不同有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)河西綠洲制種玉米生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和籽粒產(chǎn)量的影響

徐兆廷，蘆 倩，吳彥霖，張恒嘉，，肖 讓，鄧浩亮，李福強(qiáng)，王澤義

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州730070； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州730070；3.河西學(xué)院土木工程學(xué)院，甘肅 張掖734000； 4.河西學(xué)院河西走廊水資源保護(hù)利用研究所，甘肅 張掖734000)

0 引言

在制種玉米重要生產(chǎn)基地河西走廊，玉米制種已成為張掖市特色與主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。2020年，張掖市落實(shí)雜交玉米制種面積63 753.33 hm2，同比增加3 746.67 hm2，增幅為6.24%，占全國(guó)雜交玉米制種面積的41.5%[1]。近年來(lái)，過(guò)量施用化肥導(dǎo)致土壤板結(jié)、環(huán)境污染等問(wèn)題接踵而至，加之糧食安全壓力增加，國(guó)家化肥使用量零增長(zhǎng)政策的發(fā)布與落實(shí)，使得在我國(guó)有千年使用歷史的有機(jī)肥料重回大眾視野，通過(guò)有機(jī)肥部分替代化肥是實(shí)現(xiàn)中國(guó)化肥零增長(zhǎng)的重要技術(shù)途徑之一。試驗(yàn)研究表明，有機(jī)肥中含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和多種微量元素，增強(qiáng)農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，與化肥配合施用可顯著提高土壤微生物量和土壤養(yǎng)分容量的供應(yīng)強(qiáng)度，適用于土壤培肥和促進(jìn)作物增產(chǎn)[2-4]。

我國(guó)啟動(dòng)有機(jī)肥替代化肥試點(diǎn)后，研究人員在全國(guó)多地區(qū)針對(duì)不同作物開展有機(jī)肥替代技術(shù)研究。已有研究表明，有機(jī)肥部分替代化肥后會(huì)增加土壤速效養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，有利于辣椒、番茄、茄子、水稻、小麥、玉米產(chǎn)量的增加，而在黑土區(qū)、沙土區(qū)、黃土區(qū)開展玉米有機(jī)肥替代試驗(yàn)，結(jié)果均表明適度有機(jī)肥替代化肥既能維持或增加作物產(chǎn)量，又能在提高農(nóng)業(yè)資源配置的同時(shí)提高土壤養(yǎng)分含量[5-14]。

當(dāng)前，隨著商品肥料由產(chǎn)品登記制改為備案制，市場(chǎng)上可供選擇的有機(jī)肥種類日漸豐富，但有機(jī)肥替代化肥研究多集中于經(jīng)濟(jì)作物，有關(guān)制種玉米的研究鮮見報(bào)道。本文通過(guò)不同商品有機(jī)肥與化肥不同配比對(duì)玉米株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)及產(chǎn)量的影響，探索有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)河西綠洲制種玉米生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量的影響，以期為河西綠洲制種玉米生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于甘肅省張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)田家閘村，地處100°6′～100°52′E、38°32′～39°24′N，海拔1 474 m。區(qū)域處于溫帶大陸性氣候區(qū)，為典型沙漠綠洲，屬大陸性干旱荒漠氣候類型，干旱高溫和多風(fēng)是主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)。多年平均氣溫7.25 ℃，7月最熱，月平均氣溫23.9 ℃；1月最冷，月平均氣溫-10.1 ℃。多年平均降水量97.6 mm，2020年降水量118.1 mm。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為沙壤土，地勢(shì)平坦，平均地下水位4.2 m，毛管水上升高度65 cm，地下水不能補(bǔ)給到作物根系分布層，向上補(bǔ)給量可忽略不計(jì)；凍土深度1.0 m左右。0～30 cm耕層平均容重1.38 g/cm3，田間最大持水量19.5%(體積含水率)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以當(dāng)?shù)刂品N玉米品種NC236為試驗(yàn)對(duì)象，采用膜下滴灌，一膜一管控制3行(2行母本、1行父本)，種植方式與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)方式一致。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，設(shè)1個(gè)對(duì)照和6個(gè)處理(表1)，灌水、除草等其他農(nóng)事管理措施所有處理均一致。每個(gè)處理及對(duì)照均重復(fù)試驗(yàn)3次，共21個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)面積35 m2(長(zhǎng)7.0 m、寬5.0 m)，采用底寬25 cm、高20 cm的地埂分隔，周圍設(shè)保護(hù)區(qū)，寬度1 m?；式Y(jié)合播前整地一次性施入土壤中，采用地膜覆蓋行比種植(1∶5)，灌水方式采用膜下滴灌。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

(1)株高和莖粗。全生育期每15～20 d隨機(jī)選取有代表性的3株植株測(cè)定不同生育階段制種玉米株高和莖粗。玉米抽雄前采用精度為1 mm的刻度尺測(cè)定植株基部至最高葉根部高度，抽雄后測(cè)定植株基部至雄穗頂端高度。采用精度為0.1 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)定玉米莖粗。

(2)葉面積。將選取的制種玉米植株莖葉分離后采用葉面積測(cè)定儀測(cè)量葉面積。

(3)地上部生物量。將選取制種玉米植株的莖、葉、穗分離，標(biāo)記后分別放入烘箱，將溫度設(shè)定在85 ℃條件下殺青0.5～2.0 h，然后控溫至105 ℃烘干至恒質(zhì)量，放入干燥器中冷卻至室溫稱量質(zhì)量。

(4)籽粒產(chǎn)量。玉米成熟期在各小區(qū)隨機(jī)取樣進(jìn)行測(cè)產(chǎn)；生育末期各小區(qū)收獲母本果穗，自然晾干后脫粒稱質(zhì)量，單打單收計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并繪圖，用SPSS 25進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1株高

不同處理下制種玉米株高動(dòng)態(tài)如表2所示。由表2可知，苗期末各處理間無(wú)顯著差異(P>0.05)。拔節(jié)期株高增長(zhǎng)迅速，T4、T6與CK間株高差異顯著(P<0.05)，分別較CK降低8.71%、9.69%，其余處理此期株高較CK有所提高，但均無(wú)顯著差異。抽穗期達(dá)到生育期內(nèi)最大值，各處理株高從大到小依次為T1>T3>CK>T5>T2>T4>T6，其中T1、T3較CK顯著增加，而T4、T6顯著降低。灌漿期初各處理間株高差異迅速縮小，隨后再次擴(kuò)大。成熟期T1較CK株高顯著增加4.38%；T4、T6較CK分別顯著降低4.99%和6.09%；T1較T2株高顯著增加8.65%；T1較T3株高增加2.48%，無(wú)顯著差異；T1較T5株高顯著增加5.24%。

2.2莖粗

不同處理下制種玉米莖粗動(dòng)態(tài)如表3所示。由表3可知，有機(jī)肥部分替代化肥有利于制種玉米莖粗增加。苗期各處理莖粗較CK均無(wú)顯著差異(P>0.05)。拔節(jié)期玉米莖粗迅速增加，較苗期增加159.8%～216.9%，其中T6、T4較其他處理生長(zhǎng)緩慢，莖粗均未超過(guò)21 mm，與對(duì)照CK間差異顯著(P<0.05)，其余處理間均無(wú)顯著性差異。抽穗期達(dá)到極值，此時(shí)各處理間差異較小，僅T6、T4與CK間差異顯著。成熟期玉米莖粗迅速降低，各處理莖粗依次是T1>T3>T5>T2>CK>T4>T6，T1較CK顯著增加10.86%，T6較CK顯著減少8.69%；成熟期T1較T2莖粗顯著增加10.43%，T1較T3、T5莖粗分別顯著增加7.56%和9.83%。

表2 不同處理制種玉米株高動(dòng)態(tài)

表3 不同處理制種玉米莖粗動(dòng)態(tài)

2.3葉面積

不同處理下制種玉米葉面積動(dòng)態(tài)見如表4所示。由表4可知，制種玉米苗期末CK對(duì)照葉面積最小，其余處理與CK間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。抽穗期葉面積達(dá)到最大，此時(shí)T1、T3較CK增加17.96%、16.51%，差異顯著(P<0.05)。灌漿期、成熟期各處理葉面積大小依次為T1>T3>T5>CK>T2>T4>T6，灌漿期T1較CK葉面積顯著增加18.29%，成熟期T1較CK葉面積增加10.85%，差異不顯著，T6較CK顯著減少12.36%；成熟期最后一次測(cè)量，T1較T2葉面積增加11.08%，T1較T3、T5葉面積分別增加2.86%和3.01%，均無(wú)顯著性差異。

表4 不同處理制種玉米葉面積動(dòng)態(tài)

表5 不同處理制種玉米地上干物質(zhì)積累量

2.4地上部干物質(zhì)積累量

不同處理下制種玉米地上干物質(zhì)積累量如表5所示。由表5可知，各處理地上部干物質(zhì)質(zhì)量在苗期無(wú)顯著差異(P>0.05)；拔節(jié)期T1、T3干物質(zhì)積累較CK增加7.38%、6.93%，差異顯著(P<0.05)；成熟期玉米籽粒質(zhì)量增加迅速，占地上干物質(zhì)比例快速增加，各處理干物質(zhì)質(zhì)量依次為T1>T5>T3>CK>T2>T4>T6，其中，T1較CK顯著增加10.01%，T2、T4、T6較CK分別顯著降低8.24%、17.99%、18.96%；T1較T2顯著增加19.90%，T1較T3、T5分別顯著增加6.72%和6.26%。

2.5籽粒產(chǎn)量

不同處理下制種玉米籽粒產(chǎn)量如圖1所示。由圖1可知，各處理產(chǎn)量依次為T1>T3>T5>CK>T2>T4>T6，其中，T1處理產(chǎn)量最高，達(dá)到6 902.95 kg/hm2，較CK顯著(P<0.05)增產(chǎn)11.25%，T1較T2顯著增產(chǎn)13.21%，T1較T3、T5分別增產(chǎn)1.80%、6.43%，差異無(wú)顯著性。T3處理較T1處理減產(chǎn)122.24 kg/hm2，較CK顯著增產(chǎn)9.28%，較T4顯著增產(chǎn)13.1%。T5較CK增產(chǎn)4.53%，但無(wú)顯著性差異(P>0.05)，較T6顯著增產(chǎn)9.57%。

圖1 不同處理制種玉米產(chǎn)量Fig.1 Yield of seed production corn with different treatments

3 討論

隨著環(huán)保政策的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)化肥對(duì)土壤污染及土壤重金屬超標(biāo)所致等原因，加速了有機(jī)肥替代技術(shù)的研究和發(fā)展。國(guó)內(nèi)外大量試驗(yàn)研究證明，有機(jī)肥替代技術(shù)是一種將化肥見效快、易吸收的優(yōu)點(diǎn)與有機(jī)肥養(yǎng)分多、時(shí)效長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的配套施肥方式，為作物生育前期提供生長(zhǎng)養(yǎng)分的同時(shí)，又能協(xié)調(diào)生長(zhǎng)后期營(yíng)養(yǎng)與生殖的關(guān)系，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量[15-16]。因此，探索有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)主要糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物的影響已成為熱點(diǎn)問(wèn)題。本研究表明，適度的商品有機(jī)肥替代化肥后可以促進(jìn)制種玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物的株高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)量，并增加產(chǎn)量，已在相關(guān)文獻(xiàn)中得到證實(shí)[17-20]。

有機(jī)肥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放緩慢，苗期末株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)均未表現(xiàn)出顯著性，經(jīng)過(guò)微生物一段時(shí)間的分解后，一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以通過(guò)根系進(jìn)入植物細(xì)胞，直接參與植物細(xì)胞物質(zhì)的合成，免去消耗大量能量和植物光合作用產(chǎn)物。從制種玉米生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)來(lái)看，施用商品有機(jī)肥2 500 kg/hm2+CK總養(yǎng)分化肥減量20%處理的制種玉米株高、莖粗、葉面積生長(zhǎng)狀況均優(yōu)于常規(guī)施肥(CK)；干物質(zhì)積累的速度與總積累量也高于常規(guī)施肥，這與YADAV RL等[21]、趙霞等[22]認(rèn)為有機(jī)肥在土壤中的應(yīng)用改變了土壤理化性質(zhì)且外源有機(jī)肥施入土壤帶來(lái)外源P、K及其他微量元素有利于植物生長(zhǎng)的結(jié)論一致。商品有機(jī)肥2 500 kg/hm2+CK總養(yǎng)分化肥減量40%處理的制種玉米生長(zhǎng)發(fā)育不及常規(guī)施肥，可能與制種玉米生長(zhǎng)關(guān)鍵期土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏有關(guān)。試驗(yàn)表明，施用商品有機(jī)肥2 500 kg/hm2+CK總養(yǎng)分化肥減量20%的處理有利于增產(chǎn)，與張運(yùn)龍[23]和何浩等[24]的研究發(fā)現(xiàn)商品有機(jī)肥在一定的配比下替代化肥可保持或維持玉米不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)一致；商品有機(jī)肥2 500 kg/hm2+CK總養(yǎng)分化肥減量40%的處理造成減產(chǎn)，與謝軍等[15]認(rèn)為30%和50%化肥替代率可以提高玉米的產(chǎn)量結(jié)論不一致，可能與本試驗(yàn)氣候條件及品種特性有關(guān)。

4 結(jié)論

(1)商品有機(jī)肥和化肥搭配施用后可提高制種玉米株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量，商品有機(jī)肥與化肥配施對(duì)苗期制種玉米株高和莖粗、葉面積、干物質(zhì)積累影響均較小。

(2)施用同一種商品有機(jī)肥的情形下，化肥減量20%制種玉米株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)和產(chǎn)量均高于化肥減量40%，且施用商品有機(jī)肥2 500 kg/hm2的情形下化肥減量20%更利于制種玉米生長(zhǎng)。