黃腐酸與氮肥配施對滴灌玉米產量及氮肥利用率的影響

蘆大偉 , 李青軍, 陳署晃, 耿慶龍, 賴 寧, 劉國宏,

(1.新疆農業科學院拜城農業試驗站，新疆拜城 842300；2. 新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】玉米作為主要的糧、飼作物之一[1]，也是新疆重要糧食作物，2017年全疆玉米種植面積為91.3×104hm2，僅次于小麥播種面積[2]。我國目前施用的氮肥一般為尿素，利用率比較低，只有30%～35%[3,4]。氮肥為植物生長提供了必要的養分，長期施用氮肥會導致土壤保持和供應水肥的能力以及增加土壤容重，對可持續發展產生不利影響[5]。篩選出適宜用量的黃腐酸與氮肥配施，對提高玉米產量及氮肥利用率起著重要作用[6,7]。【前人研究進展】閆嘉欣等[8 ]研究使用黃腐酸可以提高大棚黃瓜的產量及品質。彭玲等[9]研究不同用量黃腐酸能顯著提高紅將軍蘋果產量、品質。王官茂、張玉娟和武新梅等[10-12 ]以馬鈴薯為研究對象，得出黃腐酸配施氮肥可以提高馬鈴薯的產量和品質，王官茂和張玉娟等[10-11 ]研究表明，在施用黃腐酸時不但可以提高產量和品質，還能提高馬鈴薯的商品率。李澤麗等[13]研究配施黃腐酸可以提高小麥產量、肥料利用率和凈收益。【本研究切入點】相對于單施氮肥而言，黃腐酸配施氮肥可以提高蘋果、小麥、馬鈴薯、黃瓜的產量，但是滴灌條件下，黃腐酸在玉米上的應用效果還需要進一步研究。研究黃腐酸與氮肥配施對滴灌玉米產量及氮肥利用率的影響。【擬解決的關鍵問題】以滴灌玉米為研究對象，分析不同用量的黃腐酸和氮肥配施對膜下滴灌玉米產量以及氮肥利用率的影響，為膜下滴灌玉米科學合理施用黃腐酸肥料提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2017年在新疆農科院拜城農業試驗站進行，屬溫帶大陸性氣候，年日照時數為2 800～3 831 h，平均年降水量42.4～94 mm，年蒸發量2 110 mm，年平均氣溫10.7℃，大于10℃活動積溫約為4 113℃。土壤為潮土，播前土壤pH 8.1，有機質11.4 g/kg，硝態氮22.7 mg/kg，銨態氮11.2 mg/kg，速效磷17.9 mg/kg，速效鉀168 mg/kg。

玉米供試品種為新玉31號，采取膜下滴灌種植，滴灌帶布設方式為一管2行，施行寬窄行，窄行50 cm，寬行70 cm，株距20～22 cm，小區面積48 m2。4月25日播種，5月2日出苗。灌溉方式為高壓滴灌，生育期灌溉10次，總灌水量4 500 m3/hm2。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗在相同磷鉀(P2O5150 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2)的基礎上，試驗設7個處理，即：(1)CK：不施氮肥和黃腐酸；(2)FA0：不施黃腐酸；(3)FA90：黃腐酸用量90 kg/hm2；(4)FA180：黃腐酸用量180 kg/hm2；(5)FA270：黃腐酸用量270 kg/hm2；(6)FA360：黃腐酸用量360 kg/hm2；(7)FA450：黃腐酸用量450 kg/hm2。

除CK處理外，其它處理施氮量都為240 kg/hm2，30%氮肥作基肥，70%氮肥分4次在拔節期(5月26日，10%)、玉米大喇叭口期(6月8日，25%)、孕穗期(6月20日，20%)、吐絲期(7月4日，15%)隨水滴施；黃腐酸分2次在拔節期(50%)、玉米大喇叭口期(50%)隨水滴施。氮肥用尿素(N 46%)，磷肥用三料磷肥(P2O546%)，鉀肥用硫酸鉀(K2O 50%)，磷、鉀肥全部基施。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 干物質與養分

在成熟期(9月25日)采取玉米樣品，將采集的植株按不同器官(莖、葉、籽粒)分開，烘干、稱重(生物量)，之后粉碎，分析植株不同部位N養分含量。

1.2.2.2 產量

玉米成熟期各小區調查面積9.6 m2的玉米株數，并采收30株測玉米單株籽粒重，計算產量。

養分積累量(kg/hm2)=株數(株/kg/hm2)×單株干物質重(kg)×養分濃度(%)；

養分利用率(%)=(施肥區養分吸收量-缺肥區吸收量)×100 /施肥量；

農學效率(kg/kg)=(施肥區玉米產量-缺肥區玉米產量)/施肥量。

1.2.2.3 土壤取樣

2016年10月23日在試驗區域按S型多點采集耕層(0～20 cm)土壤混合樣，測定pH值、有機質、硝態氮、銨態氮、速效磷、速效鉀等土壤基礎理化性狀；2017年9月27日在各試驗小區按S型多點采集0～20、20～40、40～60 cm土壤樣品，測定土壤硝態氮、銨態氮；各項指標按照土壤農化分析中方法測定[14]。

1.3 數據處理

圖表利用Microsoft Excel 2003制作，試驗數據采用SPSS18.0統計軟件進行方差分析和多重比較(LSD法)。

2 結果與分析

2.1 黃腐酸對玉米地上部生物量累積與分配的影響

研究表明,玉米各部位生物量處理間差異顯著。施氮肥能顯著提高玉米葉的生物量，黃腐酸用量在0～270 kg/hm2時對葉生物量沒有顯著影響，當黃腐酸用量≥360 kg/hm2顯著增加了玉米葉的生物量，其中FA450處理的葉生物量顯著高于其它處理。施黃腐酸能顯著提高玉米莖的生物量，其中FA450處理的莖生物量最大，顯著高于其它處理，而FA90、FA180、FA270處理間沒有顯著差異。玉米籽粒生物量隨黃腐酸用量的增加呈現先增加后降低的趨勢，與常規施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA450)黃腐酸都沒有顯著增加籽粒生物量，而黃腐酸用量在180～360 kg/hm2時顯著增加了籽粒生物量，其中FA270處理最大。

與不施氮肥相比，施氮肥能顯著提高玉米總的地上部生物量。與單施氮肥相比，黃腐酸配施氮肥能顯著增加玉米的總生物量，但FA90、FA180、FA270處理間沒有顯著差異，而FA360、FA450處理顯著大于其它處理，其中FA450處理總生物量最大。表1

表1 玉米地上部生物量累積與分配
Table 1 Accumulation and distribution of above-ground biomass in maize (kg/hm2)

處理Treatment葉Leaf莖Steam籽粒Grain總計TotalCK8781d6684e10707d26172eFA010040c7759d14683c32482dFA9010267c8375c15243bc33885cFA18010094c8018cd16137a34250cFA27010096c8277cd16424a34797cFA36011667b9569b15432b36667bFA45012474a10369a14833bc37676a

注：同列不同字母表示處理間差異達到顯著性水平(P<0.05),下同

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference (P< 0. 05). The same as below

2.2 黃腐酸對玉米產量的影響

研究表明,施用氮肥顯著增加了玉米產量，比不施氮肥(CK)增產34.4%～52.8%。玉米產量隨黃腐酸用量的增加呈現先增加后降低的趨勢，與常規施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA360、FA450)黃腐酸都沒有顯著增加玉米產量，而黃腐酸用量在180和270 kg/hm2時顯著增加了產量，增產率分別為10.2%和12.6%。圖1

圖1 不同施肥處理的玉米產量
Fig. 1 Maize yield under different fertilization treatments

2.3 黃腐酸對玉米養分吸收與分配的影響

研究表明,玉米各部位N素吸收量處理間差異顯著。黃腐酸用量≤270 kg/hm2時對葉的N素吸收量沒有顯著影響，當黃腐酸用量≥360 kg/hm2顯著增加了玉米葉的N素吸收量，其中FA450處理的葉N素吸收量顯著高于其它處理。黃腐酸用量≤180 kg/hm2時對莖的N素吸收量沒有顯著影響，當黃腐酸用量≥270 kg/hm2顯著增加了玉米莖的N素吸收量，其中FA450處理的莖N素吸收量顯著高于其它處理。玉米籽粒的N素吸收量隨黃腐酸用量的增加呈現先增加后降低的趨勢，與常規施氮肥(FA0)相比，低量(FA90)和高量(FA360、FA450)黃腐酸都沒有顯著增加籽粒的N素吸收量，而黃腐酸用量在180～360 kg/hm2時顯著增加了籽粒的N素吸收量，其中FA270處理最大。

與不施氮肥相比，施氮肥能顯著提高玉米總N素吸收量。與單施氮肥相比，黃腐酸用量≥180 kg/hm2配施氮肥能顯著增加玉米的總N素吸收量，且玉米的總N素吸收量隨黃腐酸用量的增加而增加，其中FA450處理總N素吸收量顯著大于其它處理。表2

2.4 玉米氮肥利用效率

研究表明,黃腐酸用量為90～360 kg/hm2的玉米農學效率介于17.2～32.1 kg/kg，都大于單施尿素處理的15.2 kg/kg，而黃腐酸用量為450 kg/hm2的玉米農學效率為14.6 kg/kg，小于單施尿素處理，過量施用黃腐酸反而降低了玉米農學效率。黃腐酸配施尿素處理都比單施尿素處理提高了玉米的氮肥利用率，增加了2.9～17.1個百分點，其中FA450處理的氮肥利用率最高，比FA0處理增加了17.1個百分點。表3

表2 玉米N素吸收與分配
Table 2 Absorption and distribution of N in maize (kg/hm2)

處理Treatment葉Leaf莖Steam籽粒Grain總計TotalCK49.0d29.2e73.9d152.1eFA063.7c43.0d143.8bc250.5dFA9064.7c45.5cd147.3b257.5dFA18065.2c45.0cd159.5a269.7cFA27068.5c46.2c161.0a275.7bcFA36083.0b58.0b141.2bc282.3abFA45088.8a65.6a137.1c291.5a

表3 氮肥利用效率
Table 3 Nitrogen use efficiency

處理農學效率(kg/kg)N利用率(%)比尿素增加(%)CK///FA015.241.0/FA9017.443.92.9FA18026.449.08.0FA27032.151.510.5FA36017.254.313.3FA45014.658.117.1

2.5 土壤速效氮

研究表明,施氮肥能顯著增加0～40 cm土壤硝態氮，但沒有顯著增加40～60 cm土壤硝態氮。0～20 cm土層，與單施尿素相比，黃腐酸用量≤270 kg/hm2時對土壤硝態氮沒有顯著影響，當黃腐酸用量≥360 kg/hm2顯著增加了土壤硝態氮，其中FA450處理的硝態氮含量顯著高于其它處理。20～40 cm、40～60 cm土壤硝態氮含量與0～20 cm具有相同的趨勢。

施氮肥能顯著增加0～40 cm土壤銨態氮，但沒有顯著增加40～60 cm土壤銨態氮。0～20 cm土層，與單施尿素相比，黃腐酸用量≤360 kg/hm2時對土壤銨態氮沒有顯著影響，當黃腐酸用量為450 kg/hm2顯著增加了土壤銨態氮，黃腐酸用量為90～360 kg/hm2時各處理的銨態氮含量沒有顯著差異。20～40 cm、40～60 cm土層，施用黃腐酸的各處理的銨態氮含量都沒有顯著差異。表4

表4 不同土壤深度的硝態氮和銨態氮分布
Table 4 Distribution of NO3--N and NH4+-N in different soil depths

處理硝態氮NO-3-N(mg/kg)銨態氮NH+4-N(mg/kg)0～20cm20～40cm40～60cm0～20cm20～40cm40～60cmCK18.6d12.8d9.1c10.2c8.6c9.5bFA025.3c19.7c9.4c16.9b11.9b9.3bFA9024.8c18.9c9.9c17.2b12.5ab10.6abFA18026.8bc21.2c11.6bc17.8ab12.5ab10.6abFA27027.7bc22.3bc12.4abc18.6ab13.2ab10.4abFA36029.4b24.8ab14.8ab20.4ab14.2a10.8abFA45033.5a27.5a15.7a21.3a14.6a11.6a

3 討 論

研究表明,在內蒙古馬鈴薯生產上配施黃腐酸300 kg/hm2，增產率為22.77%[10 ]；在小麥上配施黃腐酸45 kg/hm2，增產率10.6%[13 ]。試驗表明，與單施氮肥相比，配施不同用量黃腐酸都顯著增加了玉米的生物量，增加了4.32%～15.99%；玉米產量隨黃腐酸用量的增加呈現先增加后降低的趨勢，配施黃腐酸180～270 kg/hm2增產了10.2%和12.6%，配施黃腐酸360 kg/hm2時，產量開始下降。不同的作物種類、土壤養分與氣候條件可能導致與試驗結果有所差異。

孫運朋等[15]和王艷麗等[16 ]研究施用黃腐酸可以改良土壤理化性質提高土壤肥力，因為黃腐酸屬于腐殖酸類的一種分子量小的高分子有機化合物，具有許多種官能團，可部分溶于水，顯酸性，且具有較強的活性，便易植物吸收改善土壤結構[17-19 ]。前人研究表明，施用黃腐酸不僅能改良土地、提高養分吸收還能提高產量及氮肥利用率，其中配施黃腐酸30 kg/hm2，大豆氮肥利用率提高53.4%[20]。在小麥生產上配施黃腐酸45 kg/hm2土壤中的硝態氮含量比對照增加了54.7%，銨態氮含量比對照增加了51.4%[13]。試驗表明，與單施氮肥處理相比，配施黃腐酸均能顯著增加玉米N素吸收量，提高氮肥利用率，其中施黃腐酸450 kg/hm2氮肥利用率最高為58.1%，同時也顯著增加了土壤中的硝態氮和銨態氮的含量，但沒有顯著增加玉米產量。黃腐酸配施氮肥可以提高氮肥利用率，增加土壤中氮肥的含量，從而達到保護環境的目的。

4 結 論

4.1 與單施氮肥相比，黃腐酸與氮肥配施能顯著提高玉米地上部生物量，但過量施用黃腐酸會大幅度增加莖葉生物量，降低籽粒生物量。

4.2 合理施用黃腐酸能顯著提高玉米產量，黃腐酸用量為270 kg/hm2時可增產12.6%。

4.3 與單施氮肥相比，黃腐酸與氮肥配施能顯著提高增加玉米N素吸收量，提高玉米氮肥利用率，黃腐酸用量為450 kg/hm2時利用率增加17.1個百分點，但農學效率以黃腐酸用量為270 kg/hm2時最大。

4.4 與單施氮肥相比，當黃腐酸用量≥360 kg/hm2顯著增加了土壤硝態氮，當黃腐酸用量為450 kg/hm2顯著增加了土壤銨態氮。