秸稈還田條件下氮肥對玉米產量和土壤肥力的影響

解占軍柳赟博韓瑛祚王秀娟

(1.遼寧省農業科學院植物營養與環境資源研究所，遼寧 沈陽 110161； 2.凌源市現代農業服務中心，遼寧凌源 122500)

農作物秸稈是一種含碳豐富的能源物質，對保持和提高土壤肥力以及農業的可持續發展具有重要作用[1]。

秸稈還田是合理利用生物質資源和促進農業可持續發展的一種有效方式，是一項有效的保護性耕作措施[2]。秸稈還田能促進土壤有機質積累[9，10]，改善土壤結構[3～5]，減緩地力衰 竭，增加 作物產量[6～7]。氮素是玉 米生長發育的必需營養元素之一，適宜的氮肥用量會提高玉米產量，過量施氮玉米產量會下降[8]，同時也會造成氮肥利用率降低，經濟效益下降，以及相應的環境問題[9～10]。在秸稈還田培肥土壤的條件下保障作物產量的基礎上，減少化肥使用量，是提高土壤肥力和化肥利用率，減少環境污染的施肥措施[11]。東北春玉米秸稈年產量6 849萬t，占全國米秸稈總量31%[12]。玉米種植長期過量施用化肥，有機物料投入少，導致土壤退化[13]。

本文研究玉米秸稈還田條件下氮肥對玉米產量及土壤肥力的影響，對玉米土壤培肥及氮肥合理應用具有實際意義玉。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點位于遼寧省鐵嶺市鐵嶺縣。試驗土壤為棕壤，耕層土壤機質含量15.3 g/kg，全氮為1.04 g/kg、堿解氮為123 mg/kg，全磷為0.40 g/kg、速效磷為20.9 mg/kg，全鉀為16.3 g/kg、速效鉀為108 mg/kg，pH值6.0，容重為1.364 g/cm3。

1.2 試驗設計

本試驗采用隨機區組設計，共設4個處理。分別為：

T1、常 規 氮 肥(N 210 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)；

T2、秸稈還田+常規氮肥 (秸稈+N 210 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)；

T3、秸稈還田+控釋氮肥(秸稈+N 210 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)；

T4、秸稈還田+控釋氮肥減氮15%(秸稈+N 178.5 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)。

小區面積36 m2，3次重復。試驗在2018年進行，4月播種，9月收獲，傳統壟作栽培，種植密度為60 000株/hm2，肥料在播種時一次性施入，其他管理按當地傳統方式進行。秸稈粉碎翻壓還田，還田深度為30 cm。

1.3 供試材料

供試玉米品種為鐵研58，供試肥料為金正大控釋肥(N 26%，P2O511%，K2O 11%)，尿素(N：46%)，磷酸氫二銨(N：18%、P2O5：46%)，硫酸鉀(K2O：50%)。

1.4 樣品采集與測定方法

基礎土樣于試驗前采集0～20 cm耕層土壤，多點混成一個土壤樣品，測定土壤堿解氮、有效磷、有效鉀、全氮、全磷、全鉀、有機質、pH等指標。

收獲期每個小區采用五點混合取樣法，采集0～20 cm耕層土壤，測定土壤堿解氮、有效磷、有效鉀、全氮、全磷、全鉀、有機質等指標。

測定方法按常規分析方法[14]，土壤堿解氮測定用堿解擴散法；土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤有效鉀采用NH4OAc浸提，火焰光度計法測定；土壤全氮測定采用半微量開氏法；土壤全磷采用NaOH熔融，鉬銻抗比色法測定；土壤全鉀用NaOH熔融，火焰光度計法測定；有機質含量測定采用重鉻酸鉀外加熱法；pH采用2.5∶1水土比浸提，酸度計測定。植物全氮用H2SO4-H2O2消煮，半微量開氏法測定。

收獲期每個小區選取中間2壟進行測產(面積為12 m2)，測定玉米鮮穗質量，每個樣區取10株玉米曬干考種。曬干后10穗玉米進行人工脫粒，測定玉米籽粒干重，最后折算單位面積的籽粒產量(按14%含水量計算)。

1.5 計算方法及數據分析

數據采用Excel進行整理分析并作圖，采用SPSS 19.0軟件做相關統計分析，多重比較采用Duncan法，顯著水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 不同處理對玉米產量的影響

如圖1所示，對玉米產量方差分析表明，與T1相比，秸稈還田配施氮肥處理產量有增加的趨勢。T2和T3產量顯著增加，分別增加了4.79%和5.27%，但兩者之間差異未達顯著水平。T4產量與T1相比僅增加了1.24%并未達到顯著水平。

圖 1 不同處理對玉米產量的影響Figure 1 Yield of maize under different treatments

2.2 不同處理對土壤有機質和養分含量的影響

秸稈還田處理T2、T3、T4土壤有機質含量分別為18.93 g/kg、18.98 g/kg和18.66 g/kg，與T1相比提高幅度分別為12.68%、12.98%和11.07%，但該三處理間差異未達顯著水平。秸稈還田處理土壤有機質平均含量為18.88 g/kg，說明秸稈還田能夠提高土壤有機質含量。

秸稈還田處理T2、T3、T4土壤全氮含量分別為1.28 g/kg、1.28 g/kg和1.25 g/kg，與T1相比，分別增加了15.68%、15.41%和12.79%，差異顯著，但三者之間差異不顯著。說明秸稈還田能夠增加土壤全氮含量。

T3、T4、T5處理土壤有效鉀含量分別比T1增加了15.00%、13.00%和11.33%，達顯著水平。但對土壤全磷、全鉀、堿解氮和有效磷含量的影響不顯著。

表 1 不同處理對土壤有機質和養分含量的影響Table1 Effects of different treatments on topsoil organic matter and nutrient content

3 結論與討論

試驗結果表明，與常規氮肥相比，秸稈還田配施氮肥玉米產量明顯增加，秸稈還田配施控釋氮肥玉米產量增加幅度大于秸稈還田配施常規氮肥，但差異未達顯著水平，配施控釋氮肥減氮15%增加玉米產量，但差異不顯著。以往研究結果表明，秸稈還田平均提高玉米、小麥和水稻產量達7.0%[15]，提高大麥、小麥和玉米產量達6%[16]。這可能與秸稈還田提高土壤肥力、補充土壤養分含量有關，從而增加產量[17～19]。

試驗結果表明，秸稈還田增加土壤有機質和全氮含量，提高了土壤速效鉀含量。這與相關研究結果一致[20～22]。但秸稈還田對土壤全鉀含量影響不大。可能因為作物秸稈中鉀主要以水溶態鉀形式存在，在短時間內即可腐解釋放鉀[23]。秸稈還田對土壤全磷、有效磷和堿解氮含量影響不大。秸稈還田對土壤養分的影響與土壤類型、生態條件、秸稈來源、還田方式有、秸稈釋放養分的進程存在差異有關[24]。