紅壤旱地有機肥不同施用量對春玉米生物學特性及產量的影響

徐一蘭，劉唐興，蔣志鵬

(1．湖南生物機電職業技術學院，湖南 長沙 410127；2.湖南省永州市農業局, 湖南 永州 425000)

我國亞熱帶紅壤旱地主要分布在江西、湖南等省的丘陵、臺地及山崗地帶，統計面積為211.2萬km2，約占全國土地面積的22%。紅壤旱地耕層土壤存在“酸、淺、瘦、板、旱”特點，有機質含量不高，肥力水平低[1]，不利于作物高產；因此，合理施肥是提高紅壤旱地肥力，保證作物高產的重要措施之一。玉米是南方地區第三大糧食作物，常年種植面積62.74萬hm2。玉米是對肥料需求量較大的作物之一，因此根據當地的土壤肥力條件進行合理施肥不僅有利于獲得較高的產量，還有利于改善土壤理化性質、改善產品品質和增強植株對外部環境的抗逆能力[2]。當前，有關不同施肥模式條件下，主要開展了土壤營養特性[3-5]、玉米生長發育[6-7]、生理生化[8]、產量和品質性狀[9-11]等方面的研究，紅壤旱地有機無機配施不同施肥模式對春玉米生長發育及產量[10,12-14]等方面也開展了部分研究，但缺乏對春玉米生物學特性及產量的系統研究。因此，本文以當地傳統施肥習慣為對照，初步研究了不同有機肥施用量對春玉米干物質積累和產量的影響，從而為指導培肥紅壤旱地、優化施肥結構和高產栽培提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本研究試驗地位于湖南省冷水灘區伊塘鎮。供試土壤為紅壤，試驗前耕層土壤理化性狀：有機質2.40 g/kg，速效氮82.2 mg/kg，有效磷5.24 mg/kg，速效鉀50.5 mg/kg，pH 5.5。試驗地屬于中亞熱帶氣候，年均氣溫17.8℃，≥10℃積溫5 300.0℃，無霜期260 d，年降雨量1 500 mm。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理：常規施肥+有機肥施用量7 500 kg/hm2（T1）、常規施肥+有機肥施用量11 250 kg/hm2（T2）、常規施肥+有機肥施用量15 000 kg/hm2（T3）、常規施肥+有機肥施用量18 750 kg/hm2（T4）和常規施肥（CK，當地傳統施肥），每個處理3次重復，田間采取隨機區組排列，小區面積為17.6 m2，小區四周加設保護行。玉米供試品種為臨奧1號。于2013年3月25日播種，每小區播種密度為88穴，每穴播2粒，待玉米出苗后定苗以確保全苗。常規施肥的基肥為貴州西洋肥業有限公司提供的西洋牌復合肥 (N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)，施肥量450.0 kg/hm2；有機肥為豬糞（有機質含量94.9 g/kg，全N 23.6 g/kg，P2O558.5 g/kg，K2O 16.4 g/kg）；各施肥處理的基肥均為復合肥，肥料均全部在整地前一次性施入，施肥量均為750 kg/hm2，有機肥在整地后按施用量采用穴施一次性施入，然后進行播種；均于4月25日追施拔節肥（N 69.0.0 kg/hm2），均于5月15日追施穗肥（N 138.0 kg/hm2）。其它栽培管理技術與大田生產一致。

1.3 測定內容和方法

1.3.1 株 高 分別在春玉米的苗期、拔節期、抽雄期和成熟期，于每個小區隨機選擇8株玉米植株測定其株高，計算平均值。

1.3.2 葉面積、葉面積指數和干物質 分別在春玉米的苗期、拔節期、抽雄期和成熟期，每個小區取3株植株測量單株葉面積（單株葉面積=長×寬×0.75）；計算葉面積指數（單株葉面積×單位土地面積內株數/單位土地面積）。在測定單株葉面積后，將植株分根、莖、葉等部位于105℃條件進行殺青，經80℃烘干至恒重，測定各部位的干物質量。

1.3.3 產量構成因素和產量 成熟期，統計各小區玉米株數，選擇10株進行穗位高的測量；每小區隨機選擇15穗測定以下指標：穗粗、穗長、禿頂長、穗行數、行粒數、穗粒數和籽粒干重；同時，測定各小區玉米實際產量。根據各處理的投入和產出等各個方面情況計算其產投比。

1.4 數據處理

數據的相關處理采用Excel 2003軟件，方差分析和多重比較均采用DPS軟件進行，多重比較采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 有機肥不同施用量對春玉米株高的影響

由圖1中可知，在春玉米主要生育時期，各處理春玉米株高大小順序表現為常規施肥+有機肥施用量18 750 kg/hm2（T4）＞常規施肥+有機肥施用量15 000 kg/hm2（T3）＞常規施肥+有機肥施用量11 250 kg/hm2（T2）＞常規施肥+有機肥施用量7 500 kg/hm2（T1）＞常規施肥（CK）。苗期和拔節期，各處理春玉米植株株高間的差異均未達顯著水平；抽雄期，T3和T4處理植株株高均為最高，均顯著高于T1、T2和CK，分別比CK增加46.2 cm和47.6 cm；成熟期，T4和T3處理均為最高，顯著(P<0.05)高于其它處理，分別比T1和CK增加17.66 cm、22.66 cm和13.53 cm、18.53 cm。

圖1 有機肥不同施用量對春玉米株高的影響Fig.1 Effect of different organic fertilizer treatments on plant height of spring maize

2.2 有機肥不同施用量對春玉米葉面積和葉面積指數的影響

各處理玉米的單株葉面積呈先增加后降低的變化趨勢，在抽雄期達到峰值（表1）。不同處理玉米的單株葉面積高低順序表現為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。在春玉米主要生育時期，以T4處理單株葉面積為最高，均顯著(P<0.05)高于其它處理。苗期和拔節期，T2、T3、T4處理單株葉面積均顯著(P<0.05)高于對照；抽雄期和成熟期，T1、T2、T3、T4均顯著(P<0.05)高于對照，但T1和T2之間，T3和T4之間的差異沒有達到顯著水平。

在春玉米植株的主要生育時期，不同處理玉米葉面積指數（LAI）呈拋物線的變化趨勢，其大小順序表現為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。苗期和拔節期，T4、T3、T2處理葉面積指數均顯著(P<0.05)高于對照；抽雄期和成熟期，所有處理葉面積指數均明顯高于CK（表1）。

2.3 有機肥不同施用量對春玉米干物質積累的影響

表2中結果表明，有機肥不同施用量對春玉米主要生育時期不同部位干物質積累量具有一定的影響。苗期，不同處理植株間的根系干重無顯著性差異；抽雄期和成熟期，均以T4處理為最高，與其它處理的差異均達顯著差異(P<0.05)。植株的莖干重均在抽雄期達到峰值。苗期，不同處理植株間莖干重無顯著性差異；拔節期，T4處理的莖干重與T1、CK的差異達顯著水平(P<0.05)；抽雄期和成熟期，T3和T4處理莖干重均為最高，分別比CK增加43.88、57.13 g/株和23.72、25.10 g/株。不同處理植株間葉干重高低順序表現為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。苗期，T2、T3和T4處理葉干重均顯著(P<0.05)高于T1和CK；其它主要生育時期，T4處理與CK的差異均達顯著水平(P<0.05)，分別比CK增加1.85、15.25、12.20 g/株（表2）。

表1 春玉米葉面積和葉面積指數在有機肥不同施用量條件下的變化Table 1 Effects of different organic fertilizer treatments on leaf area and leaf area index of spring maize

表2 有機肥不同施用量對春玉米干物質積累的影響Table 2 Effect of different organic fertilizer treatments on dry matter accumulation of spring maize

2.4 有機肥不同施用量對春玉米產量構成因素和產量的影響

表3顯示，不同處理植株間的穗位高、穗粗、行數與CK的差異均未達顯著水平；但其禿頂長均顯著低于CK(P<0.05)；T2、T3和T4處理的穗長與CK的差異均達顯著水平(P<0.05)；T4處理的行粒數、每穗粒數、百粒重與CK的差異均達顯著水平(P<0.05)；T1和T2處理的行粒數、每穗粒數和百粒重均高于CK，但均無顯著性差異。

不同處理玉米產量大小順序為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。其中以T4和T3處理為最高，分別達9171.45、9027.75 kg/hm2，均顯著(P<0.05)高于對照，分別比對照增加24.72%、22.77%；其次是T2和T1處理，產量分別為8572.05和8083.95 kg/hm2，分別比對照增加16.57%和9.93%。

2.5 有機肥不同施用量對春玉米經濟效益的影響

根據各處理的投入和產出等各個方面的計算結果，春玉米增施有機肥后，有利于獲得較高的經濟產值和較佳的經濟回報（表4）。各處理中，以T4處理經濟效益最高，產值為22 928.63元/hm2，比對照增加4 544.63元/hm2，其大小順序為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。產投比以T3處理為最高，為4.78∶1，其次是T2處理，產投比為4.72∶1。

3 結 論

在紅壤旱地對當地常規施肥基礎上增施有機肥的條件下，采用穴施的方式增施不同用量的有機肥，能有效地促進春玉米植株的生長發育，增加春玉米在各主要生育時期的葉面積與葉面積指數、地下和地上部干物質積累量，進而有效地改善了春玉米的穗部經濟性狀，從而獲得較高的產量，其增產效果隨著有機肥施用量的增加而增加。本研究中，春玉米在常規施肥基礎上有機肥施用量為15 000～18 750 kg/hm2采用穴施的方式能獲得較高的產量和經濟效益。

4 討 論

前人研究顯示，作物的養分主要來源于外部施入的肥料，肥料對作物的營養代謝與循環具有十分重要的意義，從而最終影響作物的產量[3-4,9]。玉米植株所積累的干物質大部分均來源于植株葉片的光合作用，在影響其光合作用的許多因素中，葉面積和葉面積指數是兩個十分關鍵的因素。王存連等[15]研究認為，在合理的范圍之間，玉米群體的葉面積指數越高，其光合速率、產量也就越高。在眾多影響玉米植株葉面積和葉面積指數的因素中，其中肥水條件是十分關鍵的因素之一。在本試驗中，傳統施肥基礎上增施有機肥有利于增加單位面積玉米的單株葉面積和葉面積指數，增加葉片的受光面積、提高光能利用率，且光合作用的強度與其有機肥施用量呈正相關關系；在春玉米全生育期，玉米葉面積受有機無機肥配施的影響主要是在生育后期，它能延緩植株葉面積指數的降低速率，有利于延長光合作用的時期和干物質的積累，為獲得高產奠定了相應的物質基礎，這與于天一等[12]研究結果相一致。在本研究中，在生育前期各施肥處理對春玉米株高無明顯影響，在生育后期（抽雄期后）逐漸產生明顯的效應，其原因可能是由于有機肥肥效緩慢，在玉米的生育后期有機肥的肥效才逐漸發揮，從而促進植株的生長發育。

表3 有機肥不同施用量對春玉米產量構成因素和產量的影響Table 3 Effect of different organic fertilizer treatments on yield components and yield of spring maize

表4 有機肥不同施肥處理經濟效益分析Table 4 Effect of different organic fertilizer treatments on economic performance of spring maize

大量的研究結果表明，玉米產量的高低與肥料的種類、數量和施用方式等關系密切[16]。有研究認為，有機肥和無機肥配合施用，在一定程度上有利于增加玉米產量[9-10,17]。本研究中，在常規施肥的基礎上，有機肥穴施均能促進玉米植株的生長發育和干物質積累；拔節期、抽雄期和成熟期，以有機肥施用量為18 750 kg/hm2和15 000 kg/hm2處理植株的根系干重、莖干重均顯著(P<0.05)高于其它處理；有機肥施用量為18 750 kg/hm2處理植株的葉干重顯著高于常規施肥；這表明隨著有機肥施用量的增加，春玉米地下和地上部干物質積累量也隨之增加，從而為春玉米獲得高產奠定了物質基礎。玉米是喜肥的作物之一，玉米若要獲得較高的產量需合理配施氮、磷、鉀等肥料，如化肥與有機肥有機結合，可明顯增加玉米產量[18]。吳巍等[19]研究表明，豬糞型有機肥配施無機肥有利于提高春玉米百粒重和植株地上部干物質量，其增產效果明顯。本研究中，在當地傳統施肥基礎上增施有機肥，有利于促進植株生長發育和干物質的積累，改善玉米的穗部經濟性狀（如行粒數、每穗粒數和百粒重等），從而獲得較高的產量，增產效果隨著有機肥施用量的增加而增加，各處理玉米產量分別比對照增加9.93%、16.57%、22.77%和24.72%，其增產原因主要是行粒數、每穗粒數和百粒重的增加所致。

在本研究中，僅針對有機肥不同施用量對紅壤旱地春玉米干物質積累和產量影響進行了初步探索，不同施肥模式對紅壤旱地春玉米植株地上和地下部理化特性的影響及土壤水分和肥料利用率差異還需進一步探索。

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