不同肥力红壤旱地玉米产量和土壤基础地力的变化特征

张 兵，夏桂龙，王 维，王红春，倪志伟

（1. 南京南农农药科技发展有限公司，江苏 南京 210095 ；2. 江西省邓家埠水稻原种场农科所，江西 余江 335200）

不同肥力红壤旱地玉米产量和土壤基础地力的变化特征

张 兵1，夏桂龙2，王 维1，王红春1，倪志伟1

（1. 南京南农农药科技发展有限公司，江苏 南京 210095 ；2. 江西省邓家埠水稻原种场农科所，江西 余江 335200）

试验选择红壤旱地上不同培肥措施的土壤，分别代表不同肥力水平的土壤：即荒地土（低肥力）、茶园土（中肥力1）、花生地（中肥力2）和菜园土（高肥力），通过设置施肥与不施肥盆栽试验，研究不同肥力水平红壤旱地的基础地力贡献率和肥料贡献率。结果表明：施肥可以显著提高玉米产量，各肥力水平的玉米产量的变化趋势为菜园土＞花生地＞茶园土＞荒地土，在红壤旱地上，有机培肥措施不仅可以提高作物产量，而且可以提高土壤肥力和基础地力对产量的贡献率。

土壤肥力水平；红壤；玉米；基础地力

红壤主要分布于我国长江以南的低山丘陵区，约占国土面积22%，为南方诸省重要的农业土壤资源。江西省的红壤面积大，约占全省土地面积的70%。受降雨集中、高温高湿等自然条件以及过度开发、施肥不合理和水土保持措施不到位等人为因素的影响，红壤旱地出现有机质及氮磷钾养分含量较低和肥料利用率不高等问题，导致红壤旱地的基础地力急剧下降，严重限制了玉米、花生、芝麻等旱作物的高产稳产[1]。因此，开展红壤旱地基础地力提升技术研究，是改善土壤肥力、增加旱作物生产能力的重要保障。

土壤基础地力对作物的产量贡献较大[2-5]。研究表明，土壤基础地力对夏玉米产量的影响主要表现在穗粒数上；基础肥力愈高，后效作用愈大，土壤对玉米产量的贡献率亦愈高；养分平衡与协调供应不仅能提高玉米产量，同时还能缩小肥力差异对玉米产量的影响[6]。

目前有关土壤基础地力和作物产量的关系研究主要集中在我国作物高产地区，如华北平原、东北春玉米区、华中华东和四川盆地等。在南方丘陵区的红壤旱地上，由于土壤有机质含量和氮磷钾养分含量较低，作物产量主要依赖于化学肥料的投入，再加上种植的作物种类复杂（花生、芝麻和玉米），导致土壤的生产力具有极大的不确定性[7-8]。因此，笔者以不同培肥措施的土壤分别代表不同肥力水平的土壤：即荒地土（低肥力）、茶园土（中肥力1）、花生地（中肥力2）和菜园土（高肥力），研究不同肥力水平下土壤基础地力的变化规律，以期在保持和提高基础地力的条件下增加作物产量。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

红壤旱地不同培肥措施的土壤，荒地土（低肥力）、茶园土（中肥力1）、花生地（中肥力2）和菜园土（高肥力）均采集于江西省进贤县（116°17'60''E，28°35'24''N），地处中亚热带，年均气温18.1℃，≥10℃积温6 480℃，年降雨量1 537 mm，年蒸发量1 150 mm，无霜期约为289 d，年日照时数1 950 h。试验地土壤为红壤旱地，成土母质为第四纪红粘土。

1.2 试验设计

2014年冬季采集荒地土（低肥力）、茶园土（中肥力1）、花生地（中肥力2）和菜园土（高肥力）的耕层土壤，每个肥力水平6盆，分成不施肥和施肥处理（各3盆）。毎盆装土15 kg，盆规格：上口直径30 cm，下底直径25 cm，盆高35 cm。玉米品种为掖单13号（与长期定位试验相同），每盆播种玉米种子3颗。盆栽试验开始时各肥力的土壤肥力情况详见表1。

表1 不同肥力水平的土壤肥力情况

盆栽试验露天进行，为防止鸟类等野生动物干扰，试验地四周及离地面2.5 m上方用铁丝网覆盖。

不施肥处理不施任何肥料；施肥处理的每盆施N 2.25 g（含N 46%的尿素4.89 g）、P2O51.69 g（含P2O512%的钙镁磷肥14.08 g）、K2O 2.53 g（含K2O 60%的氯化钾4.22 g）。氮肥（尿素）和钾肥（氯化钾）40%做基肥施用，60%在玉米出苗后约5 d施用，磷肥（钙镁磷肥）作基肥一次施入。施肥方法：钙镁磷肥在盆钵装土前混入土壤，拌匀，以后则是在每季玉米播种前将土壤松动，均匀施入钙镁磷肥，然后拌匀；尿素和氯化钾则是将肥料溶解成液体后均匀施入土壤中。水分管理采取人工浇灌，注意防止病虫害和杂草。

1.3 测定指标

1.3.1 生物量测定 考虑到盆栽中各处理的肥力情况，在每季玉米拔节时将植株齐地收割，烘干测定生物量。

1.3.2 土壤养分测定 在晚玉米收获后，采集土壤样品按照常规分析方法测定土壤有机质、氮磷钾养分和CEC含量。

1.3.3 基础地力贡献率 土壤基础地力贡献率=（施肥处理的生物量/不施肥处理的生物量）×100%。

1.4 数据处理

所有数据均采用Excel 2003进行数据分析，采用SPSS 16.0进行方差分析，图件采用Origin 7.5软件。

2 结果与分析

2.1 不同肥力水平下施肥对玉米生物量的影响

图1显示，春玉米和秋玉米在拔节期的生物量变化趋势基本一致。在不施肥条件下，玉米生物量均表现出高肥力土最高，各处理的产量由高到低的排列次序为菜园土 ＞ 花生地＞茶园土 ＞ 荒地土。与不施肥相比，施肥措施可以显著增加玉米的生物量，在春玉米拔节时，荒地土、茶园土、花生地和菜园土肥力水平玉米的生物量，施用氮磷钾肥处理比相对应的不施肥处理分别增加272%、248%、289%和276%；秋玉米的增幅分别为110%、424%、123%和74.6%。从全年的产量趋势来看，高肥力水平处理的生物量也表现出显著高于其他处理。

图1 施肥措施对红壤旱地不同肥力水平的玉米生物量

2.2 不同肥力水平下施肥对土壤肥力的影响

在不同肥力的红壤旱地上，施肥与否可以显著影响土壤pH值和全量养分的变化（表2）。与不施肥相比，各肥力处理在施NPK肥下的土壤pH值略有降低，土壤全氮、全磷和全钾含量基本稳定，CEC则呈增加趋势。在不施肥条件下，高肥力水平的土壤（菜园土）有机质和全磷含量分别比低肥力的（荒地土）增加了19.8%和62.8%；施肥条件的增加幅度更大，分别为39.8%和164.5%。这说明，长期有机肥投入的菜园土是提高土壤有机质和全磷含量的重要方式，但对土壤酸化和全钾含量的影响较小。

合理施肥可以提高红壤旱地的土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量（表3）。在不同肥力水平之间，不同肥力的养分大小排序为：菜园土＞花生地＞茶园土＞荒地土，其中以高肥力的土壤（菜园土）碱解氮、有效磷、速效钾含量最高。与低肥力的（荒地土）相比，高肥力处理的土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量在不施肥条件下分别增加了34.7%、542.2%和99.4%；在施肥条件下，其增幅分别为48.1%、248.6%和92.8%。数据说明，长期有机肥施用是活化土壤氮磷钾养分的重要措施之一。

表2 不同施肥措施下红壤旱地不同肥力水平土壤的pH值和全量养分

表3 施肥措施对红壤旱地不同肥力水平土壤速效养分的影响

图2 红壤旱地不同肥力水平的基础地力贡献率变化

2.3 不同肥力水平的基础地力贡献率的变化特征

在红壤旱地上，不同肥力的土壤基础地力贡献率变化见图2。结果表明，各肥力水平的基础地力贡献率由高到低的排列次序为菜园土＞花生地＞茶园土＞荒地土，其中以高肥力（菜园土）的基础地力最高（全年的基础地力贡献率为39.4%），其在春玉米、秋玉米和全年分别比低肥力（荒地土）提高了11.6%、159.2%和79.5%，但是，中肥力（花生地和茶园土）的基础地力则与低肥力不存在显著差异。结果表明，有机肥是提高红壤旱地基础地力的重要途径之一，而单独的化肥施用对土壤地力的提升幅度有限。

3 结论与讨论

在南方丘陵区，受地势等天然因素的限制，红壤旱地的灌溉条件不发达，作物的种植和生长主要依赖天然降雨，属于典型的雨养农业[9]，因此，红壤旱地主要种植玉米和芝麻等耐旱作物。由于红壤旱地上玉米的种植制度主要是春玉米和秋玉米轮作[10]，因此研究以不同肥力水平的红壤旱地为研究对象，选取春玉米和秋玉米来探讨土壤的基础地力变化特征。结果表明，不论施肥与否，在不同肥力水平间均表现出高肥力水平的玉米产量较高，其土壤速效养分也显著高于其他处理。在不同肥力水平中，高肥力（菜园土）处理的土壤基础地力贡献率为39.4%，显著高于其他处理。

在试验中，肥力水平和施肥技术显著影响玉米的生物量和土壤肥力，在施用相同的氮磷钾肥条件下，各肥力的生物量和土壤肥力均表现出：菜园土＞花生地＞茶园土＞荒地土，其中高肥力（菜园土）的玉米生物量和土壤肥力均显著高于其他肥力水平；这与菜园土长期投入有机肥有关，与前人的研究一致[11-14]，说明长期投入有机肥可以显著提高作物产量，并维持和增加土壤肥力。

土壤基础地力和施肥技术是影响作物高产稳产的重要因素之一[15-16]。在研究中，红壤旱地的基础地力贡献率受不同肥力水平和施肥技术的影响，除了高肥力之外，中肥力（茶园土和花生地）的土壤基础地力对春玉米或秋玉米生物量的贡献率约为30%，明显低于潮土的基础地力贡献率（51%～54%）[3]和水稻土的基础地力贡献率（75%～81%）[5]。在红壤旱地中，肥力越高，土壤基础地力贡献率越高，其中长期施用有机肥的高肥力（菜园土）土壤的基础地力贡献率最高，其春玉米、秋玉米和全年的基础地力贡献率分别比低肥力（荒地土）提高了11.6%、159.2%和79.5%，这说明，肥力水平是保证作物产量的重要基础。王寅等[17]研究发现，红壤的氮磷钾肥吸收利用率与基础地力贡献率密切相关，当基础地力升高时，其肥料利用率也逐渐提高，此结果与研究结果一致。

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（责任编辑：肖彦资）

The Characteristics of Corn Yield and Basic Soil Productivity under Different Levels of Soil Fertility in Red Soil

ZHANG Bing1，XIA Gui-long2，WANG Wei1，WANG Hong-chun1，NI Zhi-wei1
（1. Nanjing Agricultural Pesticide Science and Technology Development Co., Ltd., Nanjing 210095, PRC; 2. Institute of Agriculture Science, Plantation of Dengjia Town of Jiangxi Province, Yujiang 335200, PRC）

The experiment selected the soil with different fertilization measures on dry land of red soil, the soil representing different fertility levels such as uncultivated soil (low fertility), tea garden soil (medium fertility), peanut felds soil (medium fertility) and vegetable feld soil (high fertility), based on the experiment of fertilization and non-fertilization, the basal soil fertility contribution rate and fertilizer contribution rate of red soil dry land with different fertility levels were studied. The results showed that fertilization could increase maize yield signifcantly, the trend of corn yield in each fertility level was vegetable feld soil ＞ peanut feld soil ＞ tea garden soil ＞ uncultivated soil, in red soil dry land, organic fertilization measures can not only increase crop yield, but also improve soil fertility and contribution rate of basic soil fertility to yield.

soil fertility level; red soil; corn; basic soil productivity

S147.2

：A

：1006-060X（2017）06-0021-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.006.007

2017-04-06

公益性行业（农业）科研专项（201203030）；江西省科技支撑项目（20141BBF60050）

张 兵（1985-），男，河南巩义市人，初级农艺师，主要从事新型农药及肥料的应用研究。

倪志伟