有機(jī)肥替代部分氮化肥對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)和氮吸收的影響

李明悅 金修寬 高偉 衣文平 高賢彪

摘? ? 要：有機(jī)肥替代部分化肥是實(shí)現(xiàn)化肥使用零增長(zhǎng)和作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要途徑，也是化肥減施增效的重要措施之一。探究適宜的有機(jī)肥替代率是有機(jī)肥配施首要解決的難題之一。本研究以“鮮食玉米”為試材，研究了不同有機(jī)肥替代比例對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響。研究結(jié)果表明：（1）不同比例有機(jī)替代處理均能提高鮮食玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)量，當(dāng)有機(jī)替代比例為30%時(shí)，鮮食玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)量最高，為17 806 kg·hm-2和99 32.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理產(chǎn)量、干物質(zhì)量提高10.00%和15.52%;（2）有機(jī)無機(jī)肥料配施可以顯著增加鮮食玉米氮吸收量及氮肥利用率，當(dāng)有機(jī)替代比例為30%時(shí)，鮮食玉米氮吸收量最高，為114.17 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理增加12.15%，而氮肥利用率為25.57%，比100%全量化肥（CK）處理提高了6.23個(gè)百分點(diǎn)。因此，對(duì)于鮮食玉米而言，在本試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥替代30%化肥能夠獲得最高的鮮食玉米產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：鮮食玉米;產(chǎn)量;有機(jī)替代

中圖分類號(hào)：S513? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.09.012

Abstract：Replacing part of chemical fertilizers with organic fertilizers is one of the important ways to achieve zero growth in fertilizer， considered as an effective approach in sustainable agriculture. Exploring the appropriate replacement rate of organic fertilizer is one of the first problems solved by organic fertilizer application. This study used "fresh corn" as the test material， the effects of different organic fertilizer substitution ratios on the yield and nutrient absorption of fresh corn were explored. The results showed： （1） organic substitution treatments with different ratios could increase the yield and dry matter weight of fresh corn， when the organic substitution ratio was 30%， the fresh corn yield and dry matter weight were the highest， which were 17 806 kg·hm-2 and 9 932.1 kg·hm-2. Compared with 100% chemical fertilizer （CK）treatment， the yield and dry matter weight are increased by 10.00% and 15.52%. （2） Combined application of organic and inorganic fertilizers could significantly increase the nitrogen absorption of fresh corn and the utilization rate of nitrogen fertilizers. When the organic substitution ratio was 30%， the nitrogen absorption of fresh corn was the highest， 114.17 kg·hm-2， Compared with 100% chemical fertilizer（CK） treatment， the nitrogen absorption was increased by 12.15%. The utilization rate of fresh corn nitrogen fertilizer is 25.57%， which was 6.23 percentage points higher than that of 100% fertilizer（CK） treatment. Therefore， for fresh corn， under this test condition， organic fertilizer could replace the 30% chemical fertilizer to obtain the highest yield of fresh corn.

Key words： fresh corn; yield; organic substitution

鮮食玉米因其營(yíng)養(yǎng)豐富、口感香甜、風(fēng)味獨(dú)特及適口，深受消費(fèi)者的認(rèn)可和喜愛。同時(shí)，由于鮮食玉米具有生產(chǎn)周期短、經(jīng)濟(jì)效益及市場(chǎng)價(jià)格較高的特點(diǎn)，鮮食玉米種植及市場(chǎng)前景廣闊。

隨著天津市鮮食玉米種植面積的擴(kuò)大，鮮食玉米種植過程中過量施肥、輕視有機(jī)肥、施肥比例不合理等問題日益突出[1-2]。進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加、耕地板結(jié)、土壤酸化[3]、鹽漬化[4]、地下水硝酸鹽污染加劇[5]。相關(guān)研究表明，單施化肥不利于作物增產(chǎn)和品質(zhì)提高，易造成土壤肥力下降[6]。而有機(jī)無機(jī)肥料配施能夠培肥土壤、有利于作物增產(chǎn)增收[7-8]。溫延臣等[9]研究表明有機(jī)肥部分替代化肥能協(xié)調(diào)有機(jī)與無機(jī)養(yǎng)分平衡供應(yīng)，滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育需求，保持作物穩(wěn)產(chǎn)及高產(chǎn)，同時(shí)可以減少化肥用量。呂鳳蓮等[10]研究表明小麥-夏玉米輪作體系有機(jī)肥替代部分化肥能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于鮮食玉米生產(chǎn)周期短，種植生產(chǎn)中有機(jī)肥施用量較少，主要以化學(xué)肥料為主，且長(zhǎng)期過量施用化肥，造成土壤結(jié)構(gòu)破壞、有機(jī)質(zhì)下降，化肥利用率降低，制約了鮮食玉米產(chǎn)量的提高。本試驗(yàn)通過有機(jī)肥替代部分化肥配施，研究有機(jī)無機(jī)配施對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響，以期明確鮮食玉米種植中合理的有機(jī)替代比例，為鮮食玉米合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)：試驗(yàn)于2018年在天津市玉米良種場(chǎng)（E117°56′，N39°42′）進(jìn)行，該區(qū)域氣候?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)大陸性氣候地帶，具有冷暖干濕差異明顯，季風(fēng)顯著，四季分明的特點(diǎn)。光、熱、水資源豐富。全年平均溫度14 ℃，平均年降雨量為 550 mm，蒸發(fā)量1 000 mm左右，土壤為潮土，中壤土，肥力中等均勻。（0～20 cm）土層耕層土壤理化性狀見表1。

供試作物為鮮食玉米，品種為京科2000，種植密度為52 500株·hm-2，上茬作物為冬小麥。鮮食玉米于2018年7月11日播種， 2018年10月10日收獲。

供試肥料種類氮肥（含N 46.4%）為河北省復(fù)混肥廠供應(yīng)，過磷酸鈣（含P2O5 12%）為湖北祥云化工股份有限公司生產(chǎn)，鉀肥（含K2O 50%）為河北高盛化肥有限公司生產(chǎn)，有機(jī)肥為市場(chǎng)銷售商品有機(jī)肥，其養(yǎng)分含量為N-P2O5- K2O= 1.84%-0.74%-2.55%，含水量34%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理，處理1為100%全量化肥對(duì)照（CK）處理，N、P2O5、K2O施肥量分別為195，75，90 kg·hm-2;處理2～6為有機(jī)肥替代部分化肥處理，以有機(jī)肥氮替代化肥氮設(shè)置5個(gè)替代比例，化肥氮替代量分別為10%，20%，30%，40%和50%;在鮮食玉米播種前1周各處理有機(jī)肥按設(shè)計(jì)不同用量一次施入，各施肥處理所需化肥用量相同。3次重復(fù)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積為50 m2，具體施肥方案和施肥量見表 2。

施肥方式：有機(jī)肥、全部的磷肥和鉀肥底施，氮肥40%底施、30%在拔節(jié)期追施、30%在大喇叭口期追施。所有處理除施肥量及施肥方式不同外，病蟲害防治及除草等日常田間管理均一致。

1.3 取樣及測(cè)定

取樣：于鮮食玉米收獲時(shí)對(duì)試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行人工測(cè)產(chǎn)、取樣。每個(gè)小區(qū)選擇連續(xù)40株玉米進(jìn)行鮮穗產(chǎn)量測(cè)定。另外選取2株玉米，按秸稈、鮮穗分別裝入網(wǎng)兜，做好標(biāo)簽，帶回室內(nèi)備用。

測(cè)定：帶回的玉米秸稈、鮮穗分別稱鮮質(zhì)量，然后切碎、烘干后稱干質(zhì)量，同時(shí)將烘干樣品磨碎，測(cè)定氮、磷、鉀含量。植株全氮、全磷和全鉀均用硫酸-過氧化氫消煮，全氮是消煮液堿化后用蒸餾定氮法測(cè)定，全磷用釩目黃比色法測(cè)定，全鉀用火焰光度法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用 Microsoft Excel 2003 軟件、SPSS 19.0 數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行方差分析及 Duncan 多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)替代比例對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量的影響

有機(jī)肥代替部分化肥對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量（帶苞葉鮮穗質(zhì)量）的影響如表 3 所示。在等量氮磷鉀養(yǎng)分條件下，有機(jī)無機(jī)肥料配施處理均能提高鮮食玉米產(chǎn)量，與100%全量化肥（CK）處理相比較，有機(jī)無機(jī)肥料配施處理增產(chǎn)在175～1 124 kg·hm-2，增幅1.08%～10.00%;鮮食玉米產(chǎn)量隨有機(jī)肥替代比例的增加呈先上升后下降趨勢(shì)。方差分析表明，30%，40%和50%有機(jī)替代處理與100%全量化肥（CK）處理間鮮食玉米產(chǎn)量差異達(dá)到顯著性水平（P<0.05），但30%，40%和50%有機(jī)替代處理間鮮食玉米產(chǎn)量差異未達(dá)到顯著性水平（P>0.05）。有機(jī)替代比例為30%時(shí)，鮮食玉米產(chǎn)量最高，為17 806 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理增產(chǎn)10.00%。由此可見，適量的有機(jī)肥替代部分化肥可使鮮食玉米高產(chǎn)，過量則不能達(dá)到最佳增產(chǎn)效果，甚至減產(chǎn)。本試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥替代化肥的比例達(dá)到30%時(shí)鮮食玉米產(chǎn)量最高。

2.2 不同有機(jī)替代比例對(duì)鮮食玉米干物質(zhì)量的影響

不同有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)鮮食玉米干物質(zhì)質(zhì)量的影響與對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量的影響表現(xiàn)趨勢(shì)相似。如表4所示，不同有機(jī)替代處理均能提高鮮食玉米干物質(zhì)量，與100%全量化肥（CK）處理相比較，不同有機(jī)替代處理增加鮮食玉米干物質(zhì)量幅度為400.8～

1 334.2 kg·hm-2，增幅4.66%～15.52%;隨有機(jī)替代比例的增加，鮮食玉米干物質(zhì)量呈先增加后降低趨勢(shì)。當(dāng)有機(jī)替代比例為30%時(shí)，鮮食玉米干物質(zhì)量最高，為9? 932.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理提高15.52%。

2.3 不同有機(jī)替代比例對(duì)鮮食玉米氮吸收量的影響

如表5所示，對(duì)不同有機(jī)替代比例處理對(duì)鮮食玉米氮吸收量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析?？梢钥闯?，100%全量化肥（CK）處理鮮食玉米氮吸收量最低，為102.02 kg·hm-2，

30%有機(jī)替代比例處理鮮食玉米氮吸收量最高，為114.17 kg·hm-2，施用有機(jī)肥可以顯著增加鮮食玉米氮吸收量。與100%全量化肥（CK）處理相比較，不同有機(jī)肥替代化肥處理氮吸收量增加幅度3.93～12.15 kg· hm-2，增幅3.85%～11.18%;且隨著有機(jī)肥替代比例增加，鮮食玉米氮吸收量先增加后降低趨勢(shì)，當(dāng)有機(jī)替代比例為30%時(shí)，鮮食玉米氮吸收量最高，為114.17? kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理增加12.15%。

2.4 不同替代量對(duì)鮮食玉米氮肥利用率的影響

有機(jī)肥代替部分化肥對(duì)鮮食玉米氮肥利用率的影響如表 6 所示。在等量氮磷鉀養(yǎng)分條件下，有機(jī)無機(jī)肥料配施處理均能提高鮮食玉米氮肥利用率。與100%全量化肥（CK）處理相比較，不同有機(jī)肥替代氮肥處理鮮食玉米氮肥利用率增加幅度在21.36%～25.57%，增幅2.2%～6.23%;且隨著有機(jī)替代比例的增加，鮮食玉米氮肥利用率先升高后降低趨勢(shì)，30%有機(jī)替代處理鮮食玉米氮肥利用率最高，為25.57%，比100%全量化肥（CK）處理提高了6.23個(gè)百分點(diǎn)。

3 結(jié) 論

（1）有機(jī)無機(jī)肥料配施處理均能提高鮮食玉米產(chǎn)量及干物質(zhì)量，當(dāng)有機(jī)替代比例為30%時(shí)，鮮食玉米產(chǎn)量及干物質(zhì)量最高，為17 806 kg·hm-2、9 932.1 kg·hm-2，比100%全量化肥（CK）處理增產(chǎn)10.00%和15.52%。

（2）有機(jī)無機(jī)肥料配施可以顯著增加鮮食玉米氮吸收量及氮肥利用率，當(dāng)有機(jī)替代比例為30%時(shí)，鮮食玉米氮吸收量最高，為114.17 kg·hm-2，比100%化肥處理增加12.15%，鮮食玉米氮肥利用率為25.57%，比100%全量化肥（CK）處理提高了6.23個(gè)百分點(diǎn)。

4 討 論

施肥是提高作物產(chǎn)量最有效的農(nóng)藝措施之一。長(zhǎng)期以來，農(nóng)戶為了單純地追求產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)利益而過量施用化肥是導(dǎo)致我國土壤肥力下降、污染環(huán)境并誘發(fā)土傳病害的主要原因之一[11-12]。2015 年農(nóng)業(yè)部提出“到 2020 年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案”，化肥減量增效、有機(jī)替代是推行農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重大舉措之一，化肥減施技術(shù)、有機(jī)替代技術(shù)已得到學(xué)者的廣泛關(guān)注。而施用有機(jī)肥是緩解土壤退化等問題的重要舉措之一。有機(jī)肥具有長(zhǎng)效性，但單純的有機(jī)肥并不能滿足作物生長(zhǎng)前期的養(yǎng)分需求。一定比例的有機(jī)無機(jī)肥料配施，有機(jī)肥替代部分化肥不僅能滿足作物生長(zhǎng)獲得較高的產(chǎn)量，而且能在一定程度上提高土壤肥力，減少化肥施用量[7]。謝軍等[13]、Zhang等[14]研究表明有機(jī)肥氮替代部分化肥氮能夠顯著增加玉米籽粒產(chǎn)量和生物量。謝軍紅等[15]研究表明，有機(jī)氮替代部分化肥氮顯著提高籽粒產(chǎn)量。高洪軍等[16]研究表明，有機(jī)肥替代化肥的有機(jī)無機(jī)配施模式能夠提高玉米的氮素積累量，孟琳等[17]有機(jī)肥料氮替代部分化肥氮提高稻谷產(chǎn)量及氮素積累量。因此，本試驗(yàn)以單施化肥（NPK）為基準(zhǔn)，設(shè)置不同梯度的有機(jī)氮替代化學(xué)氮肥的田間試驗(yàn)。其本研究結(jié)果表明，有機(jī)無機(jī)肥料配施處理均能提高鮮食玉米產(chǎn)量及干物質(zhì)量，當(dāng)有機(jī)替代比例為30%時(shí)，鮮食玉米產(chǎn)量及干物質(zhì)量、氮吸收量，為17 806 kg·hm-2，9 932.1 kg·hm-2，114.17 kg·hm-2、氮肥利用率為25.57%，都為最高，比100%全量化肥（CK）處理增產(chǎn)10.00%，15.52%，12.15%和6.23%。本研究結(jié)果和謝軍等[13]、高洪軍等[16]、孟琳等[17]、祝英等[18]在玉米上的結(jié)論趨勢(shì)基本一致。而有關(guān)有機(jī)替代在鮮食玉米上的研究鮮見報(bào)道。對(duì)于鮮食玉米產(chǎn)量，單施化肥處理與適度有機(jī)肥替代可以維持鮮食玉米產(chǎn)量，這與徐明崗等[19]化肥有機(jī)肥配施在水稻上應(yīng)用效果和溫延臣等[9]商品有機(jī)肥替代化肥能提高作物產(chǎn)量的試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)也基本一致。但也與部分研究學(xué)者的結(jié)論存在差異。這些結(jié)論差異的原因可能與作物種類、環(huán)境條件、土壤類型、有機(jī)肥的種類及施肥年限等因素有關(guān)。本試驗(yàn)條件下其原因可能是本研究只進(jìn)行了一年的田間試驗(yàn)，缺乏長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致一些研究結(jié)果與長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果存在差異。有機(jī)替代減量施肥的定位試驗(yàn)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，時(shí)間越長(zhǎng)，效果越顯著。

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