氮磷鉀配施生物有機(jī)肥對(duì)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

陳鑫,張杰,4*,劉燕燕,武才女,馬亞君,高芳芳,王琨

氮磷鉀配施生物有機(jī)肥對(duì)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

陳鑫1,2,張杰1,2,4*,劉燕燕1,2,武才女1,2,馬亞君2,高芳芳2,王琨3

1. 山西師范大學(xué)現(xiàn)代文理學(xué)院, 山西 臨汾 041000 2. 山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 山西 臨汾 041000 3. 神池縣科技服務(wù)中心, 山西 忻州 036100 4. 國(guó)家微生物肥料技術(shù)研究推廣中心第24號(hào)技術(shù)推廣站, 山西 臨汾 041000

為了探究增施生物有機(jī)肥對(duì)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為旱區(qū)玉米的種植提供科學(xué)的施肥方案。以先鋒6號(hào)玉米為試驗(yàn)材料，通過(guò)2018-2021年連續(xù)四年定位試驗(yàn)，研究在復(fù)合肥的基礎(chǔ)上合理增施生物有機(jī)肥對(duì)玉米的產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明，2018年和2019年的各試驗(yàn)組中T3組效果最好，其中土壤養(yǎng)分中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀等指標(biāo)較試驗(yàn)前分別增加了124.40%、56.40%、119.10%、39%和94%、64.10%、123.80%、44.90%；產(chǎn)量分別增加了13.70%和14.20%；淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪含量分別增加了2.81%、2.95%、13.17%、8.32%和8.08%、8.23%；總產(chǎn)值分別為29095.56元/hm2和29651.04元/hm2，扣除玉米種子、肥料等，凈利潤(rùn)最大的均為T2組，產(chǎn)量分別為11979.75 kg/hm2和12152.15 kg/hm2，較CK組增加了12.40%和12.20%，總產(chǎn)值分別為28751.4元/hm2和29165.16元/hm2。2020年、2021年我們選擇經(jīng)濟(jì)效益最高的T2組進(jìn)行擴(kuò)大面積示范種植進(jìn)行驗(yàn)證，產(chǎn)量分別為13307.21 kg/hm2和13433.37 kg/hm2，較CK組分別提高了33.43%和33.60%；凈利潤(rùn)為27407.30 元/hm2和27710.10 元/hm2，較CK組分別提高了31%和31.31%。結(jié)合玉米產(chǎn)量、農(nóng)民純收入等方面考慮施用復(fù)合肥600 kg/hm2，生物有機(jī)肥1200 kg/hm2的T2組是最佳施肥方式，適宜大面積推廣種植，同時(shí)為旱區(qū)玉米種植施肥習(xí)慣做出理論性指導(dǎo)。

混合肥;玉米; 產(chǎn)量; 品質(zhì)

玉米（L）是一年生禾本科草本作物，原產(chǎn)于中美洲和南美洲，廣泛分布于巴西、美國(guó)、中國(guó)等國(guó)，具有營(yíng)養(yǎng)豐富、產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是我國(guó)重要的粗糧之一[1-3]。玉米生長(zhǎng)干物質(zhì)積累過(guò)程中對(duì)礦質(zhì)元素的需求量大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中單一化肥的施用很大程度上保證了作物的養(yǎng)分供給，但長(zhǎng)期大量施用卻會(huì)造成一系列環(huán)境問(wèn)題[4-6]。

山西省是以旱作農(nóng)業(yè)為主的省份，面臨山多地少、土壤貧瘠、降水量少、水資源匱乏[7]等問(wèn)題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本靠自然降水[8]。為了解決這一問(wèn)題，當(dāng)前采取的一系列措施如耐旱品種的選育[9,10]、地膜覆蓋[11]的推廣、坡改梯農(nóng)田建設(shè)[12]及秸稈還田[13]等。以上措施均取得明顯的效果，對(duì)于降水利用率、土壤蓄水蓄肥能力有很大程度的提升。但是考慮到當(dāng)?shù)貙?shí)施還存在一定的難度如下：（1）新品種的選育需要連續(xù)多年的提純復(fù)壯和良種擴(kuò)繁，因此需要時(shí)間長(zhǎng)；（2）地膜的大面積推廣使用需要考慮到地膜材質(zhì)對(duì)環(huán)境造成污染的問(wèn)題，材料的選擇需進(jìn)一步改進(jìn)；（3）坡改梯農(nóng)田建設(shè)需要投入大量的財(cái)力、人力和物力，機(jī)械化設(shè)施的配套也是需要考慮的問(wèn)題；（4）神池縣地處于晉西北冷涼地區(qū)，限制了秸稈漚制的條件，不能達(dá)到充分腐熟無(wú)害化程度。綜上需要考慮時(shí)間、經(jīng)濟(jì)、實(shí)施難易程度、當(dāng)?shù)貧夂虻葐?wèn)題，因此探索尋找一種實(shí)施便捷、見(jiàn)效快的有利于旱區(qū)農(nóng)業(yè)種植的方法是當(dāng)前需要引起重視的。

生物有機(jī)肥不僅本身具有長(zhǎng)效、緩釋、抗病害以及改良土壤的作用，可以有效增加土壤有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力，同時(shí)提高土壤蓄水保墑能力。大量研究表明，增施生物有機(jī)肥可明顯提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)，改善土壤環(huán)境[14-18]。實(shí)施起來(lái)沒(méi)有很大難度，隨著肥料施入即可。本文旨在通過(guò)四年定位試驗(yàn)種植玉米，在化肥的基礎(chǔ)上增施生物有機(jī)肥，對(duì)玉米種植肥料配比進(jìn)行合理施入[19-22]，以期在產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益等有更大的提升，同時(shí)也為旱作區(qū)農(nóng)業(yè)提高水肥利用率，真正解決旱區(qū)農(nóng)業(yè)水源不足、土壤貧瘠的問(wèn)題，努力轉(zhuǎn)變旱作農(nóng)業(yè)區(qū)“靠天吃飯”的局面。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)基地位于山西省忻州市神池縣，地處晉西北黃土高原高寒區(qū)，地跨東經(jīng)111°-112°18′，北緯38°56′-39°24′之間，溫帶大陸性季風(fēng)氣候[23]。根據(jù)近30年氣象資料統(tǒng)計(jì)得出：年平均降水量為462 mm，年平均氣溫5.40 ℃，年平均無(wú)霜期137.20 d，年平均日照時(shí)數(shù)為2737.50 h，最多風(fēng)向西風(fēng)、偏西風(fēng)，年平均風(fēng)速3.60 m/s，縣境內(nèi)海拔1254～2545 m，高差達(dá)1291 m，縣城海拔1525.40 m。試驗(yàn)田地勢(shì)平整，試驗(yàn)前后取耕作層（0～20 cm）土壤，均為砂質(zhì)壤土。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試品種先鋒6號(hào)玉米品種。

1.2.2 供試肥料國(guó)家微生物肥料技術(shù)研究推廣中心提供生物有機(jī)肥；神池縣科技服務(wù)中心提供復(fù)合肥。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年-2019年在山西省忻州市神池縣東湖鄉(xiāng)井兒上村進(jìn)行田間試驗(yàn)，均設(shè)4個(gè)施肥處理，分別是常規(guī)施肥組CK和試驗(yàn)組記為T1、T2、T3，試驗(yàn)面積均為3.33 hm2；2020年和2021年在同一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)大面積示范種植6.67 hm2，分別設(shè)置2個(gè)處理，兩處理組均記為CK和T2，擴(kuò)大面積示范種植試驗(yàn)組均為6.67 hm2。常規(guī)施肥組單施化肥，每667 m2施1袋復(fù)合肥；試驗(yàn)組為復(fù)合肥+生物有機(jī)肥，T1為1袋復(fù)合肥+1袋生物有機(jī)肥，T2為1袋復(fù)合肥+2袋生物有機(jī)肥，T3為1袋復(fù)合肥+4袋生物有機(jī)肥。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理重復(fù)3次，種植密度均為62505株/hm2，行距50 cm，株距32 cm（表1）。其它種植方式及耕種管理按照當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣進(jìn)行。

表 1 供試肥料

表 2 試驗(yàn)分組設(shè)置

1.4 測(cè)定項(xiàng)目和測(cè)定方法

1.4.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定玉米成熟期在各試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取三壟進(jìn)行測(cè)量，記錄行距、株距、單株穗數(shù)，計(jì)算種植密度和成穗率。

1.4.2 室內(nèi)考種每小區(qū)取樣10株，當(dāng)玉米穗自然風(fēng)干后，進(jìn)行室內(nèi)考種：穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗粒數(shù)等直接測(cè)定；10穗總重量、千粒重、單粒重等用電子天平（精確度0.01 g）稱重；將各個(gè)施肥處理組對(duì)應(yīng)的小區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行換算，并以kg/hm2為單位。此外，不計(jì)人工投入，根據(jù)玉米市場(chǎng)售賣價(jià)格和玉米種植過(guò)程中的農(nóng)資投入成本，計(jì)算分析各處理組的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4.3 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定每個(gè)處理稱取200 g的玉米樣品委托山西省食品工業(yè)研究所測(cè)定其脂肪、蛋白質(zhì)與淀粉含量。

1.4.4 土壤理化指標(biāo)試驗(yàn)前后采用“之”字形布點(diǎn)法，采集0～20 cm耕作層土樣，充分混勻得到土壤樣品，并由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所測(cè)定其有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量[32]。

1.4.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理采用Excel 2013和SPSS19.0分別進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 增施生物有機(jī)肥土壤理化指標(biāo)的影響

表 3 不同施肥處理對(duì)土壤理化指標(biāo)的影響

注：同列不同小寫字母(a,b)表示差異顯著（<0.05）。下同。

Note: Different letters in the same line indicate significant statistical difference (< 0.05). The same as follows.

由表3可知，試驗(yàn)前后土壤理化性質(zhì)發(fā)生了很大的變化，土壤的緩沖性能和保水保肥能力均有所提高。施入生物有機(jī)肥后，2018年的有機(jī)質(zhì)含量中，試驗(yàn)組T1、T2、T3均有不同程度的提升，分別較試驗(yàn)前提高了57.30%、58.50%和124.40%，而CK的有機(jī)質(zhì)含量較試驗(yàn)前略有降低；試驗(yàn)后的耕地土壤表層含氮量較試驗(yàn)前也有提升，其中以T3處理含量最高，較試驗(yàn)前提高了56.40%；試驗(yàn)后速效磷含量以T3增加最多，T2、T1次之，分別增加了119.10%、105.90%和69.90%，T3組和T2組之間差異不顯著，CK和T1處理之間差異不顯著；試驗(yàn)后速效鉀含量表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，T2和T3處理之間差異不顯著，但顯著高于其它處理，較試驗(yàn)前分別提高了35.70%和39%，試驗(yàn)后的土壤pH值表現(xiàn)為各處理組pH值較試驗(yàn)前略有降低。

2019年，試驗(yàn)后有機(jī)質(zhì)含量也有不同程度提升，T3、T2和T1分別較試驗(yàn)前提高了94%、67.40%和49.70%；試驗(yàn)后耕地土壤表層含氮量中T3組含量增長(zhǎng)最多，其中T2和T3處理與其他處理差異顯著，較試驗(yàn)前分別提高了30.20%和64.10%；試驗(yàn)后速效磷含量中以T3組增長(zhǎng)最多，較試驗(yàn)前提高了123.80%，各處理組較CK組差異顯著；試驗(yàn)后速效鉀含量也有不同程度的提升，其中T3、T2與T1處理間差異顯著，較試驗(yàn)前分別提高了44.90%和39.00%，T1與CK處理之間差異顯著。各試驗(yàn)組的土壤pH值較試驗(yàn)前的均有下降的趨勢(shì)。

綜上所述，三個(gè)處理均可不同程度地積累土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，說(shuō)明使用生物有機(jī)肥可以有效促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀和速效磷等含量的積累，從而達(dá)到提高土壤肥力的效果，同時(shí)對(duì)土壤酸堿度有一定緩解作用。

2.2 增施生物有機(jī)肥對(duì)玉米產(chǎn)量與產(chǎn)量因子的影響

表 4 增施生物有機(jī)肥對(duì)玉米產(chǎn)量與產(chǎn)量因子的影響

由表4可以看出，與對(duì)照組相比較，試驗(yàn)組產(chǎn)量更高。2018年試驗(yàn)中穗行數(shù)各試驗(yàn)組相比對(duì)照組間均無(wú)顯著性差異，其中T3組達(dá)到最高；單穗粒數(shù)試驗(yàn)組均高于對(duì)照組，其中T3組達(dá)到了最高；成穗率中T1組較CK組無(wú)明顯變化，T2、T3組隨著施肥量增加呈遞增趨勢(shì)；10穗總重中T2組達(dá)到最高，增長(zhǎng)了10%；千粒重各試驗(yàn)組與對(duì)照組無(wú)顯著性差異，其中T3組達(dá)到最高為324.12 g；理論出苗率隨著施肥量增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在T2組出苗率最多，較CK組提高了8.10%；產(chǎn)量隨著施肥量的增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，T3組產(chǎn)量最高，較CK組提高了13.70%。

2019年試驗(yàn)中穗行數(shù)試驗(yàn)組均比對(duì)照組有所提高，T3組達(dá)到最高；單穗粒數(shù)T1、T2、T3組均高于CK組，其中T3組達(dá)到了最高，較CK組提高了5.90%；成穗率T2、T3組較CK組均呈增加趨勢(shì)，T2組達(dá)到最高；10穗總重中T2、T3與對(duì)照組無(wú)顯著性差異，T2組增幅最大；千粒重試驗(yàn)組顯著高于對(duì)照組，并且T1、T2、T3組間無(wú)顯著性差異，其中T3組達(dá)到最高為326.38 g；理論出苗率各試驗(yàn)組與對(duì)照組無(wú)顯著性差異，T2組較CK組提高了8.30%。產(chǎn)量隨著施肥量的增加均有不同程度的提升，試驗(yàn)組T1、T2、T3和對(duì)照組CK均無(wú)顯著性差異，其中T3產(chǎn)量達(dá)到最大值，較CK組提高了12.40%。由此說(shuō)明，玉米產(chǎn)量相關(guān)因子中理論出苗率與千粒重、產(chǎn)量等呈正相關(guān)關(guān)系，并且增施生物有機(jī)肥可以顯著提高玉米的理論出苗率、千粒重和產(chǎn)量等。

2.3 增施生物有機(jī)肥對(duì)玉米品質(zhì)的影響

表 5 增施生物有機(jī)肥對(duì)玉米品質(zhì)指標(biāo)的影響

由表5可知，2018年各試驗(yàn)組玉米淀粉含量隨著生物有機(jī)肥用量的增加而增加，并且均高于CK組，其中T2、T3組均顯著高于CK組，T2、T3組間無(wú)顯著性差異；蛋白質(zhì)含量相較于CK組均有增加，T2、T3組間無(wú)顯著性差異，T3組最高相較于CK組提高了13.17%；脂肪含量也有不同程度的提升，T3組達(dá)到最大，增加了8.08%，各試驗(yàn)組之間均無(wú)顯著差異。

2019年各試驗(yàn)組玉米淀粉含量相較于CK組有不同程度的增加，T3組達(dá)到最大，T1、T2組之間無(wú)顯著性差異；蛋白質(zhì)含量中試驗(yàn)組T2、T3組呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，T1組略低于CK組，T3組達(dá)到最大值，較CK組增加了8.32%；玉米中脂肪含量各試驗(yàn)組相較于CK組，T3組達(dá)到最大值，增加了8.23%，說(shuō)明生物有機(jī)肥對(duì)于玉米生長(zhǎng)中淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)等有促進(jìn)作用，從而提高作物的品質(zhì)。

2.4 增施生物有機(jī)肥對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)效益的影響

按照玉米2.4元/kg的市場(chǎng)售賣價(jià)格，我們計(jì)算了各處理組的總產(chǎn)值，見(jiàn)表6。結(jié)果表明，2018年和2019年總產(chǎn)值最大的均為T3組，分別為29095.56元/hm2和29651.04元/hm2，除去生產(chǎn)成本等，相較于T3組，凈利潤(rùn)最大的均為T2組，分別為24221.4元/hm2和24635.16元/hm2，增幅分別為7.46%和7.37%。增施生物有機(jī)肥之后，2018年和2019年T2組比CK組可多獲得凈利潤(rùn)1672.32元/hm2和1689.96元/hm2。

表 6 增施生物有機(jī)肥對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)效益的影響

2.5 擴(kuò)大示范面積的玉米產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益分析

在2018年和2019年試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，2020年、2021年選擇凈利潤(rùn)最高的T2處理作為最適處理組分別進(jìn)行擴(kuò)大面積示范種植玉米，對(duì)其產(chǎn)量因子、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，見(jiàn)表7、8。

表7 最佳施肥量對(duì)玉米產(chǎn)量與產(chǎn)量因子的影響

表8 擴(kuò)大示范面積的玉米的產(chǎn)值及經(jīng)濟(jì)效益

從表7可以得出，2020年擴(kuò)大面積示范種植中T2組的產(chǎn)量因子較對(duì)照組均有顯著差異，而成穗率之間差異不顯著。2021年T2組的各產(chǎn)量因子較對(duì)照組均有顯著差異，其中穗行數(shù)試驗(yàn)組較CK組差異極顯著，成穗率之間差異不顯著，產(chǎn)量因子和產(chǎn)量呈正相關(guān)，最佳施肥方案也可以有效促進(jìn)對(duì)于玉米產(chǎn)量的增加。

結(jié)合表7、表8可以得出，2020年玉米的試驗(yàn)組產(chǎn)量達(dá)13307.21 kg，凈利潤(rùn)為27407.30元，較對(duì)照組分別增加了33.43%和33.60%；而2021年玉米的處理組產(chǎn)量為13433.37 kg，凈利潤(rùn)為27710.10元，較對(duì)照組分別提高了31%和31.31%。說(shuō)明在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施1200 kg/hm2的生物有機(jī)肥的施肥方案適宜大面積推廣種植。

3 討論

生物有機(jī)肥具有緩釋、長(zhǎng)效、抗病、改良土壤和抗板結(jié)作用。生物有機(jī)肥中有許多有益微生物，其中的枯草芽孢桿菌能夠分泌淀粉酶和蛋白酶，將土壤大分子的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為作物易吸收的養(yǎng)分，增加土壤養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，改良土壤結(jié)構(gòu)；而膠凍樣類芽孢桿菌施入土壤后，分裂繁殖及生長(zhǎng)代謝過(guò)程中產(chǎn)生有機(jī)酸類物質(zhì)，能夠有效將土壤中難溶性磷鉀和硅溶解出來(lái)，這些都對(duì)于玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量提高及品質(zhì)改善有積極作用[24-27]。同時(shí)枯草芽孢桿菌菌體在生長(zhǎng)過(guò)程中可以產(chǎn)生枯草菌素等物質(zhì)，能有效抑制有害病菌的繁殖，進(jìn)而降低一系列的土傳病害、減少農(nóng)藥的使用，很大程度的提升作物安全性能[28]。

土壤有機(jī)質(zhì)含量的多少是土壤肥力的基礎(chǔ)，有機(jī)質(zhì)的含量與土壤肥力水平、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及蓄水保墑等密切相關(guān)的，玉米生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)于土壤養(yǎng)分的要求很高，肥沃的土壤對(duì)于玉米生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率可達(dá)60.10%[29,30]。良好的土壤中存在大量的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，團(tuán)粒之間的孔隙可以透水通氣，促進(jìn)好氣性微生物活動(dòng)，有機(jī)質(zhì)迅速分解供應(yīng)有效養(yǎng)分，在土壤中有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化是不斷進(jìn)行的，因此在土壤有機(jī)質(zhì)的消減過(guò)程中，保持土壤肥力、改善團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成對(duì)土壤肥力的維持也是至關(guān)重要的。因此通過(guò)在土壤中增施生物有機(jī)肥，有機(jī)無(wú)機(jī)微生物配施的方法來(lái)提升有機(jī)質(zhì)含量、促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，在一定程度上可以解決保存、調(diào)節(jié)和供應(yīng)水分、養(yǎng)分的問(wèn)題，改善土壤環(huán)境及玉米的需水條件，提高水肥利用效率[31,32]。研究結(jié)果表明，在施入生物有機(jī)肥之前，由于植物的吸收利用，對(duì)照組CK的有機(jī)質(zhì)含量較試驗(yàn)前的均有降低，而施加生物有機(jī)肥的各處理組有機(jī)質(zhì)含量有所增加，這與康瑞昌等[33]的研究結(jié)果一致。對(duì)照組與試驗(yàn)前相比，土壤中全氮含量略有下降，而速效磷和速效鉀含量均有增加，施加生物有機(jī)肥后的試驗(yàn)組土壤中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量明顯增加，同時(shí)各試驗(yàn)組的土壤pH值較試驗(yàn)前的均有下降，對(duì)于土壤堿性可以達(dá)到一定程度的緩解，這與張凱迪[34]等的觀點(diǎn)相同。

生物有機(jī)肥對(duì)土壤的進(jìn)一步改善，從而使得玉米的生長(zhǎng)、品質(zhì)和產(chǎn)量等均有不同程度的提高，這與劉苗等研究結(jié)果一致[35]。在2018年和2019年兩年的試驗(yàn)中，各試驗(yàn)組在產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素、品質(zhì)因子等方面均優(yōu)于常規(guī)施肥組，綜合經(jīng)濟(jì)效益等考慮T2組是最佳的施肥方案。同時(shí)在前兩年試驗(yàn)基礎(chǔ)上擴(kuò)大面積種植進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示，產(chǎn)量相關(guān)因子中理論出苗率、千粒重、單穗粒數(shù)等對(duì)產(chǎn)量起決定性作用，其中理論出苗率與千粒重、產(chǎn)量等呈正相關(guān)關(guān)系，這與一些學(xué)者的觀點(diǎn)相一致，孟瑤[36]等認(rèn)為在玉米的產(chǎn)量構(gòu)成因素中，由穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重組成，其中穗數(shù)和穗粒數(shù)的增加對(duì)產(chǎn)量提升呈正相關(guān)關(guān)系[37]。試驗(yàn)中成穗率各試驗(yàn)組相較于常規(guī)施肥組均無(wú)顯著性差異，這可能是由于密度適中的情況下有利于分蘗及其成穗，同時(shí)合理配施有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料更有利于成穗數(shù)[38]。兩年的試驗(yàn)均證明增施生物有機(jī)肥可提高玉米產(chǎn)量，說(shuō)明在復(fù)合肥的基礎(chǔ)上增施生物有機(jī)肥有利于玉米產(chǎn)量的提高，這與邱堯[39]的結(jié)果一致。玉米中含有人體所需的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、纖維素等多種營(yíng)養(yǎng)成分[40]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，與常規(guī)施肥組相比，2018年和2019年增施生物有機(jī)肥的各試驗(yàn)組中脂肪、蛋白質(zhì)和淀粉含量均有所增加，其中2018年T3組蛋白質(zhì)和脂肪含量較常規(guī)施肥組分別增加了13%和8.08%，2019年T3組蛋白質(zhì)和脂肪含量較常規(guī)施肥組分別增加了8.32%和8.23%；淀粉含量和蛋白質(zhì)含量中，各試驗(yàn)組玉米中淀粉及蛋白質(zhì)的含量無(wú)明顯差異，兩者含量均有增加，對(duì)玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值有很大的提升，這與高巖[41]的研究結(jié)果一致。在玉米種植過(guò)程中，生物有機(jī)肥具有提質(zhì)增效的作用，雖然兩年試驗(yàn)T3組總產(chǎn)值達(dá)到最大且其品質(zhì)達(dá)到最佳，但是其肥料投入量最多，導(dǎo)致其凈利潤(rùn)并非最大。

4 結(jié)論

扣除復(fù)合肥、生物有機(jī)肥、玉米種子等生產(chǎn)性成本外，本試驗(yàn)綜合了玉米產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益等，認(rèn)為試驗(yàn)組T2值得推廣，同時(shí)在2020年和2021年兩年以T2組作為最佳施肥量即復(fù)合肥用量為600 kg/hm2、生物有機(jī)肥用量為1200 kg/hm2作為處理組大面積推廣示范，結(jié)果表明T2組處理對(duì)玉米的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益等均有促進(jìn)作用。本試驗(yàn)證實(shí)了常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥在玉米種植過(guò)程中的可推廣性，旨在改變單量化肥獨(dú)大的施肥模式，用生物有機(jī)肥替代部分化肥，減少環(huán)境污染，改善農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境，有效增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，協(xié)調(diào)土壤和水肥的作用，在水供應(yīng)缺乏的條件下高效利用水肥，提高土壤保墑保水保肥能力，從而提高作物抗旱能力達(dá)到增產(chǎn)增收、提升品質(zhì)的目的，同時(shí)提高農(nóng)民農(nóng)業(yè)種植的經(jīng)濟(jì)效益及農(nóng)業(yè)種植的積極性，對(duì)旱區(qū)農(nóng)作物的種植具有很強(qiáng)的生產(chǎn)實(shí)踐意義和指導(dǎo)意義。

[1] 楊小倩,郅慧,張輝,等.玉米不同部位化學(xué)成分、藥理作用、利用現(xiàn)狀研究進(jìn)展[J].吉林中醫(yī)藥,2019,39(6):837-840

[2] 王存連,黃智鴻,張曉霞.有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配合施用對(duì)通油一號(hào)玉米品質(zhì)及產(chǎn)量的影響[J].河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科 學(xué)版),2008,24(1):46-50

[3] 李孝良,胡立濤,王泓,等.化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)皖北夏玉米養(yǎng)分吸收及氮素利用效率的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué) 報(bào),2019,42(1):118-123

[4] 欒江,仇宏偉,趙靜.中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥過(guò)度使用狀況及地域分布差異[J].青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué) 版),2018,35(1):40-48

[5] 張舒,趙華,呂亮,等.不同化肥農(nóng)藥減施組合對(duì)水稻主要病蟲(chóng)害發(fā)生及產(chǎn)量的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2020,39(6):1-7

[6] 劉雷,王夢(mèng)亮,王俊紅,等.不同施肥方式對(duì)玉米生育期內(nèi)根際土壤酶活性的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2018,33(6):199-204

[7] 劉力,靳月琴.立足山西區(qū)域特色發(fā)展有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)[J].山西農(nóng)經(jīng),2020(19):84-85

[8] 張春明.壽陽(yáng)縣優(yōu)質(zhì)雜糧有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展探析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2020(13):245-247

[9] 柴巖,馮佰利.中國(guó)小雜糧產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2003,21(3):145-151

[10] 王建宏.農(nóng)作物旱作良種攻關(guān)在有機(jī)旱作中的重要意義[J].農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備,2020(01):69-70

[11] 施萬(wàn)榮.滲水地膜覆蓋機(jī)械化種植新模式探討[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備,2013(18):77-78

[12] 施萬(wàn)榮.有機(jī)旱作技術(shù)在旱薄低產(chǎn)區(qū)應(yīng)常抓不懈[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè),2008(9):41-42

[13] 賈亞敏,何化春,趙麗,等.山西省有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展及水肥高效利用技術(shù)研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,48(8):1339-1342

[14] 秦闖,李碩,郭艷杰,等.增施生物有機(jī)肥減施化肥對(duì)夏玉米土壤生物指標(biāo)的影響[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,41(6):17-23

[15] 黃媛媛,馬慧媛,黃亞麗,等.生物有機(jī)肥和化肥配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量及土壤生物指標(biāo)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2019,34(6):160-169

[16] 趙滿興,劉慧,白二磊,等.腐殖酸肥或生物有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)土壤肥力、紅棗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)業(yè) 學(xué)報(bào),2019,28(6):981-987

[17] 金海如,蔣湘艷,夏婷婷.不同有機(jī)物料及其菌根化對(duì)甜玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的協(xié)同影響[J].中國(guó)土壤與肥料,2019(6):196-203

[18] 張迎春,頡建明,李靜,等.生物有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)萵筍及土壤理化性質(zhì)和微生物的影響[J].水土保持學(xué) 報(bào),2019,33(4):196-205

[19] Thonar C, Lekfeldt JDS, Cozzolino V,Potential of three microbial bio-effectors to promote maize growth and nutrient acquisition from alternative phosphorous fertilizers in contrasting soils [J]. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 2017,4(1):1-16

[20] 閆翠萍,楊萍果,孫樹(shù)榮.三種肥力水平土壤施肥對(duì)玉米產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].中國(guó)土壤與肥料,2017(5):56-60

[21] 何浩,張宇彤,危常州,等.不同有機(jī)替代減肥方式對(duì)玉米生長(zhǎng)及土壤肥力的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2019,33(5):281-287

[22] 薛莉霞.生物有機(jī)肥防控農(nóng)田土壤氨揮發(fā)及其生態(tài)效應(yīng)[D].蘭州:蘭州理工大學(xué),2020

[23] 張杰,陳鑫,高芳芳,等.增施生物有機(jī)肥對(duì)紅蕓豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].作物雜志,2021(3):161-166

[24] 楊永青,高芳芳,馬亞君,等.山西省旱作農(nóng)業(yè)區(qū)不同施肥處理對(duì)谷子產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].作物雜 志,2020(4):195-201

[25] 高芳芳.固氮類芽孢桿菌發(fā)酵工藝的優(yōu)化及在紅蕓豆上的應(yīng)用效果[D].太谷:山西師范大學(xué),2019

[26] 邱吟霜,王西娜,李培富,等.不同種類有機(jī)肥及用量對(duì)當(dāng)季旱地土壤肥力和玉米產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)土壤與肥 料,2019(6):182-189

[27] 侯會(huì)靜,韓正砥,楊雅琴,等.生物有機(jī)肥的應(yīng)用及其農(nóng)田環(huán)境效應(yīng)研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2019,35(14):82-88

[28] 楊永青,高芳芳,馬亞君,等.膠凍樣類芽孢桿菌對(duì)不同施肥處理的馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國(guó)瓜 菜,2020,33(5):32-38

[29] 李嵩,韓巍,張凱,等.遼西褐土區(qū)高產(chǎn)土壤理化性質(zhì)及影響玉米產(chǎn)量的主要因子[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué) 報(bào),2020,26(2):267-275

[30] 劉榮昌,李鳳汀,郝正然,等.生物鉀肥(硅酸鹽菌劑)開(kāi)發(fā)研究與推廣[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),1998,31(1):95-96

[31] 趙晴月,許世杰,張務(wù)帥,等.中國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分的空間變異及影響因素分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,53(15):3120-3133

[32] Wei WL, Yan Y, Cao J,. Effects of combine application of organic amendments and fertilizers on crop yield and soil organic matter: An integrated analysis of long-term experiments [J]. Agriculture Ecosystems and Environment, 2016,225:86-92

[33] 康瑞昌,李錚,武懷慶.土壤有機(jī)質(zhì)與施有機(jī)肥對(duì)產(chǎn)量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),1995,23(3):31-34

[34] 張凱迪,張康強(qiáng),姚繼剛,等.4種生物有機(jī)肥對(duì)鹽堿化土壤改良和水稻生產(chǎn)的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,61(10):1987-1989

[35] 劉苗,孫建,李立軍,等.不同施肥措施對(duì)玉米根際土壤微生物數(shù)量及養(yǎng)分含量的影響[J].土壤通報(bào),2011,42(4):816-821

[36] 孟瑤,劉趙月,李晶,等.施氮量對(duì)高密春玉米籽粒關(guān)鍵酶及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2020,33(6):1146-1152

[37] 楊軍學(xué),張尚沛,羅世武,等.不同外源激素對(duì)糜子成穗及產(chǎn)量的影響[J].作物雜志,2019(6):150-155

[38] 佟漢文,彭敏,劉易科,等.小麥分蘗成穗規(guī)律研究進(jìn)展[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,56(24):4700-4702,4713.

[39] 邱堯,劉備,何霖,等.增施生物有機(jī)肥對(duì)水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2020,36(13):1-5

[40] 周偉,崔福柱,段宏凱,等.播期對(duì)糯玉米籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].作物雜志,2020(2):156-161

[41] 高巖,韓西紅,王海朋,等.海藻酸復(fù)混肥料對(duì)玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].南方農(nóng)業(yè),2020,14(2):147-149

Effects of Nitrogen, Phosphorus and Potassium Combined with Bio-organic Fertilizer on Yield and Quality of Maize in Dry Farming Area

CHEN Xin1,2, ZHANG Jie1,2,4*, LIU Yan-yan1,2, WU Cai-nv1,2, MA Ya-jun2, GAO Fang-fang2, WANG Kun3

1.041000,2.041000,3.036100,4.041000,

In this paper, the Xianfeng No. 6 Maize was used as the test material to carry out the positioning test in 2018 to 2021 for four consecutive years. On the basis of compound fertilizer, the purpose of this study is to explore the increase of bio-organic fertilizer application on yield and quality of maize, and to provide scientific fertilizer scheme for sustainable and high quality production of local maize planting in arid area. The results showed that T3 group had the best effect among all the experimental groups in 2018 and 2019. Compared with that before the test, its organic matter, total nitrogen, available phosphorus and available potassium in soil nutrients increased by 124.40%, 56.40%, 119.10%, 39% and 94%, 64.10%, 123.80%, 44.90% respectively. The yield increased by 13.70% and 14.20% respectively. The content of starch, protein and fat increased by 2.81%, 2.95%, 13.17%, 8.32%, 8.08% and 8.23% respectively. The total output value per hectare was 29095.56 yuan and 29651.04 yuan respectively. After deducting the production costs of corn seeds, compound fertilizer and bio-organic fertilizer, T2 group remained the largest net profit with the yield per hectare was 11979.80 kg and 12152.20 kg respectively, which was 12.40% and 12.20% higher than CK group. The total output value was 28751.4 yuan and 29165.16 yuan respectively. In 2020 and 2021, the T2 group with the highest economic benefit was selected for demonstration planting with expanded area for verification. The yield per hectare was 13307.21kg and 13433.37 kg respectively, which increased by 33.43% and 33.60% compared with the CK group; the net profit per hectare was 27407.30 yuan and 27710.10 yuan, which were 31% and 31.31% higher than the CK group. Therefore, taking the yield of maize and farmer’s net income into consideration, the T2 group should be planted widespread, which employed compound fertilizer 600 kg/hm2and bio-organic fertilizer 1200 kg/hm2is the best fertilization method and suitable for large-scale, and provides theoretical guidance for maize planting and fertilization habits in arid areas as well.

Mixed fertilizer;Maize; yield; quality

S147.34

A

1000-2324(2021)06-0903-08

2021-12-01

2021-12-26

山西師范大學(xué)現(xiàn)代文理學(xué)院基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2020JCYJ16)

陳鑫(1995-),女,在讀碩士研究生,研究方向:微生物肥料的應(yīng)用與推廣. E-mail:1308631248@qq.com

通訊作者:Author for correspondence. E-mail:604072014@qq.com