有机硅水溶缓释肥对小麦—玉米轮作的增产效应

宋利强　刘莹

摘要：在冀南小麦-玉米轮作区，采用盆栽和大田相结合，通过与施用单质等量常规肥对比，对施用有机硅水溶缓释肥的小麦和玉米的根系和产量及土壤性状进行了比较研究。结果表明，施用有机硅水溶缓释肥的小麦、玉米根系和产量性状明显优于对照常规肥；不同土層土壤毛管孔隙度在每层均有增加，特别是10～20 cm土层内差异极显著；小麦花后旗叶及单株的平均光合速率较对照表现出较大的优势，有机硅水溶缓释肥处理花后旗叶最大光合速率均较对照高，旗叶及整株衰老速度较慢。

关键词：小麦-玉米轮作；有机硅水溶缓释肥；根系；产量；土壤性状

中图分类号：S146+.2；S-3 文献标识码：B 文章编号：0439-8114（2017）04-0640-05

中国粮食产量已经实现了十二连增，但随着土壤连年高投入高强度的使用，诸如土壤理化性状变劣、盐渍化、酸化等健康问题也日益凸显，由此给作物高效生产带来严重威胁[1-7]。虽然目前有机肥及秸秆还田等措施的应用日益得到重视[8-14]，但要继续保持粮食产量的高速增长仍然不能忽视化肥的应用。有机硅水溶缓释肥是由河北硅谷农业科学研究院研制的专利产品，其利用有机硅的独特性能和特殊工艺，在极大地解决了养分在土壤中被固定和流失问题的同时，还能够迅速破除土壤板结，恢复土壤良好的水稳定性团粒结构。在全国各地推广应用4年的大量生产实践表明，该肥在提高肥料利用率和作物产量、改良土壤结构方面具有极为显著的优势。

在冀南小麦-玉米轮作体系中，与施用常规肥进行对比，对有机硅水溶缓释肥的应用效果进行研究，以期为今后开展大面积超高产应用技术的推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种（系）为小麦硅谷826、玉米郑单958。

试验地土壤状况：土壤质地黏土，有机质22.1 g/kg，全氮、速效氮、速效磷、速效钾分别为1 819.0、187.6、32.8、207.6 mg/kg，pH 7.1。

1.2 方法

每种作物施入有机硅水溶缓释肥和常规肥，单质等量施入。小麦分盆栽和大田种植，玉米为大田种植。盆栽用于测定小麦根系性状，大田则用于测定玉米地上、地下性状及小麦地上性状。

盆栽所用盆钵直径20 cm，高30 cm，每盆装风干过筛土7.5 kg，三叶一心期定苗至每盆7株。处理每盆施入有机硅水溶缓释肥（N∶P2O5∶K2O=27∶13∶10）2 g，对照每盆施入当地常用复合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶15∶10）1 g、尿素0.87 g、过磷酸钙0.42 g、硫酸钾0.2 g。分别在小麦起身期、拔节期、孕穗期、开花期取样调查根系性状。

大田小麦每处理小区宽320 cm，长500 cm。盆栽和大田处理均为3个重复，随机排列。每个处理同时设大区示范，每大区3 335 m2，不设重复。小麦播量262.5 kg/km2；玉米小区密度82 500株/km2，80 cm等行距穴播。每小区9行，行长15 m，在中间7行分苗期、拔节期、大口期3个时期取样。使用自制根钻，内径7 cm，钻深10 cm。取样时以植株为中心，在其两边行间距植株2、12、22 cm处分别钻取0～10、10～20、20～30 cm深度的土柱，用流水仔细冲洗后，收集根系进行测定。收获后均秸秆还田。

根长、根表面积等性状采用扫描后DT-SCAN软件分析，根体积采用排水法测定，SAS软件统计分析。大区成熟后实打实收。

根干重密度、根长密度、根表面积密度相对值表示某一土层根干重密度、根长密度、根表面积密度占全层相应值的百分比。

根系活力采用TTC法测定。

小麦旗叶展开后选生长正常的代表性植株加以标记，扬花后使用Li-6400便携式光合测定仪测定旗叶和倒二、三叶的光合速率，测定时间为晴天上午10：00左右，每性状的测定重复5次，取其平均值。

1.3 施肥处理

以当地所用肥料为对照，参照当地施肥习惯，单质等量施入N、P、K元素。处理为施入有机硅水溶缓释肥，以“T”表示，对照为常规施肥，以“C”表示。

1.3.1 小麦 ①底肥：有机硅水溶缓释肥（N∶P2O5∶K2O=27∶13∶10）375 kg/km2；对照施入当地常用复合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶15∶10）450 kg/km2、尿素156.6 kg/km2（N含量46%）、过磷酸钙462.45 kg/km2（P2O5含量12%），硫酸钾90 kg/km2（K2O含量50%）。②追肥：起身拔节期追施有机硅水溶缓释肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）225 kg/km2；对照施入尿素293.4 kg/km2。③叶面肥：孕穗-灌浆期叶面均喷施2次有机硅磷酸二氢钾750 g/km2 300倍稀释液，对照为普通磷酸二氢钾（用量和稀释倍数相同）。

1.3.2 玉米 ①底肥：有机硅水溶缓释肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）300 kg/km2；对照施入当地常用复合肥（N∶P2O5∶K2O=25∶5∶10）450 kg/km2、尿素48.9 kg/km2（N含量46%）、过磷酸钙436.5 kg/km2（P2O5含量12%），硫酸钾60 kg/km2（K2O含量50%）。②追肥：大喇叭口期有机硅水溶缓释肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）150 kg/km2；对照施入尿素195.6 kg/km2（N含量46%）。

2 结果与分析

2.1 盆栽小麦硅谷826各生育时期单株地下部根系性状

由表1可见，在小麦起身期，施入有机硅水溶缓释肥的根系性状均显著优于常规施肥的根系性状；在小麦拔节期、孕穗期、开花期，施入有机硅水溶缓释肥的根系性状均极显著优于常规施肥的根系性状。其中，施入有机硅水溶缓释肥的根干重和总根长均在拔节期比常规施肥极显著增加，分别为40.1%和54.7%，根体积在孕穗期极显著增加，为29.5%，根系活力在开花期极显著增加，为22.9%。

2.2 大田玉米各生育时期地下部根系性状

玉米根系在苗期均分布在0～10 cm内的土层中，随生育进程，根系向纵深发展，至拔节期，20～30 cm土层中已有分布，但多集中在0～20 cm耕层内。

由表2可知，不同时期、不同土层内的根系各形态指标在不同施肥间未表现出显著差异，但随生育进程，施入有机硅水溶缓释肥的深层根系形态指标较施入常规肥有增加的趋势，而0～10 cm内的各指标则没有显著变化。从指标相对值来看，在拔节期，10～20 cm土层内施入有机硅水溶缓释肥的根系各形态指标的相对值显著高于施入常规肥；在大喇叭口期，10～20 cm土层内施入有机硅水溶缓释肥与施入常规肥根系各形态指标的相对值之间均达到了极显著差异，而20～30 cm土层内，各时期根系形态指标在不同施肥处理间差异不显著。

上述结果表明有机硅水溶缓释肥处理在根系发展过程中更加趋向于在土层中的分布均匀化，特别是在10～20 cm耕层内根系分布的增加更为显著。

2.3 大田小麦、玉米产量相关性状的比较

由表3、表4可知，与常规肥比较，施入有机硅水溶缓释肥的小麦、玉米产量性状均表现为增加。其中，小麦产量增加23.05%，玉米產量增加22.61%。

2.4 不同施肥处理不同土层土壤物理性状的比较

不同施肥处理不同土层土壤的物理性状见表5。由表5可知，施入有机硅水溶缓释肥的土层较施入常规肥整体上土壤性状明显改善，土壤毛管孔隙度在每层均显著增加，特别是10～20 cm土层总孔隙度增加最大，为5.47%，说明根系在深层的分布增加是源于土壤性状的改变，疏松的土壤有利于根系的下扎。

2.5 小麦开花后不同处理旗叶和单株光合速率变化趋势

由图1、图2可知，有机硅水溶缓释肥处理花后旗叶最大光合速率均较常规肥高，旗叶和单株光合速率随生育进程均下降较慢，表明有机硅水溶缓释肥处理的旗叶及整株衰老速度较慢。

由表6可知，小麦花后旗叶及单株的平均光合速率均表现出有机硅水溶缓释肥处理明显优于常规肥。

3 小结与讨论

3.1 有机硅水溶缓释肥对土壤改良及作物根系生长的影响

土壤状况的优劣直接影响到根系生长的环境，良好的土壤状况能够保证土壤整个生态系统的平衡，从而为根系生长提供适宜的环境。然而，随着中国农田化肥投入的不断增加，土壤板结状况日趋严重，造成土壤通透性降低、有害生物菌群增多、土壤保水保肥能力下降、机械阻力增大等均增加了根系生长的难度[15]。这些后果导致了作物病害猖獗、产量下降，以至于农药、化肥投入连年增加，形成了恶性循环。由此可见，改变这种状况的根本措施在于改良土壤，但是传统改良土壤的方法见效慢，农民不愿投入时间和精力。试验证明，施入有机硅水溶肥能够显著提高土壤的通透性，促进作物根系的健康生长，在增加作物产量的同时实现了土壤的改良，值得大力推广。

3.2 有机硅水溶缓释肥的利用率

土壤结构恶劣会导致作物根系吸收养分能力下降[16，17]，从而肥料利用率降低[18，19]。作物吸收的养分绝大多数来源于土壤，因此根系的生长状况便成为能否保证植株得到充足养分的关键因子。地上部性状的表现实际上是根系发育状况的体现，强大的根系能够吸收足够的养分，地上部各种生命活动得以正常进行，特别是在生育后期，即产量形成的关键时期能够满足子粒灌浆对同化物质的大量需求[20]。本试验中小麦根系性状的显著差异是小麦不同处理在光合速率上表现差异的原因之一。

本试验通过与单质等量常规肥的对比试验，表明有机硅水溶缓释肥具有高利用率的特性，其不仅可以改善土壤结构从而有利于根系生长，更重要的一点是有机硅的特殊结构能够减少养分元素间相互反应，并能够紧密附着在土壤颗粒表面，大大减少了养分的固定和流失。

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