多功能专用肥对土壤理化性质和制种玉米增产效果的影响

2013-03-14张春梅秦嘉海王爱勤闫治斌肖占文赵芸晨程红玉毛小远

草业科学 2013年4期

张春梅, 秦嘉海,王爱勤，闫治斌，肖占文，赵芸晨，程红玉，毛小远

(1.河西学院农业与生物技术学院，甘肃张掖734000； 2.中国科学院兰州化学物理研究所，甘肃兰州731000；3.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其优越的玉米种子生产条件，近10年来建立了玉米(Zeamays)制种生产基地10万hm2，产种量达6.5亿kg，年玉米制种面积达6.7万hm2以上，产量超过40.2万t，已成为全国最大的玉米制种基地[1]。但目前日益凸现的首要问题在于随着玉米制种面积的不断扩大，盲目施用化肥，而市场上流通的复合肥有效成分和比例不符合本区制种玉米田养分现状和玉米对养分的吸收比例，导致生长期有机肥缺乏的现象较为普遍，制种玉米品质和产量下降，严重影响河西地区玉米制种业的发展。因此，研发制种玉米多功能专用肥是提高制种玉米品质和产量的关键所在。针对上述问题，本试验选择土壤结构改良剂——聚乙烯醇[2]、保水剂、(NH4)2HPO4、ZnSO4·7H2O、CO(NH2)2和有机质含量高的糠醛渣[3-5]为材料合成多功能制种玉米专用肥，探索适合河西内陆灌区土壤与气候特点的制种玉米专用肥配方并进行验证试验，以期为河西地区制种玉米合理施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

1.1.1田间试验于2010年在甘肃省酒泉市肃州区上坝镇光辉村四社连作10年的制种玉米田内进行，海拔高度1 600 m，年平均气温7.9 ℃，年均降水量85.50 mm，年均蒸发量2 100 mm，无霜期130 d。土壤类型是潮土[7]，该地0～20 cm土层含有机质14.50 g·kg-1，碱解N 82.45 mg·kg-1，速效P 10.63 mg·kg-1，速效K 158.36 mg·kg-1，有效Zn 0.39 μg·g-1，且pH值为7.82。参试材料：糠醛渣，含有机质76%，全N 0.61%，全P 0.36%，全K 1.18%，pH值为2.1，系临泽县汇隆化工有限责任公司产品；聚乙稀醇，分子质量5 500～7 500，pH值6.0～8.0，粘度12～16，粒径0.05 mm，系甘肃兰维新材料有限公司产品；保水剂，吸水倍率645 g-1，粒径1～2 mm ，系甘肃张掖市民乐县福民精细化工有限公司产品；CO(NH2)2，含N 46%；(NH4)2HPO4，含N 18%、P2O546%；ZnSO4·7H2O，含Zn 23%；参试玉米品种为郑单958(郑58×昌7-2)。

1.1.2盆栽试验于2011年在河西学院生命科学实验楼楼顶进行，参试土壤类型与田间试验相同。多功能专用肥配方比例为聚乙烯醇30 kg，保水剂30 kg，(NH4)2HPO4420 kg，ZnSO4·7H2O 52 kg，CO(NH2)2 736 kg，糠醛渣225 kg，含有机质7.60%，N 29.32%，P2O513.80%，Zn 0.92%，水分5%～6%，pH值5.50～6.50。参试作物与田间试验相同。栽培容器为胶木桶，口径300 mm，底径280 mm，高350 mm。

1.2试验方法

1.2.1试验处理

田间试验：试验小区面积设置为6 m×4 m，每个小区区间起垄，垄宽40 cm，垄高20 cm，播种时间为2010年5月1日，母本定植株距30 cm，行距50 cm，父本以满天星配置，株距50 cm。不同处理肥料的40%在玉米播种时一次性做底肥施入，剩余60%的肥料在玉米拔节期结合灌水追施，在玉米拔节期、孕穗期、小喇叭口期、大喇叭口期、灌浆期、乳熟期各灌水1次，每次灌水800 m3·hm-2，于2010年9月25日对每个试验小区的玉米进行单独收获，将小区产量折合成公顷产量进行统计分析。

盆栽试验：称取过10 mm筛的风干土10 kg，置于胶木桶内，根据试验处理的肥料用量，将各种肥料称好混合后，取40%的肥料与胶木桶内风干土混合做底肥，将盆钵置于楼顶阳台上。2011年4月20日浇水，每盆定量7 000 mL。浇水后第5天播种，深度约5 cm，每桶播种6株，每隔5 d定量浇水5 000 mL,使土壤自然含水量达到50%。出苗后间苗，每桶留5株。 60%的肥料在玉米拔节期结合灌水追施。于2011年9月5日玉米收获时选择长势均匀且具有代表性的单株进行考种，测定穗粒数、穗粒质量、百粒重。于2011年9月5日玉米收获后采集0～20 cm土样，并在阴凉干燥处风干，测定土壤理化性质。

1.2.2试验处理

田间试验：选择聚乙烯醇、保水剂、(NH4)2HPO4、CO(NH2)2、糠醛渣、ZnSO4·7H2O为6个因素，每个因素设计3个水平，按正交表L9(36)设计9个试验处理(表1)。

盆栽试验：在纯N、P2O5投入量相等的条件下(纯N 312.00 kg·hm-2，纯P2O5168.00 kg·hm-2)，试验共设计3个处理，处理1为对照(不施肥)；处理2为传统化肥，CO(NH2)20.238 g·kg-1土+(NH4)2HPO40.162 g·kg-1土[折CO(NH2)2535.78 kg·hm-2+(NH4)2HPO4365.22 kg·hm-2]；处理3为多功能专用肥，多功能专用肥0.494 g·kg-1土(折多功能专用肥1 113.17 kg·hm-2)；每个处理3次重复，随机区组排列。

表1 L9(36)正交试验设计Table 1 L9(36) orthogonal experimental design

1.2.3测定项目与方法

田间试验：于2010年9月28日对每个试验小区的玉米进行单独收获保存，并将小区产量折合成公顷产量进行统计分析。

盆栽试验：

土壤自然含水量=[(湿土质量-烘干土质量)/烘干土质量]×100%;

土壤容重=环刀内湿土的质量/(100+自然含水量)；

土壤总孔隙度=[(土壤密度-土壤容重)/土壤密度]×100；

土壤毛管孔隙=自然含水量 ×土壤容重；

土壤非毛管孔隙=总孔隙度-毛管孔隙度；

土壤蓄水量=土壤容重×自然含水量×土层深度×面积；

土壤团聚体测定采用湿筛法；土壤有机质测定采用重铬酸钾法；土壤pH值采用5∶1水土比浸提，用pH-2F数字pH计测定。出苗后45 d，采集3株玉米植株测定生长速度、地上部分鲜质量和地上部分干质量。玉米植株茎粗采用游标卡尺测量。地上部分干质量的测量，将作物放入烘箱105 ℃杀青20 min，然后75 ℃烘至质量恒定再称量。

1.2.4统计分析土壤物理化性质、有机质和速效养分及玉米植物学性状和产量采用DPS V 13.0软件分析。

2 结果与分析

2.1多功能专用肥配方的确定 2010年9月28日玉米收获后，处理9极显著高于处理1、2、3、4、5、6、7、8(P<0.01)；处理3与处理2、4、5差异不显著(P>0.05)，但显著高于处理1、6、7、8(P<0.05)；处理1与处理7差异不显著。由此可见，处理9为多功能专用肥最佳配方(表1)。

2.2不同处理对土壤理化特性的影响

2.2.1不同处理对土壤物理性质的影响从2010年9月5日玉米收获后测定数据可以看出，不同处理土壤容重从大到小的顺序是对照>传统化肥>多功能专用肥。多功能专用肥与传统化肥、对照比较，容重分别降低了0.04和0.05 g·cm-3，差异极显著(P<0.01)(表2)。总孔隙度从大到小的顺序是多功能专用肥>传统化肥>对照。多功能专用肥与传统化肥、对照比较，总孔隙度分别显著增加了2.99%和3.77%(P<0.05)(表2)。不同处理土壤团聚体从大到小的顺序是多功能专用肥>传统化肥>对照；多功能专用肥与传统化肥、对照比较，团聚体显著增加了3.94%和4.48%(表2)。

2.2.2不同处理对土壤自然含水量和蓄水量的影响不同处理土壤自然含水量、蓄水量从大到小的顺序是多功能专用肥>传统化肥>对照。多功能专用肥与传统化肥、对照比较，自然含水量、蓄水量分别显著增加了1.02%、16.60 m3·hm-2和1.27%、20.00 m3·hm-2(P<0.05)(表3)。

2.2.3不同处理对土壤化学性质的影响不同处理土壤有机质从大到小的顺序是多功能专用肥>传统化肥>对照;多功能专用肥与传统化肥、对照比较，土壤有机质分别显著增加了0.44和0.53 g·kg-1(P<0.05)(表3)。不同处理土壤酸碱度从大到小的顺序是对照>传统化肥>多功能专用肥；多功能专用肥与传统化肥、对照比较，pH值分别显著降低了0.06和0.09(表3) 。

表2 不同处理对土壤物理性质的影响Table 2 Effects of different treatments on soil physical properties

表3 不同处理对土壤含水量和化学性质的影响Table 3 Effects of different treatments on soil water content and chemical properties

2.3不同处理对玉米幼苗植物学性状的影响据玉米出苗45 d后测定结果可以看出，不同处理玉米幼苗植物学性状从好到差的顺序是多功能专用肥>传统化肥>对照。多功能专用肥与传统化肥、对照比较，玉米生长速度分别极显著地增加了0.73和1.14 mm·d-1(P<0.01),玉米地上部分鲜质量分别极显著地增加了2.17和6.31 g·株-1,玉米地上部分干质量分别极显著增加了0.80和1.59 g·株-1(表4)。

2.4不同处理对玉米经济性状和增产效果的影响从2011年9月22日，玉米收获后室内考种结果可以看出，不同处理玉米经济性状和产量从大到小的顺序是多功能专用肥>传统化肥>对照，多功能专用肥与传统化肥、对照比较，玉米穗粒数分别显著增加了12.68和33.96粒·-1穗(P<0.01),玉米穗粒重分别显著增加了3.95和10.89 g·穗-1(P<0.01),玉米百粒重分别显著增加了0.20(P<0.05)和0.72 g(P<0.01),玉米产量分别增加了311.63和1 008.45 kg·hm-2，增产率分别为5.18%和18.97%(表5)。

2.5不同处理对玉米施肥利润的影响采用经济学原理统计分析可以看出，不同处理玉米增产值、施肥利润为多功能专用肥>传统化肥，多功能专用肥与传统化肥比较，增产值、施肥利润分别增加了1 558和517元·hm-2(表6)。

表4 不同处理对玉米幼苗植物学性状的影响Table 4 Effects of different treatments on botany traits of maize

表6 不同处理对玉米施肥利润的影响Table 6 Effects of different treatments on fertilization profit of maize CNY·hm-2

3 讨论

施肥水平对玉米个体生长和群体产量具有重要影响。磷、钾、锌肥能显著提高墨西哥玉米草(Zeamexicana)的产量并改善其营养品质[6]，配方施肥可显著提高黑麦草(Loliumperenne)鲜草产量及总能量(GE)的产出[7]，多功能专用肥配方施肥显著提高了制种玉米的经济性状和效益[8-9]。在甘肃省张掖市制种玉米田用7种不同专用配方肥料进行田间筛选试验，结果表明，施专用肥均比习惯施肥增产[10]，玉米专用配方施肥处理有利于提高青贮玉米的生物产量和平均单株质量[11]。配方施肥显著提高了热研2号柱花草(Stylosanthesguianensiscv. Reyan No.2)的产量和品质[12]，氮、磷、钾配方施肥使桂牧1号杂交象草(Pennisetumpurpureumcv. Guimu-1)达到了良好的生产效果与效益[13]。本研究以土壤结构改良剂(聚乙烯醇)、保水剂、(NH4)2HPO4、ZnSO4·7H2O、CO(NH2)2和糠醛渣为材料，合成了集营养、保水、改土为一体的多功能专用肥，具有明显的改土培肥作用。多功能专用肥中的糠醛渣含有丰富的有机质，使土壤疏松，容重降低，孔隙度增大，对提升土壤有机质具有重要的意义。且多功能专用肥中的糠醛渣是强酸性物质，降低了河西石灰土壤的酸碱度。多功能专用肥中的聚乙烯醇分子链上含有大量的羟基 (-OH)，羟基的H键与土壤颗粒牢固的结合在一起，在土壤中能够形成较稳定的团聚体，改善土壤的水、肥、气、热状况。多功能专用肥中的保水剂吸水率较大，糠醛渣在土壤中合成腐殖质，腐殖质是一种亲水胶体，有强大的吸水能力，在提高土壤自然含水量和蓄水量方面具有重要的意义。

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