肥處理與對(duì)照相比，飼草玉米干物質(zhì)量分別提高了20.20%～68.31%，47.10%～161.52%和31.70%～100.30%。拔節(jié)期、抽雄期、成熟期生物有機(jī)肥與化肥配施處理干物質(zhì)量均高于相應(yīng)的單施化肥處理、單施生物有機(jī)肥和對(duì)照處理。拔節(jié)期、抽雄期和成熟期均為H2S2 處理最高，分別為3 256.80，17 625.00，21 465.00 kg/hm2。拔節(jié)期的干物質(zhì)量，HS、HS2 處理與H2S2、H2S 處理間差異顯著，而H2S2、H2S 處理間差異不顯著，HS、HS2 處理間差異亦不顯著。抽雄期的干物質(zhì)量，H2S2 與HS、H2S、HS2 處理間差異顯著，而HS、H2S、HS2 處理間差異不顯著。成熟期的干物質(zhì)量，H2S 與HS、H2S2 處 理 間 差 異 顯 著，HS2 與HS、H2S2 處理間差異亦達(dá)顯著水平，而H2S、HS2 處理間差異不顯著。

2.2 生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米N、P、K 含量的影響

2.2.1 生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米全氮含量的影響 不同施肥處理對(duì)不同生長(zhǎng)時(shí)期飼草玉米全氮含量均有一定的增加作用（圖4）。與對(duì)照相比，拔節(jié)期、抽雄期、成熟期HS、H2S2、H2S、HS2 處理飼草玉米全氮含量增加率分別為149.47%～167.37%，97.78%～143.33%和68.42%～98.95%，均達(dá)顯著水平。與對(duì)照相比，拔節(jié)期、抽雄期、成熟期單施化肥和單施生物有機(jī)肥飼草玉米全氮含量分別增加了89.47%和74.74%，64.44%和45.56%，54.00%和37.89%?？傮w上，生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)飼草玉米氮含量的增加效果明顯，其次為單施化肥處理，而單施生物有機(jī)肥處理對(duì)飼草玉米氮含量的增加效果最差。長(zhǎng)期單一施用化肥，易造成土壤板結(jié)及土壤酸堿度的變化，影響玉米吸收養(yǎng)分[14-16]。而有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能改善復(fù)墾土壤質(zhì)量和土壤肥力，并逐步提高氮含量、氮素轉(zhuǎn)移量[17]。

2.2.2 生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米全磷含量的影響 不同施肥處理對(duì)復(fù)墾土壤各生長(zhǎng)時(shí)期飼草玉米全磷含量均有一定的增加作用（圖5）。拔節(jié)期，S 處理與對(duì)照相比差異不顯著，其他處理均顯著高于對(duì)照。與對(duì)照相比，HS、H2S2、H2S、HS2 處理飼草玉米全磷含量分別增加了44.93%，73.91%，50.72%，46.38%。抽雄期，不同施肥處理均顯著高于對(duì)照組，其中，H2S2 處理增幅最明顯，比對(duì)照提高了74.38%。成熟期，不同施肥處理與對(duì)照相比差異顯著，其中，H2S2 處理增幅最明顯，是對(duì)照的1.60 倍。各個(gè)生育時(shí)期飼草玉米全磷含量均呈現(xiàn)出生物有機(jī)肥與化肥配施處理＞單施化肥處理＞單施生物有機(jī)肥處理，表明化肥與生物有機(jī)肥配施飼草玉米全磷含量增加效果明顯，其次為單施化肥處理，單施生物有機(jī)肥處理對(duì)飼草玉米全磷含量的增加效果最差。

2.2.3 生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米全鉀含量的影響 不同施肥處理對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米全鉀含量均有一定增加作用（圖6）。拔節(jié)期，不同施肥處理與對(duì)照相比差異顯著，其中，HS、H2S2 和H2S 處理飼草玉米全鉀含量增加效果明顯，分別是對(duì)照的1.38 倍、1.42 倍、1.37 倍；抽雄期，不同施肥處理與對(duì)照相比差異顯著，其中，H2S2處理飼草玉米全鉀含量增加最明顯，是對(duì)照組的1.49 倍；成熟期，不同施肥處理與對(duì)照相比差異顯著，其中，H2S2、H2S 和HS2 處理飼草玉米全鉀含量增加明顯，分別是對(duì)照的1.41 倍、1.39 倍和1.41 倍。生物有機(jī)肥與化肥配施各處理間，HS 與H2S2、H2S、HS2 處理間差異顯著，而H2S2、H2S、HS2 處理間差異不顯著。不同生長(zhǎng)時(shí)期的飼草玉米全鉀含量均表現(xiàn)為生物有機(jī)肥與化肥配施處理增加效果明顯，其次為單施化肥處理，而單施生物有機(jī)肥處理增加效果最差。

2.3 生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)復(fù)墾土壤飼草玉米肥料利用率的影響

根據(jù)成熟期飼草玉米生物量和氮、磷養(yǎng)分含量，計(jì)算不同處理肥料利用率（表2）。結(jié)果表明，生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)肥料利用率的提高有一定的影響。與單施化肥處理相比，生物有機(jī)肥與化肥配施飼草玉米N 肥、P 肥利用率分別提高了37.79%～84.25%，27.85～102.66%。各生物有機(jī)肥與化肥配施處理均比單施化肥處理N 肥、P 肥利用率高，其中，HS2 處理的N 肥、P 肥利用率均最高，分別為62.46%，24.38%?；逝c生物有機(jī)肥配施比單施等量化肥成熟期飼草玉米N 肥、P 肥利用率高?；逝c生物有機(jī)肥配施各個(gè)處理中，HS2 處理的N 肥、P 肥肥料利用率最高。隨著施肥量的不同，肥料利用率也不同，李雙喜等[18]研究結(jié)果表明，配施有機(jī)肥對(duì)土壤中氮磷鉀的有效利用具有明顯的促進(jìn)作用。

表2 不同施肥處理對(duì)成熟期飼草玉米肥料利用率的影響 %

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，不同施肥處理對(duì)不同生育時(shí)期飼草玉米株高、莖粗和生物量均有提高作用。各個(gè)生育時(shí)期飼草玉米生長(zhǎng)均表現(xiàn)為生物有機(jī)肥與化肥配施處理效果好于單施化肥，而以單施生物有機(jī)肥效果最差。其中，拔節(jié)期、抽雄期、成熟期HS2處理生物量較對(duì)照分別提高35.60%，151.56%，89.98%。

不同施肥處理對(duì)不同生育時(shí)期飼草玉米N、P、K 含量及養(yǎng)分吸收量均有提高作用，且生物有機(jī)肥與化肥配施處理效果明顯好于單施化肥，而以單施生物有機(jī)肥效果最差。生物有機(jī)肥與化肥配施飼草玉米N 肥、P 肥利用率較對(duì)照分別提高了37.79%～84.25%，27.85～102.66%，其中，HS2 處理N 肥、P肥利用率分別達(dá)到62.46%，24.38%。

各個(gè)生育時(shí)期飼草玉米株高、莖粗、干物質(zhì)量及N、P、K 含量，都表現(xiàn)為生物有機(jī)肥與化肥配施處理效果好，而HS2 配施處理肥料利用率最高，所以，HS2 配施處理為最佳施肥方案。