生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米生长及肥料利用率的影响

刘焕焕，王改玲，李晓龙，江 山

（山西农业大学资源环境学院，山西太谷030801）

有机无机肥料配施是我国倡导的科学施肥方式。有机无机肥配施能有效改善土壤微生物环境及土壤物理化学性质，提高土壤肥力，促进作物增产增收[1-2]。秦俊梅等[3]研究了不同培肥方式对复垦土壤玉米养分吸收及肥料利用率的影响，结果表明，有机肥菌肥配施比单施有机肥处理更能有效增加玉米N、P、K 含量。刘晓红等[4-6]研究表明，配方施肥可以有效提高肥料利用率，起到较好的节肥增效作用。目前对有机无机肥料配施效果的研究较多，但多侧重于未受损的土地，对矿区复垦地区的研究较少。刘益仁等[7]进行了有机无机配施提高麦- 稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制研究；张靖等[8]在甘肃省进行了有机无机肥料配施对灌区蚕豆肥料利用率的研究；于昕阳等[9]对陕西省旱地冬小麦进行了水肥利用效率的研究。

矿区复垦土壤由于前期矿区的开采，使矿区原有土壤结构和层次遭到破坏，土壤理化性质和养分含量状况均发生了改变。张耿杰等[10]对平朔矿区土壤理化性质进行研究，结果表明，未复垦样地除容重外，其他理化指标均低于原地貌和复垦样地。张乃明等[11]对矿区复垦养分变化趋势进行研究，结果表明，复垦土壤有机质、全氮、有效磷均呈逐年增加趋势，土壤容重逐年下降。目前关于复垦土壤培肥的研究有很多，但关于定量生物有机肥与化肥配施来复垦矿区土壤的研究还比较少。

本试验通过田间试验，研究不同施肥处理对山西平朔安太堡露天煤矿复垦区土壤的影响，以此探讨最佳的肥料配施模式，为其他矿区土壤肥力的提高提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2015 年在山西省朔州市平朔露天煤矿复垦区（北纬39°30′3″，东经112°19′17″，海拔高度1 541 m）进行。该地区属温带半干旱季风气候区，年平均气温4.8～7.8 ℃，年降雨量428.2～449.0 mm，属于草原植被类型。供试土壤为黄绵土，质地轻壤，土壤理化性状为：pH 值8.16，有机质5.92 g/kg，全氮0.14 g/kg，碱解氮15.59 mg/kg，速效磷9.33 mg/kg，速效钾108.44 mg/kg。

1.2 试验材料

供试饲草玉米为雅玉饲草8 号，生育期为120 d。供试化肥为尿素（N 含量46%）和过磷酸钙（P2O5含量为16%）。供试生物有机肥为美邦原生态生物有机肥（含有效活菌数≥0.2 亿/g，腐植酸≥30%，有机质≥40%），购自山西美邦大富农科技有限公司。

1.3 试验方法

试验共设7 个处理，分别为：不施肥（CK），单施化肥（H），单施生物肥（S），化肥＋生物肥（HS），1.5 倍化肥＋1.5 倍生物肥（H2S2），1.5 倍化肥+生物肥（H2S），化肥＋1.5 倍生物肥（HS2）。每个处理重复4 次，共28 个小区，小区面积为2.5 m×10 m。各处理施肥量列于表1。

表1 田间试验各处理施肥量 kg/hm2

首先将肥料按试验设计称质量，均匀施入各小区中，之后翻入土20 cm。小区四周设保护行。所有肥料播种前一次性施入，生长过程中不再进行追肥。玉米于2015 年5 月17 日播种，等距匀播，播深为2 cm，播种密度18 万株/hm2。2015 年10 月7 日收获。

1.4 测定项目及方法

分别在饲草玉米拔节期、抽雄期、成熟期采集植物样品，测定植株的株高、茎粗，烘干后测定植株的干物质量及全氮、全磷、全钾的含量。全氮、全磷、全钾含量的测定均采用常规方法[12]。

肥料利用率计算方法（以氮为例，磷亦同）如下。

氮肥利用率＝（施肥区作物吸氮量－对照区作物吸氮量）/所施肥料中氮量×100%[13]（1）

2 结果与分析

2.1 生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米生长的影响

2.1.1 生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米株高、茎粗的影响 不同施肥处理对饲草玉米株高、茎粗均有一定影响（图1，2）。拔节期，饲草玉米株高各施肥处理与对照相比差异显著。生物有机肥与化肥配施的株高H2S、H2S2 处理显著高于HS、HS2 处理，而H2S、H2S2 处理间差异不显著，HS、HS2 处理间差异亦未达显著水平。饲草玉米的茎粗H2S2、H2S 处理显著高于对照，分别是对照的1.34倍、1.31 倍，H2S 与H2S2 处理间差异不显著，其他处理与对照间差异亦未达显著水平。抽雄期，不同施肥处理饲草玉米株高显著高于对照，其中，H2S2、H2S 处理增幅明显，比对照分别增加了2.06 倍、2.03 倍。生物有机肥与化肥配施的株高HS、H2S2、H2S 处理间差异显著，HS、HS2 处理间差异不显著；饲草玉米的茎粗S 处理与对照相比差异不显著，其他处理与对照相比差异显著，其中，H2S2、H2S 处理增幅明显，分别是对照的1.58 倍、1.54 倍，生物有机肥与化肥配施各处理间均未达显著水平。成熟期，饲草玉米株高不同施肥处理与对照相比差异显著，其中，H2S2 处理与对照相比增幅最明显，是对照的1.84 倍。生物有机肥与化肥配施的株高HS、H2S2、H2S 处理间差异显著，而H2S、HS2 处理间差异不显著，HS、HS2 处理间差异亦未达显著水平。饲草玉米的茎粗S 处理与对照相比差异不显著，其他处理与对照相比差异显著，其中，H2S2 处理增幅最明显，是对照的1.77 倍。生物有机肥与化肥配施的茎粗H2S2 与HS、H2S、HS2 处理间差异显著，而HS、H2S、HS2 处理间差异不显著。

当化肥的施加量一定时，随着生物有机肥用量的增加各个生育期饲草玉米株高呈现出先逐渐增加后逐渐降低的趋势，说明当化肥的施加量一定时，施加适量的生物有机肥有助于各个生育期饲草玉米株高的增加，当生物有机肥的用量超过一定限度后反而抑制了饲草玉米株高的增加。当生物有机肥的施加量一定时，随着化肥用量的增加各个生育期饲草玉米的株高、茎粗均呈现出逐渐增加的趋势，表明化肥有助于饲草玉米株高、茎粗的增长。

2.1.2 生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米干物质量的影响 不同施肥处理对复垦土壤饲草玉米干物质量的影响如图3 所示。拔节期、抽雄期、成熟期不同施肥处理与对照相比，饲草玉米干物质量分别提高了20.20%～68.31%，47.10%～161.52%和31.70%～100.30%。拔节期、抽雄期、成熟期生物有机肥与化肥配施处理干物质量均高于相应的单施化肥处理、单施生物有机肥和对照处理。拔节期、抽雄期和成熟期均为H2S2 处理最高，分别为3 256.80，17 625.00，21 465.00 kg/hm2。拔节期的干物质量，HS、HS2 处理与H2S2、H2S 处理间差异显著，而H2S2、H2S 处理间差异不显著，HS、HS2 处理间差异亦不显著。抽雄期的干物质量，H2S2 与HS、H2S、HS2 处理间差异显著，而HS、H2S、HS2 处理间差异不显著。成熟期的干物质量，H2S 与HS、H2S2 处 理 间 差 异 显 著，HS2 与HS、H2S2 处理间差异亦达显著水平，而H2S、HS2 处理间差异不显著。

2.2 生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米N、P、K 含量的影响

2.2.1 生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米全氮含量的影响 不同施肥处理对不同生长时期饲草玉米全氮含量均有一定的增加作用（图4）。与对照相比，拔节期、抽雄期、成熟期HS、H2S2、H2S、HS2 处理饲草玉米全氮含量增加率分别为149.47%～167.37%，97.78%～143.33%和68.42%～98.95%，均达显著水平。与对照相比，拔节期、抽雄期、成熟期单施化肥和单施生物有机肥饲草玉米全氮含量分别增加了89.47%和74.74%，64.44%和45.56%，54.00%和37.89%。总体上，生物有机肥与化肥配施对饲草玉米氮含量的增加效果明显，其次为单施化肥处理，而单施生物有机肥处理对饲草玉米氮含量的增加效果最差。长期单一施用化肥，易造成土壤板结及土壤酸碱度的变化，影响玉米吸收养分[14-16]。而有机无机肥配施能改善复垦土壤质量和土壤肥力，并逐步提高氮含量、氮素转移量[17]。

2.2.2 生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米全磷含量的影响 不同施肥处理对复垦土壤各生长时期饲草玉米全磷含量均有一定的增加作用（图5）。拔节期，S 处理与对照相比差异不显著，其他处理均显著高于对照。与对照相比，HS、H2S2、H2S、HS2 处理饲草玉米全磷含量分别增加了44.93%，73.91%，50.72%，46.38%。抽雄期，不同施肥处理均显著高于对照组，其中，H2S2 处理增幅最明显，比对照提高了74.38%。成熟期，不同施肥处理与对照相比差异显著，其中，H2S2 处理增幅最明显，是对照的1.60 倍。各个生育时期饲草玉米全磷含量均呈现出生物有机肥与化肥配施处理＞单施化肥处理＞单施生物有机肥处理，表明化肥与生物有机肥配施饲草玉米全磷含量增加效果明显，其次为单施化肥处理，单施生物有机肥处理对饲草玉米全磷含量的增加效果最差。

2.2.3 生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米全钾含量的影响 不同施肥处理对复垦土壤饲草玉米全钾含量均有一定增加作用（图6）。拔节期，不同施肥处理与对照相比差异显著，其中，HS、H2S2 和H2S 处理饲草玉米全钾含量增加效果明显，分别是对照的1.38 倍、1.42 倍、1.37 倍；抽雄期，不同施肥处理与对照相比差异显著，其中，H2S2处理饲草玉米全钾含量增加最明显，是对照组的1.49 倍；成熟期，不同施肥处理与对照相比差异显著，其中，H2S2、H2S 和HS2 处理饲草玉米全钾含量增加明显，分别是对照的1.41 倍、1.39 倍和1.41 倍。生物有机肥与化肥配施各处理间，HS 与H2S2、H2S、HS2 处理间差异显著，而H2S2、H2S、HS2 处理间差异不显著。不同生长时期的饲草玉米全钾含量均表现为生物有机肥与化肥配施处理增加效果明显，其次为单施化肥处理，而单施生物有机肥处理增加效果最差。

2.3 生物有机肥与化肥配施对复垦土壤饲草玉米肥料利用率的影响

根据成熟期饲草玉米生物量和氮、磷养分含量，计算不同处理肥料利用率（表2）。结果表明，生物有机肥与化肥配施对肥料利用率的提高有一定的影响。与单施化肥处理相比，生物有机肥与化肥配施饲草玉米N 肥、P 肥利用率分别提高了37.79%～84.25%，27.85～102.66%。各生物有机肥与化肥配施处理均比单施化肥处理N 肥、P 肥利用率高，其中，HS2 处理的N 肥、P 肥利用率均最高，分别为62.46%，24.38%。化肥与生物有机肥配施比单施等量化肥成熟期饲草玉米N 肥、P 肥利用率高。化肥与生物有机肥配施各个处理中，HS2 处理的N 肥、P 肥肥料利用率最高。随着施肥量的不同，肥料利用率也不同，李双喜等[18]研究结果表明，配施有机肥对土壤中氮磷钾的有效利用具有明显的促进作用。

表2 不同施肥处理对成熟期饲草玉米肥料利用率的影响 %

3 结论

本研究结果表明，不同施肥处理对不同生育时期饲草玉米株高、茎粗和生物量均有提高作用。各个生育时期饲草玉米生长均表现为生物有机肥与化肥配施处理效果好于单施化肥，而以单施生物有机肥效果最差。其中，拔节期、抽雄期、成熟期HS2处理生物量较对照分别提高35.60%，151.56%，89.98%。

不同施肥处理对不同生育时期饲草玉米N、P、K 含量及养分吸收量均有提高作用，且生物有机肥与化肥配施处理效果明显好于单施化肥，而以单施生物有机肥效果最差。生物有机肥与化肥配施饲草玉米N 肥、P 肥利用率较对照分别提高了37.79%～84.25%，27.85～102.66%，其中，HS2 处理N 肥、P肥利用率分别达到62.46%，24.38%。

各个生育时期饲草玉米株高、茎粗、干物质量及N、P、K 含量，都表现为生物有机肥与化肥配施处理效果好，而HS2 配施处理肥料利用率最高，所以，HS2 配施处理为最佳施肥方案。