减氮增施腐殖酸液肥对夏玉米产量和氮肥利用率的影响

秦 文，韩燕来,张毅博，乔丹丹，李宁宁，赵家俊，邹旭瑞，李 慧

(河南农业大学 资源与环境学院，河南 郑州 450002)

减氮增施腐殖酸液肥对夏玉米产量和氮肥利用率的影响

秦 文，韩燕来,张毅博，乔丹丹，李宁宁，赵家俊，邹旭瑞，李 慧*

(河南农业大学 资源与环境学院，河南 郑州 450002)

为了在保证夏玉米获得较高产量基础上尽量减少氮肥施用量，确定腐殖酸液肥与氮肥的合理配施比例，设置不施氮肥(CK)、正常施氮量(纯N，下同)210 kg/hm2(100%N)、减施20%氮肥即施N 168 kg/hm2(80%N)、减施20%氮肥即施N 168 kg/hm2+腐殖酸液肥1.7 L/hm2(80%N+WF)、减施40%氮肥即施N 126 kg/hm2(60%N)、减施40%氮肥即施N 126 kg/hm2+腐殖酸液肥1.7 L/hm2(60%N+WF)6个处理，研究减氮增施腐殖酸液肥对夏玉米产量和氮肥利用率的影响。结果表明，与100%N处理相比，80%N+WF处理土壤有机质含量、碱解氮含量、pH值、氮肥回收效率、氮肥生理效率均无显著变化，而氮肥农学效率显著提高9.8%，最终使夏玉米穗粒数、百粒质量及产量与100%N处理接近；但进一步减少氮肥施用量增施腐殖酸液肥(60%N+WF)处理会降低土壤碱解氮和有机质含量，差异均不显著，但较80%N+WF处理降幅增大，虽然也能提高氮肥农学效率和氮肥回收效率，但最终较100%N处理显著降低夏玉米穗粒数(2.7%)和产量(5.2%)。综上，80%N+WF处理在减施氮42 kg/hm2的情况下能达到100%N处理的效果，土壤肥力较高，氮肥农学效率和氮肥回收效率提高，且穗粒数和产量较高。

腐殖酸液肥； 夏玉米； 产量； 氮肥利用率

玉米是重要的多用途作物之一，广泛应用于粮食、化工、饲料、生物能源等领域，已成为我国种植面积及总产量最高的农作物[1]。但是，目前玉米的高产都是在肥料高投入的条件下获得的，尤其是氮肥，其投入量最高[2-3]，但利用率低。研究显示，若不实施相应的减氮措施，未来我国氮肥的施用总量及单位播种面积施用量将有可能继续增长[4]。而氮肥的过量投入不仅导致农业生产成本增加，投入与产出比降低[5]，而且对环境造成不可估量的危害，这已逐渐成为影响农业可持续发展、粮食安全及人类健康的重大问题[6]。因此，减少氮肥施用量势在必行。

研究表明，腐殖酸液肥与化肥配施，可提高氮肥的利用效率，减少氮肥的施用量[7]。且我国腐殖酸肥料的制备原料(泥炭、褐煤和风化煤)储量丰富[8]；腐殖酸肥料具有改良土壤、促进土壤团粒结构形成、增加土壤中微生物数量[9]、提高土壤保水保肥性能[10]、吸附钝化土壤重金属[11]、提高土壤供肥能力、促进作物养分吸收[12]等诸多功能。可见，将腐殖酸液肥与氮肥配合施用是减少氮肥施用量的一个有效措施。目前，有关腐殖酸提高氮肥利用效率、促进作物生长的研究很多[12-14]，但是通过施用腐殖酸液肥在保证作物产量的前提下减少氮肥施用量的研究还未见报道。为此，探讨了腐殖酸液肥与不同氮肥配施对夏玉米产量和氮肥利用率的影响，以期确定减氮不减产的腐殖酸液肥与氮肥的合理配施比例。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于河南省方城县赵河镇现代农业示范园区内，该区属亚热带大陆性季风气候。供试土壤为黄褐土，壤质。试验地0～20 cm土壤养分基本状况为：有机质15.32 g/kg、碱解氮117.86 mg/kg、有效磷41.68 mg/kg、速效钾81.30 mg/kg，pH值5.82；土壤容重为1.34 g/cm3。试验地种植方式为小麦—玉米轮作。

1.2 试验材料

供试夏玉米品种为农华101。供试肥料为尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O512%)、氯化钾(含K2O 57%)和腐殖酸液肥(含腐殖酸30 g/L、N+P2O5+K2O 200 g/L)。

1.3 试验设计

采用田间小区试验，共设6个处理：不施氮肥(CK)、正常施氮量(纯N，下同)210 kg/hm2(100%N)、减施20%氮肥即施N 168 kg/hm2(80%N)、减施20%氮肥即施N 168 kg/hm2+腐殖酸液肥1.7 L/hm2(80%N+WF)、减施40%氮肥即施N 126 kg/hm2(60%N)、减施40%氮肥即施N 126 kg/hm2+腐殖酸液肥1.7 L/hm2(60%N+WF),详见表1。每个处理重复3次，共18个小区，小区面积为4 m×10 m，采用随机区组排列。其中，氮肥分2次施入，即拔节期施用50%，大喇叭口期追施50%，所有处理均在拔节期施P2O575 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，施肥方式均为开沟条施；腐殖酸液肥拔节期施用1.2 L/hm2，大喇叭口期施用0.5 L/hm2，并与化肥掺混后随之一起施入土壤。生育过程中其他管理同高产田。2015年6月播种，种植密度为60 000株/hm2，10月收获。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 地上部植株全氮含量 在成熟期，每个小区取长势均匀具有代表性的玉米5株，取其地上部分，105 ℃杀青，65 ℃烘干至恒质量，测定干物质量，然后将样品粉碎，使用H2SO4-H2O2消化，采用全自动定氮仪测全氮含量，并计算氮肥回收效率。

表1 不同施肥处理的施肥量

氮肥回收效率=(施氮区地上部氮积累量-对照区地上部氮积累量)/施氮量×100%[15]。

1.4.2 产量及其构成因素 在成熟期，各小区收获20株玉米经自然风干后测定穗粒数、百粒质量，并测产。然后计算氮肥生理效率、氮肥农学效率。

氮肥生理效率=(施氮区产量-对照区产量)/(施氮区地上部氮积累量-对照区地上部氮积累量)，

氮肥农学效率= (施氮区玉米产量-对照区玉米产量)/施氮量[15]。

1.4.3 土壤养分含量 在成熟期，采用五点取样法取0～20 cm耕层土壤，剔除石砾和植物残根等杂物后混合，测定土壤养分含量。其中，有机质含量采用重铬酸钾氧化—外加热法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用NH4OAc浸提—火焰光度法测定[16]。

1.5 数据统计分析

数据用Excel 2010和SPSS 20软件进行统计分析。

2 结果和分析

2.1 减氮增施腐殖酸液肥对夏玉米产量及其构成因素的影响

由表2可知，各处理间夏玉米百粒质量差异均不显著，但穗粒数和产量差异较大。与CK相比，施加氮肥显著增加了夏玉米的穗粒数。与100%N处理相比，80%N、60%N和60%N+WF处理穗粒数分别显著下降4.4%、5.8%、2.7%，而80%N+WF处理穗粒数无显著变化。与80%N、60%N处理相比，减施氮肥后施腐殖酸液肥均使夏玉米穗粒数显著提高，分别提高4.0%、3.3%。综上，减施20%氮肥后施腐殖酸液肥可以达到100%N处理的效果，穗粒数、百粒质量均无显著变化。

与CK相比，施用氮肥显著提高了夏玉米产量。与100%N处理相比，60%N处理玉米产量显著降低7.3%，60%N+WF处理玉米产量显著降低5.2%；但80%N和80%N+WF处理产量与之差异均不显著。与80%N、60%N处理相比，减施氮肥后施腐殖酸液肥均使夏玉米产量有所提高，分别提高2.0%、2.2%，但差异均不显著。综上，减施20%氮肥后施腐殖酸液肥可以达到100%N处理的效果，产量无显著变化。

表2 不同施肥处理的产量及其构成因素

注：同列数据后不同小写字母代表处理间差异显著(P<0.05)，下同。

2.2 减氮增施腐殖酸液肥对夏玉米氮肥利用率的影响

由表3可知，不同施肥处理间夏玉米的氮肥生理效率差异均不显著，氮肥农学效率和氮肥回收效率差异较大。对于氮肥农学效率而言，60%N+WF处理夏玉米的氮肥农学效率最高，显著高于其他处理，较100%N处理提高26.0%；其次为80%N+WF处理，显著高于100%N、80%N、60%N处理，增幅分别为9.8%、14.8%、8.4%；100%N、80%N和60%N处理间氮肥农学效率差异均不显著。与80%N、60%N处理相比，减氮增施腐殖酸液肥均使氮肥农学效率显著增加，分别增加14.8%、24.4%。

对于氮肥回收效率而言，60%N+WF处理氮肥回收效率最高，较100%N处理显著提高32.0%；其次为80%N+WF处理，较100%N处理提高20.4%，但差异不显著。与80%N、60%N处理相比，减氮增施腐殖酸液肥处理的氮肥回收效率均有所增加，增幅分别为17.3%、12.5%，但差异均不显著。

综上，夏玉米的氮肥农学效率和氮肥回收效率均以60%N+WF处理最高，80%N+WF次之，两者均明显高于100%N处理。

表3 不同施肥处理的氮肥利用情况

2.3 减氮增施腐殖酸液肥对土壤理化性质的影响

由表4可知，与CK相比，施氮肥能显著提高土壤有机质和碱解氮含量，降低土壤pH值。与100%N处理相比，减氮及减氮增施腐殖酸液肥处理土壤有机质含量稍有降低、pH值稍微升高，但差异均不显著。其中，有机质含量表现为100%N处理最高，80%N+WF处理次之，二者十分相近；pH值表现为60%N+WF处理最高，80%N+WF处理次之，其较100%N处理分别提高3.8%和3.4%。与100%N处理相比，60%N处理土壤碱解氮含量显著降低，其他减氮及减氮增施腐殖酸液肥处理与之差异均不显著。碱解氮含量表现为100%N处理最高，80%N+WF处理次之，二者十分相近。与80%N、60%N处理相比，减氮增施腐殖酸液肥处理的土壤有机质含量有所增加，增幅分别为2.1%、1.7%，但差异均不显著；碱解氮含量显著增加，增幅分别为3.8%、5.9%。

综上，减施20%、40%氮肥后增施腐殖酸液肥可以达到100%N处理的效果，总体以80%N+WF处理效果最好。

表4 不同施肥处理的土壤理化性质

3 结论与讨论

合理施用氮肥能显著提高玉米的籽粒产量，过低的施氮量会造成玉米顶部籽粒发育不完善从而影响产量；而施用腐殖酸液肥可提高土壤的供肥能力、促进作物对养分的吸收，且腐殖酸液肥与化肥配合施用，可抑制尿素的水解，达到缓释的效果，减少氮肥的损失，提高氮肥的利用效率，从而增加作物产量[13-14]。氮肥利用率可通过氮肥农学效率、氮肥回收效率和氮肥生理效率等指标反映。氮肥农学效率反映了单位施氮量对作物籽粒产量的增加效应[17]；氮肥回收效率反映了作物吸收利用的氮占施氮量的比例，较高的氮肥回收效率说明在作物生长过程中损失的氮肥量较少，对环境的危害较小[18]；氮肥生理效率是指作物地上部吸收单位氮量所获得的籽粒产量的增加量[19]。本研究结果表明，与100%N处理相比，减施20%氮肥后增施腐殖酸液肥(80%N+WF)处理的土壤有机质含量、碱解氮含量、pH值、氮肥回收效率、氮肥生理效率均无显著变化，而氮肥农学效率显著提高9.8%，最终使夏玉米穗粒数、百粒质量及产量与100%N处理接近，均无显著差异，即80%N+WF处理可以达到100%N处理的效果；但进一步减少氮肥施用量(减少40%N)增施腐殖酸液肥会降低土壤碱解氮和有机质含量，差异均不显著，但较80%N+WF处理降幅增大，虽然也能提高氮肥农学效率和氮肥回收效率，但最终显著降低夏玉米穗粒数和产量。

综上，减施20%氮肥后增施腐殖酸液肥(80%N+WF)处理能达到100%N处理的效果，土壤肥力较高，氮肥农学效率和氮肥回收效率提高，且夏玉米穗粒数和产量较高。即此处理可在保证夏玉米具有较高产量的情况下减施氮42 kg/hm2。

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Effects of Reducing Nitrogen Fertilizer and Increasing Humic Acid Liquid Fertilizer on Yield and Nitrogen Use Efficiency of Summer Maize

QIN Wen,HAN Yanlai,ZHANG Yibo,QIAO Dandan,LI Ningning,ZHAO Jiajun,ZOU Xurui,LI Hui*

(College of Resources and Environment,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

In order to minimize the amount of nitrogen fertilizer under the premise of ensuring a higher yield of summer maize,and determine the reasonable proportion of humic acid liquid fertilizer and nitrogen fertilizer,the field experiments were carried out with 6 treatments:no fertilizer(CK),the normal application amount of nitrogen (210 kg/ha,100%N),reducing 20% application amount of nitrogen fertilizer (168 kg/ha,80%N),reducing 20% application amount of nitrogen(168 kg/ha) with humic acid liquid fertilizer 1.7 L/hm2(80%N+WF),reducing 40% nitrogen application amount(126 kg/ha,60%N),reducing 40% nitrogen application amount(126 kg/ha) with humic acid liquid fertilizer 1.7 L/ha(60%N+WF),and the effects of reducing nitrogen fertilizer and increasing humic acid liquid fertilizer on yield and nitrogen use efficiency of summer maize were studied.The results showed that compared with 100%N treatment,there was no significant change in soil organic matter,alkali-hydrolyzable N contents,pH value,nitrogen recovery efficiency and nitrogen fertilizer physiological efficiency;while the agronomic efficiency of nitrogen fertilizer was significantly increased by 9.8%,which eventually caused the result that the grain number per spike,grain weight and yield of summer maize were close to 100%N treatment.However,further reducing the amount of nitrogen fertilizer and increasing the amount of humic acid liquid fertilizer(60%N+WF)would reduce soil alkaline nitrogen and organic matter contents with no significant difference,but the descent scope was bigger than that of 80%N+WF treatment;although the agronomic efficiency of nitrogen fertilizer and the recovery efficiency of nitrogen fertilizer of 60%N+WF treatment could also improved,the grain number per spike and the yield of summer maize significantly decreased by 2.7% and 5.2% compared with 100%N treatment.In conclusion,80%N + WF treatment could achieve the effect of 100%N treatment under the condition of reducing N application by 42 kg/ha,and obtain higher soil fertility,agronomic efficiency and recovery efficiency of nitrogen fertilizer,grain number per spike and yield.

humic acid liquid fertilizer; summer maize; yield; nitrogen use efficiency

2016-10-12

中科院科技服务网络计划(STS)项目(KFJ-EW-STS-055-1);河南省高等学校重点科研项目(17A210021);河南省科技攻关项目(142102110049)

秦 文(1994-)，女，安徽芜湖人，在读硕士研究生，研究方向：植物营养与高效施肥。 E-mail:qinwen1275@163.com

*通讯作者：李 慧(1981-)，女，河南濮阳人，副教授，博士，主要从事作物营养生理方面的研究。 E-mail:lihui4007@163.com

S513;S157.41

A

1004-3268(2017)04-0021-05