生物質炭基肥在河西綠洲灌區制種玉米上的應用初報

楊君林 ，車宗賢 ，馮守疆 ，趙欣楠 ，張旭臨

（1.甘肅省農業科學院土壤肥料與節水農業研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省新型肥料創制工程實驗室，甘肅 蘭州 730070；3.農業農村部甘肅耕地保育與農業環境科學觀測試驗站，甘肅 武威 733017）

我國每年產生農作物秸稈6～7億t［1］。河西綠洲灌區位于我國西北部，冬季氣溫較低，秸稈直接還田當季難以腐解，不利于來年耕種。將其“付之一炬”或廢棄后任其自然腐爛，會導致土壤有機碳分解加快，大量溫室氣體排放，對環境產生巨大影響［2］。秸稈生物炭熱裂解炭化技術的進步，為秸稈的資源化利用提供了新途徑。生物炭高度芳香化而具有生物化學和熱穩定性，農田施用生物炭具有改善土壤性質、降低氮素淋洗及減排氣體損失的作用。生物炭輸入通過靜電反應、化學官能團反應、團聚體空隙閉蓄和表面吸附作用減少氮素損失，也可以改變土壤中微生物的活性和結構性，進而通過微生物的活動影響土體中氮素的轉化和損失。

河西綠洲灌區土地資源豐富，光照充足，晝夜溫差大，降水稀少，是典型的干旱內陸河灌區，沒有灌溉就沒有農業［3-5］。河西綠洲在農業生產中施肥過量，如何充分發揮肥料的增產效果，已成為作物優質高產亟待解決的問題［6-9］。生物質炭基肥通過秸稈生物炭熱裂解炭化后與氮磷鉀養分復合而成生物質炭基肥，既可提高土壤質量、減輕秸稈廢棄對環境造成的壓力，又可供給作物所需的營養，符合可持續發展農業的要求。因此，研究適合當地灌溉條件下生物質炭基肥的增產效應，最大程度地發揮現有水資源的生產潛力，對大力推動減施增效技術在河西地區農業生產中具有重要的意義。我們在河西綠洲灌區試驗研究了生物質炭基肥對制種玉米的影響，以期為生物質炭基肥的示范推廣和甘肅省及我國的制種玉米產業可持續發展提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2018年4—9月在張掖市甘州區烏江鎮進行。當地海拔1 520 m，年平均氣溫7.8℃，最低氣溫-28.7℃，最高氣溫38.6℃，年平均降水量128.7 mm，年蒸發量 2 000～2 350 mm，年無霜期 138～179 d。屬典型的溫帶大陸性氣候，其特點是氣候干燥，日照時間長，晝夜溫差大，常年多有風沙，夏季多刮東南風，其余各季多刮西北風。試驗地地勢平坦，肥力中等，地力均勻，在當地具有代表性。試驗地土壤為灌漠土，耕層土壤含有機質11.23 g/kg、全氮0.68 g/kg、速效磷13.3 g/kg、速效鉀202.4 g/kg，pH 8.1。前茬玉米。

1.2 供試材料

供試肥料為三聚生物質炭基肥（N+P2O5+K2O≥40%，養分含量為17-10-13），該肥料以生物質炭為載體，由北京三聚綠能科技有限公司生產并提供；史丹利三元復合肥（N+P2O5+K2O≥45%，養分含量為15-15-15），由史丹利化肥股份有限公司生產并提供；尿素（含N 46%），由甘肅劉家峽化工集團有限責任公司生產并提供；磷酸二銨（總養分含量≥64%，其中含N≥18%、P2O5≥46%），由美國特拉肥料有限公司生產并提供。指示玉米品種為先玉335。

1.3 試驗方法

試驗共設3個處理，處理1為不施肥（CK）；處理2為當地常規施肥（底肥+追施尿素），即底施磷酸二銨300 kg/hm2、三元復合肥600 kg/hm2，拔節期（5月25日）、大喇叭口期（7月25日）、灌漿期（8月25日）分別隨水追施尿素1次，每次施肥量120 kg/hm2；處理3為基施生物質炭基肥，即播種前結合翻地一次性基施生物質炭基肥1 200 kg/hm2；不追肥。試驗采用隨機區組排列，3次重復，小區面積66 m2（10.0 m×6.6 m）。采用覆膜平作種植方式。于2018年4月11日播種，父母本行比2∶6，母本行距為50 cm，株距20 cm，2行父本之間相距30 cm。整個生育期共灌水7次，分別在5月25日、6月10日、6月25日、7月10日、7月25日、8月10日、8月25日各灌水1次，每次灌水量1 200 m3/hm2。其余田間管理同當地大田優化管理。分別在玉米拔節期、大喇叭口期每小區隨機取樣10株玉米調查玉米植株性狀。收獲時（9月11日）每小區隨機取樣10株調查果穗性狀，每小區隨機取3個點，每點1.0 m2測產。

1.4 數據分析

數據統計采用Excel和SPSS軟件進行分析［9-10］。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對制種玉米植株性狀的影響

從表1可以看出，玉米拔節期以基施生物質炭基肥處理的株高最高，為86.7 cm，較當地常規施肥處理高4.0 cm，較不施肥（CK）高7.7 cm；以基施生物質炭基肥處理的玉米根長最長，為10.5 cm，較當地常規施肥處理長2.0 cm，較不施肥（CK）長2.9 cm；以基施生物質炭基肥處理的玉米莖粗最粗，為3.0 cm，較當地常規施肥處理粗0.3 cm，較不施肥（CK）粗0.5 cm。在玉米大喇叭口期以基施生物質炭基肥處理的玉米株高最高，為159.0 cm，較當地常規施肥處理高4.3 cm，較不施肥（CK）高8.0 cm；以基施生物質炭基肥處理的玉米根長最長，為40.7 cm，較當地常規施肥處理長3.0 cm，較不施肥（CK）長5.7 cm；以基施生物質炭基肥處理的玉米莖粗最粗，為3.2 cm，較當地常規施肥處理粗0.4 cm，較不施肥（CK）粗0.6 cm。可以認為，施用生物質炭基肥可促進制種玉米莖稈增高增粗及根系的生長。

表1 不同處理制種玉米拔節期和大喇叭口期的植株性狀

2.2 不同處理對制種玉米果穗性狀的影響

從表2可以看出，以基施生物質炭基肥處理的玉米果穗最長，為20.3 cm，較當地常規施肥處理長0.8cm，較不施肥處理（CK）長2.2 cm；以基施生物質炭基肥處理和當地常規施肥處理的玉米果穗最粗，均為4.9 cm，均較不施肥處理（CK）粗0.2 cm。基施生物質炭基肥處理和當地常規施肥處理的穗軸粗最粗，均為3.0 cm，均較不施肥處理（CK）粗0.2 cm。可見施用生物質炭基肥可促進玉米果穗增長增粗。

表2 不同處理制種玉米的果穗性狀

2.3 不同處理對制種玉米產量的影響

從表3可以看出，基施生物質炭基肥處理和當地常規施肥處理均較對照增產，其中以基施生物質炭基肥處理的折合產量最高，為15 004 kg/hm2，較對照增產3 440 kg/hm2，增產率為22.9%；當地常規施肥處理次之，折合產量為14 023 kg/hm2，較對照增產2 459 kg/hm2，增產率為17.5%。同時可以看出，基施生物質炭基肥處理的玉米折合產量較當地常規施理處肥增產981 kg/hm2，增產率為6.5%。對折合產量進行方差分析表明，基施生物質炭基肥處理與當地常規施肥處理差異顯著，與不施肥處理（CK）差異極顯著；當地常規施肥處理與不施肥處理（CK）差異極顯著。

表3 不同處理制種玉米的產量結果

表4 不同處理制種玉米的籽粒品質指標

2.4 不同處理對制種玉米籽粒品質的影響

籽粒水分、粗淀粉、蛋白質和粗脂肪等物質的含量為制種玉米的重要品質指標。從表4可以看出，基施生物質炭基肥處理的制種玉米籽粒含水量最低，為178.6 g/kg，較不施肥處理（CK）和當地常規施肥處理分別減少46.8、64.7 g/kg；籽粒蛋白質含量最高，為99.9 g/kg，較不施肥處理（CK）和當地常規施肥處理分別增加9.8、3.6 g/kg；籽粒粗淀粉含量最高，為679.0 g/kg，較不施肥處理（CK）和當地常規施肥處理分別增加8.6、6.9 g/kg；籽粒粗脂肪含量最高，為42.8 g/kg，較不施肥處理（CK）和當地常規施肥處理分別增加1.5、1.2 g/kg。由此看出，基施生物質炭基肥處理的玉米籽粒的各品質指標均優于不施肥處理（CK）和當地常規施肥處理，施用生物質炭基肥可改善制種玉米的籽粒品質。

3 結論

試驗結果表明，在河西綠洲灌區一次性基施生物質炭基肥1 200 kg/hm2處理的玉米折合產量最高，為15 004 kg/hm2，較不施肥處理（CK）增產22.9%，較當地常規施肥處理增產6.5%。籽粒含水量最低，為178.6 g/kg；籽粒蛋白質含量、粗淀粉含量、粗脂肪含量均最高，分別為99.9、679.0、42.8 g/kg，較不施肥處理（CK）分別增加9.8、8.4、1.5 g/kg；較當地常規施肥處理分別增加3.6、6.9、1.2 g/kg。可見，施用生物質炭基肥不但可有效地促進制種玉米的生長發育，促進果穗增長增粗，提高玉米產量和玉米品質。適宜在河西綠洲灌區及其他類似地區應用。