不同培肥方式對(duì)復(fù)墾土壤玉米養(yǎng)分吸收及肥料利用率的影響

秦俊梅, 王改玲

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 山西 太谷 030801)

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不同培肥方式對(duì)復(fù)墾土壤玉米養(yǎng)分吸收及肥料利用率的影響

秦俊梅, 王改玲

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 山西 太谷 030801)

為研究不同培肥處理對(duì)平朔露天煤礦復(fù)墾土壤作物養(yǎng)分含量及肥料利用率的影響，進(jìn)行了玉米盆栽試驗(yàn)，結(jié)果表明：不同培肥處理對(duì)玉米植株的N，P，K含量均有提高作用，玉米N，P，K在根、莖、葉器官分配順序?yàn)槿~>莖>根；有機(jī)肥、菌肥和配施低濃度化肥處理對(duì)玉米N素含量增加最明顯，有機(jī)肥、菌肥和化肥配施各處理對(duì)玉米P和K含量增加最明顯，其次對(duì)玉米N，P，K含量增加較明顯的為有機(jī)肥配施菌肥處理，而單施有機(jī)肥處理對(duì)玉米N，P，K含量增加效果最差；有機(jī)肥、菌肥和化肥配施處理對(duì)玉米N，P，K肥利用率高于有機(jī)肥配施菌肥處理更高于單施有機(jī)肥處理，此研究為恢復(fù)礦區(qū)復(fù)墾土壤肥力水平提供理論依據(jù)。

復(fù)墾土壤; 培肥; 養(yǎng)分吸收; 肥料利用率

礦區(qū)開(kāi)采對(duì)地表造成的危害是當(dāng)前社會(huì)重點(diǎn)研究的國(guó)際性問(wèn)題，礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)也一直受到世界相關(guān)國(guó)家的高度重視[1]，而礦區(qū)土壤在破壞的同時(shí)其土壤原有理化性質(zhì)發(fā)生了根本的變化，復(fù)墾土壤肥力水平極度下降，土壤團(tuán)聚體遭到破壞，微生物數(shù)量少，植物種植極度受到限制[2]，因此，嚴(yán)重影響礦區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，如果將復(fù)墾后的土壤用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，其首要前提是恢復(fù)土壤肥力及提高土壤生產(chǎn)力，而目前肥料利用率成為農(nóng)業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，肥料利用率不僅存在當(dāng)季利用和后季利用問(wèn)題，同樣受氣候因素、土壤條件肥料用量、肥料品種、施肥方式和作物品種等因素的影響[3-5]，我國(guó)肥料利用率引用和參照的結(jié)果是在全國(guó)多點(diǎn)短期試驗(yàn)中得到的，受地域和氣候、栽培制度和土壤條件等因素影響較大。

目前，有關(guān)我國(guó)煤礦區(qū)廢棄地復(fù)墾的研究多見(jiàn)報(bào)道，且多側(cè)重于復(fù)墾土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律研究，龍健等[6-7]通過(guò)對(duì)浙江哩浦銅礦廢棄地土壤的微生物、土壤酶活性及生化作用的強(qiáng)度進(jìn)行研究。盧寧等[8]研究了利用露天煤礦排土場(chǎng)土壤的呼吸作用來(lái)評(píng)價(jià)煤礦復(fù)墾區(qū)土壤質(zhì)量。馬彥卿等[9]認(rèn)為在復(fù)墾地的土壤中，玉米接種磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌與固氮菌，可以產(chǎn)生協(xié)同作用，共同改善玉米的營(yíng)養(yǎng)狀況。李華等[10]通過(guò)施用風(fēng)化煤對(duì)黃土高原露天煤礦區(qū)復(fù)墾土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行研究。劉美英等[11]研究了神府東勝礦區(qū)復(fù)墾地土壤與原狀土壤有機(jī)碳與氮含量的變化特征，但對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土壤不同施肥處理?xiàng)l件下作物氮磷鉀吸收積累及肥料利用率研究甚少。本試驗(yàn)通過(guò)幾種不同培肥處理對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土壤進(jìn)行玉米盆栽試驗(yàn)，以此探討科學(xué)、有效的肥料配施模式，為達(dá)到復(fù)墾土壤肥力提高，作物增產(chǎn)目的，對(duì)其他礦區(qū)土壤肥力的恢復(fù)實(shí)踐提供參考。

1　材料與方法

盆栽試驗(yàn)布置在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院大棚，試驗(yàn)區(qū)土壤為黃綿土，采自山西省平朔露天煤礦排土場(chǎng)土壤，表1為供試土壤基本理化性質(zhì)。供試作物為：玉米(品種為中裕黃糯)。盆栽供試肥料為：有機(jī)肥(精準(zhǔn)有機(jī)肥，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)NY525—2002，有機(jī)質(zhì)≥30%，N+P2O5+K2O≥4%)、菌肥(有效活菌數(shù)≥2×108個(gè)/g)和化肥(復(fù)合肥N-P2O5-K2O：26-9-5)，肥料均購(gòu)自山西省太谷縣肥料銷(xiāo)售公司。

表1　供試土壤基本理化性質(zhì)

注：堿解N、速效P、速效K、有機(jī)質(zhì)的單位均為mg/kg。

盆栽試驗(yàn)共設(shè)10個(gè)處理,處理中Y1，Y2和Y3分別指施有機(jī)肥1.0，2.0，4.0 g/kg，S1，S2和S3分別指施菌肥0.1，0.2，0.4 g/kg，F(xiàn)1，F(xiàn)2和F3分別指施化肥0.1，0.2，0.4 g/kg。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，盆栽采用底部?jī)?nèi)徑23 cm、上部?jī)?nèi)徑28 cm、高25 cm的塑料盆，每盆裝土10 kg，復(fù)墾土壤以及肥料混合均勻后裝盆，并以去離子水調(diào)至田間持水量，隨機(jī)排列。

2013年4月18日播種，采用直播方式。3葉期間苗，每盆保留1株，盆栽試驗(yàn)期用蒸餾水澆灌(以不滲漏為準(zhǔn))，人工防治蟲(chóng)害，不噴施農(nóng)藥。2013年8月08日收獲，用清水將玉米沖洗干凈，把根、莖、葉分開(kāi)，于105℃殺青15 min，70℃烘干，立即稱(chēng)重，干樣粉碎后充分混合，制成分析樣品，按常規(guī)方法分別測(cè)定玉米根、莖、葉的N，P，K含量[12]。

肥料利用率的計(jì)算公式為:肥料利用率=(施肥區(qū)玉米根、莖、葉中某養(yǎng)分吸收量—不施肥區(qū)玉米根、莖、葉中某養(yǎng)分吸收量)/施肥量×100%。

采用DPSV 755軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，LSD法進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1不同培肥處理對(duì)玉米養(yǎng)分吸收的影響

2.1.1不同培肥處理對(duì)玉米N素含量的影響從表2看出，各處理對(duì)玉米根、莖、葉N素含量均有提高作用，同一處理玉米根、莖、葉的N素吸收量為葉>莖>根，同一培肥模式玉米各器官N素隨施肥量的增加而遞增。

表2　不同培肥處理對(duì)玉米含N量的影響　%

注：同行小寫(xiě)字母不同均表示差異顯著(p<0.05)。下同。

根：處理Y1和Y1S1與對(duì)照相比差異不顯著，其他處理均顯著高于對(duì)照(p<0.05)，其中Y2S2F2，Y1S1F1和Y3S3增幅最明顯，分別是對(duì)照的3.1，2.9，2.7倍；莖：處理Y2S2F2，Y1S1F1，Y3S3，Y3和Y3S3F3顯著高于對(duì)照(p<0.05)，其中Y2S2F2，Y1S1F1和Y3S3極顯著高于對(duì)照(p<0.01)，分別是對(duì)照的3.1，2.6，2.5倍，其他處理與對(duì)照相比差異不顯著；葉：Y1，Y2和Y1S1與對(duì)照相比差異不顯著，其他處理均顯著高于對(duì)照(p<0.05)，其中Y2S2F2，Y1S1F1和Y3S3增幅最明顯，分別是對(duì)照的2.1，1.8，1.7倍，其他處理與對(duì)照相比差異不顯著。不同培肥模式玉米根、莖、葉的N素含量均按照Y1S1F1>Y1S1>Y1，Y2S2F2>Y2S2>Y2，Y3S3>Y3>Y3S3F3的順序遞減，且單施有機(jī)肥處理對(duì)玉米N素增加效果最差，其次為有機(jī)肥配施菌肥處理，有機(jī)肥、菌肥和配施低濃度化肥處理最明顯，但隨著化肥用量的增加玉米N素含量逐漸減少。

2.1.2不同培肥處理對(duì)玉米P素含量的影響 表3表明，各處理對(duì)玉米根、莖、葉P素均有一定的增加作用，同一處理玉米根、莖葉的P素吸收量為葉>莖>根，同一培肥模式玉米各器官P素含量隨施肥量的增加而遞增。

表3　不同培肥處理對(duì)玉米含P量的影響　%

根：處理Y1，Y2，Y3和Y1S1與對(duì)照相比差異不顯著，其他處理均顯著高于對(duì)照(p<0.05)，其中Y3S3F3，Y2S2F2和Y3S3增幅最明顯，分別是對(duì)照的4.4，3.4，3.3倍；莖：所有處理均顯著高于對(duì)照(p<0.05)，Y3S3F3，Y2S2F2和Y3S3增幅最明顯，分別是對(duì)照的5.4，4.3，4.0倍；葉：Y1與對(duì)照差異不顯著，其他處理均顯著高于對(duì)照(p<0.05)，其中Y3S3F3，Y2S2F2和Y3S3增幅最明顯，分別是對(duì)照的4.1，3.3，3.3倍，不同培肥模式玉米根、莖、葉的P素含量均按照Y1S1F1>Y1S1>Y1，Y2S2F2>Y2S2>Y2，Y3S3F3>Y3S3>Y3的順序遞減，且有機(jī)肥、菌肥和化肥配施處理對(duì)玉米P素含量增加效果最明顯，其次為有機(jī)肥配施菌肥處理，而單施有機(jī)肥處理對(duì)玉米P素含量的增加效果最差。

2.1.3不同培肥處理對(duì)玉米K素含量的影響表4表明，各處理對(duì)玉米根、莖、葉K素均有一定的增加作用，同一處理玉米根、莖、葉的K素吸收量為葉>莖>根，同一培肥模式玉米各器官K素含量隨施肥量的增加而遞增。

表4　不同培肥處理對(duì)玉米含K量的影響　%

根：處理Y3S3F3，Y2S2F2，Y1S1F1和Y3S3顯著高于對(duì)照(p<0.05)，與對(duì)照相比，分別是對(duì)照的4.4，3.8，3.3，3.2倍，其他處理與對(duì)照差異不顯著；莖：處理Y1，Y2和Y1S1與對(duì)照相比差異不顯著，其他處理均顯著高于對(duì)照(p<0.05)，Y3S3F3，Y2S2F2和Y1S1F1增幅最明顯，分別為是對(duì)照的2.7，2.4，2.3倍；葉：Y3S3F3與對(duì)照差異顯著(p<0.05)，其他處理與對(duì)照差異不顯著，其中Y3S3F3，Y2S2F2和Y1S1F1增幅最明顯，分別是對(duì)照的1.4，1.3，1.2倍，不同培肥模式玉米根、莖、葉的K素含量均按照Y1S1F1>Y1S1>Y1，Y2S2F2>Y2S2>Y2，Y3S3F3>Y3S3>Y3的順序遞減，且有機(jī)肥、菌肥和化肥配施處理對(duì)玉米K素含量增加效果最明顯，其次為有機(jī)肥配施菌肥處理，單施有機(jī)肥處理對(duì)玉米K素含量增加效果最差。

2.2不同培肥處理對(duì)玉米肥料利用率的影響

表5可見(jiàn)，處理Y1S1F1的N肥利用率效果最為突出，顯著高于其他處理(p<0.05)，為86.33%，其次N肥利用率較明顯的為Y2S2F2和Y1S1，分別為53.19%和44.27%；處理Y1S1F1和Y1S1的P肥利用率顯著高于其他處理(p<0.05)，分別為79.24%和78.61%，其次為Y2S2F2，為62.91%；處理Y1S1F1，Y1S1和Y2S2F2的K肥利用率明顯高于其他處理，依次為76.06%，56.85%和46.15%。

表5　培肥處理對(duì)玉米N，P，K肥利用率的比較　%

總趨勢(shì)可看出，不同培肥模式下，有機(jī)肥、菌肥和化肥配施處理對(duì)玉米N，P，K肥利用率為最高，其次為有機(jī)肥配施菌肥處理，單施有機(jī)肥處理對(duì)玉米N，P，K肥利用率均為最低，而同一施肥模式N，P，K肥利用率均隨著施肥量的增加而遞減。

3　結(jié)論與討論

不同培肥處理對(duì)玉米根、莖、葉的N，P，K含量均有提高作用，同一處理玉米根、莖、葉的N，P，K吸收量均為葉>莖>根，同一培肥模式玉米各器官N，P，K含量隨施肥量的增加而遞增，且符合質(zhì)量作用定律。有機(jī)肥、菌肥和配施低濃度化肥處理(Y1S1F1，Y2S2F2)對(duì)玉米N素含量增加最明顯，其次為有機(jī)肥配施菌肥處理，單施有機(jī)肥處理效果最差，有機(jī)肥配施菌肥和高濃度化肥處理(Y3S3F3)時(shí)玉米N素含量明顯趨于減少，其原因可能是由于N肥施入土壤后，揮發(fā)、轉(zhuǎn)化等各種損失很大，造成土壤中N素含量明顯下降[13]，從而降低玉米N素含量；單施有機(jī)肥處理對(duì)玉米P和K含量增加效果最差，其次均為有機(jī)肥配施菌肥處理，而有機(jī)肥、菌肥和化肥配施各處理(Y1S1F1，Y2S2F2，Y3S3F3)對(duì)玉米P和K含量增加最明顯，這是由于菌肥的影響作用下，為微生物提供了合適的C/N，并為其大規(guī)模生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了有利條件，起到了釋磷、活鉀的作用，同時(shí)菌肥中的微生物使有機(jī)肥和土壤中不能被植物利用的磷被釋放出來(lái)，轉(zhuǎn)化成有效磷和鉀，使玉米中P和K含量提高，同時(shí)，化肥的施入調(diào)節(jié)了土壤中的養(yǎng)分比例，改變了土壤中微生物的活動(dòng)和酶活性條件，使之玉米P，K素增加[14]；而同一施肥模式N，P，K肥利用率均隨著施肥量的增加而遞減，這表明施肥對(duì)肥料利用率的影響在低產(chǎn)田顯著高于中產(chǎn)田和高產(chǎn)田，此外，總趨勢(shì)為有機(jī)肥、菌肥和化肥配施處理對(duì)玉米N，P，K肥利用率高于有機(jī)肥配施菌肥處理更高于單施有機(jī)肥處理，因此有機(jī)肥、菌肥與無(wú)機(jī)肥料配合施用可以明顯地提高養(yǎng)分的吸收量和肥料的利用率，且達(dá)到緩急相濟(jì)、互相補(bǔ)充，減少肥料養(yǎng)分流失，進(jìn)而提高礦區(qū)復(fù)墾土壤肥力水平及作物產(chǎn)量的目的[15-16]。

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Effects of Different Fertilization Methods on Nutrient Uptake and Fertilizer Use Efficiency of Maize in Reclaimed Soil

QIN Junmei, WANG Gailing

(College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801，China)

We studied the impact of different fertilizing treatments on crop nutrient content and fertilizer use efficiency of reclaimed soil at Pingshuo open mine area by conducting maize pot experiment. The results were summarized as follows. All of the different fertilizing treatments improved the N, P and K contents of maize, and the distribution order of N, P and K in maize was leaf>stem>root; organic manure and bacterial fertilizer combining with low concentration of chemical fertilizer improved N content of maize most obviously. Organic manure and bacterial fertilizer combing with chemical fertilizer improved P and K contents of maize most obviously. Organic fertilizer combing with bacteria fertilizer improved N，P and K contents of maize relative obviously. However, the effect of applying organic manure on improving N，P and K contents of maize was the worst. Combination of organic fertilizer, bacteria fertilizer and chemical fertilizer had the higher efficiency compared with using organic manure. This study could provides theoretical basis for the restoration of soil fertility of reclaimed soil in the mining areas.

reclaimed soil; fertilization; nutrient uptake; fertilizer use efficiency

2014-05-25

2014-09-12

山西省科技重大專(zhuān)項(xiàng)(20121101007);山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20140311008-4)

秦俊梅(1974—),女,山西陵川人,副教授,碩士,主要從事土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究。E-mail:sxaushr@163.com

王改玲(1971—),女,山西晉城人,副教授,博士,主要從事土壤肥力與環(huán)境效應(yīng)研究。E-mail:gailinwang@yahoo.com.cn

S154.4

A

1005-3409(2015)04-0237-04