生物有机肥对滨海盐碱地旱作玉米产量及地上部生物量的影响

2017-03-19蒲娜娜崔素倩董景湘智健飞刘振宇刘忠宽

河北农业科学 2017年4期

冯伟，蒲娜娜，谢楠，崔素倩，董景湘，智健飞，刘振宇，刘忠宽*

（1.河北省农林科学院农业资源环境研究所，河北石家庄 050051；2.河北省农林科学院，河北石家庄 050031；3.黄骅市农业局技术站，沧州黄骅 061100）

当前我国盐碱地面积约9.9×107hm2[1]，其中，河北省环渤海盐碱地面积约为1×106hm2。经过多年治理，该区农田生产力在一定程度上有所提高，但是，该区域浅层水多为咸水难以利用，而深层地下水超采严重已造成大面积的地下漏斗[2，3]，因此，作物如何获得高产仍是目前农业上亟待解决的难题。

黄骅市南大港管理区属典型的滨海盐碱旱作农业区，实地取样调查结果显示，该区农田土壤基础地力差，盐分高和有机质含量低是限制农田生产力提高的主要因素。生物有机肥因含有大量特定的活性微生物而表现出一定的生理功能。前人研究结果表明，随着土壤盐碱化程度的增大，土壤微生物数量不断减少，二者呈明显的负相关[4～9]；而施用生物有机肥可以降低土壤含盐量，增加土壤有机质含量和微生物的数量[10]，提高作物产量[11，12]，增强作物的抗逆能力[13，14]，对提升盐碱地生产力水平具有良好效果[15，16]。

为了提高河北省滨海盐碱区农田的生产能力，在旱作条件下，研究了不同生物有机肥施用量与施用方法对玉米产量和地上部生物量的影响，以期为实现该区玉米高产提供理论指导。

1 材料与方法

试验于2015～2016年连续2 a在国家牧草产业技术体系沧州综合试验站（沧州市南大港管理区三分区）进行。该区属暖温带半湿润大陆性季风气候，因临渤海而略具海洋性气候特征，四季分明，夏季潮湿多雨、冬季寒冷干燥；年平均气温12.1℃，日平均气温＞0℃的积温为4 710℃，日平均气温＞10℃的作物生长期为203 d；年平均日照时数2 726 h，无霜期210 d；年平均降水量586 mm，且降水主要集中在七八月。试验地土壤为滨海盐化潮土，20 cm耕层土壤基础养分含量为有机质14.9 g/kg、碱解氮54.9 mg/kg、速效磷7.54 mg/kg和速效钾299.28 mg/kg，总盐含量0.42 g/kg，肥力中等偏低。当地主栽作物为玉米，种植制度为一年一熟。

参试玉米品种为冀丰223，由河北省农林科学院粮油作物研究所选育。供试生物有机肥有微力高（产地北京，粉末状）、施利康（产地秦皇岛，颗粒状）和和阳（产地邢台，颗粒状）3种品牌，其有效活菌数均≥0.2亿个/g、有机质含量均≥40%。

2015年试验设微力高牌（I1）、施利康牌（I2）和和阳牌（I3）3种生物有机肥处理，施用量均设600、900和1 200 kg/hm2（依次为1、2、3水平），施肥方式均为播种时撒施；以不施生物有机肥处理作为对照（CK）。2016年试验是在2015年试验设计的基础上施肥方式增加了播种时沟施。小区面积25 m2（5 m×5 m），随机区组排列，3次重复。玉米播种前整地时，各小区均施磷酸二铵（N含量14%、P2O5含量43%，山东鲁北化工股份有限公司）450 kg/hm2做底肥。2015年5月13日播种，行距50 cm、株距33.3 cm（密度6万株/hm2），7月22日追尿素（N含量46.4%，河北阳煤正元化工集团有限公司）495 kg/hm2，9月19日收获；2016年6月8日播种，行距50 cm、株距33.3 cm，7月23日追尿素495 kg/hm2，9月29日收获。其他管理措施同大田常规。

2015年和2016年的玉米生育期降水量与降水次数数据，来源于南大港管理区水利局。玉米收获时，每小区随机选取有代表性的玉米2行，摘取果穗，自然风干后脱粒、称重，计算籽粒产量；每小区随机选取有代表性的玉米植株5株，贴地面收取地上部分，铡成长5 cm左右的小段，置烘箱内50℃烘干至恒重，晾凉后称重，计算地上部生物量。

2 结果与分析

2.1 2015年和2016年玉米生育期的降水情况

试验区为旱作农业区，降水是增加土壤水分的唯一来源，因此，玉米全生育期的降水次数与强度直接影响着玉米产量。试验区年度间玉米生育期的降水情况变化较大（表1）。2015年玉米生育期共降水21次，总降水量（406.4 mm）与常年同期降水量（2012～2016年同期平均降水量为529 mm）相比属贫水年；且降水时空分布极不均匀，尤其是玉米生长的关键时期降水严重缺乏，监测数据显示，5月7～11日降水35.5 mm之后至7月20日降水8.8 mm，期间仅6月11日降水58 mm。2016年共降水24次，且降水时空分布相对均匀，总降水量（516 mm）较2015年多27.0%，与常年同期相比属平水年。

表1 2015年和2016年玉米生育期的降水量与降水次数Table 1 Precipitation amount and frequency during maize growth period in 2015 and 2016

2.2 撒施生物有机肥对玉米产量的影响

生物有机肥各处理的玉米平均产量为8 717～9 194 kg/hm2，均极显著＞CK（表2），增产率为2.6%～8.2%。表明撒施微力高牌、施利康牌和和阳牌生物有机肥均可以明显提高滨海盐碱区旱作玉米的籽粒产量。这与王素英等[17]的研究结果基本一致。其中，I2-3处理产量最高，I3-2处理次之，二者差异不显著，但均显著＞I3-3除外的其他处理。可以看出，撒施施利康牌生物有机肥1 200 kg/hm2或和阳牌生物有机肥900 kg/hm2，玉米增产效果较好。

表2 撒施生物有机肥对玉米产量的影响（kg/hm2）Table 2 Effects of broadcasting bio-organic fertilizers on the yield of maize

2.2.1 生物有机肥施用量对玉米产量的影响同种肥料条件下，不同施用量处理对玉米产量有显著影响。微力高牌生物有机肥不同施用量处理的玉米平均产量顺序为I1-3＞I1-2＞I1-1，其中，I1-3与I1-2处理差异不显著，但二者均极显著＞I1-1处理；施利康牌生物有机肥不同施用量处理的玉米平均产量顺序为I2-3＞I2-2＞I2-1，且差异均达到了极显著水平；和阳牌生物有机肥不同施用量处理的玉米平均产量顺序为I3-2＞I3-3＞I3-1，其中，I3-2与I3-3处理差异不显著，但二者均极显著＞I3-1处理。可以看出，生物有机肥施用量900～1 200 kg/hm2处理的玉米产量明显高于施用量600 kg/hm2处理。综合考虑肥料投入与玉米产量，认为本研究条件下，微力高牌、施利康牌和和阳牌生物有机肥的适宜施用量分别为900、1 200和900 kg/hm2。

2.2.2 生物有机肥种类对玉米产量的影响相同施用量条件下，不同种类肥料处理对玉米产量有显著影响。施用量为600 kg/hm2时，不同种类生物有机肥的玉米平均产量顺序为I3＞I2＞I1，其中，I3与I1处理差异达到了显著水平，但二者与I2处理差异均不显著；施用量为900 kg/hm2时，不同种类生物有机肥的玉米平均产量顺序为I3＞I1＞I2，且差异均达到了显著水平；施用量为1 200 kg/hm2时，不同种类生物有机肥的玉米平均产量顺序为I2＞I3＞I1，其中，I2与I1处理差异达到了显著水平，但二者与I3处理差异均不显著。可以看出，施肥量为600～900 kg/hm2时，施用和阳牌生物有机肥增产效果较好；施肥量为1 200 kg/hm2时，施用施利康牌生物有机肥增产效果较好。

2.2.3 年度间降水情况对玉米产量的影响相同施肥条件下，2016年的玉米产量均＞2015年，其中，CK增产率为5.04%，生物有机肥各处理增产率为7.84%～13.77%（平均10.57%）。对2016年玉米产量普遍较高且不同年度间产量差异较大的原因进行分析，认为可能与不同年度间玉米生育期的降雨情况明显不同（2015年为贫水年，2016年为平水年）有关。气象监测数据显示，2015年5月11日～7月20日试验区仅出现1次降水过程，且降水量（58 mm）不足2016年同期降水量的50%。而该阶段正是玉米的拔节孕穗和抽雄吐丝期，干旱缺水造成玉米雌、雄穗分化受阻，部分果穗主轴停止发育，潜伏芽发育形成“手指穗”，当“手指穗”吐丝时雄穗已到散粉末期，吐丝与散粉不同步，导致玉米秃尖和空秆现象多发，且结实率低，对产量影响较大。可以看出，旱作区相同施肥条件下，平水年的玉米产量高于贫水年。

2.3 沟施生物有机肥对玉米产量的影响

沟施生物有机肥各处理的玉米产量为9 071～9 907 kg/hm2，均极显著＞CK（表 3），增产率为4.18%～13.78%。表明沟施微力高牌、施利康牌和和阳牌生物有机肥均可以明显提高滨海盐碱旱作玉米的产量。其中，I3-3处理产量最高，且与其他处理差异均达到了极显著水平；其次是I2-3、I1-3、I3-2和I1-2处理，产量为9 717～9 777 kg/hm2，四者差异不显著，但均极显著＞其他处理。可以看出，沟施和阳牌生物有机肥1 200 kg/hm2，玉米增产效果最好；沟施施利康牌或微力高牌生物有机肥1 200 kg/hm2，和阳牌或微力高牌生物有机肥900 kg/hm2，玉米增产效果较好。综合考虑肥料投入与玉米产量，认为本研究条件下，沟施微力高牌、施利康牌和和阳牌生物有机肥的适宜施用量分别为900、1 200和1 200 kg/hm2，其中，施用和阳牌生物有机肥1 200 kg/hm2处理的玉米产量明显较高。

进一步对同一施肥量不同施肥方式的玉米产量进行分析，结果显示，沟施生物有机肥处理的玉米产量除 I2-1和 I2-2处理略＜撒施外，其他处理均＞撒施；平均产量为9 532 kg/hm2，较撒施（平均产量9 442 kg/hm2）高0.95%。可以看出，沟施生物有机肥的产量效果优于撒施。

表3 2016年生物有机肥不同施用方式对玉米产量的影响（kg/hm2）Table 3 Effects of different fertilizing methods of bioorganic fertilizers on the yield of maize in 2016

2.4 生物有机肥不同年份与施用方法各处理玉米地上部生物量的变化

2015年撒施、2016年撒施、2016年沟施生物有机肥各处理的玉米地上部生物量分别较其CK增加了0.9%～11.8%、0.6%～9.6%和 3.5%～10.6% （图 1）。其中，2016年沟施生物有机肥处理的玉米地上部生物量平均值为16 515 kg/hm2，分别较2016年和2015年撒施处理平均值增加了0.8%和3.0%。相同种类生物有机肥处理下，玉米地上部生物量均随施肥量的增加而增加。

可以看出，施用生物有机肥可以提高滨海盐碱区旱作玉米的地上部生物量，且效果随着施肥量的增加而增大；平水年的玉米地上部生物量＞贫水年，且沟施效果优于撒施。

3 结论与讨论

图1 生物有机肥不同处理对玉米地上部生物量的影响Fig.1 Effects of different bio-organic fertilizers treatments on the aboveground biomass of maize

世界上的盐渍土面积约为9.55亿hm2，占全球陆地面积的10%[18]。我国的盐渍土面积占世界盐碱地面积的26.3%[1]，同时，灌溉农区农业管理措施不合理，导致土壤盐渍化面积呈增长趋势[19]。当前我国的耕地资源已经被较充分地挖掘，常规耕地生产力水平进一步提高面临瓶颈[20]。盐碱地是我国重要的后备土地资源之一，截至2008年，我国有80%左右的盐渍土地尚未得到开发利用[21]。因此，合理利用盐碱地对确保“国家耕地面积不低于18亿亩”的红线，提升耕地农业生产力水平均具有重要的现实意义。

在滨海盐碱区旱作玉米上，生物有机肥无论是撒施还是沟施均可明显提高玉米的籽粒产量，其中，沟施效果优于撒施。本研究条件下，采用撒施方式施肥时，微力高牌、施利康牌和和阳牌生物有机肥的适宜用量分别为900、1 200和900 kg/hm2，其中，施施利康牌生物有机肥1 200 kg/hm2或和阳牌生物有机肥900 kg/hm2处理的玉米产量明显较高；采用沟施方式施肥时，微力高牌、施利康牌和和阳牌生物有机肥的适宜用量分别为900、1 200和1 200 kg/hm2，其中，施和阳牌生物有机肥1 200 kg/hm2处理的玉米产量最高且与其他处理差异均达到了极显著水平，施微力高牌生物有机肥900 kg/hm2、施利康牌生物有机肥1 200 kg/hm2和和阳牌生物有机肥900 kg/hm2处理的玉米产量较高。

在滨海盐碱区旱作玉米上，生物有机肥无论是撒施还是沟施均可明显提高玉米的地上部生物量，且指标值均随施肥量的增加而增大，其中，沟施效果优于撒施。

降水对旱作玉米产量和地上部生物量影响较大。相同施肥条件下，平水年各施肥处理的玉米产量和地上部生物量均＞贫水年。

［1］杨佳佳，蒋琦刚，赵静，吴阳春.基于环境减灾卫星高光谱数据的盐碱地等级划分［J］.农业工程学报，2011，27（10）：118-124.

［2］刘小京，田魁祥.环渤海盐碱地区农业资源分布特征与农业持续发展模式初探［J］.生态农业研究，2002，8（4）：67-70.

［3］许月卿.河北省水资源与可持续发展问题研究［J］.农业环境与发展，1997，54（4）：33-35.

［4］王龙昌，玉井理，永田雅辉，长友由隆.水分和盐分对土壤微生物活性的影响［J］.垦殖与稻作，1998，（3）：40-42.

［5］ Yosuke M，Fumio S，Kenichi N，Shin-ichiro L.Effects of sodium chloride on growth of ectomycorrhizal fungal isolates inculture［J］.Mycoscience，2006，47（4）：212-217.

［6］康贻军，胡健，董必慧.滩涂盐碱土壤微生物生态特征的研究［J］.农业环境科学学报，2007，26（S1）：181-183.

［7］杨建文.甘肃河西地区不同盐碱土壤微生物数量、酶活及理化因子的研究［D］.兰州：西北师范大学，2013.

［8］李凤霞，郭永忠，许兴.盐碱地土壤微生物生态特征研究进展［J］.安徽农业科学，2011，39（23）：14065-14067，14174.

［9］张宁，郭洪海，王梅，王学君，王振.起垄沟播种植对滨海盐碱地土壤微生物区系的影响［J］.山东农业科学，2016，48（6）：62-65.

［10］孙佳杰.滨海盐渍土微生物分布及菌肥改良效果研究［D］.天津：天津理工大学，2010.

［11］谢运河，李小红，王同华，王利群，杨汉民，王业建.玉米/大豆间作条件下根瘤菌与氮肥互作对大豆产量和品质的影响［J］.作物杂志，2011，（4）：54-57.

［12］冯伟，杨军芳，周晓芬，张彦勇，杜晓东.5种解磷溶磷菌肥在冀西山区旱地玉米上的肥效试验［J］.河北农业科学，2013，17（2）：38-40，50.

［13］王孝涛，李淑芹，许景钢，裴占江.生物肥对大豆根际过氧化氢酶和脲酶活性的影响［J］.东北农业大学学报，2012，43（5）：96-99.

［14］宋其岩.肥水管理对杨梅容器苗生长及生理生态影响［D］.临安：浙江农林大学，2010.

［15］许景钢，孙涛，李嵩.我国微生物肥料的研发及其在农业生产中的应用［J］.作物杂志，2016，（1）：1-6.

［16］陶瑞，李锐，谭亮，褚贵新.减少化肥配施有机肥对滴灌棉花N、P吸收和产量的影响［J］.棉花学报，2014，26（4）：342-349.

［17］王素英，陶光灿，谢光辉，沈德龙，李俊，路宝庆.我国微生物肥料的应用研究进展［J］.中国农业大学学报，2003，8（1）：14-18.