黄腐酸与氮肥配施对滴灌玉米产量及氮肥利用率的影响

2019-12-11芦大伟李青军陈署晃耿庆龙刘国宏

新疆农业科学 2019年10期

芦大伟 , 李青军, 陈署晃, 耿庆龙, 赖宁, 刘国宏,

(1.新疆农业科学院拜城农业试验站，新疆拜城 842300；2. 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引言

【研究意义】玉米作为主要的粮、饲作物之一[1]，也是新疆重要粮食作物，2017年全疆玉米种植面积为91.3×104hm2，仅次于小麦播种面积[2]。我国目前施用的氮肥一般为尿素，利用率比较低，只有30%～35%[3,4]。氮肥为植物生长提供了必要的养分，长期施用氮肥会导致土壤保持和供应水肥的能力以及增加土壤容重，对可持续发展产生不利影响[5]。筛选出适宜用量的黄腐酸与氮肥配施，对提高玉米产量及氮肥利用率起着重要作用[6,7]。【前人研究进展】闫嘉欣等[8 ]研究使用黄腐酸可以提高大棚黄瓜的产量及品质。彭玲等[9]研究不同用量黄腐酸能显著提高红将军苹果产量、品质。王官茂、张玉娟和武新梅等[10-12 ]以马铃薯为研究对象，得出黄腐酸配施氮肥可以提高马铃薯的产量和品质，王官茂和张玉娟等[10-11 ]研究表明，在施用黄腐酸时不但可以提高产量和品质，还能提高马铃薯的商品率。李泽丽等[13]研究配施黄腐酸可以提高小麦产量、肥料利用率和净收益。【本研究切入点】相对于单施氮肥而言，黄腐酸配施氮肥可以提高苹果、小麦、马铃薯、黄瓜的产量，但是滴灌条件下，黄腐酸在玉米上的应用效果还需要进一步研究。研究黄腐酸与氮肥配施对滴灌玉米产量及氮肥利用率的影响。【拟解决的关键问题】以滴灌玉米为研究对象，分析不同用量的黄腐酸和氮肥配施对膜下滴灌玉米产量以及氮肥利用率的影响，为膜下滴灌玉米科学合理施用黄腐酸肥料提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2017年在新疆农科院拜城农业试验站进行，属温带大陆性气候，年日照时数为2 800～3 831 h，平均年降水量42.4～94 mm，年蒸发量2 110 mm，年平均气温10.7℃，大于10℃活动积温约为4 113℃。土壤为潮土，播前土壤pH 8.1，有机质11.4 g/kg，硝态氮22.7 mg/kg，铵态氮11.2 mg/kg，速效磷17.9 mg/kg，速效钾168 mg/kg。

玉米供试品种为新玉31号，采取膜下滴灌种植，滴灌带布设方式为一管2行，施行宽窄行，窄行50 cm，宽行70 cm，株距20～22 cm，小区面积48 m2。4月25日播种，5月2日出苗。灌溉方式为高压滴灌，生育期灌溉10次，总灌水量4 500 m3/hm2。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验在相同磷钾(P2O5150 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2)的基础上，试验设7个处理，即：(1)CK：不施氮肥和黄腐酸；(2)FA0：不施黄腐酸；(3)FA90：黄腐酸用量90 kg/hm2；(4)FA180：黄腐酸用量180 kg/hm2；(5)FA270：黄腐酸用量270 kg/hm2；(6)FA360：黄腐酸用量360 kg/hm2；(7)FA450：黄腐酸用量450 kg/hm2。

除CK处理外，其它处理施氮量都为240 kg/hm2，30%氮肥作基肥，70%氮肥分4次在拔节期(5月26日，10%)、玉米大喇叭口期(6月8日，25%)、孕穗期(6月20日，20%)、吐丝期(7月4日，15%)随水滴施；黄腐酸分2次在拔节期(50%)、玉米大喇叭口期(50%)随水滴施。氮肥用尿素(N 46%)，磷肥用三料磷肥(P2O546%)，钾肥用硫酸钾(K2O 50%)，磷、钾肥全部基施。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 干物质与养分

在成熟期(9月25日)采取玉米样品，将采集的植株按不同器官(茎、叶、籽粒)分开，烘干、称重(生物量)，之后粉碎，分析植株不同部位N养分含量。

1.2.2.2 产量

玉米成熟期各小区调查面积9.6 m2的玉米株数，并采收30株测玉米单株籽粒重，计算产量。

养分积累量(kg/hm2)=株数(株/kg/hm2)×单株干物质重(kg)×养分浓度(%)；

养分利用率(%)=(施肥区养分吸收量-缺肥区吸收量)×100 /施肥量；

农学效率(kg/kg)=(施肥区玉米产量-缺肥区玉米产量)/施肥量。

1.2.2.3 土壤取样

2016年10月23日在试验区域按S型多点采集耕层(0～20 cm)土壤混合样，测定pH值、有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾等土壤基础理化性状；2017年9月27日在各试验小区按S型多点采集0～20、20～40、40～60 cm土壤样品，测定土壤硝态氮、铵态氮；各项指标按照土壤农化分析中方法测定[14]。

1.3 数据处理

图表利用Microsoft Excel 2003制作，试验数据采用SPSS18.0统计软件进行方差分析和多重比较(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 黄腐酸对玉米地上部生物量累积与分配的影响

研究表明,玉米各部位生物量处理间差异显著。施氮肥能显著提高玉米叶的生物量，黄腐酸用量在0～270 kg/hm2时对叶生物量没有显著影响，当黄腐酸用量≥360 kg/hm2显著增加了玉米叶的生物量，其中FA450处理的叶生物量显著高于其它处理。施黄腐酸能显著提高玉米茎的生物量，其中FA450处理的茎生物量最大，显著高于其它处理，而FA90、FA180、FA270处理间没有显著差异。玉米籽粒生物量随黄腐酸用量的增加呈现先增加后降低的趋势，与常规施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA450)黄腐酸都没有显著增加籽粒生物量，而黄腐酸用量在180～360 kg/hm2时显著增加了籽粒生物量，其中FA270处理最大。

与不施氮肥相比，施氮肥能显著提高玉米总的地上部生物量。与单施氮肥相比，黄腐酸配施氮肥能显著增加玉米的总生物量，但FA90、FA180、FA270处理间没有显著差异，而FA360、FA450处理显著大于其它处理，其中FA450处理总生物量最大。表1

表1 玉米地上部生物量累积与分配
Table 1 Accumulation and distribution of above-ground biomass in maize (kg/hm2)

处理Treatment叶Leaf茎Steam籽粒Grain总计TotalCK8781d6684e10707d26172eFA010040c7759d14683c32482dFA9010267c8375c15243bc33885cFA18010094c8018cd16137a34250cFA27010096c8277cd16424a34797cFA36011667b9569b15432b36667bFA45012474a10369a14833bc37676a

注：同列不同字母表示处理间差异达到显著性水平(P<0.05),下同

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference (P< 0. 05). The same as below

2.2 黄腐酸对玉米产量的影响

研究表明,施用氮肥显著增加了玉米产量，比不施氮肥(CK)增产34.4%～52.8%。玉米产量随黄腐酸用量的增加呈现先增加后降低的趋势，与常规施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA360、FA450)黄腐酸都没有显著增加玉米产量，而黄腐酸用量在180和270 kg/hm2时显著增加了产量，增产率分别为10.2%和12.6%。图1

图1 不同施肥处理的玉米产量
Fig. 1 Maize yield under different fertilization treatments

2.3 黄腐酸对玉米养分吸收与分配的影响

研究表明,玉米各部位N素吸收量处理间差异显著。黄腐酸用量≤270 kg/hm2时对叶的N素吸收量没有显著影响，当黄腐酸用量≥360 kg/hm2显著增加了玉米叶的N素吸收量，其中FA450处理的叶N素吸收量显著高于其它处理。黄腐酸用量≤180 kg/hm2时对茎的N素吸收量没有显著影响，当黄腐酸用量≥270 kg/hm2显著增加了玉米茎的N素吸收量，其中FA450处理的茎N素吸收量显著高于其它处理。玉米籽粒的N素吸收量随黄腐酸用量的增加呈现先增加后降低的趋势，与常规施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA360、FA450)黄腐酸都没有显著增加籽粒的N素吸收量，而黄腐酸用量在180～360 kg/hm2时显著增加了籽粒的N素吸收量，其中FA270处理最大。

与不施氮肥相比，施氮肥能显著提高玉米总N素吸收量。与单施氮肥相比，黄腐酸用量≥180 kg/hm2配施氮肥能显著增加玉米的总N素吸收量，且玉米的总N素吸收量随黄腐酸用量的增加而增加，其中FA450处理总N素吸收量显著大于其它处理。表2

2.4 玉米氮肥利用效率

研究表明,黄腐酸用量为90～360 kg/hm2的玉米农学效率介于17.2～32.1 kg/kg，都大于单施尿素处理的15.2 kg/kg，而黄腐酸用量为450 kg/hm2的玉米农学效率为14.6 kg/kg，小于单施尿素处理，过量施用黄腐酸反而降低了玉米农学效率。黄腐酸配施尿素处理都比单施尿素处理提高了玉米的氮肥利用率，增加了2.9～17.1个百分点，其中FA450处理的氮肥利用率最高，比FA0处理增加了17.1个百分点。表3

表2 玉米N素吸收与分配
Table 2 Absorption and distribution of N in maize (kg/hm2)

处理Treatment叶Leaf茎Steam籽粒Grain总计TotalCK49.0d29.2e73.9d152.1eFA063.7c43.0d143.8bc250.5dFA9064.7c45.5cd147.3b257.5dFA18065.2c45.0cd159.5a269.7cFA27068.5c46.2c161.0a275.7bcFA36083.0b58.0b141.2bc282.3abFA45088.8a65.6a137.1c291.5a

表3 氮肥利用效率
Table 3 Nitrogen use efficiency

处理农学效率(kg/kg)N利用率(%)比尿素增加(%)CK///FA015.241.0/FA9017.443.92.9FA18026.449.08.0FA27032.151.510.5FA36017.254.313.3FA45014.658.117.1

2.5 土壤速效氮

研究表明,施氮肥能显著增加0～40 cm土壤硝态氮，但没有显著增加40～60 cm土壤硝态氮。0～20 cm土层，与单施尿素相比，黄腐酸用量≤270 kg/hm2时对土壤硝态氮没有显著影响，当黄腐酸用量≥360 kg/hm2显著增加了土壤硝态氮，其中FA450处理的硝态氮含量显著高于其它处理。20～40 cm、40～60 cm土壤硝态氮含量与0～20 cm具有相同的趋势。

施氮肥能显著增加0～40 cm土壤铵态氮，但没有显著增加40～60 cm土壤铵态氮。0～20 cm土层，与单施尿素相比，黄腐酸用量≤360 kg/hm2时对土壤铵态氮没有显著影响，当黄腐酸用量为450 kg/hm2显著增加了土壤铵态氮，黄腐酸用量为90～360 kg/hm2时各处理的铵态氮含量没有显著差异。20～40 cm、40～60 cm土层，施用黄腐酸的各处理的铵态氮含量都没有显著差异。表4

表4 不同土壤深度的硝态氮和铵态氮分布
Table 4 Distribution of NO3--N and NH4+-N in different soil depths

处理硝态氮NO-3-N(mg/kg)铵态氮NH+4-N(mg/kg)0～20cm20～40cm40～60cm0～20cm20～40cm40～60cmCK18.6d12.8d9.1c10.2c8.6c9.5bFA025.3c19.7c9.4c16.9b11.9b9.3bFA9024.8c18.9c9.9c17.2b12.5ab10.6abFA18026.8bc21.2c11.6bc17.8ab12.5ab10.6abFA27027.7bc22.3bc12.4abc18.6ab13.2ab10.4abFA36029.4b24.8ab14.8ab20.4ab14.2a10.8abFA45033.5a27.5a15.7a21.3a14.6a11.6a

3 讨论

研究表明,在内蒙古马铃薯生产上配施黄腐酸300 kg/hm2，增产率为22.77%[10 ]；在小麦上配施黄腐酸45 kg/hm2，增产率10.6%[13 ]。试验表明，与单施氮肥相比，配施不同用量黄腐酸都显著增加了玉米的生物量，增加了4.32%～15.99%；玉米产量随黄腐酸用量的增加呈现先增加后降低的趋势，配施黄腐酸180～270 kg/hm2增产了10.2%和12.6%，配施黄腐酸360 kg/hm2时，产量开始下降。不同的作物种类、土壤养分与气候条件可能导致与试验结果有所差异。

孙运朋等[15]和王艳丽等[16 ]研究施用黄腐酸可以改良土壤理化性质提高土壤肥力，因为黄腐酸属于腐殖酸类的一种分子量小的高分子有机化合物，具有许多种官能团，可部分溶于水，显酸性，且具有较强的活性，便易植物吸收改善土壤结构[17-19 ]。前人研究表明，施用黄腐酸不仅能改良土地、提高养分吸收还能提高产量及氮肥利用率，其中配施黄腐酸30 kg/hm2，大豆氮肥利用率提高53.4%[20]。在小麦生产上配施黄腐酸45 kg/hm2土壤中的硝态氮含量比对照增加了54.7%，铵态氮含量比对照增加了51.4%[13]。试验表明，与单施氮肥处理相比，配施黄腐酸均能显著增加玉米N素吸收量，提高氮肥利用率，其中施黄腐酸450 kg/hm2氮肥利用率最高为58.1%，同时也显著增加了土壤中的硝态氮和铵态氮的含量，但没有显著增加玉米产量。黄腐酸配施氮肥可以提高氮肥利用率，增加土壤中氮肥的含量，从而达到保护环境的目的。