秸秆还田条件下氮肥对玉米产量和土壤肥力的影响

解占军柳赟博韩瑛祚王秀娟

(1.辽宁省农业科学院植物营养与环境资源研究所，辽宁 沈阳 110161； 2.凌源市现代农业服务中心，辽宁凌源 122500)

农作物秸秆是一种含碳丰富的能源物质，对保持和提高土壤肥力以及农业的可持续发展具有重要作用[1]。

秸秆还田是合理利用生物质资源和促进农业可持续发展的一种有效方式，是一项有效的保护性耕作措施[2]。秸秆还田能促进土壤有机质积累[9，10]，改善土壤结构[3～5]，减缓地力衰 竭，增加 作物产量[6～7]。氮素是玉 米生长发育的必需营养元素之一，适宜的氮肥用量会提高玉米产量，过量施氮玉米产量会下降[8]，同时也会造成氮肥利用率降低，经济效益下降，以及相应的环境问题[9～10]。在秸秆还田培肥土壤的条件下保障作物产量的基础上，减少化肥使用量，是提高土壤肥力和化肥利用率，减少环境污染的施肥措施[11]。东北春玉米秸秆年产量6 849万t，占全国米秸秆总量31%[12]。玉米种植长期过量施用化肥，有机物料投入少，导致土壤退化[13]。

本文研究玉米秸秆还田条件下氮肥对玉米产量及土壤肥力的影响，对玉米土壤培肥及氮肥合理应用具有实际意义玉。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点位于辽宁省铁岭市铁岭县。试验土壤为棕壤，耕层土壤机质含量15.3 g/kg，全氮为1.04 g/kg、碱解氮为123 mg/kg，全磷为0.40 g/kg、速效磷为20.9 mg/kg，全钾为16.3 g/kg、速效钾为108 mg/kg，pH值6.0，容重为1.364 g/cm3。

1.2 试验设计

本试验采用随机区组设计，共设4个处理。分别为：

T1、常 规 氮 肥(N 210 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)；

T2、秸秆还田+常规氮肥 (秸秆+N 210 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)；

T3、秸秆还田+控释氮肥(秸秆+N 210 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)；

T4、秸秆还田+控释氮肥减氮15%(秸秆+N 178.5 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)。

小区面积36 m2，3次重复。试验在2018年进行，4月播种，9月收获，传统垄作栽培，种植密度为60 000株/hm2，肥料在播种时一次性施入，其他管理按当地传统方式进行。秸秆粉碎翻压还田，还田深度为30 cm。

1.3 供试材料

供试玉米品种为铁研58，供试肥料为金正大控释肥(N 26%，P2O511%，K2O 11%)，尿素(N：46%)，磷酸氢二铵(N：18%、P2O5：46%)，硫酸钾(K2O：50%)。

1.4 样品采集与测定方法

基础土样于试验前采集0～20 cm耕层土壤，多点混成一个土壤样品，测定土壤碱解氮、有效磷、有效钾、全氮、全磷、全钾、有机质、pH等指标。

收获期每个小区采用五点混合取样法，采集0～20 cm耕层土壤，测定土壤碱解氮、有效磷、有效钾、全氮、全磷、全钾、有机质等指标。

测定方法按常规分析方法[14]，土壤碱解氮测定用碱解扩散法；土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定；土壤有效钾采用NH4OAc浸提，火焰光度计法测定；土壤全氮测定采用半微量开氏法；土壤全磷采用NaOH熔融，钼锑抗比色法测定；土壤全钾用NaOH熔融，火焰光度计法测定；有机质含量测定采用重铬酸钾外加热法；pH采用2.5∶1水土比浸提，酸度计测定。植物全氮用H2SO4-H2O2消煮，半微量开氏法测定。

收获期每个小区选取中间2垄进行测产(面积为12 m2)，测定玉米鲜穗质量，每个样区取10株玉米晒干考种。晒干后10穗玉米进行人工脱粒，测定玉米籽粒干重，最后折算单位面积的籽粒产量(按14%含水量计算)。

1.5 计算方法及数据分析

数据采用Excel进行整理分析并作图，采用SPSS 19.0软件做相关统计分析，多重比较采用Duncan法，显著水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同处理对玉米产量的影响

如图1所示，对玉米产量方差分析表明，与T1相比，秸秆还田配施氮肥处理产量有增加的趋势。T2和T3产量显著增加，分别增加了4.79%和5.27%，但两者之间差异未达显著水平。T4产量与T1相比仅增加了1.24%并未达到显著水平。

图 1 不同处理对玉米产量的影响Figure 1 Yield of maize under different treatments

2.2 不同处理对土壤有机质和养分含量的影响

秸秆还田处理T2、T3、T4土壤有机质含量分别为18.93 g/kg、18.98 g/kg和18.66 g/kg，与T1相比提高幅度分别为12.68%、12.98%和11.07%，但该三处理间差异未达显著水平。秸秆还田处理土壤有机质平均含量为18.88 g/kg，说明秸秆还田能够提高土壤有机质含量。

秸秆还田处理T2、T3、T4土壤全氮含量分别为1.28 g/kg、1.28 g/kg和1.25 g/kg，与T1相比，分别增加了15.68%、15.41%和12.79%，差异显著，但三者之间差异不显著。说明秸秆还田能够增加土壤全氮含量。

T3、T4、T5处理土壤有效钾含量分别比T1增加了15.00%、13.00%和11.33%，达显著水平。但对土壤全磷、全钾、碱解氮和有效磷含量的影响不显著。

表 1 不同处理对土壤有机质和养分含量的影响Table1 Effects of different treatments on topsoil organic matter and nutrient content

3 结论与讨论

试验结果表明，与常规氮肥相比，秸秆还田配施氮肥玉米产量明显增加，秸秆还田配施控释氮肥玉米产量增加幅度大于秸秆还田配施常规氮肥，但差异未达显著水平，配施控释氮肥减氮15%增加玉米产量，但差异不显著。以往研究结果表明，秸秆还田平均提高玉米、小麦和水稻产量达7.0%[15]，提高大麦、小麦和玉米产量达6%[16]。这可能与秸秆还田提高土壤肥力、补充土壤养分含量有关，从而增加产量[17～19]。

试验结果表明，秸秆还田增加土壤有机质和全氮含量，提高了土壤速效钾含量。这与相关研究结果一致[20～22]。但秸秆还田对土壤全钾含量影响不大。可能因为作物秸秆中钾主要以水溶态钾形式存在，在短时间内即可腐解释放钾[23]。秸秆还田对土壤全磷、有效磷和碱解氮含量影响不大。秸秆还田对土壤养分的影响与土壤类型、生态条件、秸秆来源、还田方式有、秸秆释放养分的进程存在差异有关[24]。