施肥类型对晋南地区复播夏玉米产量及土壤肥力的影响

李文广，马娟娟，杨珍平，高志强，薛乃雯

（山西农业大学农学院，山西太谷030801）

土壤化学指标反映着土壤质量的变化[1]，是衡量土壤能否提供作物生长所需各种养分的能力。随着耕地面积的日益紧缺，粮食供应压力增大[2]。统计结果显示[3]，我国以世界9%的耕地养育着世界22%的人口[4]，其背后的大规模化肥使用作出了巨大的贡献。在过去的半个世纪里，我国粮食总量增加了近300%。与此同时，作为土壤重要的氮素补充形式之一的化学氮肥施用量却增加了约全球总用量的33%，大量的化肥使用对土壤、水体以及大气造成了严重的污染[5]。研究更加合理的化肥施用方法可以为晋南一年两熟地区复播夏玉米的种植提供科学依据。

目前，关于不同施肥类型对作物产量影响的研究已经有不少报道，王力娜等[6]研究表明，玉米专用缓释肥处理产量低于常规施肥处理。周宝元等[7]研究则表明，与传统施肥类型相比，缓释肥处理的夏玉米产量以及氮素利用率均较高。

本试验将推荐施肥与常规农户施肥进行对比示范，并且结合复播夏玉米自身的需肥特点，以及试验前测得的土壤基本理化性质，最终确定合理的施肥类型，并进一步了解该地区作物生长的不同土层土壤养分的差异性[6]，旨在为促进晋南地区一年两熟作物稳产、高产提供切实可行的施用方案。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2015年6月在山西省运城市垣曲县长直乡鲁家坡村十倾园（111°31′56″E，35°39′42″N）小麦复播夏玉米田进行。该地区属暖温带半湿润大陆性季风气候，小气候差异明显，年均气温13.5℃，年均日照时数2 026.2 h，年积温4 900℃，平均无霜期236 d，热量资源较充足。年降水量600～800 mm。试验地土壤类型为褐土性的红利黄土，其耕层土壤基本理化性质为：有机质7.71～12.81 g/kg，碱解氮51.5～76.1 mg/kg，速效磷 5.1～11.26 mg/kg，速效钾92.5～132 mg/kg。

1.2 试验材料

供试玉米品种为联创808，其具有根系发达、茎秆韧性强、抗倒伏倒折、抗青枯病、斑病、锈病等特点。

供试玉米肥料为高浓度NPK复合肥（湖北新洋丰肥业股份有限公司）、NPK缓释肥（施可丰化工股份有限公司）、生物菌肥（沈阳海乐斯生物科技有限公司）。

1.3 试验设计

前茬作物为冬小麦，其成熟收获后，利用秸秆粉碎播种一体机播种夏玉米。试验采用随机区组设计，设2个施肥处理，处理1为农户施肥（CF）：采用垄盖沟播技术播种冬小麦，施用高浓度NPK复合肥，N∶P∶K为70%∶15%∶15%，每公顷地施肥1 500 kg；处理2为推荐施肥（CR）：采用小麦宽窄行沟播技术播种冬小麦，施用600 kg/hm2的NKP缓释肥+150 kg/hm2的生物菌肥。

1.4 土壤样品及植株的采集

分别在玉米关键生育时期（拔节期、抽穗期、成熟期） 采集各小区 0～20，20～40，40～60，60～80，80～100 cm共5个土层的土壤样品。将各个小区分为3个样块，每个样块均匀分布点采集5点组成一个混合样，每个小区采集3个土壤样品作为3次重复。除去杂质后混匀，待土壤样品风干后过孔径1 mm筛，密封保存于自封袋中，备用。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 产量的测定 在玉米的3个生育期内每个处理定期分别取样5株，玉米成熟期进行固定区段测产，设固定样段为1.00 m×1.00 m，收获固定样段的玉米穗后，每个处理分别测定玉米穗的产量构成及籽粒产量。

1.5.2 土壤养分含量测定 土壤速效氮含量测定采用碱解扩散法；速效磷含量测定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；土壤有机质含量测定采用重铬酸钾容量法-外加热法[8]。

1.5.3 土壤酶活性测定 将风干后的1份土样过1 mm筛，脲酶按靛酚比色法测定，碱性磷酸酶按磷酸苯二钠比色法测定，蔗糖酶按3，5-二硝基水杨酸比色法测定，酶活性分别以培养24 h后每1 g干土中NH3-N、酚和葡萄糖的质量表示[9]。

1.6 数据处理及分析

数据整理采用Excel 2016，统计分析采用SAS 9.4，所有测定结果均以3次测定结果的平均值表示。

2 结果与分析

2.1 不同施肥类型对玉米成熟期性状及产量的影响

从表1可以看出，2种施肥类型下穗长、穗粗、穗行数、穗粒数和百粒质量间没有显著差异；而施NPK复合肥的CF处理行粒数和产量显著高于施NKP缓释＋生物菌肥的CR处理。

表1 2种施肥类型对玉米成熟期性状及产量的影响

2.2 不同施肥类型对玉米生育期内土壤养分含量的影响

从表2可以看出，在拔节期，各施肥处理中土壤碱解氮、速效磷、有机质含量均是0～20 cm显著高于其他土层（P＜0.05）；且在0～20 cm土层，碱解氮、速效磷、有机质含量CF处理显著高于CR处理（P＜0.05）；20～40 cm土层，只有速效磷含量CF处理显著高于CR处理；在40～60 cm土层，CR处理碱解氮和速效磷含量显著高于CF处理（P＜0.05）；60～80，80～100 cm这2个土层，2种施肥类型对3种土壤养分的影响没有显著差异。

在抽穗期，各施肥处理中碱解氮、速效磷和有机质含量0～20 cm土层均显著高于其他土层（P＜0.05），且三者含量CF处理显著高于CR处理；20～40 cm土层中，碱解氮含量CF处理显著高于CR处理，而速效磷含量则是CR处理显著高于CF处理（P＜0.05）；在其他土层中，2种施肥类型对于3种养分的影响均不显著。

在成熟期，土壤中的养分在各土层开始发生变化，其中，0～20 cm土层中，只有有机质含量CF处理显著高于CR处理（P＜0.05），碱解氮和速效磷含量在施2种肥料时没有表现出显著性差异；20～40 cm土层中，只有速效磷含量CR处理显著高于CF 处理（P＜0.05）；40～60，60～80，80～100 cm 这3个土层中2种施肥处理对3种土壤养分的影响均不显著。从表2还可以看出，各施肥处理下碱解氮、速效磷和有机质含量均在0～20 cm显著高于其他土层（P＜0.05）。

表2 2种施肥类型对玉米各生育时期土壤碱解氮、速效磷及有机质含量的影响

2.3 不同施肥类型对玉米生育期内土壤酶活性的影响

从表3可以看出，在拔节期，施CF后蔗糖酶活性分别在 0～20，20～40，40～60，60～80，80～100cm 5个土层中均显著高于施CR的处理（P＜0.05）。而碱性磷酸酶和脲酶活性在施2种肥料后没有在各土层表现出显著性差异。同样可以看到各施肥处理中3种酶的活性在0～20 cm土层均显著高于其他土层（P＜0.05）。

表3 2种施肥类型对玉米各生育时期土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶及脲酶活性的影响mg/（g·d）

在抽穗期，CF处理的蔗糖酶活性分别在0～20，20～40，40～60，60～80，80～100 cm 这 5 个土层中均显著高于CR处理（P＜0.05）；0～20 cm土层，CF处理的碱性磷酸酶活性显著高于CR处理。在各施肥处理中，0～20 cm土层蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性显著高于其他土层（P＜0.05）。

在成熟期，CF处理的蔗糖酶活性分别在0～20，20～40，40～60，60～80 cm 这 4 个土层中均显著高于CR处理（P＜0.05）；0～20 cm土层，CF处理的碱性磷酸酶活性显著高于CR处理。在各施肥处理中，0～20 cm土层蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性显著高于其他土层（P＜0.05）。

3 结论与讨论

土壤肥力是保证作物稳产高产的基础，在追求高产的同时更应该注重土壤的基础养分，这样才能保证土壤的可持续利用。土壤酶和土壤养分是反映土壤肥力的重要指标，研究表明[10-12]，土壤酶、土壤养分和产量之间存在相关性，说明土壤酶活性和施肥方式呈密切的相关性，可将其作为评价土壤肥力的指标。而施肥是提高土壤肥力[13-14]、增加粮食产量的重要手段[15]。研究表明，长期施NPK复合肥能提高作物地上部分生产力、土壤酶活性和土壤养分，这与本研究结果相似。通常认为[16]，缓释肥料具有缓慢、稳定释放其养分的特性,一次基施可满足作物整个生育期对养分的需求。但是不同作物和不同土壤条件下同一作物在不同生长期需肥是有差别的，相同的缓控释肥养分释放量与作物需求有时不能一致[17]。本研究得出，夏玉米施高浓度NPK复合肥在产量和土壤养分及酶活性方面均优于缓释肥，这可能与夏玉米当年生长周期较短有关[18]；同时缓释肥发挥作用受土壤pH、土壤水分、微生物活动及其肥效释放周期等多重因素的影响也可能是原因之一[19-20]。因此，根据环境因素制定合理的施肥方式尤为重要。本试验的不足之处在于仅从土壤肥力和产量的角度进行了分析，未进行产值及利润2个方面的分析，可能会对2种施肥类型综合评价产生误差，这也有待于在后续试验中进一步研究验证。

本研究进行了高浓度NPK复合肥和NPK缓释肥+生物菌肥2种不同的肥料对复播夏玉米产量和土壤肥力影响的对比，结果表明，晋南地区复播夏玉米田施用高浓度NPK复合肥产量显著高于施NPK缓释肥＋生物菌肥，并且在不同的生育时期，施用NPK复合肥的土壤酶活性和土壤养分含量均显著高于施用NPK缓释肥+生物菌肥。同时在夏玉米生长的土壤中土壤酶活性和土壤养分含量随着土层的深入逐渐降低，在0～20 cm土层显著高于其他土层。晋南地区复播夏玉米田施用NPK复合肥对于提高土壤肥力和产量更加有益。