有機(jī)無機(jī)肥配施對玉米品質(zhì)及土壤微生物特征的影響

吳得峰

(陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司西北分公司，陜西 榆林 719000)

陜北地區(qū)玉米施肥主要以無機(jī)肥為主，近年來隨著玉米高產(chǎn)品種的選育、施肥方式的不斷創(chuàng)新，玉米產(chǎn)量增加顯著[1]。2006年，榆林市榆陽區(qū)玉米平均產(chǎn)量高達(dá)1150kg·667m-2，但在玉米產(chǎn)量不斷增加的同時，化肥的施用總量從2000年的6.75萬t，增加到2009年的15.56萬t，相對應(yīng)的榆林地區(qū)玉米的耕種面積從2000年的3.97萬hm2，減少到2009年的3.82萬hm2，降幅為3.8%[2]。無機(jī)肥大量施用不僅會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失，造成土壤板結(jié)和酸化、鹽漬化、作物營養(yǎng)失衡等問題，還會給農(nóng)民帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[3]。有機(jī)肥養(yǎng)分含量低、肥效慢、不易運輸和施用，單一施用無法滿足作物生長需要[4]。改善土壤環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展，亟需高效有機(jī)無機(jī)肥料配施技術(shù)模式[5]。

眾多研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施在改善紅壤肥力水平和提高作物產(chǎn)量上具有明顯優(yōu)勢[6]。王伯仁等[7]、蔡澤江等[8]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無機(jī)肥配施可明顯提高紅壤旱地土壤養(yǎng)分含量。李小煒等[9]研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施能改善土壤容重、田間持水量、孔隙度等物理性質(zhì)，有機(jī)肥用量的增加，對春玉米株高、莖粗、青貯產(chǎn)量具有顯著影響，籽粒N、P、K含量，特別是N素含量，隨有機(jī)肥施用量增加，呈上升趨勢。但是大多數(shù)研究均分布在南方地區(qū)[10]，北方地區(qū)尤其陜北風(fēng)沙草灘區(qū)，關(guān)于有機(jī)無機(jī)肥配施對春玉米產(chǎn)量及土壤微生物性狀方面的研究鮮有報道。

陜北是陜西省的春玉米主產(chǎn)區(qū)，而榆林玉米主要分布在長城內(nèi)外，毛烏素沙漠的南緣，是典型的一季作區(qū)，無定河縱橫貫穿而過，常年晝夜溫差大，日照時數(shù)長，熱輻射高，營養(yǎng)物質(zhì)積累豐富，玉米單產(chǎn)高，是春播玉米的優(yōu)生區(qū)[11]。本項目以陜北風(fēng)沙草灘區(qū)新開墾的土地為研究對象，通過測定土壤微生物量碳等指標(biāo)，闡明土壤有機(jī)化演化進(jìn)程的生理學(xué)意義，為該地區(qū)制定合理高效的培肥方案，優(yōu)化施肥管理措施提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗所在地設(shè)在陜西省榆林市靖邊縣(E108°17′15″～109°20′l5″，N36°58′45″～38°03′15″)，該地區(qū)屬于陜北長城沿線風(fēng)沙區(qū)，地處毛烏素沙地東南緣、陜西黃土高原北部，海拔介于1123～1823m，靖邊屬半干旱大陸性季風(fēng)氣候，光照充足，溫差大，氣候干燥，通風(fēng)條件好，雨熱同季，四季明顯，主要自然災(zāi)害是干旱和低溫霜凍，其次是大風(fēng)和冰雹。年平均降雨量458mm，平均日照時數(shù)為2828.2h。年平均氣溫10℃，≥10℃的植物生長有效積溫為2800℃，年平均無霜期為203d。

該地區(qū)土壤質(zhì)地(USDA)多以砂土為主，土壤養(yǎng)分含量瘠薄，0～30cm土層土壤pH為8.72，電導(dǎo)率為14.69mS·m-1，粘粒、粉粒、砂粒含量分別為0.20%、16.84%、82.95%，有機(jī)質(zhì)含量為4.22g·kg-1，全氮含量為0.72g·kg-1，堿解氮含量為28.96mg·kg-1，有效磷含量為12.25mg·kg-1，速效鉀含量為103.03mg·kg-1，水溶性鹽含量為0.73g·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計與管理

試驗于2021年4—9月進(jìn)行，供試作物為春玉米，品種為“天丞298”，一年一季。玉米采用全覆膜種植，供試地膜為0.008mm×750mm微地膜，株行距30cm×60cm，密度57000株·hm-2。本試驗共設(shè)4個處理。

所有處理等碳量設(shè)置，傳統(tǒng)施肥按照18kg·667m-2，分2次施肥，基追比為7∶3，生物有機(jī)肥一次性施入。重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)長17.5m，寬5.5m，小區(qū)間距0.5m，區(qū)組距1m，四周保護(hù)行寬1m。以含氮量46%的尿素為氮源，以含P2O512%的過磷酸鈣為磷源。各處理施磷肥(P2O5)26kg·hm-2。無機(jī)肥按照18kg·667m-2，分2次施肥，基追比為7∶3，生物有機(jī)肥一次性施入。翻入0～20cm土壤。春玉米在2021年4月29日播種，當(dāng)年9月27日收獲；生長期間人工及時去除雜草，玉米收獲后土壤休閑。

土壤樣品采集：分別在玉米生長的每個生育期，采用5點采樣法用土鉆采集0～20cm土壤樣品，帶回實驗室于4℃條件下保存，檢測土壤微生物指標(biāo)。

1.3 產(chǎn)量測定

玉米收獲時期，每個小區(qū)選取16m2(共90株玉米)，掰下玉米后稱重，然后從中選取15個(能代表本小區(qū)實際情況)帶回脫粒后自然風(fēng)干，稱重，以此計算產(chǎn)量。

1.4 計算方法與數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2013和SAS 9.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計，利用SAS軟件包中的PROC GLM(SAS 9.1，SAS Institute)程序進(jìn)行產(chǎn)量、土壤微生物碳氮等的方差分析，用以比較不同施氮處理對其的影響；用Sigmaplot 10.0繪制動態(tài)變化圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)無機(jī)肥配施對春玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

有機(jī)無機(jī)肥配施對春玉米產(chǎn)量的影響見表1。結(jié)果表明，施肥處理顯著增加了春玉米產(chǎn)量，平均產(chǎn)量為13.26t·hm-2，A處理春玉米產(chǎn)量僅為8.02t·hm-2，與A處理相比，施肥處理春玉米產(chǎn)量增幅達(dá)到1.6倍。與B處理(12.79t·hm-2)相比，有機(jī)無機(jī)肥配施顯著增加春玉米產(chǎn)量(13.5t·hm-2)，增幅為5.55%，有機(jī)無機(jī)肥不同配比，差異不明顯。

表1 各處理肥料情況表

有機(jī)無機(jī)肥配施對玉米籽粒品質(zhì)的影響見表2。A處理玉米籽粒水分含量為12.14%，與A處理相比，5種施肥處理玉米籽粒平均水分含量為12.32%，差異性不顯著(P>0.05)。A處理玉米籽?？偟矸酆?5.15%，4種施肥處理玉米籽粒平均總淀粉含量為66.53%，施肥處理能顯著增加玉米籽粒的總淀粉含量，施肥處理之間，B處理玉米籽?？偟矸酆繛?5.63%，有機(jī)無機(jī)肥配施玉米籽粒總淀粉含量均值為66.44%，差異性不顯著(P>0.05)，2種有機(jī)無機(jī)肥配施玉米籽粒總淀粉含量從大到小為E>D。

表2 有機(jī)無機(jī)肥配施對春玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

5種不同處理粗蛋白含量從大到小依次為C>D>E>B>A，與A處理相比，4種施肥處理能顯著增加玉米籽粒粗蛋白含量，與B處理相比，D、E 2種有機(jī)無機(jī)肥配施粗蛋白含量雖然增幅不顯著，但是可以增加玉米籽粒粗蛋白含量，其增幅分別為3.5%、8.3%，與D處理相比，E處理玉米籽粒粗蛋白含量減少0.44%。A處理玉米籽粒粗纖維含量為4.54%，與A處理相比，施肥處理粗纖維含量均值為4.21%。4種不同施肥處理粗纖維含量從大到小依次為A>B>D>E>C，與B處理相比，2種有機(jī)無機(jī)肥配施玉米籽粒粗纖維含量均值為8.94%，降幅為8.27%，與A處理相比，降幅分別為10.35%、9.69%。

A處理玉米籽粒粗脂肪含量為3.22%，與A處理相比，2種有機(jī)無機(jī)肥配施處理顯著增加粗脂肪含量，其增幅分別為35.09%、51.55%。B處理玉米籽粒粗脂肪含量為4.09%，增幅為27.01%，與B處理相比，2種有機(jī)無機(jī)肥配施處理玉米籽粒粗脂肪含量增幅分別為6.35%、19.31%。

2.2 有機(jī)無機(jī)肥配施對土壤微生物碳的影響

如圖1所示，各施肥處理較A處理相比均能顯著增加土壤微生物碳含量。各生育期土壤微生物碳含量從高到低順序為D>E>C>B>A，成熟期D處理土壤微生物碳較A、B、C、E處理分別提高90.40%、45.39%、41.86%、14.48%，表明施用30%有機(jī)肥效果最優(yōu)，且有機(jī)無機(jī)肥配施較常規(guī)施肥處理，土壤微生物碳均達(dá)到顯著差異。

圖1 不同處理土壤微生物碳動態(tài)變化

2.3 有機(jī)無機(jī)肥配施對土壤微生物氮的影響

如圖2所示，5個不同施肥處理的土壤微生物氮變化趨勢為D>E>B>C>A，表明施肥處理能顯著增加土壤微生物氮含量。成熟期處理D土壤微生物碳較A、B、C、E處理分別提高344.17%、78.03%、111.08%、25.01%，表明施用30%有機(jī)肥效果最優(yōu)。B處理比C處理的微生物氮含量高，說明單一施用無機(jī)肥能增加土壤微生物氮含量，且有機(jī)無機(jī)肥配施較常規(guī)施肥處理，土壤微生物碳均達(dá)到顯著差異。

圖2 不同處理土壤微生物氮動態(tài)變化

3 討論與結(jié)論

土壤微生物生物量碳、氮是土壤有機(jī)質(zhì)重要組成部分，直接反映土壤養(yǎng)分供給能力[12]。試驗結(jié)果表明，與對照和單施有機(jī)肥處理相比，有機(jī)無機(jī)肥配施處理的土壤微生物生物量碳、氮各時期含量均顯著增加。與不施肥處理相比，施肥處理均有利于土壤微生物生物量碳、氮提高，2組有機(jī)無機(jī)肥配施處理中，30%有機(jī)肥處理更有利于土壤微生物生物量碳、氮含量增加。這與劉艷麗[13]研究結(jié)果一致，有機(jī)無機(jī)配施利于增加土壤微生物生物量碳、氮含量，增加微生物活性，改良土壤物理性狀，說明配施方法活化土壤能力顯著高于單一施肥方法。

通過產(chǎn)量結(jié)果比較可知，配施可提高玉米產(chǎn)量，增加玉米穗粒數(shù)，配施30%有機(jī)肥處理產(chǎn)量高。