黃腐酸與氮肥配施對(duì)滴灌玉米產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

蘆大偉 , 李青軍, 陳署晃, 耿慶龍, 賴 寧, 劉國(guó)宏,

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院拜城農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站，新疆拜城 842300；2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】玉米作為主要的糧、飼作物之一[1]，也是新疆重要糧食作物，2017年全疆玉米種植面積為91.3×104hm2，僅次于小麥播種面積[2]。我國(guó)目前施用的氮肥一般為尿素，利用率比較低，只有30%～35%[3,4]。氮肥為植物生長(zhǎng)提供了必要的養(yǎng)分，長(zhǎng)期施用氮肥會(huì)導(dǎo)致土壤保持和供應(yīng)水肥的能力以及增加土壤容重，對(duì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不利影響[5]。篩選出適宜用量的黃腐酸與氮肥配施，對(duì)提高玉米產(chǎn)量及氮肥利用率起著重要作用[6,7]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】閆嘉欣等[8 ]研究使用黃腐酸可以提高大棚黃瓜的產(chǎn)量及品質(zhì)。彭玲等[9]研究不同用量黃腐酸能顯著提高紅將軍蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)。王官茂、張玉娟和武新梅等[10-12 ]以馬鈴薯為研究對(duì)象，得出黃腐酸配施氮肥可以提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，王官茂和張玉娟等[10-11 ]研究表明，在施用黃腐酸時(shí)不但可以提高產(chǎn)量和品質(zhì)，還能提高馬鈴薯的商品率。李澤麗等[13]研究配施黃腐酸可以提高小麥產(chǎn)量、肥料利用率和凈收益。【本研究切入點(diǎn)】相對(duì)于單施氮肥而言，黃腐酸配施氮肥可以提高蘋果、小麥、馬鈴薯、黃瓜的產(chǎn)量，但是滴灌條件下，黃腐酸在玉米上的應(yīng)用效果還需要進(jìn)一步研究。研究黃腐酸與氮肥配施對(duì)滴灌玉米產(chǎn)量及氮肥利用率的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以滴灌玉米為研究對(duì)象，分析不同用量的黃腐酸和氮肥配施對(duì)膜下滴灌玉米產(chǎn)量以及氮肥利用率的影響，為膜下滴灌玉米科學(xué)合理施用黃腐酸肥料提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2017年在新疆農(nóng)科院拜城農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站進(jìn)行，屬溫帶大陸性氣候，年日照時(shí)數(shù)為2 800～3 831 h，平均年降水量42.4～94 mm，年蒸發(fā)量2 110 mm，年平均氣溫10.7℃，大于10℃活動(dòng)積溫約為4 113℃。土壤為潮土，播前土壤pH 8.1，有機(jī)質(zhì)11.4 g/kg，硝態(tài)氮22.7 mg/kg，銨態(tài)氮11.2 mg/kg，速效磷17.9 mg/kg，速效鉀168 mg/kg。

玉米供試品種為新玉31號(hào)，采取膜下滴灌種植，滴灌帶布設(shè)方式為一管2行，施行寬窄行，窄行50 cm，寬行70 cm，株距20～22 cm，小區(qū)面積48 m2。4月25日播種，5月2日出苗。灌溉方式為高壓滴灌，生育期灌溉10次，總灌水量4 500 m3/hm2。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在相同磷鉀(P2O5150 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2)的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，即：(1)CK：不施氮肥和黃腐酸；(2)FA0：不施黃腐酸；(3)FA90：黃腐酸用量90 kg/hm2；(4)FA180：黃腐酸用量180 kg/hm2；(5)FA270：黃腐酸用量270 kg/hm2；(6)FA360：黃腐酸用量360 kg/hm2；(7)FA450：黃腐酸用量450 kg/hm2。

除CK處理外，其它處理施氮量都為240 kg/hm2，30%氮肥作基肥，70%氮肥分4次在拔節(jié)期(5月26日，10%)、玉米大喇叭口期(6月8日，25%)、孕穗期(6月20日，20%)、吐絲期(7月4日，15%)隨水滴施；黃腐酸分2次在拔節(jié)期(50%)、玉米大喇叭口期(50%)隨水滴施。氮肥用尿素(N 46%)，磷肥用三料磷肥(P2O546%)，鉀肥用硫酸鉀(K2O 50%)，磷、鉀肥全部基施。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 干物質(zhì)與養(yǎng)分

在成熟期(9月25日)采取玉米樣品，將采集的植株按不同器官(莖、葉、籽粒)分開(kāi)，烘干、稱重(生物量)，之后粉碎，分析植株不同部位N養(yǎng)分含量。

1.2.2.2 產(chǎn)量

玉米成熟期各小區(qū)調(diào)查面積9.6 m2的玉米株數(shù)，并采收30株測(cè)玉米單株籽粒重，計(jì)算產(chǎn)量。

養(yǎng)分積累量(kg/hm2)=株數(shù)(株/kg/hm2)×單株干物質(zhì)重(kg)×養(yǎng)分濃度(%)；

養(yǎng)分利用率(%)=(施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量-缺肥區(qū)吸收量)×100 /施肥量；

農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)=(施肥區(qū)玉米產(chǎn)量-缺肥區(qū)玉米產(chǎn)量)/施肥量。

1.2.2.3 土壤取樣

2016年10月23日在試驗(yàn)區(qū)域按S型多點(diǎn)采集耕層(0～20 cm)土壤混合樣，測(cè)定pH值、有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀等土壤基礎(chǔ)理化性狀；2017年9月27日在各試驗(yàn)小區(qū)按S型多點(diǎn)采集0～20、20～40、40～60 cm土壤樣品，測(cè)定土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮；各項(xiàng)指標(biāo)按照土壤農(nóng)化分析中方法測(cè)定[14]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

圖表利用Microsoft Excel 2003制作，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較(LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃腐酸對(duì)玉米地上部生物量累積與分配的影響

研究表明,玉米各部位生物量處理間差異顯著。施氮肥能顯著提高玉米葉的生物量，黃腐酸用量在0～270 kg/hm2時(shí)對(duì)葉生物量沒(méi)有顯著影響，當(dāng)黃腐酸用量≥360 kg/hm2顯著增加了玉米葉的生物量，其中FA450處理的葉生物量顯著高于其它處理。施黃腐酸能顯著提高玉米莖的生物量，其中FA450處理的莖生物量最大，顯著高于其它處理，而FA90、FA180、FA270處理間沒(méi)有顯著差異。玉米籽粒生物量隨黃腐酸用量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，與常規(guī)施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA450)黃腐酸都沒(méi)有顯著增加籽粒生物量，而黃腐酸用量在180～360 kg/hm2時(shí)顯著增加了籽粒生物量，其中FA270處理最大。

與不施氮肥相比，施氮肥能顯著提高玉米總的地上部生物量。與單施氮肥相比，黃腐酸配施氮肥能顯著增加玉米的總生物量，但FA90、FA180、FA270處理間沒(méi)有顯著差異，而FA360、FA450處理顯著大于其它處理，其中FA450處理總生物量最大。表1

表1 玉米地上部生物量累積與分配
Table 1 Accumulation and distribution of above-ground biomass in maize (kg/hm2)

處理Treatment葉Leaf莖Steam籽粒Grain總計(jì)TotalCK8781d6684e10707d26172eFA010040c7759d14683c32482dFA9010267c8375c15243bc33885cFA18010094c8018cd16137a34250cFA27010096c8277cd16424a34797cFA36011667b9569b15432b36667bFA45012474a10369a14833bc37676a

注：同列不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著性水平(P<0.05),下同

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference (P< 0. 05). The same as below

2.2 黃腐酸對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

研究表明,施用氮肥顯著增加了玉米產(chǎn)量，比不施氮肥(CK)增產(chǎn)34.4%～52.8%。玉米產(chǎn)量隨黃腐酸用量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，與常規(guī)施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA360、FA450)黃腐酸都沒(méi)有顯著增加玉米產(chǎn)量，而黃腐酸用量在180和270 kg/hm2時(shí)顯著增加了產(chǎn)量，增產(chǎn)率分別為10.2%和12.6%。圖1

圖1 不同施肥處理的玉米產(chǎn)量
Fig. 1 Maize yield under different fertilization treatments

2.3 黃腐酸對(duì)玉米養(yǎng)分吸收與分配的影響

研究表明,玉米各部位N素吸收量處理間差異顯著。黃腐酸用量≤270 kg/hm2時(shí)對(duì)葉的N素吸收量沒(méi)有顯著影響，當(dāng)黃腐酸用量≥360 kg/hm2顯著增加了玉米葉的N素吸收量，其中FA450處理的葉N素吸收量顯著高于其它處理。黃腐酸用量≤180 kg/hm2時(shí)對(duì)莖的N素吸收量沒(méi)有顯著影響，當(dāng)黃腐酸用量≥270 kg/hm2顯著增加了玉米莖的N素吸收量，其中FA450處理的莖N素吸收量顯著高于其它處理。玉米籽粒的N素吸收量隨黃腐酸用量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，與常規(guī)施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA360、FA450)黃腐酸都沒(méi)有顯著增加籽粒的N素吸收量，而黃腐酸用量在180～360 kg/hm2時(shí)顯著增加了籽粒的N素吸收量，其中FA270處理最大。

與不施氮肥相比，施氮肥能顯著提高玉米總N素吸收量。與單施氮肥相比，黃腐酸用量≥180 kg/hm2配施氮肥能顯著增加玉米的總N素吸收量，且玉米的總N素吸收量隨黃腐酸用量的增加而增加，其中FA450處理總N素吸收量顯著大于其它處理。表2

2.4 玉米氮肥利用效率

研究表明,黃腐酸用量為90～360 kg/hm2的玉米農(nóng)學(xué)效率介于17.2～32.1 kg/kg，都大于單施尿素處理的15.2 kg/kg，而黃腐酸用量為450 kg/hm2的玉米農(nóng)學(xué)效率為14.6 kg/kg，小于單施尿素處理，過(guò)量施用黃腐酸反而降低了玉米農(nóng)學(xué)效率。黃腐酸配施尿素處理都比單施尿素處理提高了玉米的氮肥利用率，增加了2.9～17.1個(gè)百分點(diǎn)，其中FA450處理的氮肥利用率最高，比FA0處理增加了17.1個(gè)百分點(diǎn)。表3

表2 玉米N素吸收與分配
Table 2 Absorption and distribution of N in maize (kg/hm2)

處理Treatment葉Leaf莖Steam籽粒Grain總計(jì)TotalCK49.0d29.2e73.9d152.1eFA063.7c43.0d143.8bc250.5dFA9064.7c45.5cd147.3b257.5dFA18065.2c45.0cd159.5a269.7cFA27068.5c46.2c161.0a275.7bcFA36083.0b58.0b141.2bc282.3abFA45088.8a65.6a137.1c291.5a

表3 氮肥利用效率
Table 3 Nitrogen use efficiency

處理農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)N利用率(%)比尿素增加(%)CK///FA015.241.0/FA9017.443.92.9FA18026.449.08.0FA27032.151.510.5FA36017.254.313.3FA45014.658.117.1

2.5 土壤速效氮

研究表明,施氮肥能顯著增加0～40 cm土壤硝態(tài)氮，但沒(méi)有顯著增加40～60 cm土壤硝態(tài)氮。0～20 cm土層，與單施尿素相比，黃腐酸用量≤270 kg/hm2時(shí)對(duì)土壤硝態(tài)氮沒(méi)有顯著影響，當(dāng)黃腐酸用量≥360 kg/hm2顯著增加了土壤硝態(tài)氮，其中FA450處理的硝態(tài)氮含量顯著高于其它處理。20～40 cm、40～60 cm土壤硝態(tài)氮含量與0～20 cm具有相同的趨勢(shì)。

施氮肥能顯著增加0～40 cm土壤銨態(tài)氮，但沒(méi)有顯著增加40～60 cm土壤銨態(tài)氮。0～20 cm土層，與單施尿素相比，黃腐酸用量≤360 kg/hm2時(shí)對(duì)土壤銨態(tài)氮沒(méi)有顯著影響，當(dāng)黃腐酸用量為450 kg/hm2顯著增加了土壤銨態(tài)氮，黃腐酸用量為90～360 kg/hm2時(shí)各處理的銨態(tài)氮含量沒(méi)有顯著差異。20～40 cm、40～60 cm土層，施用黃腐酸的各處理的銨態(tài)氮含量都沒(méi)有顯著差異。表4

表4 不同土壤深度的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮分布
Table 4 Distribution of NO3--N and NH4+-N in different soil depths

處理硝態(tài)氮NO-3-N(mg/kg)銨態(tài)氮NH+4-N(mg/kg)0～20cm20～40cm40～60cm0～20cm20～40cm40～60cmCK18.6d12.8d9.1c10.2c8.6c9.5bFA025.3c19.7c9.4c16.9b11.9b9.3bFA9024.8c18.9c9.9c17.2b12.5ab10.6abFA18026.8bc21.2c11.6bc17.8ab12.5ab10.6abFA27027.7bc22.3bc12.4abc18.6ab13.2ab10.4abFA36029.4b24.8ab14.8ab20.4ab14.2a10.8abFA45033.5a27.5a15.7a21.3a14.6a11.6a

3 討 論

研究表明,在內(nèi)蒙古馬鈴薯生產(chǎn)上配施黃腐酸300 kg/hm2，增產(chǎn)率為22.77%[10 ]；在小麥上配施黃腐酸45 kg/hm2，增產(chǎn)率10.6%[13 ]。試驗(yàn)表明，與單施氮肥相比，配施不同用量黃腐酸都顯著增加了玉米的生物量，增加了4.32%～15.99%；玉米產(chǎn)量隨黃腐酸用量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，配施黃腐酸180～270 kg/hm2增產(chǎn)了10.2%和12.6%，配施黃腐酸360 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量開(kāi)始下降。不同的作物種類、土壤養(yǎng)分與氣候條件可能導(dǎo)致與試驗(yàn)結(jié)果有所差異。

孫運(yùn)朋等[15]和王艷麗等[16 ]研究施用黃腐酸可以改良土壤理化性質(zhì)提高土壤肥力，因?yàn)辄S腐酸屬于腐殖酸類的一種分子量小的高分子有機(jī)化合物，具有許多種官能團(tuán)，可部分溶于水，顯酸性，且具有較強(qiáng)的活性，便易植物吸收改善土壤結(jié)構(gòu)[17-19 ]。前人研究表明，施用黃腐酸不僅能改良土地、提高養(yǎng)分吸收還能提高產(chǎn)量及氮肥利用率，其中配施黃腐酸30 kg/hm2，大豆氮肥利用率提高53.4%[20]。在小麥生產(chǎn)上配施黃腐酸45 kg/hm2土壤中的硝態(tài)氮含量比對(duì)照增加了54.7%，銨態(tài)氮含量比對(duì)照增加了51.4%[13]。試驗(yàn)表明，與單施氮肥處理相比，配施黃腐酸均能顯著增加玉米N素吸收量，提高氮肥利用率，其中施黃腐酸450 kg/hm2氮肥利用率最高為58.1%，同時(shí)也顯著增加了土壤中的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的含量，但沒(méi)有顯著增加玉米產(chǎn)量。黃腐酸配施氮肥可以提高氮肥利用率，增加土壤中氮肥的含量，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

4 結(jié) 論

4.1 與單施氮肥相比，黃腐酸與氮肥配施能顯著提高玉米地上部生物量，但過(guò)量施用黃腐酸會(huì)大幅度增加莖葉生物量，降低籽粒生物量。

4.2 合理施用黃腐酸能顯著提高玉米產(chǎn)量，黃腐酸用量為270 kg/hm2時(shí)可增產(chǎn)12.6%。

4.3 與單施氮肥相比，黃腐酸與氮肥配施能顯著提高增加玉米N素吸收量，提高玉米氮肥利用率，黃腐酸用量為450 kg/hm2時(shí)利用率增加17.1個(gè)百分點(diǎn)，但農(nóng)學(xué)效率以黃腐酸用量為270 kg/hm2時(shí)最大。

4.4 與單施氮肥相比，當(dāng)黃腐酸用量≥360 kg/hm2顯著增加了土壤硝態(tài)氮，當(dāng)黃腐酸用量為450 kg/hm2顯著增加了土壤銨態(tài)氮。