不同施肥种类对玉米产量及土壤性状的影响分析

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  摘    要:玉米在生长过程中需要大量氮、磷、钾肥,施肥过多虽会对玉米产量产生正面的影响,但或多或少会改变施肥区域土壤特性。通过田地试验,分析不同施肥种类对玉米产量及土壤性状的影响,为提高玉米生产力与化肥利用率提供技术支持。
  关键词:施肥种类;玉米产量;土壤性状;影响
  文章编号:1005-2690(2021)17-0034-02       中国图书分类号:S513       文献标志码:B
  2020年,山东省胶州市农业农村局承担耕地地力保护、质量提升项目和有机肥替代化肥试验,深入探究不同施肥种类对玉米产量及土壤性状的影响。胶州市属于暖温带季风性气候,降水集中、雨热同季。农用地面积占总体面积73.61%,耕地率属于全国最高省份,其粮食种植以小麦、秋玉米为主。2020年全市粮食总产量达36.2万t,其中玉米22.4万t,占比达61.88%,其中化学肥料发挥着关键作用,但在现有的玉米生产中,存在重施肥,尤其是氮肥的情况。种植人员无法科学合理的搭配各种化学肥料和施肥方式,很容易导致土壤养分失衡,肥料有效利用率也十分有限,不利于胶州市玉米产业的长远发展[1]。
  1   材料与方法
  1.1   试验地概况
  试验于2020年6月10日开始播种,10月10日收获。试验地址为山东省胶州市里岔镇大河流村,位于东经119°37′~ 120°12′、北纬36°00′~ 36°30′,属于暖温带半湿润季风区大陆性气候,全年四季分明,光照充足,热量丰富,年平均气温13 ℃,年平均降水量为680.5 mm,无霜期约为210 d。试验前土壤基础养分含量为有机质16.28 g/kg,有机磷19.53 g/kg,全氮含量1.13  g/kg,速效钾含量126.75 g/kg,pH值8.35 。
  1.2   试验设计
  该试验于2020年6月10日开始播种,共有4个处理方式,3次重复,单因素随机区组设计[2],处理Ⅰ为不施肥处理,处理Ⅱ为普通化肥,处理Ⅲ为有机肥,处理Ⅳ为化肥+有机肥(按照112.5 kg/hm2的纯氮施用),其余均按照225 kg/hm2的纯氮用量进行处理。小区面积为50 m2,共12个小区,其他管理同常规大田管理。
  1.3   材料及设备
  供试肥料为商品玉米专用肥(N-P2O5-K2O:25-15-8),有机肥为商品有机肥,以蘑菇渣和鸡粪为主。主要使用设备为,烘箱、分析天平(感量1/10 000)、钢卷尺及6 m测距杆。
  1.4   田间取样及测定方法
  1.4.1   土壤取样
  玉米成熟种植前及收获后在小区内分别随机选取3个样品点进行取样,每个取样点采集0~200 cm土层土壤,均匀混合后作为一个样品存贮于4 ℃空间内。
  1.4.2   测定方法
  针对不同土壤成分采用不同测定方法,其中土壤微生物含量测定可使用传统稀释倒平板法或平板计数法(结合牛肉膏蛋白胨培养基及PDA培养基培养检测微生物数量,培养温度均控制在28 ℃,根据培养基上生长的菌落群确定土壤中微生物数量);对于土壤中氮素含量,可采用开氏法,用硫酸消煮样品的方法测定土壤中氮素含量;土壤容重、孔隙率测定采用环刀法、常规方法;pH 值测定采用常规法[3]。
  2   结果与分析
  2.1   不同施肥种类对玉米产量的影响
  由试验可知,不同施肥处理方法对玉米产量影响不同,其中处理Ⅳ影响最明显。4种不同施肥处理方式中,棒心质量为,处理Ⅰ为24.48 g/株,处理Ⅱ为23.61 g/株,处理Ⅲ为24.91 g/株,处理Ⅳ为25.30 g/株。其中,处理Ⅳ总粒质量为147 g/株,相较于处理Ⅲ的138 g/株提高了6.5%,处理Ⅱ的135 g/株提高了8.9%,其总粒质量和棒心质量施肥处理方式排序为处理Ⅳ>处理Ⅲ>处理Ⅰ>处理Ⅱ。玉米的总鲜质量也发生了一定变化,处理Ⅳ为0.73 kg/株,相较于处理Ⅲ的0.69 kg/株、处理Ⅱ的0.66 kg/株,分别提升5.8%、10.6%;玉米质量中处理Ⅳ为0.30 kg/株,相较于处理Ⅲ、处理Ⅱ的0.28 kg/株、0.27 kg/株,分别提高7.1%、11.1%。由上可知,处理Ⅳ,即化肥+有机肥处理不仅能提高玉米产量,还能提升植株中物质能量的有效转化,而单施有机肥或化肥虽然有一定效益,但效果不明显,这说明单施化肥虽然能提高玉米产量,但是无法提升物质能量转化有效性。
  2.2   不同施肥种类对土壤微生物含量影响
  由试验可知,不同施肥种类会对土壤中微生物含量产生影响,具体可划分为真菌与细菌[4-6]。从真菌数量和种类看,土壤真菌主要集中在0~60 cm深的土层中,数量大致为103~104 CFU/g,100 cm以下真菌存在较少,4种处理方式对不同深度土壤中真菌含量没有产生较大影响。以0~20 cm深的土层为例,处理Ⅳ中包含的真菌种类较多,包括曲霉属、毛壳菌属、木霉属、漆斑菌属、被孢霉属、青霉属、毛霉属、双足囊菌属等8种;处理Ⅰ种类最少,共5种,分别为曲霉属、木霉属、漆斑菌属、被孢霉属、毛霉属;处理Ⅱ和处理Ⅲ分别检测出7种,4种处理中均出现了曲霉属和木霉属。
  细菌能够真实反映土壤环境和肥力情况,不同深度土层不同处理方式中,土壤中细菌含量均发生一定变化[7]。在0~200 cm土层中,4个处理方式均呈现相同变化趋势,即0~40 cm中细菌数量最多,40~100 cm时数量明显下降,120~200 cm中细菌数量保持稳定,均维持在105~106 CFU/g范围内;同一深度土层不同,采用不同施肥处理方式细菌数量也会发生变化,在0~20 cm土层中,处理Ⅳ细菌含量为9.7×105 CFU/g,处理Ⅱ细菌含量为1.0×107  CFU/g,處理Ⅰ细菌含量为3.7×106  CFU/g,其中处理Ⅳ细菌含量最多;在20~60 cm土层中,处理Ⅳ的细菌含量为1.0×107 CFU/g,明显高于其他3个处理;在60 cm土层以下,4个处理方式细菌数量差异不大。综合可知,在60 cm以下土层中,细菌数量变化差异较小,在这其中处理Ⅳ细菌含量和种类最为丰富。   与此同时,检测0~20 cm深的土层可知,处理Ⅳ中共检测出7个细菌种类,包括芽孢菌属、假单胞菌属、地杆菌属、微杆菌属、溶杆菌属、寡养假单胞菌属、无色杆菌属;处理Ⅰ种类最少,共4种;处理Ⅱ和处理Ⅲ分别检测出5种,芽孢菌属、假单胞菌属是土壤中较为稳定的微生物类群,在4个处理中均有出现。
  2.3   不同施肥种类对土壤氮素影响
  氮是植物生长中不可或缺的营养元素,主要有硝态氮、铵态氮。4个处理方式对不同土层硝态氮、铵态氮含量产生一定影响,其主要变化发生在0~40 cm土层中,40 cm下氮含量级变化较小,具体变化如下:
  (1)硝态氮,在0~20 cm土层中,4个处理方式产生的硝态氮差异变化明显,处理Ⅳ为8.67 mg/L,处理Ⅲ为4.52 mg/L,处理Ⅱ为18.7 mg/L,处理Ⅰ为0.54 mg/L,高低差异变化为处理Ⅱ>处理Ⅳ>处理Ⅲ>处理Ⅰ。
  (2)铵态氮,在0~20 cm土层中,4个处理方式产生的铵态氮含量存在较大差异,处理Ⅳ为2.38 mg/L,处理Ⅲ为1.50 mg/L,处理Ⅱ为0.70 mg/L,处理Ⅰ为0.54 mg/L,高低差异变化为处理Ⅳ>处理Ⅲ>处理Ⅱ>处理Ⅰ;在20~40 cm土层中,铵态氮含量发生一定变化,为处理Ⅳ>处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅰ,综上在硝态氮和铵态氮综合计算中,处理Ⅳ含量为11.05 mg/L,处理Ⅲ为6.02 mg/L,处理Ⅱ为19.4 mg/L,处理Ⅰ为1.08 mg/L,其含量高低排序为处理Ⅱ>处理Ⅳ>处理Ⅲ>处理Ⅰ,试验结果说明土壤中胶体容易吸附铵态氮,处理Ⅳ更容易保持土壤肥效。
  2.4   不同施肥种类对土壤容重、孔隙率影响
  研究表明,不同施肥种类对土壤容重、孔隙率影响略有不同,其中处理Ⅳ、处理Ⅲ、处理土壤Ⅱ容重有下降,土壤孔隙率有所增加,其处理Ⅳ作用最为明显,处理Ⅰ土壤容重则有所上升,增加了1%。土壤孔隙率下降了1%,产生这一结果的原因可能是施肥种类对腐解速率造成了影响。
  3   讨论与结论
  该试验通过对山东省胶州市玉米不同施肥种类进行研究,测定4个施肥种类对玉米产量、土壤性状的影响。结果表明,化肥加有机肥的施肥种类,不仅能提升玉米产量,还能提高玉米果实转化效率,具有十分积极的影响。
  土壤微生物作为测定土壤质量的重要生物指标,土壤细菌大多存在于0~200 cm土层中,其中0~60 cm细菌含量最多,化肥加有机肥混合施肥方式产生的细菌数量和种类明显高于其他3个单施处理方式,且在0~20 cm土层中细菌种类最为丰富。土壤中铵态氮含量最高,其次为硝态氮,这是因为铵态氮容易被土壤吸收,不易淋失,硝态氮容易淋溶至地下。由此可知,混合施肥方式是实现玉米增产提质的重要举措。
  参考文献:
  [ 1 ] 赵飞燕,吴秋平,韩燕.不同施肥方式对玉米生长及产量的影响[J].山西农业科学,2018,46(10):1668-1670.
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  [ 6 ] 李传友,杨立国,赵丽霞,等.土壤深松对春玉米生长特性的影响[J].中国农学通报,2014,30(18):233-237.
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