马宗海，马世军，闫治斌，王学，闫富海，李世风，秦嘉海，郭增鹏

1.甘肃敦煌种业股份有限公司，甘肃 酒泉 735001；2.河西学院农业与生物技术学院，甘肃 张掖 734000

有机抗旱专用肥与传统化肥对土壤物理性质和玉米施肥利润的影响

马宗海1，马世军1，闫治斌1，王学1，闫富海1，李世风1，秦嘉海1，郭增鹏2

1.甘肃敦煌种业股份有限公司，甘肃 酒泉 735001；2.河西学院农业与生物技术学院，甘肃 张掖 734000

在甘肃省张掖市甘州区党寨镇杨家墩村四社制种玉米田内，采用田间试验方法，筛选出了有机抗旱性专用肥配方，通过与传统配方比对照施肥，发现其对土壤理化性质和增产效益具有一定影响。

抗旱性专用肥；土壤；物理性质；制种玉米；增产效益

甘肃河西内陆灌区日照时间为3 000～3 400 h，年均温度7.0～7.5℃，≥10℃的积温为2 400～2 800℃，年降水量80～250 mm，年蒸发量1 800～2 500 mm，海拔在1 400～1 650 m[1]，是杂交玉米制种的最佳区域，近年来杂交玉米制种基地稳定在6.67万hm2左右[2]。

目前生产中存在的主要问题是：河西内陆灌区蒸发量大，降水量小，水资源匮乏，制种玉米4月中旬播种时土壤自然含水量低，出苗不整齐，造成缺苗断垄；在开花期经常遇到干旱，使制种玉米不能正常授粉，结实率降低，导致制种玉米产量下降[3]。因此，研究和开发集营养、保水为一体的有机抗旱专用肥成为复合肥研发的关键所在。

近年来，有关复合肥研究受到了广泛关注[4，5]，有关制种玉米有机抗旱专用肥还未见报道。本文针对上述存在的问题，选择以玉米专用肥、土壤酵母肥、商品有机肥、硫酸锌、保水剂（聚丙烯酰胺）[6，7]为原料，采用正交试验方法确定专用肥原料最佳配合比例，合成有机抗旱专用肥，解决传统复混肥只具备营养，不具有机、保水的疑难问题，为河西内陆灌区制种玉米产业可持续发展提供了技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2014年在甘肃省张掖市甘州区党寨镇杨家墩村四社村民刘玉明连续种植制种玉米13年的基地上进行，试验地海拔高度为1 501 m，东经100°28′36″，北纬38°51′47″，年均气温7.50℃，年均降水量116 mm，年均蒸发量1 900 mm，无霜期160 d，土壤类型是灌漠土[1]，0～20 cm耕作层含有机质含量16.21 g/kg，碱解氮60.31 mg/kg，速效磷11.80 mg/kg，速效钾156.28 mg/kg，pH值8.23，全盐1.6 g/kg，土壤质地为轻壤质土，前茬作物是制种玉米。

1.2 试验材料

商品有机肥，济南罗门哈斯生物技术公司产品，含有机质＞30%,氮、磷、钾＞4%；玉米专用肥（自己配制），将尿素、磷酸二铵重量按0.70∶0.30百分比混合，含氮37.50%、磷13.80%；土壤酵母肥，澳大利亚独资生物工程有限公司产品；硫酸锌，新疆先科农资有限公司产品；聚丙烯酰胺（保水剂），聊城市长龙化工原料有限公司产品；有机抗旱专用肥，将玉米专用肥、土壤酵母肥、商品有机肥、硫酸锌、聚丙烯酰胺重量按0.278 9∶0.063 3∶0.633 9∶0.014 26∶0.009 6百分比混合，含有机质18.90%、氮19.52%、磷6.12%、锌0.33%。玉米品系为吉祥一号，由甘肃敦煌种业股份有限公司提供。

1.3 试验方法

1.3.1 试验处理

试验Ⅰ，有机抗旱专用肥配方筛选：2013年4月20日，选择玉米专用肥、土壤酵母肥、商品有机肥、硫酸锌、聚丙烯酰胺为5个因素，每个因素设计3个水平，按正交表L9（35）设计9个处理（见表1），按表1因子与水平编码括号中的数量称取各种原料混合均匀后组成9个试验处理。每个试验小区单独收获，将田间试验小区产量折合成公顷产量，采用正交试验分析方法计算出各因素不同水平的T值和因素间效应值（R），确定因素间最佳组合，组成保水型配方。

表1 L9（35）正交试验设计表

试验Ⅱ，有机抗旱专用肥与传统化肥比较试验:在纯氮、磷投入量相等的条件下（纯氮468.48 kg/hm2+磷146.88 kg/hm2)。试验共设计3个处理。处理1：对照（不施肥）；处理2：传统化肥，尿素施用量893.48 kg/hm2+磷酸二铵施用量319.30 kg/hm2；处理3：有机抗旱专用肥，施用量为2 400 kg/hm2。每个试验处理重复3次，随机区组排列。

1.3.2 种植方法

小区面积为32 m2（4 m×8 m），磷酸二铵、有机抗旱专用肥在播种前施入0～20 cm耕作层作肥底，尿素分别在玉米大喇叭口期和开花期结合灌水追施，追肥方法为穴施，播种时间为2014年4月18日，播种深度为4～5 cm，株距为22 cm，行距为50 cm，父母本行比为1∶7，再配置满天星父本，株距为50 cm。分别在玉米拔节期、大喇叭口期、开花期、灌浆期、乳熟期各灌水1次，每个小区灌水量相等。

1.3.3 测定项目与方法

玉米收获后测玉米农艺性状，茎粗采用游标卡尺法；地上部分干重、根系干重采用105℃烘箱杀青30 min，80℃烘干至恒重。2014年9月13日玉米收获时，在试验小区内随机采集30个果穗，风干30 d后测定玉米经济性状，每个试验小区单独收获，将小区产量折合成公顷产量进行统计分析。

玉米收获后，分别在试验小区内按S形路线布点，采集0～20 cm耕作层土样4 kg，用四分法带回1 kg混合土样，风干后过1 mm筛供室内化验分析，其中土壤容重、土壤团聚体用环刀采集原状土，未进行风干。

土壤容重按公式土壤容重=环刀内湿土质量÷100+自然含水量求得。

土壤总孔隙度按公式土壤总孔隙度=土壤比重-土壤容重÷土壤比重×100求得。

土壤毛管孔隙度按公式土壤毛管孔隙度=自然含水量×土壤容重×100求得。

土壤非毛管孔隙度按公式土壤非毛管孔隙度=总孔隙度-毛管孔隙度求得。

饱和蓄水量按公式饱和蓄水量=面积×总孔隙度×土层深度求得。

毛管蓄水量按公式毛管蓄水量=面积×毛管孔隙度×土层深度求得。

非毛管蓄水量按公式非毛管蓄水量=面积×非毛管孔隙度×土层深度求得。

>0.25 mm团聚体采用干筛法[8]。

1.3.4 数据处理方法

经济性状和产量采用DPS V13.0软件分析；差异显著性采用多重比较，LSR检验。

2 结果分析

2.1 有机抗旱专用肥配方确定

从2013年正交试验资料统计分析可以看出，不同因素间的效应（R）是A>D>E>B>C，说明影响玉米产量的因素依次是：玉米专用肥>硫酸锌>聚丙烯酰胺>土壤酵母肥>商品有机肥。比较各因素不同水平的T值可以看出，TA2>TA1> TA3，TC2>TC3>TC1，说明玉米产量随玉米专用肥和商品有机肥施用量的增大而增加。当玉米专用肥和商品有机肥施用量分别超过1 320 kg/hm2和3 000 kg/hm2，玉米产量又随玉米专用肥和商品有机肥施用量的增大而降低。TB1>TB3和TB2，TE1>TE3和TE2，说明土壤酵母肥和聚丙烯酰胺适宜用量一般为300 kg/hm2和45 kg/hm2，TD3>TD2> TD1，说明随着硫酸锌施用量的增加，玉米产量也在增加,硫酸锌适宜用量一般为67.50 kg/hm2。从各因素的T值可以看出，因素间最佳组合为：A2（玉米专用肥1 320 kg/hm2），B1（土壤酵母肥300 kg/hm2），C2（商品有机肥3 000 kg/hm2），D3（硫酸锌67.50 kg/hm2），E1（聚丙烯酰胺45 kg/hm2），即将玉米专用肥、土壤酵母肥、商品有机肥、硫酸锌、聚丙烯酰胺重量百分比按0.278 9∶0.063 4∶0.633 9∶0.014 3∶0.009 5混合得到专用肥。

2.2 有机抗旱专用肥与传统化肥对土壤物理性质的影响

2.2.1 对土壤容重的影响

2014年9月13日玉米收获后采集耕作层0～20 cm土样测定结果可知，不同处理容重变化顺序为：对照>传统化肥>有机抗旱专用肥，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，容重降低了0.14 g/cm3，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，容重降低了0.02 g/cm3，差异不显著（P＞0.05）（见表3）。

2.2.2 对土壤总孔隙度的影响

从表3看出，总孔隙度变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，总孔隙度增加了4.53%，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照CK比较，总孔隙度增加了0.76%，差异不显著（P＞0.05）。

2.2.3 对土壤毛管孔隙度的影响

从表3看出，毛管孔隙度变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，毛管孔隙度增加了1.14%，差异显著（P＜0.05）；传统化肥与对照比较，毛管孔隙度增加了0.73%，差异显著（P＜0.05）。

2.2.4 对土壤非毛管孔隙度的影响

从表3看出，非毛管孔隙度变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，非毛管孔隙度增加了3.39%，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，非毛管孔隙度增加了0.03%，差异不显著（P＞0.05）（表3）。

2.2.5 对土壤团聚体的影响

表2 L9（35）正交试验分析

从表3看出，土壤团聚体变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，土壤团聚体增加了5.81%，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照CK比较，土壤团聚体增加了0.12%，差异不显著（P＞0.05）。

表3 有机抗旱专用肥与传统化肥对土壤物理性质的影响

2.3 有机抗旱专用肥与传统化肥对土壤蓄水量的影响

2.3.1 对土壤饱和蓄水量的影响

2014年9月13日玉米收获后采集耕作层0～20 cm土样测定结果可知，土壤饱和蓄水量变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，饱和蓄水量增加了90.60 t/hm2，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，饱和蓄水量增加15.20 t/hm2，差异不显著（P＞0.05）（见表3）。

2.3.2 对土壤毛管蓄水量的影响

从表4看出，土壤毛管蓄水量变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，毛管蓄水量增加了22.80 t/hm2，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，毛管蓄水量增加了14.60 t/hm2，差异显著（P＜0.05）。

2.3.3 对土壤非毛管蓄水量的影响

从表4看出，土壤非毛管蓄水量变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，非毛管蓄水量增加了67.80 t/hm2，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，非毛管蓄水量增加了0.60 t/hm2，差异不显著（P＞0.05）。

表4 有机抗旱专用肥与传统化肥对土壤蓄水量的影响

2.4 有机抗旱专用肥对玉米农艺性状的影响

2.4.1 对玉米株高的影响

2014年9月13日玉米收获后测定结果可知，不同处理玉米株高变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，株高增加了0.27 m，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，株高增加了0.23 m，差异极显著（P＜0.01）（见表5）。

2.4.2 对玉米茎粗的影响

从表5看出，不同处理玉米茎粗变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，茎粗增加了3.77 mm，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，茎粗增加了5.18 mm，差异极显著（P＜0.01）。

2.4.3 对玉米生长速度的影响

从表5看出，不同处理玉米生长速度变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，生长速度增加了1.80 mm/d，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，生长速度增加了2.35 mm/d，差异极显著（P＜0.01）。

2.4.4 对玉米地上部分鲜重的影响

从表5看出，不同处理玉米地上部分鲜重变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，地上部分鲜重增加了85.18 g/株，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，地上部分鲜重增加了44.88 g/株，差异极显著（P＜0.01）。

2.4.4 对玉米地上部分干重的影响

从表5看出，不同处理玉米地上部分干重变化顺序为：有机抗旱专用肥>传统化肥>对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，地上部分干重增加了29.75 g/株，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，地上部分干重增加了16.15 g/株，差异极显著（P＜0.01）。

2.5 有机抗旱专用肥对玉米经济性状的影响

2.5.1 对玉米穗粒数的影响

2014年9月13日玉米收获后在室外晾晒45 d测定结果可知，不同处理玉米穗粒数变化顺序为：有机抗旱专用肥＞传统化肥＞对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，穗粒数增加了14粒，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照比较，穗粒数增加了28.31粒，差异极显著（P＜0.01）（见表6）。

2.5.2 对玉米穗粒重的影响

从表6看出，不同处理玉米穗粒重变化顺序为：有机抗旱专用肥＞传统化肥＞对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，穗粒重增加了7.16 g，差异极显著（P＜0.01）；传统化肥与对照CK比较，穗粒重增加了14.42 g，差异极显著（P＜0.01）。

2.5.3 对玉米百粒重的影响

从表6看出，不同处理玉米百粒重变化顺序为：有机抗旱专用肥＞传统化肥＞对照CK，有机抗旱专用肥与传统化肥比较，百粒重增加了0.46 g，差异不显著（P＞0.05）；传统化肥与对照比较，百粒重增加了2.87 g，差异极显著（P＜0.01）。

2.6 有机抗旱专用肥对玉米经济效益的影响

2014年9月13日玉米收获后测定结果得知，通过不同处理玉米产量、增产值、施肥利润变化顺序为：有机抗旱专用肥＞传统化肥。有机抗旱专用肥与传统化肥比较，玉米产量增加了650.84 kg/hm2，差异极显著（P＜0.01）；增产值增加了3 252.10元/hm2；施肥利润增加1 300.26元/hm2（见表7）。

3 讨论与结论

土壤容重是土壤重要的物理性质，是计算土壤孔隙度的重要参数[9～13]。土壤总孔隙度是表征土壤松紧程度的一个重要指标。土壤团聚体是表征肥沃土壤的指标之一[14～16]，研究结果表明，制种玉米田施用有机抗旱专用肥后，土壤容重在降低，总孔隙度在增大，团聚体在增加，究其原因，有机抗旱专用肥中的土壤酵母肥、商品有机肥在土壤中合成腐殖质，腐殖质是一种胶结物质，可以把小土粒黏在一起，形成较稳定的团粒结构，增大了土壤孔隙度，降低了土壤容重[17，18]。土壤蓄水量是评价土壤涵养水源及调节水分循环的重要指标[19～20]，随着有机抗旱专用肥施用量梯度的增加，土壤持水量在增加。分析这一结果产生的原因是有机抗旱专用肥中的聚丙烯酰胺是一类高分子保水剂，这类物质分子结构交联成网络，本身不溶于水，却能在10 min内吸附超过自身重量100～1 400倍的水分，体积大幅度膨胀后形成饱和吸附水球，吸水倍率很大，在提高土壤持水性能方面具有重要的作用[21]。不同处理土壤总孔隙度、土壤团聚体、蓄水量、玉米农艺性状、经济性质、产量、增产值、施肥利润变化顺序为：有机抗旱专用肥＞传统化肥。

表5 有机抗旱专用肥与传统化肥对玉米农艺性状的影响

表6 有机抗旱专用肥与传统化肥对玉米经济性状的影响

试验结果表明，抗旱性专用肥料最佳配合比例为：玉米专用肥0.188 9∶土壤酵母肥0.063 4∶商品有机肥0.633 9∶硫酸锌0.014 3∶聚丙烯酰胺0.009 5。施用抗旱性专用肥与传统化肥比较，土壤总孔隙度和团聚体分别增加4.53%和5.81%，饱和蓄水量、毛管蓄水量分别增加90.60 t/hm2和22.80 t/hm2，玉米株高、茎粗、生长速度分别增加0.27 m、3.77 mm和1.80 mm/d，穗粒数、穗粒重分别增加14粒、7.16 g，产量、增产值和施肥利润分别增加650.84 kg/hm2、3 252.10元/hm2和1 300.26元/hm2。施用抗旱性专用肥可改善土壤的理化性质，增加玉米产量，增加收益。

[1]秦嘉海，吕彪.河西土壤与合理施肥[M].兰州：兰州大学出版社，2001，150-155.

[2]佟屏亚.河西地区玉米制种基地考察报告[J].种子世界，2005，（5）：4-8.

[3]侯格平，吴子孝，索东让.张掖市玉米制种连作种植的不利影响与措施[J].中国种业，2012，（1）：31-32.

[4]赵秉强,张福锁,廖宗文.我国新型肥料发展战略研究[J].植物营养与肥料学报,2004,10(5):536-545.

[5]刘果，李绍才，杨志荣.我国多功能肥料的发展概况[J].中国土壤与肥料，2006，（5）：7-9.

[6]黄占斌,万惠娥,邓西平,等.保水剂在改良土壤和作物抗旱节水中的效应[J].土壤侵蚀与水土保持学报, 1999,5(4):52-55.

[7]黄占斌,辛小桂,宁荣昌,等.保水剂在农业生产中的应用与发展趋势研究[J].干旱地区农业研究,2003, (3):11-14.

[8]中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析（M）.上海：科学技术出版社，1978，110-218.

[9]王燕，王兵，赵广东，等.江西大岗山3种林型土壤水分物理性质研究[J].水土保持学报，2008,22(1):151-153.

[10]李德生,张萍,张水龙,等.黄前库区流域植被水源涵养功能及植被类型选择的研究[J].水土保持学报，2003,17(4):128-131.

[11]Webster R.Quantitative spatial analysis of soil in the field[J].Adv.Soil Sci.,1985,3:1-7.

[12]Martinez M M,Williams A G,Ternan J L,et al.Role ofantecedent soil water content on aggregates stability in asemi-arid environment[J].Soil&Till.Res.,1998, 48:71-80.

[13]Keck T J,Quimby W F,Nielsen G A.Spatial distributionofsoil attributes on reconstructed mine soils[J].Soil Sci.Soc.Am.J.,1993,57:782-786.

[14]石辉.转移矩阵法评价土壤团聚体稳定性[J].水土保持通报，2006,26(3):91-95.

[15]周虎,吕贻忠,杨志臣,等.保护性耕作对华北平原土壤团聚体特征的影响[J].中国农业科学，2007,40 (9):1973-1979.

[16]张琪，方海兰，史志华，等.侵蚀条件下土壤性质对团聚体稳定性影响的研究进展[J].林业科学，2007, 43(10):77-82.

[17]巫东堂，王久志.土壤结构改良剂及其应用[J].土壤通报，1990,21(3):140-143.

[18]吴增芳.土壤结构改良剂[M].北京：科学出版社，1976，24-36.

[19]王孟本，柴宝峰，李洪建，等.黄土区人工林的土壤持水力与有效水状况[J].林业科学，1999,35(2):7-14.

[20]张光灿，夏江宝,王贵霞,等.鲁中花岗岩山区人工林土壤水分物理性质[J].水土保持学报，2005,19 (6):44-48.

[21]谢伯承，薛绪掌，王纪华，等.保水剂对土壤持水性状的影响[J].水土保持通报，2003，23（6）：44-46.

1005-2690（2015）03-0035-06

S14

B

科技部十二五科技支撑项目“农作物新品种规模化测试体系及基地建设”，项目编号2011BAD35B10。作者简介：马宗海（1963-），男，汉族，甘肃酒泉人，农艺师，研究方向为种子科学与工程。秦嘉海（1954-），男，汉族，甘肃张掖人,教授,研究方向为功能性肥料合成。

2014-12-24