施用有機(jī)肥對(duì)紅壤旱地玉米產(chǎn)量與土壤性質(zhì)的影響

管建新，王澤云，王伯仁，劉淑軍

（1.祁東縣農(nóng)業(yè)局，湖南 祁東 421600；

2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院衡陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站，湖南 衡陽(yáng) 426182）

施用有機(jī)肥對(duì)紅壤旱地玉米產(chǎn)量與土壤性質(zhì)的影響

管建新1，王澤云1，王伯仁2，劉淑軍2

（1.祁東縣農(nóng)業(yè)局，湖南 祁東 421600；

2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院衡陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站，湖南 衡陽(yáng) 426182）

為了更加科學(xué)合理地利用固體有機(jī)廢棄物，配合耕地質(zhì)量建設(shè)，從2009年開(kāi)始進(jìn)行有機(jī)肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。結(jié)果表明：在等量施氮水平下，有機(jī)肥料用量為7.5 t/hm2時(shí)，可以使玉米增產(chǎn)28%以上，在22.5 t/hm2施用水平下，玉米產(chǎn)量增加超過(guò)50%；使用有機(jī)肥料也可以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，在使用有機(jī)肥料5 a后，土壤有機(jī)質(zhì)含量比對(duì)照增加3～4 g/kg，土壤的容重也處于一個(gè)合理水平，田間蓄水量可增加56～120 t/ hm2，明顯增加土壤抗旱能力。

有機(jī)肥；玉米；產(chǎn)量；土壤性質(zhì)；紅壤；旱地

農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)質(zhì)不僅是地球碳庫(kù)的重要組成部分，而且受人類(lèi)活動(dòng)影響最為嚴(yán)重。據(jù)估算，通過(guò)適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)管理措施，每年能使土壤碳庫(kù)提高0.4～0.9 Pg C，持續(xù)50 a土壤碳庫(kù)累積將增加24～43 Pg C［1］。施肥作為最重要的農(nóng)田管理措施之一，能有效增加作物產(chǎn)量，提高土壤肥力。在長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)中，通過(guò)幾十年不同的施肥處理，土壤養(yǎng)分狀況，pH值以及微生物數(shù)量、種類(lèi)、酶活性等生物特性都發(fā)生了變化［2-3］。這些因素的變化都會(huì)影響土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化和分解。一般把植物所需要的養(yǎng)分存在于有機(jī)體中的肥料簡(jiǎn)單稱(chēng)為有機(jī)肥料，有機(jī)肥料種類(lèi)多樣，數(shù)量巨大，養(yǎng)分既全面又環(huán)保［4］，對(duì)保證農(nóng)產(chǎn)品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有極為重要的作用。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是有機(jī)肥料生產(chǎn)和使用大國(guó)，在化肥工業(yè)沒(méi)有出現(xiàn)之前，我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)主要依靠有機(jī)肥料而傳承，并保障我國(guó)地力常新，為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生約7 000萬(wàn)t養(yǎng)分資源的固體有機(jī)廢棄物［5］。這些都是極為寶貴的有機(jī)肥料，科學(xué)利用這些廢物，能產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。如果利用不當(dāng)，則將產(chǎn)生大量的污染。為了更加科學(xué)合理地利用這些有機(jī)物質(zhì)，配合耕地質(zhì)量建設(shè)，從2009年開(kāi)始進(jìn)行有機(jī)肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，現(xiàn)將研究結(jié)果總結(jié)如下。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)及供試材料

試驗(yàn)在湖南省祁東縣白地市鎮(zhèn)灌渡橋村進(jìn)行，供試土壤為紅壤，理化性狀：有機(jī)質(zhì)12.35 g/kg，堿解氮、速效鉀和有效磷含量分別為43、53、11 mg/kg，pH值5.36。供試玉米品種為掖單13號(hào)，一年一熟。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：處理1（CK），100%化學(xué)氮；處理2，80%化肥氮+20%有機(jī)氮；處理3：60%化肥氮+40%有機(jī)氮；處理4：40%化肥氮+60%有機(jī)氮。每個(gè)處理重復(fù)3次，各小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)面積270m2。各處理肥料用量設(shè)計(jì)如下：N 225 kg/hm2；P2O575 kg/hm2；K2O 75 kg/hm2，詳見(jiàn)表1。

表1　不同施肥處理肥料用量　?。╧g/hm2）

1.3土壤取樣分析和收產(chǎn)

作物產(chǎn)量按照小區(qū)單收測(cè)產(chǎn)，測(cè)定玉米子粒和秸稈的產(chǎn)量。在玉米收獲后，按照不同處理分區(qū)多點(diǎn)取0～20 cm 表層土壤，室內(nèi)風(fēng)干處理制備分析樣品，田間原位測(cè)定土壤容重和田間持水量。

2 結(jié)果與分析

2.1長(zhǎng)期施用有機(jī)肥料對(duì)玉米產(chǎn)量的變化影響

從表2可以看出，隨著有機(jī)肥用量的增加，玉米產(chǎn)量逐漸增加（2014年除外），且與對(duì)照存在顯著性差異，處理2～4分別比對(duì)照增產(chǎn)28.7%、36.4%和52.7%；在施用有機(jī)肥料的處理中，處理2與處理3的差異不明顯，而處理4與處理2、處理3之間存在顯著差異，說(shuō)明有機(jī)肥料用量大對(duì)玉米具有進(jìn)一步增產(chǎn)作用。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)證明，以有機(jī)肥料和化學(xué)肥料各占50%是一種紅壤旱地上最為科學(xué)的施肥方法，同時(shí)其經(jīng)濟(jì)效益和綜合生態(tài)環(huán)境效益具有單施化肥處理不可比的明顯優(yōu)勢(shì)。

表2　長(zhǎng)期施用有機(jī)肥料對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

2.2長(zhǎng)期施用有機(jī)肥料對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

施用有機(jī)肥料對(duì)紅壤旱地有機(jī)質(zhì)變化見(jiàn)表3。試驗(yàn)開(kāi)始土壤有機(jī)質(zhì)為12.35g/kg（2009年開(kāi)始），試驗(yàn)進(jìn)行 5 a后，在處理1中，土壤有機(jī)質(zhì)僅為13.21 g/kg，比試驗(yàn)前有機(jī)質(zhì)含量只增加了0.86 g/kg，效果并不明顯；而處理2～4的土壤有機(jī)質(zhì)分別比試驗(yàn)前增加了5.30、6.00、6.60 g/kg。這表明隨著有機(jī)肥用量的增加，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量也隨之增加。

表3　長(zhǎng)期施用有機(jī)肥料對(duì)紅壤旱地有機(jī)質(zhì)的影響 （g/kg）

2.3長(zhǎng)期施用郵局肥料對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

土壤肥力分物理肥力、化學(xué)肥力、生物肥力、環(huán)境肥力4個(gè)方面，土壤物理肥力對(duì)作物生長(zhǎng)具有化學(xué)肥力同等作用。土壤物理性質(zhì)與土壤水分供給、養(yǎng)分的運(yùn)移、氣體交換、作物扎根等的關(guān)系極為密切。同時(shí)，作物也需要生長(zhǎng)在一個(gè)適當(dāng)?shù)耐寥廊葜丨h(huán)境中。當(dāng)土壤容重過(guò)低時(shí)，作物容易倒伏，而當(dāng)土壤容重過(guò)大時(shí)，作物扎根困難，不能建立一個(gè)良好的養(yǎng)分吸收根系系統(tǒng)。因此，土壤物理性質(zhì)也是評(píng)價(jià)施肥合理性的一個(gè)重要指標(biāo)。從表4中可以看出，施用有機(jī)肥料可以使用土壤容重有所增加，土壤的田間持水能力則明顯增加，處理2～4的耕作層蓄水量分別為593、656、657 t/hm2，比處理1（CK）增加56～120 t/hm2，明顯增強(qiáng)了土壤的抗旱能力。在紅壤地區(qū)，制約旱地生產(chǎn)的主要因子是干旱，解決了干旱問(wèn)題就解決了紅壤生產(chǎn)問(wèn)題。在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)條件下，不可能建立完善的旱地灌溉設(shè)施，因此通過(guò)改進(jìn)施肥技術(shù)，提高土壤的抗旱能力是一條簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的途徑。

表4　長(zhǎng)期施用有機(jī)肥料對(duì)0～20 cm耕作層物理性質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

科學(xué)施肥既可提高作物產(chǎn)量，又能夠提高肥料的利用率。在我國(guó)的紅壤地區(qū)的旱地上，由于土壤養(yǎng)分缺乏和酸性較強(qiáng)，作物產(chǎn)量一直比較低，旱地利用上主要種植花生和黃豆。近年來(lái)，玉米面積種植不斷擴(kuò)大，為了獲得玉米的高產(chǎn)，必須培肥土壤地力。

提高土壤有機(jī)質(zhì)是合理施肥技術(shù)的關(guān)鍵，也是保證土壤生產(chǎn)力持續(xù)提高的基礎(chǔ)。土壤有機(jī)質(zhì)在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用，包括養(yǎng)分循環(huán)，土壤結(jié)構(gòu)形成，碳儲(chǔ)存，水分保持，降低化學(xué)物質(zhì)毒性，為土壤微生物提供能量［6］。盡管土壤有機(jī)質(zhì)有著非常高的關(guān)注度，但是土壤有機(jī)質(zhì)仍然是土壤中非常神秘的物質(zhì)［7］。土壤團(tuán)聚體和土壤有機(jī)質(zhì)有著非常緊密的聯(lián)系。團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)好的土壤擁有較大的土壤空隙，從而保持著較高的入滲率和較強(qiáng)的大氣與土壤的氣體交換能力，其微生物活性也將顯著增強(qiáng)。但如果土壤有機(jī)質(zhì)大量流失，即使施用大量肥料，土壤的生產(chǎn)力也會(huì)降低［8］。土壤有機(jī)質(zhì)在物理、化學(xué)和生物方面對(duì)土壤質(zhì)量和功能調(diào)節(jié)起著關(guān)鍵作用［9］。按照有機(jī)質(zhì)在土壤中所起作用把土壤有機(jī)質(zhì)功能分為3個(gè)方面：（1）生物學(xué)功能，給微生物提供穩(wěn)定的碳源和能量來(lái)源，以及促進(jìn)植物生長(zhǎng)的特定物質(zhì)成分；（2）化學(xué)功能，增強(qiáng)土壤陽(yáng)離子交換能力，改變pH 緩沖能力，增強(qiáng)螯合能力，從而提升微量元素對(duì)植物的有效性，加速礦物的風(fēng)化和難溶礦物中植物營(yíng)養(yǎng)元素的溶解，增強(qiáng)對(duì)有機(jī)化合物的吸收能力，減弱殺蟲(chóng)劑等有毒物質(zhì)的生物有效性；（3）物理功能，改善土壤結(jié)構(gòu)和團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，從而增加孔隙度和總持水容量，另外還可通過(guò)其暗淡的顏色增加土壤早春的熱吸收能力。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在等量施氮水平下，有機(jī)肥料用量為7.5 t/hm2時(shí)，可以使玉米增產(chǎn)28%以上，在22.5 t/hm2施用水平下，玉米產(chǎn)量增加超過(guò)50%；使用有機(jī)肥料也可以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，在使用有機(jī)肥料5 a后，土壤有機(jī)質(zhì)含量比對(duì)照增加3～4 g/kg，土壤的容重也處于一個(gè)合理水平，田間蓄水量可增加56～120 t/hm2，明顯增加土壤抗旱能力。根據(jù)對(duì)黃潮土容重與玉米產(chǎn)量關(guān)系的研究，土壤容重在1.15～1.30 g/ cm3，是玉米最適合土壤容重，玉米可以獲得較高產(chǎn)量。同時(shí)，研究結(jié)果也證明了長(zhǎng)期使用有機(jī)肥料可為旱地玉米生產(chǎn)建立一個(gè)好的物化環(huán)境系統(tǒng)。

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［2］ 王百群， 蘇以榮， 吳金水. 開(kāi)墾草地對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)構(gòu)成與來(lái)源的效應(yīng)［J］. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2007，21（6）：618-622.

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（責(zé)任編輯：成 平）

Effects of Organic Fertilizer on Red Soil Upland Maize Yield and Soil Properties

GUAN Jian-xin1，WANG Ze-yun1，WANG Bo-ren2，LIU Shu-jun2
（1. Qidong County Agricultural Bureau， Qidong 421600， PRC； 2. Hengyang Red Soil Experimental Station，Chinese Academy of Agricultural Sciences， 426182， PRC）

The long-term organic fertilization experiment was conducted starting in 2009 to use organic solid wastes scientificly and rationally， and to strengthen the quality of cultivated land. The results showed that under the same application levels of nitrogen， the amount of organic fertilizer reached 7.5 t/hm2， the yield of maize increased above 28%， when the amount reached 22.5%， and the yield increased above 50%. The soil organic matter content was increased by using organic fertilizer， which increased 3-4g/kg， compared to CK， after 5 years. Not only that， the soil bulk density became fit， increase soil water content 56-120 t/hm2， which enhance drought resistant ability.

organic fertilizer； maize； grain yield； soil properties； red soil； dry land

S156.6

A

1006-060X（2016）08-0052-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.08.016

2016-03-22

國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)（201203030）；國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2012BAD05B05）

管建新（1966-），男，湖南祁東縣人，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料技術(shù)推廣工作。

劉淑軍