生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米生長及肥料利用率的影響

劉煥煥，王改玲，李曉龍，江 山

（山西農業大學資源環境學院，山西太谷030801）

有機無機肥料配施是我國倡導的科學施肥方式。有機無機肥配施能有效改善土壤微生物環境及土壤物理化學性質，提高土壤肥力，促進作物增產增收[1-2]。秦俊梅等[3]研究了不同培肥方式對復墾土壤玉米養分吸收及肥料利用率的影響，結果表明，有機肥菌肥配施比單施有機肥處理更能有效增加玉米N、P、K 含量。劉曉紅等[4-6]研究表明，配方施肥可以有效提高肥料利用率，起到較好的節肥增效作用。目前對有機無機肥料配施效果的研究較多，但多側重于未受損的土地，對礦區復墾地區的研究較少。劉益仁等[7]進行了有機無機配施提高麥- 稻輪作系統中水稻氮肥利用率的機制研究；張靖等[8]在甘肅省進行了有機無機肥料配施對灌區蠶豆肥料利用率的研究；于昕陽等[9]對陜西省旱地冬小麥進行了水肥利用效率的研究。

礦區復墾土壤由于前期礦區的開采，使礦區原有土壤結構和層次遭到破壞，土壤理化性質和養分含量狀況均發生了改變。張耿杰等[10]對平朔礦區土壤理化性質進行研究，結果表明，未復墾樣地除容重外，其他理化指標均低于原地貌和復墾樣地。張乃明等[11]對礦區復墾養分變化趨勢進行研究，結果表明，復墾土壤有機質、全氮、有效磷均呈逐年增加趨勢，土壤容重逐年下降。目前關于復墾土壤培肥的研究有很多，但關于定量生物有機肥與化肥配施來復墾礦區土壤的研究還比較少。

本試驗通過田間試驗，研究不同施肥處理對山西平朔安太堡露天煤礦復墾區土壤的影響，以此探討最佳的肥料配施模式，為其他礦區土壤肥力的提高提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015 年在山西省朔州市平朔露天煤礦復墾區（北緯39°30′3″，東經112°19′17″，海拔高度1 541 m）進行。該地區屬溫帶半干旱季風氣候區，年平均氣溫4.8～7.8 ℃，年降雨量428.2～449.0 mm，屬于草原植被類型。供試土壤為黃綿土，質地輕壤，土壤理化性狀為：pH 值8.16，有機質5.92 g/kg，全氮0.14 g/kg，堿解氮15.59 mg/kg，速效磷9.33 mg/kg，速效鉀108.44 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試飼草玉米為雅玉飼草8 號，生育期為120 d。供試化肥為尿素（N 含量46%）和過磷酸鈣（P2O5含量為16%）。供試生物有機肥為美邦原生態生物有機肥（含有效活菌數≥0.2 億/g，腐植酸≥30%，有機質≥40%），購自山西美邦大富農科技有限公司。

1.3 試驗方法

試驗共設7 個處理，分別為：不施肥（CK），單施化肥（H），單施生物肥（S），化肥＋生物肥（HS），1.5 倍化肥＋1.5 倍生物肥（H2S2），1.5 倍化肥+生物肥（H2S），化肥＋1.5 倍生物肥（HS2）。每個處理重復4 次，共28 個小區，小區面積為2.5 m×10 m。各處理施肥量列于表1。

表1 田間試驗各處理施肥量 kg/hm2

首先將肥料按試驗設計稱質量，均勻施入各小區中，之后翻入土20 cm。小區四周設保護行。所有肥料播種前一次性施入，生長過程中不再進行追肥。玉米于2015 年5 月17 日播種，等距勻播，播深為2 cm，播種密度18 萬株/hm2。2015 年10 月7 日收獲。

1.4 測定項目及方法

分別在飼草玉米拔節期、抽雄期、成熟期采集植物樣品，測定植株的株高、莖粗，烘干后測定植株的干物質量及全氮、全磷、全鉀的含量。全氮、全磷、全鉀含量的測定均采用常規方法[12]。

肥料利用率計算方法（以氮為例，磷亦同）如下。

氮肥利用率＝（施肥區作物吸氮量－對照區作物吸氮量）/所施肥料中氮量×100%[13]（1）

2 結果與分析

2.1 生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米生長的影響

2.1.1 生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米株高、莖粗的影響 不同施肥處理對飼草玉米株高、莖粗均有一定影響（圖1，2）。拔節期，飼草玉米株高各施肥處理與對照相比差異顯著。生物有機肥與化肥配施的株高H2S、H2S2 處理顯著高于HS、HS2 處理，而H2S、H2S2 處理間差異不顯著，HS、HS2 處理間差異亦未達顯著水平。飼草玉米的莖粗H2S2、H2S 處理顯著高于對照，分別是對照的1.34倍、1.31 倍，H2S 與H2S2 處理間差異不顯著，其他處理與對照間差異亦未達顯著水平。抽雄期，不同施肥處理飼草玉米株高顯著高于對照，其中，H2S2、H2S 處理增幅明顯，比對照分別增加了2.06 倍、2.03 倍。生物有機肥與化肥配施的株高HS、H2S2、H2S 處理間差異顯著，HS、HS2 處理間差異不顯著；飼草玉米的莖粗S 處理與對照相比差異不顯著，其他處理與對照相比差異顯著，其中，H2S2、H2S 處理增幅明顯，分別是對照的1.58 倍、1.54 倍，生物有機肥與化肥配施各處理間均未達顯著水平。成熟期，飼草玉米株高不同施肥處理與對照相比差異顯著，其中，H2S2 處理與對照相比增幅最明顯，是對照的1.84 倍。生物有機肥與化肥配施的株高HS、H2S2、H2S 處理間差異顯著，而H2S、HS2 處理間差異不顯著，HS、HS2 處理間差異亦未達顯著水平。飼草玉米的莖粗S 處理與對照相比差異不顯著，其他處理與對照相比差異顯著，其中，H2S2 處理增幅最明顯，是對照的1.77 倍。生物有機肥與化肥配施的莖粗H2S2 與HS、H2S、HS2 處理間差異顯著，而HS、H2S、HS2 處理間差異不顯著。

當化肥的施加量一定時，隨著生物有機肥用量的增加各個生育期飼草玉米株高呈現出先逐漸增加后逐漸降低的趨勢，說明當化肥的施加量一定時，施加適量的生物有機肥有助于各個生育期飼草玉米株高的增加，當生物有機肥的用量超過一定限度后反而抑制了飼草玉米株高的增加。當生物有機肥的施加量一定時，隨著化肥用量的增加各個生育期飼草玉米的株高、莖粗均呈現出逐漸增加的趨勢，表明化肥有助于飼草玉米株高、莖粗的增長。

2.1.2 生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米干物質量的影響 不同施肥處理對復墾土壤飼草玉米干物質量的影響如圖3 所示。拔節期、抽雄期、成熟期不同施肥處理與對照相比，飼草玉米干物質量分別提高了20.20%～68.31%，47.10%～161.52%和31.70%～100.30%。拔節期、抽雄期、成熟期生物有機肥與化肥配施處理干物質量均高于相應的單施化肥處理、單施生物有機肥和對照處理。拔節期、抽雄期和成熟期均為H2S2 處理最高，分別為3 256.80，17 625.00，21 465.00 kg/hm2。拔節期的干物質量，HS、HS2 處理與H2S2、H2S 處理間差異顯著，而H2S2、H2S 處理間差異不顯著，HS、HS2 處理間差異亦不顯著。抽雄期的干物質量，H2S2 與HS、H2S、HS2 處理間差異顯著，而HS、H2S、HS2 處理間差異不顯著。成熟期的干物質量，H2S 與HS、H2S2 處 理 間 差 異 顯 著，HS2 與HS、H2S2 處理間差異亦達顯著水平，而H2S、HS2 處理間差異不顯著。

2.2 生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米N、P、K 含量的影響

2.2.1 生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米全氮含量的影響 不同施肥處理對不同生長時期飼草玉米全氮含量均有一定的增加作用（圖4）。與對照相比，拔節期、抽雄期、成熟期HS、H2S2、H2S、HS2 處理飼草玉米全氮含量增加率分別為149.47%～167.37%，97.78%～143.33%和68.42%～98.95%，均達顯著水平。與對照相比，拔節期、抽雄期、成熟期單施化肥和單施生物有機肥飼草玉米全氮含量分別增加了89.47%和74.74%，64.44%和45.56%，54.00%和37.89%。總體上，生物有機肥與化肥配施對飼草玉米氮含量的增加效果明顯，其次為單施化肥處理，而單施生物有機肥處理對飼草玉米氮含量的增加效果最差。長期單一施用化肥，易造成土壤板結及土壤酸堿度的變化，影響玉米吸收養分[14-16]。而有機無機肥配施能改善復墾土壤質量和土壤肥力，并逐步提高氮含量、氮素轉移量[17]。

2.2.2 生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米全磷含量的影響 不同施肥處理對復墾土壤各生長時期飼草玉米全磷含量均有一定的增加作用（圖5）。拔節期，S 處理與對照相比差異不顯著，其他處理均顯著高于對照。與對照相比，HS、H2S2、H2S、HS2 處理飼草玉米全磷含量分別增加了44.93%，73.91%，50.72%，46.38%。抽雄期，不同施肥處理均顯著高于對照組，其中，H2S2 處理增幅最明顯，比對照提高了74.38%。成熟期，不同施肥處理與對照相比差異顯著，其中，H2S2 處理增幅最明顯，是對照的1.60 倍。各個生育時期飼草玉米全磷含量均呈現出生物有機肥與化肥配施處理＞單施化肥處理＞單施生物有機肥處理，表明化肥與生物有機肥配施飼草玉米全磷含量增加效果明顯，其次為單施化肥處理，單施生物有機肥處理對飼草玉米全磷含量的增加效果最差。

2.2.3 生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米全鉀含量的影響 不同施肥處理對復墾土壤飼草玉米全鉀含量均有一定增加作用（圖6）。拔節期，不同施肥處理與對照相比差異顯著，其中，HS、H2S2 和H2S 處理飼草玉米全鉀含量增加效果明顯，分別是對照的1.38 倍、1.42 倍、1.37 倍；抽雄期，不同施肥處理與對照相比差異顯著，其中，H2S2處理飼草玉米全鉀含量增加最明顯，是對照組的1.49 倍；成熟期，不同施肥處理與對照相比差異顯著，其中，H2S2、H2S 和HS2 處理飼草玉米全鉀含量增加明顯，分別是對照的1.41 倍、1.39 倍和1.41 倍。生物有機肥與化肥配施各處理間，HS 與H2S2、H2S、HS2 處理間差異顯著，而H2S2、H2S、HS2 處理間差異不顯著。不同生長時期的飼草玉米全鉀含量均表現為生物有機肥與化肥配施處理增加效果明顯，其次為單施化肥處理，而單施生物有機肥處理增加效果最差。

2.3 生物有機肥與化肥配施對復墾土壤飼草玉米肥料利用率的影響

根據成熟期飼草玉米生物量和氮、磷養分含量，計算不同處理肥料利用率（表2）。結果表明，生物有機肥與化肥配施對肥料利用率的提高有一定的影響。與單施化肥處理相比，生物有機肥與化肥配施飼草玉米N 肥、P 肥利用率分別提高了37.79%～84.25%，27.85～102.66%。各生物有機肥與化肥配施處理均比單施化肥處理N 肥、P 肥利用率高，其中，HS2 處理的N 肥、P 肥利用率均最高，分別為62.46%，24.38%?；逝c生物有機肥配施比單施等量化肥成熟期飼草玉米N 肥、P 肥利用率高?；逝c生物有機肥配施各個處理中，HS2 處理的N 肥、P 肥肥料利用率最高。隨著施肥量的不同，肥料利用率也不同，李雙喜等[18]研究結果表明，配施有機肥對土壤中氮磷鉀的有效利用具有明顯的促進作用。

表2 不同施肥處理對成熟期飼草玉米肥料利用率的影響 %

3 結論

本研究結果表明，不同施肥處理對不同生育時期飼草玉米株高、莖粗和生物量均有提高作用。各個生育時期飼草玉米生長均表現為生物有機肥與化肥配施處理效果好于單施化肥，而以單施生物有機肥效果最差。其中，拔節期、抽雄期、成熟期HS2處理生物量較對照分別提高35.60%，151.56%，89.98%。

不同施肥處理對不同生育時期飼草玉米N、P、K 含量及養分吸收量均有提高作用，且生物有機肥與化肥配施處理效果明顯好于單施化肥，而以單施生物有機肥效果最差。生物有機肥與化肥配施飼草玉米N 肥、P 肥利用率較對照分別提高了37.79%～84.25%，27.85～102.66%，其中，HS2 處理N 肥、P肥利用率分別達到62.46%，24.38%。

各個生育時期飼草玉米株高、莖粗、干物質量及N、P、K 含量，都表現為生物有機肥與化肥配施處理效果好，而HS2 配施處理肥料利用率最高，所以，HS2 配施處理為最佳施肥方案。