有機(jī)肥配施土壤調(diào)理劑對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

孫國(guó)鋒，顧祝禹，黃博陽(yáng)，劉芬芬，廖建勛，宋敏燕，涂圣梅，湯園園

（1.建始縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖北 恩施 445300；2.武漢市秀谷科技有限公司，武漢 430000）

土壤是農(nóng)業(yè)發(fā)展之要，糧食安全之基，農(nóng)民立命之本。化肥過(guò)量與不合理施用導(dǎo)致了土壤板結(jié)、土壤肥力下降、肥料利用率低、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降等一系列問(wèn)題，同時(shí)還對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅，成為制約中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大環(huán)境問(wèn)題［1-3］。因此，優(yōu)化施肥，增加土壤肥力，緩解土壤酸化，對(duì)提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì)和振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的基礎(chǔ)，土壤中有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤保水保肥、改善土壤環(huán)境起到重要作用，是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)［4，5］。施用有機(jī)肥是常見(jiàn)的培肥手段，有機(jī)肥在一定程度上能有效提高土壤中有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀的含量，同時(shí)補(bǔ)充植物生長(zhǎng)所需的礦質(zhì)元素［6-8］。研究表明，與施用單一的氮、磷、鉀肥相比，有機(jī)肥不僅能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，同時(shí)也能為土壤補(bǔ)充大量的微量元素［9］。趙軍等［10］研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代部分化肥不僅能提高水稻和小麥的產(chǎn)量，而且能提高土壤微生物的生物量，增加土壤養(yǎng)分，減輕長(zhǎng)期施用化肥對(duì)土壤的危害。土壤調(diào)理劑能夠在一定程度上調(diào)節(jié)土壤pH，改善土壤理化性質(zhì)，降低土壤中重金屬元素的生物有效性，從而減少農(nóng)作物對(duì)重金屬元素的吸收，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)［11-13］。隨著中國(guó)改革開(kāi)放與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)糧食產(chǎn)量與品質(zhì)的需求逐漸增加，而土壤肥力呈下降趨勢(shì)，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢或停滯，糧食的品質(zhì)也逐漸下降。因此，需要改良土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤肥力，提高糧食的產(chǎn)量與品質(zhì)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要問(wèn)題。大量研究都是用單一施肥方式來(lái)改善土壤理化性質(zhì)，但從不同用量有機(jī)肥配施土壤調(diào)理劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的研究較少［14，15］。因此，選取恩施州高坪鎮(zhèn)為研究對(duì)象，分析不同用量的有機(jī)肥配施土壤調(diào)理劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的改良效果，并對(duì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量進(jìn)行分析，旨在闡明不同用量的有機(jī)肥與土壤調(diào)理劑對(duì)土壤理化性質(zhì)和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的影響，以期為改善土壤理化性質(zhì)、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

試驗(yàn)地設(shè)在湖北省恩施土家族苗族自治州（簡(jiǎn)稱(chēng)恩施州）高坪鎮(zhèn)，該區(qū)域位于湖北省西南部，地勢(shì)西高東低，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光照充足，降雨充沛，年均溫14.9 ℃，年降水1 400～2 300 mm。耕作方式采用旋耕，主要種植水稻和玉米。耕地類(lèi)型主要包括旱地、水田和水澆地。試驗(yàn)土壤的理化性質(zhì)為，pH 為6.12，土壤容重為1.42 g/cm2，有機(jī)質(zhì)為22.33 g/kg，全氮1.56 g/kg，有效磷42.77 mg/kg，速效鉀154.97 mg/kg。

1.2 供試材料

玉米品種為康農(nóng)玉108，全生育期130 d 左右，供試有機(jī)肥于市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，其主要成分有機(jī)質(zhì)含量為51.20%，總養(yǎng)分占6.48%，水分占24.57%。供試土壤調(diào)理劑主要成分為二氧化硅、氧化鈣，pH 10.39，其中32.51%氧化鈣、26.42%二氧化硅、4.83%氧化鎂。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

土壤調(diào)理劑用量為1 500 kg/hm2，用法用量參照廠家說(shuō)明書(shū)。試驗(yàn)設(shè)置5 個(gè)處理，CK 為對(duì)照組；處理1（T1），有機(jī)肥（1 500 kg/hm2）+土壤調(diào)理劑（1 500 kg/hm2）；處理2（T2），有機(jī)肥（3 000 kg/hm2）+土壤調(diào)理劑（1 500 kg/hm2）；處理3（T3），有機(jī)肥（4 500 kg/hm2）+土壤調(diào)理劑（1 500 kg/hm2）；處理4（T4），有機(jī)肥（6 000 kg/hm2）+土壤調(diào)理劑（1 500 kg/hm2）。每種處理3 次重復(fù)，共15 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為50 m2，且各小區(qū)隨機(jī)排列。玉米寬窄行種植，寬行60 cm，窄行40 cm，株距25 cm，地膜覆蓋。施肥方式及田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锵嗤?/p>

1.4 樣品的采集與分析

在玉米成熟時(shí)期對(duì)土壤進(jìn)行取樣，在表層土壤（0～20 cm）取3 點(diǎn)混合土樣，將土樣混勻，去除雜質(zhì)，自然風(fēng)干、混勻后過(guò)1 mm 篩保存，用于測(cè)定土壤指標(biāo)，土壤的理化性質(zhì)均按照常規(guī)的測(cè)定方法進(jìn)行檢測(cè)［16］。土樣pH 測(cè)定采用電位計(jì)法，水土比為5∶1，土壤容重測(cè)定采用環(huán)刀法，土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法，土壤全氮測(cè)定采用凱式定氮法，土壤有效磷測(cè)定采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，土壤速效鉀測(cè)定采用中性NH4Ac浸提-火焰光度比色法。在玉米成熟后對(duì)每個(gè)小區(qū)玉米子粒稱(chēng)干重，計(jì)算單位面積產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel、Origin 和SPSS 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和簡(jiǎn)單分析，文中的數(shù)據(jù)結(jié)果均為平均值，并進(jìn)行相應(yīng)的圖表繪制，各處理之間采用單因素方差分析（ANOYA）和Duncan 法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

根據(jù)試驗(yàn)后采樣檢測(cè)分析，土壤中pH、有機(jī)質(zhì)、土壤容重、全氮、有效磷、速效鉀的含量見(jiàn)表1。由表1 可知，與CK 相比，T1 至T4 處理土壤pH 均顯著升高（P＜0. 05），分別提高了2.94%、3.26%、3.75%、3.92%；T1 至T4 處理土壤有機(jī)質(zhì)的含量均呈上升趨勢(shì)，且各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著（P＞0.05），其中T4 有機(jī)質(zhì)含量最高，為24.47 g/kg；與CK相比，T1 至T4 處理土壤容重均呈下降趨勢(shì)，分別降低了3.52%、6.34%、7.04%、7.04%，而各處理土壤容重與對(duì)照組差異不顯著（P＞0.05）。與CK 相比，T1至T4 處理土壤全氮、有效磷、速效鉀的含量均有一定程度的提高，全氮與速效鉀的含量均呈先增加后降低的趨勢(shì)，其中T4 處理有效磷顯著高于對(duì)照（P＜0.05），T3 與T4 處理速效鉀顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。有機(jī)肥配施土壤調(diào)理劑能夠有效改善土壤pH，降低土壤容重，增加土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷與速效鉀的含量，并為作物的生長(zhǎng)提供大量營(yíng)養(yǎng)元素。

表1 不同處理土壤的理化性質(zhì)

2.2 不同處理土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析

不同處理土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性分析見(jiàn)表2。由表2 可知，土壤pH 與有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀呈正相關(guān)，與容重呈負(fù)相關(guān)。土壤pH 與有效磷呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），有效磷與速效鉀呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。由于試驗(yàn)區(qū)土壤呈弱酸性，土壤調(diào)理劑本身pH 較高，且含有大量礦質(zhì)元素，有機(jī)肥含有大量有機(jī)質(zhì)與氮磷鉀，因此有機(jī)肥配施土壤調(diào)理劑能夠在一定程度上調(diào)節(jié)土壤pH，增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷與速效鉀的含量，降低土壤容重，提高土壤肥力，有利于植物生長(zhǎng)發(fā)育。

表2 不同處理土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性分析

2.3 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

有機(jī)肥配施土壤調(diào)理劑對(duì)玉米產(chǎn)量的影響見(jiàn)圖1。施用一定量的土壤調(diào)理劑與有機(jī)肥后各處理玉米的產(chǎn)量均呈上升趨勢(shì)，隨著有機(jī)肥用量的增加，玉米產(chǎn)量增加不明顯。與CK 相比，T1 至T4 處理的玉米子粒產(chǎn)量分別增加了4.55%、5.95%、7.16%、7.56%，且T2 至T4 處理玉米產(chǎn)量顯著高于對(duì)照（P＜0.05），其中T4 處理增產(chǎn)效果最好，產(chǎn)量為8 719 kg/hm2。這表明適當(dāng)?shù)脑鍪┯袡C(jī)肥與土壤調(diào)理劑能夠提高玉米產(chǎn)量。

圖1 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

3 討論

有機(jī)質(zhì)是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)，是微生物生命活動(dòng)能量的來(lái)源，為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供養(yǎng)分，肥沃的土壤能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)與發(fā)育，有助于農(nóng)作物產(chǎn)量的提高［17，18］。施用有機(jī)肥與土壤調(diào)理劑能夠提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，改善過(guò)量施用化肥造成的土壤板結(jié)與土壤酸化等問(wèn)題［19，20］。有機(jī)肥含有大量的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀與礦質(zhì)元素，有助于改善土壤肥力和補(bǔ)充土壤養(yǎng)分庫(kù)。馮煥德等［21］研究表明，施用羊糞有機(jī)肥能降低果園土壤容重，增加土壤總孔隙度，提高土壤養(yǎng)分含量。土壤調(diào)理劑中含有大量的Si、Ca、Mg 等元素，且自身pH 較高，在一定程度上能夠提升土壤pH，并為土壤提供大量礦質(zhì)元素，同時(shí)土壤調(diào)理劑中高活性物資以水為媒介，能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤的通透性［22］。施用有機(jī)肥與土壤調(diào)理劑后，土壤pH、有機(jī)質(zhì)、容重、全氮、有效磷、速效鉀均得到改善，土壤pH 與有效磷呈顯著正相關(guān)，有效磷與速效鉀呈極顯著正相關(guān)，T4 處理土壤pH、有效磷、速效鉀的改善效果顯著，這與常虹等［19］的研究一致。當(dāng)有機(jī)肥的施用量為4 500 kg/hm2時(shí)，隨著有機(jī)肥用量的增加，土壤肥力增加量逐漸降低，考慮施肥量與經(jīng)濟(jì)等綜合因素，T3 處理效果較好，該處理土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀的含量較對(duì)照組分別提高了3.76%、8.37%、8.97%、11.36%、14.02%，土壤容重降低了7.04%。

較好的土壤肥力有助于植物的生長(zhǎng)發(fā)育，并能夠提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。曾強(qiáng)等［23］研究表明，農(nóng)家肥添加功能菌劑配施土壤調(diào)理劑能夠有效促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，提高煙株的抗病性和煙葉產(chǎn)量。謝元梅等［24］研究表明，有機(jī)肥與土壤調(diào)理劑配施對(duì)蜜脆果實(shí)品質(zhì)具有改善作用，有助于提高單果重量。周先林等［25］通過(guò)研究土壤調(diào)理劑與有機(jī)肥配施對(duì)西瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)土壤調(diào)理劑和有機(jī)肥配施可有效促進(jìn)西瓜生長(zhǎng)發(fā)育，提高西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，同時(shí)對(duì)西瓜田間長(zhǎng)勢(shì)和抗病性也有一定促進(jìn)作用。研究表明，有機(jī)肥與土壤調(diào)理劑能夠在一定程度上提高玉米產(chǎn)量，且T2 至T4 處理玉米的產(chǎn)量顯著高于對(duì)照。隨著有機(jī)肥用量的增加，玉米產(chǎn)量增加趨勢(shì)逐漸降低。因此，施用有機(jī)肥與土壤調(diào)理劑時(shí)需對(duì)土壤理化性質(zhì)、作物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合考慮，應(yīng)因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行考慮施用量。

4 結(jié)論

1）有機(jī)肥配施土壤調(diào)理劑對(duì)土壤改良效果較好，使土壤環(huán)境能夠更好的適應(yīng)植物的生長(zhǎng)與發(fā)育。土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀的含量較對(duì)照組分別提高了2.94%～3.92%、4.03%～9.58%、4.49%～6.41%、6.22%～11.92%、7.72%～13.49%，土壤容重降低了3.52%～7.04%。

2）相關(guān)分析表明，土壤pH 與有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀呈正相關(guān)，與容重呈負(fù)相關(guān)。土壤pH 與有效磷呈顯著正相關(guān)，有效磷與速效鉀呈極顯著正相關(guān)。

3）施用一定量的土壤調(diào)理劑與有機(jī)肥能有效提高玉米的產(chǎn)量，但隨著有機(jī)肥用量的增加玉米產(chǎn)量增加量呈降低趨勢(shì)，考慮施肥量與經(jīng)濟(jì)等綜合因素，施用1 500 kg/hm2土壤調(diào)理劑與45 00 kg/hm2有機(jī)肥效果較好。