多功能玉米专用肥筛选及改土培肥效果研究

2013-03-03张春梅秦嘉海王爱勤闫治斌

甘肃农业科技 2013年11期

闫芳，张春梅，秦嘉海，王爱勤，闫治斌

（1.河西学院生态与绿洲农业研究院，甘肃张掖 734000；2.河西学院农业与生物技术学院，甘肃张掖 734000；3.中国科学院兰州化学物理研究所，甘肃兰州 730000；4.甘肃敦煌种业股份有限公司，甘肃酒泉 735000）

甘肃河西内陆灌区凭借得天独厚的自然条件和区位优势，先后吸引了美国杜邦先锋等90多家国内外种业集团，建立了玉米制种基地10万hm2[1]，已成为全国规模最大的玉米制种基地。目前，由于玉米制种面积大，连作年限长，同一地块连年种植玉米，连续吸收同类型的元素[2]，造成土壤养分比例失衡，制种玉米品质和产量下降，影响了制种玉米产业的可持续发展。因此，我们应用作物营养平衡施肥理论和改土培肥理论，选择土壤结构改良剂聚乙稀醇与腐熟牛粪、糠醛渣[3～5]、复混肥、保水剂按比例组合，通过与传统化肥进行比较试验，筛选出集营养、保水、改土为一体的多功能专用肥，并研究了多功能专用肥对土壤理化性状及玉米产量的影响。

1 材料与方法

1.1 供试材料

指示玉米品种为沈单304号。供试肥料为CO（NH2）2（含N 46%）、（NH4）2HPO4（含N 12%，P2O546%）、ZnSO4·7H2O（含Zn 23%）、河西学院自主研发的复混肥（含有机质130.6 g/kg、N 260.0 g/kg、P2O5140.0 g/kg、Zn 9.2 g/kg）、糠醛渣（含有机质763.6 g/kg、全氮 5.5 g/kg、全磷 2.3 g/kg、全钾11.8 g/kg、pH为2.1，粒径2～3mm）、牛粪（含有机质363.5 g/kg、全氮5.4 g/kg、全磷2.3 g/kg、全钾7.7 g/kg，粒径2～20mm）。供试聚乙稀醇（粒径0.05～1.00mm）为天津市光复精细化工研究所生产，保水剂（吸水倍率645 g/g，粒径1～2mm）为甘肃民乐福民精细化工有限公司生产。用作盆栽试验的土壤采自张掖市甘州区沙井镇坝庙村连续种植制种玉米8 a的耕种风沙土[6]，0～20 cm土层含有机质23.61 g/kg、碱解氮64.21 mg/kg、速效磷12.34mg/kg、速效钾153.25mg/kg，pH为8.43。陶土盆钵口径180mm，底径160mm，高160mm；胶木桶口径300mm，底径280mm，高350mm。

1.2 试验方法

试验分别于2011、2012年4—10月在河西学院生命科学实验楼顶进行。

1.2.1 多功能专用肥配方筛选采用L9（35）正交表设计，试验因子为腐熟牛粪（A）、糠醛渣（B）、复混肥（C）、聚乙烯醇（D）、保水剂（E），每因素设3个水平，3次重复，共9个处理（表1）。试验播前称取过2mm筛的风干土1 000 g，加入陶土盆内，按表1因子与水平编码中的设计准确称取各种供试材料与盆钵内风干土混合均匀，将盆钵置于楼顶阳台上。选择大小一致的玉米种子于2011年4月30日播种，播种深度2 cm，每盆12粒，浇水400mL/盆，保证土壤自然含水量达40%。播后每隔3 d定量浇水400mL/盆，玉米出苗后间苗，留苗10株/盆。2011年6月30日玉米出苗后45 d取3株幼苗测定地上部分鲜重，然后将幼苗地上部分放入烘箱内，105℃杀青30min，80℃烘干至恒重，再测定地上部分干重。采用正交试验方法，分别计算因素间的T值和R值，确定因素间最佳组合，组成多功能专用肥配方，并在室内测定其有机质、全N、P2O5、K2O、Zn和吸水倍率。

表1 L9（35）正交试验设计

1.2.2 多功能专用肥与传统化肥比较试验共设3个处理，处理1（CK）为不施肥；其余2个处理投入相同量的N、P2O5，分别为N 150.00、P2O550.00 kg/hm2，即处理2施传统化肥，CO（NH2）2、（NH4）2HPO4投入量分别为283.54、108.70 kg/hm2；处理3为经正交试验筛选出的最佳配方多功能专用肥7 042.25 kg/hm2。3次重复，随机区组排列。2012年4月10日称取过10mm筛的风干土10 kg加入胶木桶内，按试验方案准确称取肥料均匀混合，取1/3肥料与胶木桶内风干土充分混合做底肥，将盆钵置于楼顶阳台上，4月17日浇水8 000mL/盆，使土壤自然含水量达到80%；浇水后第5 d播种，播深5 cm，每桶播种8粒，以后每隔3 d定量浇水5 000mL，使土壤自然含水量达到50%。出苗后间苗，每桶留苗6株。出苗后45 d采集3株玉米样测定株高、茎粗、生长速度、地上部分鲜重、地上部分干重。其余2/3肥料在玉米拔节期结合浇水追施。9月2日收获，收获后晾晒30 d，然后进行室内考种，测定穗粒数、穗粒重、百粒重，每个盆钵单独计产后将折合产量进行统计分析。9月5日采集0～20 cm土样在阴凉干燥处风干，测定土壤理化性状。在盆钵内用环刀取原状土测定土壤容重，土壤团聚体采用湿筛法测定，土壤有机质采用重铬酸钾法测定，土壤pH采用5∶1水土比浸提，用pH-2F数字pH计测定。植物学性状、经济性状及产量采用多重比较，LSR检验。

2 结果与分析

2.1 多功能专用肥配方

通过表2可以看出，各处理因素间效应（R）从大到小依次是C、A、B和E、D，说明影响玉米幼苗地上部分干重的因素依次为复混肥（C）、牛粪（A）、糠醛渣（B）和保水剂（E）、聚乙烯醇（D）。比较各因素不同水平的T值，可以看出，A1＞A3＞A2，B1＞B2＞B3，说明牛粪（A）和糠醛渣（B）适宜用量分别为3 480、2 667mg/1 000 g土。C2＞C3＞C1，说明玉米幼苗地上部分干重随专用复混肥（C）施用量的增大而增加，但复混肥（C）施用量超过462 mg/1 000 g土后，地上部分干重又随复混肥（C）施用量的增大而降低。D3＞D2＞D1，E3＞E2＞E1，说明随聚乙烯醇（D）和保水剂（E）用量的增加，玉米幼苗地上部分干重在增加。从各因素的T值可以看出，因素间最佳组合是A1B1C2D3E3，即牛粪（A）、糠醛渣（B）、复混肥（C）、聚乙烯醇（D）、保水剂（E）用量分别为3 480、2 667、462、39、21mg/1 000 g土，组合比例为520∶400∶71∶6∶3。经室内测定，该配方含有机质376.8 g/kg、N 18.5 g/kg、P2O59.9 g/kg、K2O 4.1 g/kg、 Zn 0.06 g/kg，吸水倍率245 g/g，价格410元/t。

2.2 多功能专用肥对风沙土物理性状的影响

2.2.1 土壤容重从表3可以看出，不同处理风沙土容重大小依次为对照（CK）、传统化肥、多功能专用肥，其中多功能专用肥分别较传统化肥、对照（CK）降低了0.03、0.05 g/cm3。对土壤容重进行方差分析的结果表明，多功能专用肥与传统化肥、对照（CK）之间差异达极显著水平；传统化肥与对照（CK）之间差异不显著。这与多功能专用肥中牛粪和糠醛渣使土壤疏松，容重降低有关。

2.2.2 总孔隙度从表3可以看出，不同处理风沙土总孔隙度由大到小依次为多功能专用肥、传统化肥、对照（CK），其中多功能专用肥较传统化肥、对照（CK）分别增加了1.13、1.89百分点。对风沙土总孔隙度进行方差分析的结果表明，多功能专用肥、传统化肥、对照（CK）之间差异均达显著水平。其原因是多功能专用肥中的牛粪和糠醛渣使土壤疏松，孔隙度增大。

2.2.3 毛管孔隙度不同处理风沙土毛管孔隙度由大到小依次为多功能专用肥、传统化肥、对照（CK），其中多功能专用肥较传统化肥、对照（CK）分别增加了0.97、1.66个百分点。对风沙土毛管孔隙度进行方差分析的结果表明，多功能专用肥、传统化肥、对照（CK）之间差异达显著水平（表3）。

2.2.4 非毛管孔隙度风沙土非毛管孔隙度由大到小顺序为多功能专用肥、传统化肥、对照（CK），其中多功能专用肥较传统化肥、对照（CK）分别增加了0.16、0.23百分点。多功能专用肥、传统化肥、对照（CK）之间差异不显著（表3）。

2.2.5 团聚体从表3可以看出，不同处理风沙土＞0.25mm团聚体由大到小依次为多功能专用肥、传统化肥、对照（CK），其中多功能专用肥较传统化肥、对照（CK）增加了2.42、3.46百分点。对风沙土＞0.25mm团聚体进行方差分析的结果表明，多功能专用肥与传统化肥、对照（CK）之间差异达极显著水平；传统化肥与对照（CK）之间差异不显著。这与多功能专用肥中的聚乙烯醇是一种胶结物质，可以把小土粒粘在一起，能形成较稳定的团聚体有关。

表2 L9（35）正交试验分析

表3 多功能专用肥和传统化肥对耕种风沙土理化性状的影响

2.3 多功能专用肥对风沙土含水量的影响

从表3可以看出，风沙土自然含水量、蓄水量均以多功能专用肥最高，与传统化肥、对照（CK）之间差异达显著水平。其中多功能专用肥较传统化肥、对照（CK）自然含水量分别增加1.36、2.27 g/kg；蓄水量分别增加19.40、33.20m3/hm2。分析原因为多功能专用肥中的保水剂吸水率较大，在风沙土上施用可以明显的提高土壤含水量。

2.4 多功能专用肥对风沙土有机质及酸碱度的影响

从表3可以看出，风沙土有机质以多功能专用肥最高，为24.21 g/kg，较传统化肥、对照（CK）分别增加了0.48、0.60 g/kg；对风沙土有机质进行方差分析的结果表明，多功能专用肥与传统化肥、对照（CK）之间差异显著；传统化肥与对照（CK）差异不显著。分析原因，可能是多功能专用肥含有丰富的是有机质，因而提升了土壤有机质含量。风沙土酸碱度多功能专用肥最低，pH为8.24，较传统化肥、对照（CK）分别降低了0.10、0.19，与传统化肥、对照（CK）之间差异达显著水平。其原因可能是多功能专用肥中的糠醛渣是一种极强酸性物质，因而降低了风沙土的酸碱度。

2.5 多功能专用肥对玉米幼苗植物学性状的影响

从表4可以看出，不同处理玉米幼苗植物学形状均以处理3表现最好，株高为51.63 cm，较处理2、CK分别增加了1.33、3.84 cm。茎粗为15.50mm，较处理2、CK分别增加了1.18、1.89mm。生长速度为8.61mm/d，较处理2、CK分别增加了0.23、0.64 mm/d。地上部分鲜重为27.57 g/株，较处理2、CK分别增加了1.46、3.03 g/株。地上部分干重为3.67 g/株，较处理2、CK分别增加了0.23、0.55 g/株。进行方差分析的结果表明，处理3不同植物学形状均与与处理2差异达显著水平，与CK差异达极显著水平；处理2均与CK差异达显著水平。

2.6 多功能专用肥对玉米经济性状及产量产值的影响

2.6.1 经济性状从表5可以看出，玉米穗粒数、穗粒重、百粒重均以处理3最高。其中穗粒数为253.0粒/穗，较处理2、CK分别增加4.0、8.0粒/穗；处理3与处理2、CK之间差异极显著，处理2与CK差异显著。穗粒重为68.64 g/穗，较处理2、CK分别增加3.40、8.58 g/穗，处理3、处理2、CK之间差异极显著。百粒重为27.13 g，较处理2、CK分别增加了0.93、2.57 g，处理3与处理2差异达显著水平，与CK差异达极显著水平；处理2与CK差异显著。

2.6.2 产量产值从表5可以看出，玉米折合产量以处理3最高，为5691.20 kg/hm2，较CK增产886.4 kg/hm2，增产率18.45%，增收1 101.48元/hm2。处理3较处理2增产472.0 kg/hm2，增产率9.06%，增收238.55元/hm2。对产量进行方差分析的结果表明，处理3、处理2、CK之间差异极显著。

3 小结

1）采用L（935）正交试验设计，得出影响玉米幼苗地上部分干重的因素依次是复混肥、牛粪、糠醛渣和保水剂、聚乙烯醇，玉米多功能专用肥最佳配方组合为牛粪、糠醛渣、复混肥、聚乙烯醇、保水剂，用量分别为3 480、2 667、462、39、21 mg/1 000 g土，配制比例为520∶400∶71∶6∶3。

2）与传统化肥比较，施用多功能专用肥可使耕种风沙土的总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、＞0.25mm团聚体、自然含水量、蓄水量、有机质有所增加，容重、土壤酸碱度则有所降低，并能显著改善玉米幼苗的植物学性状。

3）玉米折合产量以投入多功能玉米专用肥处理最高，为5 691.20 kg/hm2，较施传统等量N、P2O5化肥处理增产472.0 kg/hm2，增产率9.06%，增收238.55元/hm2。