连续施用不同量有机肥对土壤肥力及玉米产量的影响

邢月华，包红静，蔡广兴,孟 杰，张 旭(.辽宁省农业科学院 植物营养与环境资源研究所，辽宁 沈阳06;.铁岭县国土资源局，辽宁 铁岭 000； .辽宁省农业机械化研究所，辽宁 沈阳06)

连续施用不同量有机肥对土壤肥力及玉米产量的影响

邢月华1，包红静1，蔡广兴1,孟 杰2，张 旭3
(1.辽宁省农业科学院 植物营养与环境资源研究所，辽宁 沈阳110161;2.铁岭县国土资源局，辽宁 铁岭 112000； 3.辽宁省农业机械化研究所，辽宁 沈阳110161)

在辽宁省昌图县进行了连续6 a施用不同量[0(对照)、15 000、37 500、60 000 kg/hm2]有机肥(鸡粪)的田间试验，探讨了有机肥对棕壤土养分含量、微生物数量及玉米产量的影响，旨在为农田地力提升和农业可持续发展提供科学依据。结果表明，连续6 a施用有机肥后，棕壤土有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别比对照提高了17.4%～77.4%、10.9%～55.5%、17.8%～36.4%、503.9%～1 371.8%和29.4%～203.7%，细菌和放线菌数量分别增加了7.7～10.7倍和10.6～19.9倍，且土壤养分含量及微生物数量均表现为60 000 kg/hm2有机肥处理>37 500 kg/hm2有机肥处理>15 000 kg/hm2有机肥处理>对照；玉米叶片叶绿素含量提高，茎秆强度和根质量显著提高；玉米增产23.5%～33.1%，且以施有机肥37 500 kg/hm2处理产量最高。

有机肥； 土壤养分； 微生物数量； 作物产量

近年来，我国耕地面积逐渐减少，而人口数量仍在持续增加，人口压力对粮食需求的挑战长期存在。肥料是提高作物产量的重要物资，在我国粮食生产中具有突出的作用[1]，农作物的增产约40%依靠化肥[2]。但是，长期大量施用化肥会造成土壤微生物活性降低、养分失调、酸化加剧等问题[3]。有机肥料除含有氮、磷、钾和有机碳外，还含有相当数量的中量、微量元素以及氨基酸、核酸、糖、维生素等有机成分，其在提供作物养分、培肥地力、促进微生物繁殖、增强土壤保水保肥能力和保护农业生态环境方面发挥着重要作用[4-7]。杨彦炜等[8]研究表明，施用有机肥、秸秆覆盖等培肥措施均能明显提高风沙土农田土壤全量养分和速效养分含量，且对土壤团粒结构有较明显影响，其中施有机肥处理影响最大；朱平等[9]近30 a的土壤定位培肥研究结果表明，不同数量有机肥及与化肥配合施用的耕层土壤有机质含量平均每年增加0.3 g/kg，土壤全氮含量的变化趋势与有机质相同；李秀英等[10]指出，氮、磷、钾配施有机肥，可明显增加土壤中细菌、真菌、放线菌的数量。目前，关于有机肥的研究多集中在风沙土和黑土等土壤上，而在棕壤土上的研究相对较少。为此，本研究以冷凉区棕壤土为研究对象，开展长期施用有机肥对棕壤土养分含量、微生物数量及玉米产量的影响研究，旨在为农田地力提升和农业可持续发展提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在辽宁省昌图县老城镇安家村进行，该区属于中温带亚湿润季风大陆性气候，四季分明，雨热同季，日照充足，昼夜温差大，年均气温为7.0 ℃，年均日照总数为2 775 h，4—9月有效日照时间为1 749 h，年均降雨量为500～ 600 mm，无霜期为148 d，≥10 ℃有效积温为3 200 ℃。供试土壤为棕壤，试验初始0～20 cm土层土壤的理化性质为：pH值 6.0,有机质含量17.8 g/kg、全氮含量1.13 g/ kg、全磷含量0.53 g/kg、全钾含量21.08 g/kg、碱解氮含量 138.0 mg/kg、有效磷含量7.68 mg/kg、速效钾含量107.1 mg/kg。

1.2 试验设计

有机肥定位试验于2007年开始，有机肥种类为腐熟鸡粪，其养分含量见表1。试验设4个有机肥施用量处理，分别为0(对照)、15 000(低量)、37 500(中量)、60 000(高量)kg/hm2。每个处理3次重复，随机排列，小区面积30 m2。全部鸡粪做基肥，于秋季整地时施入。各处理小区化肥施用量相同，2007—2010年，施用玉米专用肥(含N 28%、P2O510%、K2O 12%)600 kg/hm2，在播种时一次施入；2011—2013年，施用N、P2O5、K2O分别为180、60、72 kg/hm2，氮肥使用大颗粒尿素(N 46%)，磷肥为磷酸二铵(含N 18%、P2O546%)，钾肥为氯化钾(含K2O 60%)，在播种时一次施入。

供试作物为玉米。2007—2011年，玉米品种分别为丹玉39、丹玉99、东单90、郑单958和铁研120；2012—2013年，玉米品种均为郑单958。4月中下旬播种，9月下旬收获。田间管理按品种特性和当地习惯进行。

表1 供试鸡粪养分含量

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土样采集及其养分含量、微生物数量 2012年秋季，作物收获后采取土样，剔除根系后，一部分立即带回实验室，4 ℃冷藏，尽快完成土壤微生物数量的测定；另一部分风干研磨过筛后用于土壤养分含量的测定。

细菌数量采用平板混菌法测定，以牛肉汁蛋白胨琼脂作为培养基；放线菌数量釆用平板混菌法测定，以淀粉铵盐作为培养基。土壤有机质含量采用重铬酸钾法测定；全氮含量采用重铬酸钾-硫酸消化法测定；碱解氮含量采用1 mol/L NaOH碱解扩散法测定；有效磷含量采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用NH4AC浸提—火焰光度计法测定。

1.3.2 玉米生育性状及产量 在玉米腊熟期，每个小区随机选取3株测定玉米根质量，选取5株测定茎秆硬度(便携式硬度计)，选取10株测定穗位叶叶绿素含量(用SPAD-502叶绿素测定仪测定)；在玉米成熟期，每小区选取12 m2进行测产。

1.4 数据处理

所有数据采用Excel 2000和SPSS 11.5进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 连续施用不同量有机肥对耕层土壤养分含量的影响

施用有机肥在提高土壤养分含量等方面有良好的作用[11-12]。由表2可以看出，连续施用有机肥后，在有机肥施用量为低、中、高的地块，其耕层土壤有机质含量分别较对照提高17.4%、53.2%、77.4%，全氮含量提高10.9%、30.3%、55.5%，碱解氮含量提高17.8%、22.9%、36.4%，其中高、中量有机肥处理与对照间差异均达到显著水平；有效磷和速效钾含量对施用有机肥的反应比较明显，分别较对照提高503.9%～1 371.8%和29.4%～203.7%，各有机肥处理均与对照差异显著，有机肥处理间差异达到极显著水平。耕层土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均表现为高量有机肥处理>中量有机肥处理>低量有机肥处理>对照。

表2 连续施用不同量有机肥对耕层土壤养分含量的影响

注:同列后不同小写字母表示在5%水平差异显著，不同大写字母表示在1%水平差异极显著，下同。

2.2 连续施用不同量有机肥对耕层土壤微生物数量的影响

土壤微生物是土壤生态系统中最活跃的部分，主要参与土壤物质循环和能量流动，能促进土壤有机质的矿化分解和土壤养分碳、氮、磷等的循环与转化[13-15]。从本试验结果来看，连续6 a施用有机肥后，耕层土壤细菌和放线菌数量较对照极显著增加，细菌数量增加了7.7～10.7倍，放线菌数量增加了10.6～19.9倍，且耕层土壤细菌和放线菌数量均为高量有机肥处理>中量有机肥处理>低量有机肥处理>对照(图1)。

不同大、小写字母分别表示在0.01、0.05水平上差异极显著、显著图1 连续施用不同量有机肥对耕层土壤微生物数量的影响

2.3 连续施用不同量有机肥对玉米叶片叶绿素含量、茎秆强度和根质量的影响

玉米蜡熟期叶片SPAD值测定结果(表3)表明，增施有机肥后，玉米叶片SPAD值提高，说明增施有机肥可增加叶片叶绿素含量，保持玉米生育后期叶片的持绿性，提高玉米叶片光合作用，促进玉米干物质的积累；玉米3～5节的茎秆强度分别显著增加59.8%～127.0%、64.5%～95.9%、30.9%～96.8%；玉米根质量显著增加45.5%～57.9%，以有机肥施用量37 500 kg/hm2最高，这说明施用有机肥可明显促进根系的生长发育，进而更好地吸收土壤中的水分和养分。

表3 连续施用不同量有机肥对叶片叶绿素含量(SPAD)、茎秆强度和根质量的影响

有机肥施用量/(kg/hm2)SPAD茎秆强度/N第3节第4节第5节根质量/(g/株)052．1aA217．4bB199．8bB179．1bB17．8bA1500054．3aA347．4aA328．7aA234．5aA25．9aA3750055．3aA445．9aA378．5aA336．6aA28．1aA6000055．0aA493．4aA391．4aA352．4aA26．9aA

2.4 连续施用不同量有机肥对玉米产量的影响

从2007—2013年的玉米产量(表4)来看，与对照相比，增施有机肥可显著提高玉米产量，以施有机肥37 500 kg/hm2处理产量最高。其中，增施有机肥15 000 kg/hm2可增产8.2%～77.4%，平均增产25.7%；增施有机肥37 500 kg/hm2可增产16.4%～79.8%，平均增产33.1%；增施有机肥60 000 kg/hm2可增产11.5%～54.6%，平均增产23.5%。

表4 连续施用不同量有机肥对玉米产量的影响 kg/hm2

3 结论与讨论

施用有机肥可显著提高耕层土壤养分含量[16-17]。王晓娟等[18]研究发现，高、中量有机肥处理土壤有机质含量在施肥第4年较对照(不施肥、单施化肥处理)提高4.6%～11.2%，低量有机肥处理较对照提高4.7%～6.3%。卫婷等[19]研究也表明，施有机肥对提高土壤养分有效性、土壤活性有机碳含量效果显著。本试验结果表明，与对照相比，连续6 a施用有机肥，土壤耕层有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量增加，且随有机肥施用量的增加，耕层土壤养分含量呈增加趋势，这与前人的研究结果一致[20-22]。

土壤微生物是土壤生态系统中最活跃的部分，对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响。刘苗等[23]研究表明，土壤细菌、放线菌和固氮菌数量均与土壤全氮、全磷和碱解氮含量呈显著正相关，土壤真菌数量与土壤有机质等养分含量的相关性较差。从本研究结果来看，与对照相比，施用有机肥6 a后，耕层土壤中细菌和放线菌数量分别增加了7.7～10.7倍和10.6～19.9倍，且为高量有机肥处理>中量有机肥处理>低量有机肥处理>对照，这与张辉等[24]的研究结果基本一致；但张焕军等[25]指出，长期施用有机肥提高了细菌数量，降低了放线菌含量，关于施用有机肥对放线菌等微生物的影响有待进一步研究。

施用有机肥可显著增加作物产量[26-28]。王春虎等[29]研究表明，施用微生物有机肥比施用化肥增产1 199.0 kg/hm2，增产率达到12.5%；施用鸡(鸽)干粪比施用化肥增产821.6 kg/hm2，增产率达到8.6%。基施有机肥增加了0～30 cm土层玉米根表面积和根质量，限制了30～100 cm土层根系分布，但对根冠比的影响不显著[30]。李美等[31]指出，秋季施农家肥30 m3/hm2和60 m3/hm2，玉米的植株基部周长比当地常规施肥处理分别提高30.0%和42.7% ，株高分别提高19.9%和27.4%，单株叶面积分别提高10.2%和12.7%，产量分别增加10.0%和12.4%。本研究结果也表明，与对照相比，施用有机肥可提高叶片叶绿素含量，显著增加茎秆强度和根质量，显著提高玉米产量23.5%～33.1%，且以施有机肥37 500 kg/hm2处理产量最高。

[1] 吴建富,施翔,肖青亮,等.我国肥料利用现状及发展对策[J].江西农业大学学报,2003,25(5):725-727.

[2] 陈防,鲁剑巍,万开元.有机无机肥料对农业环境影响述评[J].长江流域资源与环境,2004,13(3):258-261.

[3] 李东坡,武志杰.化学肥料的土壤生态环境效应[J].应用生态学报,2008，19(5):1158-1165.

[4] 王立刚,李维炯,邱建军,等.生物有机肥对作物生长、土壤肥力及产量的效应研究[J].土壤肥料,2004(5):12-16.

[5] 胡诚,曹志平,罗艳蕊,等.长期施用生物有机肥对土壤肥力及微生物生物量碳的影响[J].中国生态农业学报,2007,15(3):48-51.

[6] 唐继伟,林治安,许建新,等.有机肥与无机肥在提高土壤肥力中的作用[J].中国土壤与肥料,2006(3):44-47.

[7] 安婷婷,汪景宽,李双异,等.施用有机肥对黑土团聚体有机碳的影响[J].应用生态学报,2008,19(2):369-373.

[8] 杨彦炜,杨文,周涛.风沙土农田培肥地力措施研究[J].中国生态农业学报,2005,13(2):110-112.

[9] 朱平,彭畅,高洪军,等.长期培肥对土壤肥力及玉米产量的影响[J].玉米科学，2009,17(6):105-108,111.

[10] 李秀英,赵秉强,李絮花,等.不同施肥制度对土壤微生物的影响及其与土壤肥力的关系[J].中国农业科学,2005,38(8):1591-1599.

[11] 翁定河.沿海旱地玉米施用有机肥对土壤肥力的影响[J].江西农业学报,2007,19(5):66-68.

[12] 李宗新,董树亭,胡昌浩,等.有机无机肥互作对玉米产量及耕层土壤特性的影响[J].玉米科学,2004,12(3):100-102.

[13] 张鹏,贾志宽,路文涛,等.不同有机肥施用量对宁南旱区土壤养分、酶活性及作物生产力的影响[J].植物营养与肥料学报,2011,17(5):1122-1130.

[14] 李世朋,蔡祖聪,杨浩,等.长期定位施肥与地膜覆盖对土壤肥力和生物学性质的影响[J].生态学报,2009,29(5):2489-2498.

[15] 李世淸,李生秀.有机物料在维持土壤微生物体氮库中的作用[J].生态学报,2001,21(1):136-142.

[16] 宇万太,姜子绍,马强,等.施用有机肥对土壤肥力的影响[J].植物营养与肥料学报,2009,15(5):1057-1064.

[17] 唐继伟,林治安,许建新,等.有机肥与无机肥在提高土壤肥力中的作用[J].中国土壤与肥料,2006 (3):44-47.

[18] 王晓娟,贾志宽,梁连友,等.旱地施有机肥对土壤有机质和水稳性团聚体的影响[J].应用生态学报,2012,23(1):159-165.

[19] 卫婷,韩丽娜,韩清芳,等.有机培肥对旱地土壤养分有效性和酶活性的影响[J].植物营养与肥料学报,2012,18(3):611-620.

[20] 刘斌,黄玉溢,陈桂芬.生物有机肥对甜玉米产量及土壤肥力的影响[J].广西农业科学, 2008,39(4):500-503.

[21] 刘玉涛.旱地玉米施用有机肥的定位研究[J].玉米科学,2003,11(2):86-88.

[22] 韩晓增,王凤仙,王凤菊,等.长期施用有机肥对黑土肥力及作物产量的影响[J].干旱地区农业研究,2010,28(1):66-71.

[23] 刘苗,孙建,李立军,等.不同施肥措施对玉米根际土壤微生物数量及养分含量的影响[J].土壤通报,2011,42(4):816-821.

[24] 张辉,李维炯,倪永珍.生物有机无机复合肥对土壤性质的影响[J].土壤通报,2006,37(2):273-277.

[25] 张焕军,郁红艳,丁维新.长期施用有机无机肥对潮土微生物群落的影响[J].生态学报,2011,31(12):3308-3314.

[26] 孙宁科,索东让.有机肥与化肥长期配施对作物产量和灌漠土养分库的影响[J].水土保持通报,2011,31(4):42-46.

[27] 俄胜哲,杨生茂,郭永杰,等.长期施肥对河西绿洲灌漠土作物产量及土壤养分自然供给能力的影响[J].植物营养与肥料学报,2010,16(4):786-793.

[28] 王晓娟,贾志宽,梁连友，等.不同有机肥量对旱地玉米光合特性和产量的影响[J].应用生态学报,2012,23(2):419-425.

[29] 王春虎,张胜利,张志宏,等.不同有机肥对夏玉米生长的影响及增产效果[J].广东农业科学,2011，38(10):47-49.

[30] 刘镜波,王小林,张岁岐,等.有机肥与种植密度对旱作玉米根系生长及功能的影响[J].水土保持通报,2011,31(6):32-36,41.

[31] 李美,闫洪奎,陈凯,等.不同培肥措施对玉米生长发育及产量的影响[J].玉米科学,2011,19(1):121-124.

Effects of Consecutive Application of Different Quantities of Manure on Soil Fertility and Maize Yield

XING Yuehua1,BAO Hongjing1,CAI Guangxing1，MENG Jie2，ZHANG Xu3
(1.Institute of Plant Nutrition and Environmental Resources,Liaoning Academy of Agricultural Sciences，Shenyang 110161,China； 2.Land Resources Bureau of Tieling County,Tieling 112000,China；3.Agricultural Mechanization Research Institute of Liaoning Province,Shenyang 110161,China)

The different quantities of manure were applied to field in Changtu county of Liaoning province for consecutive six years.The effects of manure on soil nutrient contents,microbial quantities and maize yield were studied, so as to provide a scientific basis for improving farmland soil fertility and agricultural sustainable development.The results showed that compared with the control without manure,the contents of soil organic matter,total nitrogen,available nitrogen,available phosphorus and available potassium of the treatments with manure increased by 17.4%—77.4%,10.9%—55.5%,17.8%—36.4%,503.9%—1 371.8% and 29.4%—203.7%,respectively;moreover,the quantities of bacteria and actinomycete of the treatments with manure were enhanced by 7.7—10.7 times and 10.6—9.9 times the quantities of control.The orders of nutrients contents and microbial quantities in soils were 60 000 kg/ha manure>37 500 kg/ha manure>15 000 kg/ha manure>control. Compared with the control,the maize leaf spad，straw stiffness and root weight of the treatments with manure as well were improved;maize yield was increased by 23.5%—33.1%,and the treatment with 37 500 kg/ha had the highest yield.

manure; soil nutrient content; microbial quantities; yield

2015-10-25

国家科技支撑计划项目(2012BAD04B03，2013BAD07B03)

邢月华(1972-)，女，辽宁朝阳人，研究员，博士，主要从事植物营养与肥料研究。E-mail:lnzhsxyh@126.com

S513;S141;S158;S154

A

1004-3268(2016)04-0066-05