生物有機(jī)肥對(duì)濱海鹽堿地旱作玉米產(chǎn)量及地上部生物量的影響

馮 偉，蒲娜娜，謝 楠，崔素倩，董景湘，智健飛，劉振宇，劉忠寬*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北 石家莊 050051；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北 石家莊 050031；3.黃驊市農(nóng)業(yè)局技術(shù)站，滄州 黃驊 061100）

當(dāng)前我國(guó)鹽堿地面積約9.9×107hm2[1]，其中，河北省環(huán)渤海鹽堿地面積約為1×106hm2。經(jīng)過(guò)多年治理，該區(qū)農(nóng)田生產(chǎn)力在一定程度上有所提高，但是，該區(qū)域淺層水多為咸水難以利用，而深層地下水超采嚴(yán)重已造成大面積的地下漏斗[2，3]，因此，作物如何獲得高產(chǎn)仍是目前農(nóng)業(yè)上亟待解決的難題。

黃驊市南大港管理區(qū)屬典型的濱海鹽堿旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，實(shí)地取樣調(diào)查結(jié)果顯示，該區(qū)農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力差，鹽分高和有機(jī)質(zhì)含量低是限制農(nóng)田生產(chǎn)力提高的主要因素。生物有機(jī)肥因含有大量特定的活性微生物而表現(xiàn)出一定的生理功能。前人研究結(jié)果表明，隨著土壤鹽堿化程度的增大，土壤微生物數(shù)量不斷減少，二者呈明顯的負(fù)相關(guān)[4～9]；而施用生物有機(jī)肥可以降低土壤含鹽量，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和微生物的數(shù)量[10]，提高作物產(chǎn)量[11，12]，增強(qiáng)作物的抗逆能力[13，14]，對(duì)提升鹽堿地生產(chǎn)力水平具有良好效果[15，16]。

為了提高河北省濱海鹽堿區(qū)農(nóng)田的生產(chǎn)能力，在旱作條件下，研究了不同生物有機(jī)肥施用量與施用方法對(duì)玉米產(chǎn)量和地上部生物量的影響，以期為實(shí)現(xiàn)該區(qū)玉米高產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2015～2016年連續(xù)2 a在國(guó)家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系滄州綜合試驗(yàn)站（滄州市南大港管理區(qū)三分區(qū)）進(jìn)行。該區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，因臨渤海而略具海洋性氣候特征，四季分明，夏季潮濕多雨、冬季寒冷干燥；年平均氣溫12.1℃，日平均氣溫＞0℃的積溫為4 710℃，日平均氣溫＞10℃的作物生長(zhǎng)期為203 d；年平均日照時(shí)數(shù)2 726 h，無(wú)霜期210 d；年平均降水量586 mm，且降水主要集中在七八月。試驗(yàn)地土壤為濱海鹽化潮土，20 cm耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)14.9 g/kg、堿解氮54.9 mg/kg、速效磷7.54 mg/kg和速效鉀299.28 mg/kg，總鹽含量0.42 g/kg，肥力中等偏低。當(dāng)?shù)刂髟宰魑餅橛衩祝N植制度為一年一熟。

參試玉米品種為冀豐223，由河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所選育。供試生物有機(jī)肥有微力高（產(chǎn)地北京，粉末狀）、施利康（產(chǎn)地秦皇島，顆粒狀）和和陽(yáng)（產(chǎn)地邢臺(tái)，顆粒狀）3種品牌，其有效活菌數(shù)均≥0.2億個(gè)/g、有機(jī)質(zhì)含量均≥40%。

2015年試驗(yàn)設(shè)微力高牌（I1）、施利康牌（I2）和和陽(yáng)牌（I3）3種生物有機(jī)肥處理，施用量均設(shè)600、900和1 200 kg/hm2（依次為1、2、3水平），施肥方式均為播種時(shí)撒施；以不施生物有機(jī)肥處理作為對(duì)照（CK）。2016年試驗(yàn)是在2015年試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上施肥方式增加了播種時(shí)溝施。小區(qū)面積25 m2（5 m×5 m），隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。玉米播種前整地時(shí)，各小區(qū)均施磷酸二銨（N含量14%、P2O5含量43%，山東魯北化工股份有限公司）450 kg/hm2做底肥。2015年5月13日播種，行距50 cm、株距33.3 cm（密度6萬(wàn)株/hm2），7月22日追尿素（N含量46.4%，河北陽(yáng)煤正元化工集團(tuán)有限公司）495 kg/hm2，9月19日收獲；2016年6月8日播種，行距50 cm、株距33.3 cm，7月23日追尿素495 kg/hm2，9月29日收獲。其他管理措施同大田常規(guī)。

2015年和2016年的玉米生育期降水量與降水次數(shù)數(shù)據(jù)，來(lái)源于南大港管理區(qū)水利局。玉米收獲時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)選取有代表性的玉米2行，摘取果穗，自然風(fēng)干后脫粒、稱重，計(jì)算籽粒產(chǎn)量；每小區(qū)隨機(jī)選取有代表性的玉米植株5株，貼地面收取地上部分，鍘成長(zhǎng)5 cm左右的小段，置烘箱內(nèi)50℃烘干至恒重，晾涼后稱重，計(jì)算地上部生物量。

2 結(jié)果與分析

2.1 2015年和2016年玉米生育期的降水情況

試驗(yàn)區(qū)為旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，降水是增加土壤水分的唯一來(lái)源，因此，玉米全生育期的降水次數(shù)與強(qiáng)度直接影響著玉米產(chǎn)量。試驗(yàn)區(qū)年度間玉米生育期的降水情況變化較大（表1）。2015年玉米生育期共降水21次，總降水量（406.4 mm）與常年同期降水量（2012～2016年同期平均降水量為529 mm）相比屬貧水年；且降水時(shí)空分布極不均勻，尤其是玉米生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期降水嚴(yán)重缺乏，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，5月7～11日降水35.5 mm之后至7月20日降水8.8 mm，期間僅6月11日降水58 mm。2016年共降水24次，且降水時(shí)空分布相對(duì)均勻，總降水量（516 mm）較2015年多27.0%，與常年同期相比屬平水年。

表1 2015年和2016年玉米生育期的降水量與降水次數(shù)Table 1 Precipitation amount and frequency during maize growth period in 2015 and 2016

2.2 撒施生物有機(jī)肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

生物有機(jī)肥各處理的玉米平均產(chǎn)量為8 717～9 194 kg/hm2，均極顯著＞CK（表2），增產(chǎn)率為2.6%～8.2%。表明撒施微力高牌、施利康牌和和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥均可以明顯提高濱海鹽堿區(qū)旱作玉米的籽粒產(chǎn)量。這與王素英等[17]的研究結(jié)果基本一致。其中，I2-3處理產(chǎn)量最高，I3-2處理次之，二者差異不顯著，但均顯著＞I3-3除外的其他處理?？梢钥闯?，撒施施利康牌生物有機(jī)肥1 200 kg/hm2或和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥900 kg/hm2，玉米增產(chǎn)效果較好。

表2 撒施生物有機(jī)肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響 （kg/hm2）Table 2 Effects of broadcasting bio-organic fertilizers on the yield of maize

2.2.1 生物有機(jī)肥施用量對(duì)玉米產(chǎn)量的影響 同種肥料條件下，不同施用量處理對(duì)玉米產(chǎn)量有顯著影響。微力高牌生物有機(jī)肥不同施用量處理的玉米平均產(chǎn)量順序?yàn)镮1-3＞I1-2＞I1-1，其中，I1-3與I1-2處理差異不顯著，但二者均極顯著＞I1-1處理；施利康牌生物有機(jī)肥不同施用量處理的玉米平均產(chǎn)量順序?yàn)镮2-3＞I2-2＞I2-1，且差異均達(dá)到了極顯著水平；和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥不同施用量處理的玉米平均產(chǎn)量順序?yàn)镮3-2＞I3-3＞I3-1，其中，I3-2與I3-3處理差異不顯著，但二者均極顯著＞I3-1處理?？梢钥闯觯镉袡C(jī)肥施用量900～1 200 kg/hm2處理的玉米產(chǎn)量明顯高于施用量600 kg/hm2處理。綜合考慮肥料投入與玉米產(chǎn)量，認(rèn)為本研究條件下，微力高牌、施利康牌和和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥的適宜施用量分別為900、1 200和900 kg/hm2。

2.2.2 生物有機(jī)肥種類對(duì)玉米產(chǎn)量的影響 相同施用量條件下，不同種類肥料處理對(duì)玉米產(chǎn)量有顯著影響。施用量為600 kg/hm2時(shí)，不同種類生物有機(jī)肥的玉米平均產(chǎn)量順序?yàn)镮3＞I2＞I1，其中，I3與I1處理差異達(dá)到了顯著水平，但二者與I2處理差異均不顯著；施用量為900 kg/hm2時(shí)，不同種類生物有機(jī)肥的玉米平均產(chǎn)量順序?yàn)镮3＞I1＞I2，且差異均達(dá)到了顯著水平；施用量為1 200 kg/hm2時(shí)，不同種類生物有機(jī)肥的玉米平均產(chǎn)量順序?yàn)镮2＞I3＞I1，其中，I2與I1處理差異達(dá)到了顯著水平，但二者與I3處理差異均不顯著?？梢钥闯?，施肥量為600～900 kg/hm2時(shí)，施用和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥增產(chǎn)效果較好；施肥量為1 200 kg/hm2時(shí)，施用施利康牌生物有機(jī)肥增產(chǎn)效果較好。

2.2.3 年度間降水情況對(duì)玉米產(chǎn)量的影響 相同施肥條件下，2016年的玉米產(chǎn)量均＞2015年，其中，CK增產(chǎn)率為5.04%，生物有機(jī)肥各處理增產(chǎn)率為7.84%～13.77%（平均10.57%）。對(duì)2016年玉米產(chǎn)量普遍較高且不同年度間產(chǎn)量差異較大的原因進(jìn)行分析，認(rèn)為可能與不同年度間玉米生育期的降雨情況明顯不同（2015年為貧水年，2016年為平水年）有關(guān)。氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2015年5月11日～7月20日試驗(yàn)區(qū)僅出現(xiàn)1次降水過(guò)程，且降水量（58 mm）不足2016年同期降水量的50%。而該階段正是玉米的拔節(jié)孕穗和抽雄吐絲期，干旱缺水造成玉米雌、雄穗分化受阻，部分果穗主軸停止發(fā)育，潛伏芽發(fā)育形成“手指穗”，當(dāng)“手指穗”吐絲時(shí)雄穗已到散粉末期，吐絲與散粉不同步，導(dǎo)致玉米禿尖和空稈現(xiàn)象多發(fā)，且結(jié)實(shí)率低，對(duì)產(chǎn)量影響較大?？梢钥闯?，旱作區(qū)相同施肥條件下，平水年的玉米產(chǎn)量高于貧水年。

2.3 溝施生物有機(jī)肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

溝施生物有機(jī)肥各處理的玉米產(chǎn)量為9 071～9 907 kg/hm2，均極顯著＞CK（表 3），增產(chǎn)率為4.18%～13.78%。表明溝施微力高牌、施利康牌和和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥均可以明顯提高濱海鹽堿旱作玉米的產(chǎn)量。其中，I3-3處理產(chǎn)量最高，且與其他處理差異均達(dá)到了極顯著水平；其次是I2-3、I1-3、I3-2和I1-2處理，產(chǎn)量為9 717～9 777 kg/hm2，四者差異不顯著，但均極顯著＞其他處理?？梢钥闯?，溝施和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥1 200 kg/hm2，玉米增產(chǎn)效果最好；溝施施利康牌或微力高牌生物有機(jī)肥1 200 kg/hm2，和陽(yáng)牌或微力高牌生物有機(jī)肥900 kg/hm2，玉米增產(chǎn)效果較好。綜合考慮肥料投入與玉米產(chǎn)量，認(rèn)為本研究條件下，溝施微力高牌、施利康牌和和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥的適宜施用量分別為900、1 200和1 200 kg/hm2，其中，施用和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥1 200 kg/hm2處理的玉米產(chǎn)量明顯較高。

進(jìn)一步對(duì)同一施肥量不同施肥方式的玉米產(chǎn)量進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，溝施生物有機(jī)肥處理的玉米產(chǎn)量除 I2-1和 I2-2處理略＜撒施外，其他處理均＞撒施；平均產(chǎn)量為9 532 kg/hm2，較撒施（平均產(chǎn)量9 442 kg/hm2）高0.95%?？梢钥闯觯瑴鲜┥镉袡C(jī)肥的產(chǎn)量效果優(yōu)于撒施。

表3 2016年生物有機(jī)肥不同施用方式對(duì)玉米產(chǎn)量的影響 （kg/hm2）Table 3 Effects of different fertilizing methods of bioorganic fertilizers on the yield of maize in 2016

2.4 生物有機(jī)肥不同年份與施用方法各處理玉米地上部生物量的變化

2015年撒施、2016年撒施、2016年溝施生物有機(jī)肥各處理的玉米地上部生物量分別較其CK增加了0.9%～11.8%、0.6%～9.6%和 3.5%～10.6% （圖 1）。其中，2016年溝施生物有機(jī)肥處理的玉米地上部生物量平均值為16 515 kg/hm2，分別較2016年和2015年撒施處理平均值增加了0.8%和3.0%。相同種類生物有機(jī)肥處理下，玉米地上部生物量均隨施肥量的增加而增加。

可以看出，施用生物有機(jī)肥可以提高濱海鹽堿區(qū)旱作玉米的地上部生物量，且效果隨著施肥量的增加而增大；平水年的玉米地上部生物量＞貧水年，且溝施效果優(yōu)于撒施。

3 結(jié)論與討論

圖1 生物有機(jī)肥不同處理對(duì)玉米地上部生物量的影響Fig.1 Effects of different bio-organic fertilizers treatments on the aboveground biomass of maize

世界上的鹽漬土面積約為9.55億hm2，占全球陸地面積的10%[18]。我國(guó)的鹽漬土面積占世界鹽堿地面積的26.3%[1]，同時(shí)，灌溉農(nóng)區(qū)農(nóng)業(yè)管理措施不合理，導(dǎo)致土壤鹽漬化面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)[19]。當(dāng)前我國(guó)的耕地資源已經(jīng)被較充分地挖掘，常規(guī)耕地生產(chǎn)力水平進(jìn)一步提高面臨瓶頸[20]。鹽堿地是我國(guó)重要的后備土地資源之一，截至2008年，我國(guó)有80%左右的鹽漬土地尚未得到開發(fā)利用[21]。因此，合理利用鹽堿地對(duì)確?！皣?guó)家耕地面積不低于18億畝”的紅線，提升耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在濱海鹽堿區(qū)旱作玉米上，生物有機(jī)肥無(wú)論是撒施還是溝施均可明顯提高玉米的籽粒產(chǎn)量，其中，溝施效果優(yōu)于撒施。本研究條件下，采用撒施方式施肥時(shí)，微力高牌、施利康牌和和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥的適宜用量分別為900、1 200和900 kg/hm2，其中，施施利康牌生物有機(jī)肥1 200 kg/hm2或和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥900 kg/hm2處理的玉米產(chǎn)量明顯較高；采用溝施方式施肥時(shí)，微力高牌、施利康牌和和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥的適宜用量分別為900、1 200和1 200 kg/hm2，其中，施和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥1 200 kg/hm2處理的玉米產(chǎn)量最高且與其他處理差異均達(dá)到了極顯著水平，施微力高牌生物有機(jī)肥900 kg/hm2、施利康牌生物有機(jī)肥1 200 kg/hm2和和陽(yáng)牌生物有機(jī)肥900 kg/hm2處理的玉米產(chǎn)量較高。

在濱海鹽堿區(qū)旱作玉米上，生物有機(jī)肥無(wú)論是撒施還是溝施均可明顯提高玉米的地上部生物量，且指標(biāo)值均隨施肥量的增加而增大，其中，溝施效果優(yōu)于撒施。

降水對(duì)旱作玉米產(chǎn)量和地上部生物量影響較大。相同施肥條件下，平水年各施肥處理的玉米產(chǎn)量和地上部生物量均＞貧水年。

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