滨海盐渍土地区不同有机肥对玉米体内养分浓度及分配的影响

王燕辉,吉艳芝,崔江慧,张俊梅,门明新

(1.河北农业大学 资源与环境科学学院,河北 保定　071001;2.河北农业大学 农学院,河北 保定　071001)



滨海盐渍土地区不同有机肥对玉米体内养分浓度及分配的影响

王燕辉1,吉艳芝1,崔江慧2,张俊梅1,门明新1

(1.河北农业大学 资源与环境科学学院,河北 保定071001;2.河北农业大学 农学院,河北 保定071001)

摘要：针对盐碱地区施肥不合理的现状，以郑单958和德玉18为试验材料，采用田间小区试验方法，研究了滨海盐碱地上不同肥料对玉米体内养分浓度、养分分配及每形成单位籽粒产量收获养分量的影响。结果表明:施有机肥具有稳产高产作用,随着在不同玉米品种上施用不同有机肥,得出鸡粪处理较其他处理对玉米的稳产作用更为明显;不同肥料在2种玉米品种上对籽粒氮素、磷素和钾素浓度影响均表现为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥料>冀微生物磷钾肥>对照；玉米品种上分析ZD958体内养分含量大于DY18含量,不同玉米品种秸秆中的养分浓度以鸡粪效果最好,绿蓝生物磷钾肥次之;玉米收获产品中氮、磷含量在籽粒和秸秆中的分配比与产量均呈现较好的相关性(P<0.05),钾表现不明显;玉米生长愈好,每形成单位经济产量消耗的氮、磷、钾就愈多,说明玉米对氮、磷、钾的利用都存在一定程度奢侈吸收。

关键词：盐渍土;有机肥;玉米;养分

植物体内的养分是植物生长中的重要因素且是可表征植物生长状况的因素,而体内养分的迁移变化，积累变化及营养在体内的分配变化能有效地反应农田生态系统中养分迁移量等,并且对农田的生态保护起到重要作用。植株一般由几个部位组成,随着部位不同所含的养分含量和分配状况也不相同,并且随着时间推移各部位吸收养分状况也不相同,各部位养分浓度还受到肥料等因素的影响,肥料作用下直接影响植物所吸收养分浓度,导致其产量不同,且还受到环境因素的影响如盐渍化会影响产量变化。植株形成产量过程中会吸收大量养分导致农田系统当中有大量养分被植株迁移,导致土壤中养分浓度发生变化。因此,在滨海盐渍土地区研究肥料对作物体内养分变化的影响,对保持盐渍土地区生态系统平衡有重要意义,为有效合理利用盐碱地提供理论依据。施肥是提高土壤养分、增加产量的重要措施,化肥在土壤中会受到土壤性质影响,导致其只有很小部分被植物吸收,利用效率低[1-3];有机肥中含有大量的营养元素,有益微生物对于改良土壤的结构和理化性质有重要的作用,但其养分浓度低、肥效慢[4-6]。前人的研究主要集中在施肥如何增加作物品质和增产作用[7-8]，植物在生长过程中对养分浓度吸收和对各个不同器官内的分配,施肥对养分平衡状况、养分收支状况的影响[9-13],由于植株生长中所在的地区不同,地区内的气候存在差异,并且肥力状况不同,所得结果并不相同。作物生长在盐渍环境下,生长会受到盐分的抑制,如果施肥不当可能会出现绝收现象,并且也会增加该地区的盐害。所以本研究探讨不同有机肥对盐渍土地区作物产量和养分影响,确定滨海盐渍土地区的肥料施用方式,并且使盐渍土地在利用过程中得到改良。

1材料和方法

1.1试验区基本情况

试验在中捷友谊农场进行,中捷农场位于沧州最东部,黄骅市境内,属于渤海经济圈。N38°20′26.3″,E117°31′36.2″,海拔高度-0.6 m。气候属于暖温带半湿润大陆性季风气候,年平均降水656.5 mm,7-8月降雨量占全年65%,冬季仅占2.2%,平均蒸发量为1 283 mm,无霜期194 d,昼夜温差大,年平均气温12.1 ℃。土壤类为典型的滨海潮土,土壤主要农化性状为pH值8.25,盐分1.42 g/kg,土壤有机质含量为15.58 g/kg,碱解氮55.53 mg/kg,速效磷12.13 mg/kg,速效钾118.30 mg/kg,土壤的耕作性比较差。土壤理化性质测定参考《土壤农化分析》[14]。

1.2试验设计

采用随机区组设计,共设5个肥料处理,2个不同玉米品种设计(郑单958、德玉18),3次重复,共30个小区,每个小区面积15 m2,长6 m,宽2.5 m,播种5行,株距30 cm,行距50 cm,密度67 500 株/hm2,播种后10 d进行间苗,选留整齐一致的苗,每行20株,挖苗观察性状在外3行进行。在夏玉米生长期间,采用传统常规试验管理进行田间管理。其中处理1为对照，按当地农民习惯施尿素-二铵-硫酸钾(用量463-274-403 kg/hm2)；处理2施有机肥鸡粪(用量1 500 kg/hm2)和尿素-二铵-硫酸钾(用量430-234-400 kg/hm2)，与其他处理所含养分量相同；处理3为当地农民习惯施有机肥冀微生物磷钾肥(用量60 kg/hm2)；处理4为当地农民习惯施有机肥生物肥料(用量60 kg/hm2)；处理5为当地农民习惯施有机肥绿蓝生物磷钾肥(用量30 L/hm2)。以基肥的形式于2014年6月26日进行,一次性全部施入(有机肥施肥方式为沟施);施用量见表1。

1.3观测项目与方法

玉米收获时采集供分析用的植株样品。收获时每个小区采集10棵植株样品计算产量,按常规要求进行考种。籽粒和秸秆经烘干后粉碎。植物全氮采用凯氏定氮法测定;植物全磷采用钒钼黄吸光光度法;植物全钾采用火焰光度计法测定[14]。其他相关指标通过室内考种测量、称重等。

表1　不同肥料种类及施用量

1.4数据处理

应用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0统计软件进行数据统计与分析。

2结果与分析

2.1不同肥料对玉米籽粒、秸秆产量的影响

由表2可以看出,通过不同有机肥作用下与对照处理相比对籽粒、秸秆产量影响差异性显著(P<0.05)。鸡粪处理的在2个玉米品种间表现为最优,籽粒、秸秆产量显著高于其他有机肥处理(P<0.05);生物肥料与冀微生物磷钾肥处理的玉米籽粒产量间无明显差异。在2种玉米品种上施用不同的有机肥料与对照相比,有机肥处理对玉米籽粒产量影响均比对照产量高。有机肥处理与对照处理对籽粒产量表现结果与秸秆产量结果表现一致,均为有机肥处理好于对照处理。有机肥处理玉米籽粒产量和秸秆产量的变异系数均小于对照处理,且在2个不同玉米品种间表现一致,说明在滨海盐渍土地区施有机肥较对照相比有明显的稳产作用。对产量各处理具体表现效果为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥料>冀微生物磷钾肥>对照。

表2　不同肥料处理玉米籽粒和秸秆的产量变化

注:数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)。表3，5同。

Note:Different letters followed the date mean significant difference at 0.05 level.The same as Tab.3,5.

2.2不同肥料对玉米养分浓度的影响

由表3可知,有机肥与对照处理在2种不同玉米品种上具体反映为:玉米籽粒的氮素、磷素、钾素浓度在2种玉米品种上均表现为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥料>冀微生物磷钾肥>对照。在2种玉米品种上施用不同肥粒对玉米秸秆中的氮、磷、钾浓度均表现为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥粒>冀微生物磷钾肥>对照。不同有机肥处理的玉米籽粒氮、磷含量有显著差异,玉米籽粒中的氮、磷浓度大于秸秆中的氮、磷浓度,而秸秆中钾含量远大于籽粒中钾含量。通过有机肥对2种玉米品种上作用分析,说明秸秆中对钾元素吸收情况存在奢侈吸收现象。

表3　不同肥料处理玉米籽粒、秸秆中养分浓度变化

2.3不同肥料对玉米体内养分分配的影响

玉米体内养分分配状况一般是用收获籽粒中的养分浓度与秸秆养分浓度之比来表示,不同处理对玉米体内养分分配状况见表4。由表4可以看出,ZD958、DY18品种经过不同处理籽粒与秸秆含氮量比大小为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥料>冀微生物磷钾肥>对照,籽粒与秸秆含磷量比大小为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>冀微生物磷钾肥>生物肥料>对照,而籽粒与秸秆含钾量比大小为对照>冀微生物磷钾肥>生物肥料>绿蓝生物磷钾肥>鸡粪;不同处理对籽粒钾与秸秆钾比值较小。通过以上分析得出不同肥料在2种玉米品种上的表现,玉米秸秆中对钾素的吸收均存在奢侈吸收现象,导致钾素有效利用率的降低。

表4　不同肥料处理玉米收获籽实与秸秆中养分含量比值变化

2.4玉米生长状况对玉米体内养分分配的影响

从不同玉米品种进行不同施肥试验分析玉米在生长过程中养分分配状况。由图1可以看出,玉米收获时,籽粒产量中的氮元素含量、磷元素含量与秸秆中的分配比及玉米籽粒产量均呈现出较好的相关性,籽粒氮和秸秆氮比与产量相关性分析为ZD958品种 0.590 9>R0.05=0.513 9,DY18品种0.735 9>R0.01=0.641 1,籽粒磷与秸秆磷比与产量相关性分析为ZD958品种0.527 0>R0.05=0.513 9,DY18品种0.716 2>R0.01=0.641 1,在2个玉米品种上均表现相同的情况,即表明随玉米产量的提高有较多的养分集中在籽粒中。通过分析得出玉米籽粒产量对钾元素含量的影响不显著。综合以上分析表明在玉米生长过程中,植株体内养分利用水平在玉米产量高时,体内养分利用率也较高;如果产量低的情况下则有一部分养分被秸秆吸收,秸秆当中存在大量养分,这种情况对玉米产量形成来说,养分利用状况是不合理也不经济的。

图1　不同玉米品种玉米籽粒与秸秆氮含量比、磷含量比与产量的关系

2.5不同肥料对玉米单位经济产量养分收获量的影响

玉米的产量指的就是植株生长过程中所产生玉米籽粒重量含量状况,单位经济产量的籽粒吸收养分状况对于用来估算农田养分吸收移出量有重要意义,也是一个重要指标参数。养分移出量为农田合理的施肥提供理论依据。对于养分移出量通常以100 kg或1 000 kg风干产品当中吸收多少养分含量来表示。本试验玉米籽粒的产量均以烘干后计算,而养分含量状况均以实际收获为养分浓度表示,本试验未包括植物脱落的叶及植物根部养分含量。

玉米的籽粒产量属于其经济产量,与对照处理相比,有机肥处理过的玉米籽粒可明显的增加1 000 kg籽粒中的氮、钾含量。同一个玉米品种施用肥料不同导致其表现效果也不同。有机肥在2个玉米品种上对于氮、钾收获量表现效果均为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥料>冀微生物磷钾肥>对照,有机肥处理养分收获量都较对照大。不同有机肥处理施用在2个不同玉米品种上形成1 000 kg籽粒的收获磷,有机肥处理与对照处理相比收获磷量均显著高于对照处理(P<0.05)。说明有机肥对玉米具有一定增产作用(表5)。

表5　不同肥料处理形成1 000 kg籽粒收获的养分量

3讨论与结论

前人通过试验表明,对土壤施有机肥或有机肥与化肥配施能明显增加玉米产量,且还可使土壤理化性质得到提升[15-16]。有机肥的施用不仅可提高作物产量,还可以提高土壤的养分含量,提高养分的供应能力[17-19]。以上研究与本试验结果一致,即增施有机肥处理不仅能显著提高玉米产量,较无机肥相比不仅有增产效果而且还能提高玉米稳产作用。但是也有部分学者对有机肥研究与上述结果不一致,研究表明，施用有机肥不能使作物产量增加,并且也不能使作物达到高产[20-21],造成这样的原因可能是试验地肥力状况不同,还可能由于受到区域内自然环境的影响,也有可能因为试验地试验年限较少。本试验中采用2个玉米品种其目的就是为排除气候等因素的影响。

在盐渍土地区中植物生长常常会受到盐分及土壤当中的矿物质影响。土壤中盐分能抑制植物吸收养分含量,间接地影响作物产量和植物体内养分吸收利用时出现体内养分分配变化。我国学者侯振安等[22]在盐渍土地区种植羊草和苜蓿试验表明随着土壤盐分升高植物体内吸收利用Na离子将增多,从而影响植物生长发育,且当中的磷、氮含量无明显差异。苏国兴[23]在研究了NaCl胁迫作用下养分吸收规律的影响,且证明了此状态下能降低叶片等部位对N、P、K、Mg等元素吸收。阎顺国[24]研究表明,在NaCl胁迫作用下碱茅根部养分吸收量处于下降状态其他部位养分含量变化不大。宁建凤等[25]的研究表明,补充外来氮源能有效增加芦荟植株的抗盐性,并且使得植物的吸收营养元素呈现出先升高后下降的状态。李伟等[26]对“施用不同剂量的鸡粪与化肥配施”的肥料作用进行研究表明,植株对氮磷钾含量及吸收利用在不同的作用下表现也不一致,并且随着玉米品种的不同也表现出不相同的状况,各个器官含量也不同,但是在不同品种间施用有机肥均能促进养分吸收,研究结果与宁建凤、李伟等[25-26]研究结果相同,但是此结果与上述侯振安、苏国兴等[22-23]研究结果出现了很大的差异,可能由于所采用方法和植物材料不同所导致。

在多种因素的综合影响下,单位籽粒产量的养分收获量也略有不同,从而导致试验结果也会有细微差异,玉米生长过程中气候、人工的施肥作用、品种之间的差异都会影响着收获养分含量。在本研究中,不同品种上施用不同肥料,有机肥与对照相比均可提高1 000 kg籽粒收获养分量,并且随着肥料不同,玉米养分收获量表现不同,具体表现依次为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥料>冀微生物磷钾肥>对照。

施不同有机肥在2个玉米品种上反映为均能显著提高盐渍土地玉米籽粒产量,与对照相比不同有机肥增产效果显著并具有明显的稳产作用;不同有机肥处理的玉米籽粒氮、磷含量与对照相比差异显著,玉米籽粒当中的氮、磷浓度大于秸秆当中的浓度,而秸秆中钾含量远大于籽粒当中钾元素,说明不同有机肥处理的玉米秸秆中钾素的吸收存在奢侈吸收现象;ZD958、DY18品种经过不同施肥处理籽粒与秸秆含氮量比为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥料>冀微生物磷钾肥>对照，籽粒与秸秆含磷量比为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>冀微生物磷钾肥>生物肥料>对照，籽粒与秸秆含钾量比为对照>冀微生物磷钾肥>生物肥料>绿蓝生物磷钾肥>鸡粪;2个不同玉米品种中,籽粒和秸秆中的氮和磷含量的分配,与玉米产量呈现出较好的相关性;在不同玉米品种上施用不同有机肥均可以明显提高形成1 000 kg籽粒的收获氮、钾含量,且随着施用肥料不同表现也不一样,肥料表现效果为鸡粪>绿蓝生物磷钾肥>生物肥料>冀微生物磷钾肥>对照。

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Effect of Different Organic Fertilizer on Nutrition Content and Distribution in Seaside Soil Area

WANG Yanhui1,JI Yanzhi1,CUI Jianghui2,ZHANG Junmei1,MEN Mingxin1

(1.College of Resources and Environment Science,Agricultural University of Hebei,Baoding071001,China；2.College of Agronomy,Agricultural University of Hebei,Baoding071001,China)

Abstract：In order to solve the problems of unreasonable fertilization in saline alkali area,this paper took ZD958 and DY18 as the study material and studied the effect of different organic fertilizer on nutrition concentration of corn,nutrient distribution and producing each unit seeds harvest the nutrient component by field trial. The results showed that:Using organic fertilizers achieved a high and stable yield level,as the different organic fertilizers applicate on different corn varieties;we could conclude that the treatment of chicken manure for stable yield was better than other treatments. Different fertilizers on two kinds of corn varieties had effect on seeds of N,P and K concentration,they all performed as chicken manure>green and blue creatures under phosphorus>bio-fertilizer>under phosphorus in microorganisms>the contrast;The nutrient concentration was different in corn varieties of straw,of which chicken manure was the best and green and blue creatures under phosphorus was the second. In the grain and straw the distribution ratio of nitrogen and phosphorus content had good correlation with corn yield,but it′s not obvious in potassium;the better corn grown,the more N,P and K were consumed to form economic yield per unit. All these illustrated that the use of corn to nitrogen,phosphorus and potassium had luxury absorption on some degree.

Key words:Saline soil;Organic fertilizer;Maize;Nutrient

doi:10.7668/hbnxb.2016.02.027

中图分类号：S141

文献标识码：A

文章编号：1000-7091(2016)02-0164-06

作者简介：王燕辉(1988-),男,河北邯郸人,硕士,主要从事土壤与土地资源可持续利用研究。通讯作者：张俊梅(1964-),女,河北保定人,教授,硕士，硕士生导师,主要从事土地资源可持续利用研究。

基金项目：国土资源部公益性行业项目(201311060)

收稿日期：2016-02-11