砂姜黑土區(qū)玉米小麥高效施肥技術(shù)研究

楊煥煥 ，孫克剛 ，和愛玲 ，杜 君 ，張 琨

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南鄭州450002；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，河南鄭州450002；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南鄭州450002）

砂姜黑土區(qū)玉米小麥高效施肥技術(shù)研究

楊煥煥1，孫克剛1，和愛玲1，杜 君1，張 琨2，3

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南鄭州450002；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，河南鄭州450002；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南鄭州450002）

在駐馬店地力為中低水平的砂姜黑土上進(jìn)行玉米小麥田間試驗(yàn)，研究砂姜黑土區(qū)高效施肥技術(shù)。結(jié)果表明，與只施用磷鉀肥相比，施用氮肥顯著提高了玉米產(chǎn)量，玉米增產(chǎn)幅度為19.4%～41.8%，小麥增產(chǎn)幅度為35.4%～50.1%；小麥玉米2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)控釋肥一次性基施處理產(chǎn)量達(dá)到最高，玉米達(dá)到8 803.5，9 137.0 kg/hm2，與等氮量處理相比分別提高了 91.5，289.5 kg/hm2，小麥達(dá)到 7 736.0，7 816.5 kg/hm2，與等氮量處理相比提高了 50.0，53.0 kg/hm2，且控釋肥處理提高了氮肥利用率，降低了土壤剖面硝態(tài)氮含量；在最佳施氮量的基礎(chǔ)上減施20%的氮肥，玉米產(chǎn)量顯著提高，說明與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，可降低20%的施氮量，而小麥產(chǎn)量下降，說明與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，減施氮肥存在減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

玉米；小麥；高效施肥技術(shù)；控釋肥；產(chǎn)量；氮肥利用率；土壤硝態(tài)氮

1 材料和方法

1.1 供試作物和地點(diǎn)

玉米小麥試驗(yàn)均安排在駐馬店市砂姜黑土上，共設(shè)低肥力點(diǎn)（于營村）和中等肥力點(diǎn)（農(nóng)場）2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，小區(qū)面積低肥力點(diǎn)為48 m2，中等肥力點(diǎn)為30 m2，玉米品種均為鄭單958，播種量每公頃為7.5萬株，播種日期為2014年6月10日，小麥品種為新農(nóng)979，播種量為165 kg/hm2，播種日期低肥力點(diǎn)為2014年10月9日，中等肥力點(diǎn)為2014年10月5日。種植前采取耕作層土壤（0～20 cm）進(jìn)行基礎(chǔ)土樣分析，具體養(yǎng)分情況列于表1。

表1 供試土壤的理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，分別為PK處理（只施磷鉀肥）、FP處理（農(nóng)民習(xí)慣施肥）、OPT處理（優(yōu)化施肥）、100%CRF處理（與處理OPT等氮量，氮素來自控釋肥，一次性底施）和80%CRF處理（與處理OPT相比減少20%N用量，氮素來自控釋肥，磷鉀相同，所有肥料一次底施），其中，農(nóng)民習(xí)慣施肥完全按調(diào)查的農(nóng)民習(xí)慣用量配比和方式操作，優(yōu)化施肥是根據(jù)當(dāng)?shù)販y土配方及往年試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定各養(yǎng)分投入量以及基追比，F(xiàn)P處理和OPT處理尿素按4∶6在苗期、拔節(jié)期2次施入，氮肥投入量依次為0，225，180，180，144 kg/hm2，磷肥來源為過磷酸鈣（12%），投入量為90 kg/hm2，鉀肥來源為氯化鉀（60%），投入量為120 kg/hm2，控釋尿素氮素含量為44%。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量測定 玉米成熟后，成熟期每個(gè)小區(qū)實(shí)收樣品脫粒測產(chǎn)，產(chǎn)量以風(fēng)干質(zhì)量表示。小麥?zhǔn)斋@后，每個(gè)小區(qū)取5 m2樣品脫粒測產(chǎn)，產(chǎn)量以風(fēng)干質(zhì)量表示，折算成公頃產(chǎn)量，用多重比較（LSD法）進(jìn)行差異性分析。

1.3.2 土壤氮肥利用率測定 每試驗(yàn)地塊隨機(jī)取3組植物樣，每組5株。對植株樣品鮮質(zhì)量稱完后，置于烘箱中用105℃殺青30 min，60℃恒溫烘干，烘干稱質(zhì)量后將其磨碎過篩，植株全氮含量用濃硫酸－雙氧水聯(lián)合消煮，用凱氏定氮法測定待測液中植株全氮量。并用多重比較（LSD法）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，并根據(jù)測定結(jié)果計(jì)算氮肥利用率。

1.3.3 土壤硝態(tài)氮含量的測定 作物收獲后，分別在各小區(qū)內(nèi)用土鉆采集0～90 cm深度的土樣，每小區(qū)3鉆，每30 cm為一層，按層次混勻，用流動(dòng)分析儀測定硝態(tài)氮含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對作物產(chǎn)量的影響

2.1.1 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響結(jié)果列于表2。

表2 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響

由表2可知，與PK處理比較，不同施氮處理產(chǎn)量都有不同程度的提高，增產(chǎn)幅度為26.1%～41.8%（低肥力點(diǎn)）和19.4%～39.6%（中等肥力點(diǎn)），且差異達(dá)顯著水平，說明施用氮素可以提高玉米籽粒產(chǎn)量。低肥力點(diǎn)產(chǎn)量最高的為100%CRF處理，達(dá)到8803.5kg/hm2，其次為 OPT處理，達(dá)到 8712.0kg/hm2；中等肥力點(diǎn)產(chǎn)量最高的仍為100%CRF處理，達(dá)到9137.0kg/hm2，其次為 OPT處理，達(dá)到 8847.5kg/hm2，均與FP處理間達(dá)到顯著性差異，增產(chǎn)幅度為5.6%～16.9%，說明控釋尿素全部基施和優(yōu)化施肥處理效果在提高產(chǎn)量方面優(yōu)于農(nóng)民習(xí)慣施肥。與100%CRF處理相比，80%CRF處理在低肥力點(diǎn)減產(chǎn)了4.9%，中等肥力點(diǎn)年減產(chǎn)7.0%，且達(dá)到顯著性差異，說明減氮20%時(shí)，玉米產(chǎn)量顯著下降，但減氮20%處理與FP處理相比，增產(chǎn)了7.0%和8.7%，說明與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，雖然氮肥用量減少了20%，但提高了玉米產(chǎn)量。

2.1.2 不同施肥處理對冬小麥產(chǎn)量的影響 由表3可知，不論是在低肥力點(diǎn)還是在中等肥力點(diǎn)上，與不施氮肥處理相比，增施氮肥顯著提高冬小麥產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度為35.4%～48.6%（低肥力點(diǎn)）和36.6%～50.1%（中等肥力點(diǎn)）。低肥力點(diǎn)產(chǎn)量最高的為100%CRF處理，達(dá)到7 336.0 kg/hm2，其次為OPT處理，達(dá)到7 286.0 kg/hm2；中等肥力點(diǎn)產(chǎn)量最高的仍為100%CRF處理，達(dá)到7 816.5 kg/hm2，其次為OPT處理，達(dá)到7 763.5 kg/hm2，均與FP處理達(dá)到顯著性差異，說明控釋尿素全部基施和優(yōu)化施肥處理效果在提高產(chǎn)量方面優(yōu)于農(nóng)民習(xí)慣施肥。與FP處理相比，等氮量的100%CRF處理和OPT處理之間雖未達(dá)到顯著性差異，但100%CRF處理的產(chǎn)量在2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均高于OPT處理，分別提高50，53 kg/hm2，且減少了施肥次數(shù)。與獲得最高產(chǎn)量100%CRF處理相比，當(dāng)減施20%氮肥時(shí)，小麥產(chǎn)量比FP處理下降了2.7%和3.7%，說明與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，氮肥用量減少20%，存在減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

表3 不同施肥處理對小麥產(chǎn)量的影響

2.2 不同施肥處理對土壤氮肥利用率的影響

2.2.1 不同施肥處理對玉米土壤氮肥利用率的影響 由表4可知，低肥力點(diǎn)氮肥利用率最高的為80%CRF處理，為47.4%，其次是100%CRF處理，為44.4%，利用率最低的為FP處理，為26.4%；與FP處理相比，OPT處理提高了15.4百分點(diǎn)，100%CRF處理提高了18.0百分點(diǎn)，80%CRF處理提高了21.0百分點(diǎn)。中等肥力點(diǎn)，氮肥利用率最高的為80%CRF處理，為48.0%，其次是100%CRF處理，為46.2%，最低的為FP處理，為27.4%；與FP處理相比，OPT處理提高了12.6百分點(diǎn)，100%CRF處理提高了18.8百分點(diǎn)，80%CRF處理提高了20.6百分點(diǎn)。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)其他各施氮處理與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，均達(dá)到顯著性差異，說明優(yōu)化施肥和施用控釋氮肥處理在提高氮肥當(dāng)季利用率方面均優(yōu)于農(nóng)民習(xí)慣施肥；OPT處理與100%CRF處理相比，100%CRF處理比OPT處理提高了2.6百分點(diǎn)（低肥力點(diǎn)）和6.2百分點(diǎn)（中等肥力點(diǎn)），說明等氮量時(shí)，施用控釋肥對氮肥的利用率效果較好；與100%CRF處理相比，當(dāng)?shù)视昧繙p少20%時(shí)，80%CRF處理在低肥力點(diǎn)降低了3.0百分點(diǎn)，中等肥力點(diǎn)提高1.8百分點(diǎn)。

表4 不同施肥處理對玉米氮素利用率的影響

2.2.2 不同施肥處理對冬小麥氮肥利用率的影響

由表5可知，與FP處理相比，低肥力點(diǎn)氮肥利用率提高了8.6～11.8百分點(diǎn)，中等肥力點(diǎn)提高了8.6～12.2百分點(diǎn)。在低肥力點(diǎn)，氮肥利用率最高的為100%CRF處理，達(dá)到44.2%，其余依次為80%CRF處理、OPT處理和FP處理；中等肥力點(diǎn)，氮肥利用率最高的為100%CRF處理，達(dá)到47.2%，其余依次為80%CRF處理、OPT處理和FP處理，最佳施氮量處理之間相比，控釋肥對氮肥利用的效果較好。與100%CRF處理相比，減施20%氮肥處理，低肥力點(diǎn)和中等肥力點(diǎn)氮肥利用率分別降低了2.1，2.4百分點(diǎn)，這可能與當(dāng)年該處理產(chǎn)量下降有關(guān)。

表5 不同施肥處理對小麥氮素利用率的影響

2.3 不同施肥處理對土壤硝態(tài)氮含量的影響

從圖1可以看出，不同施氮處理土壤剖面硝態(tài)氮含量均高于不施氮處理，各處理硝態(tài)氮含量在0～30 cm土層中最高，在60～90 cm土層趨于一致，含量變化主要集中在0～60 cm土層，且隨著土層深度的加深硝態(tài)氮含量降低，不同施氮處理下硝態(tài)氮含量有所差異，且施氮量越高，硝態(tài)氮含量越高，說明施氮處理提高了土壤硝態(tài)氮含量。0～90 cm土壤剖面中，與FP處理相比，玉米土壤硝態(tài)氮含量低肥力點(diǎn)和中等肥力點(diǎn)OPT處理分別降低了9.5%和3.8%，100%CRF處理分別降低了15.0%和5.8%；小麥土壤硝態(tài)氮含量低肥力點(diǎn)和中等肥力點(diǎn)OPT處理分別降低了6.3%和10.5%，100%CRF處理分別降低了9.9%和13.6%。等氮量處理，OPT處理與100%CRF處理相比，后者比前者在玉米上低肥力點(diǎn)和中等肥力點(diǎn)分別降低了6.1%和2.1%，在小麥上低肥力點(diǎn)和中等肥力點(diǎn)分別降低了3.8%和3.4%，說明控釋肥處理能夠保持土壤剖面較低的硝態(tài)氮含量，降低了硝態(tài)氮隨降雨而導(dǎo)致的淋失風(fēng)險(xiǎn)，這也與控釋肥較多被作物吸收有關(guān)。

3 討論與結(jié)論

將緩控釋肥應(yīng)用到大田作物是當(dāng)前解決肥料利用率低的重要途徑之一[17-19]，歐美等國家早已將其應(yīng)用于花卉等經(jīng)濟(jì)作物及水稻、馬鈴薯等大田作物上[20-21]，但在我國緩控釋肥應(yīng)用時(shí)間較短，目前仍是研究的熱點(diǎn)。本研究在優(yōu)化施肥的基礎(chǔ)上確定了最佳施氮量，從而確定了控釋肥的最佳施用量，在2個(gè)肥力點(diǎn)上不僅提高了氮肥利用率，還達(dá)到了最高產(chǎn)量，玉米產(chǎn)量分別達(dá)到了8803.5，9137.0kg/hm2，與等氮量處理相比分別提高了91.5，289.5 kg/hm2，小麥產(chǎn)量達(dá)到了7 336.0，7 816.5 kg/hm2，與最佳配比處理相比，分別提高了50.0，53.0 kg/hm2，說明按最佳施氮量的控施尿素全部一次性基施的效果較好，不僅提高了冬小麥產(chǎn)量和氮肥利用率，還減少了施肥次數(shù)，降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度；減少20%的施氮量在玉米上并沒有降低產(chǎn)量，小麥上存在減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，且與控釋尿素一次性全部基施處理相比有所下降，這可能與當(dāng)年該處理產(chǎn)量下降有關(guān)。

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Study on High Efficient Fertilization Technology of Winter Wheat and Summer Maize in Lime Concretion Black Soil Region

YANG Huanhuan1，SUN Kegang1，HE Ailing1，DUJun1，ZHANG Kun2，3
（1.Institute of Plant Nutrition，Agricultural Resources and Environmental Science，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China；2.Institute of Wheat，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China；3.College of Agronomy，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

The field experiment of maize and wheat were carried out on lime concretion black soil region in Zhumadian to study the efficient fertilization technique.The results showed that the yield of maize increased from 19.4%to 41.8%,and the yield of wheat was 35.4%-50.1%.The yield of the two test points was the highest,the yield of maize reached 8 803.5,9 137.0 kg/hm2,respectively,and 91.5 kg/hm2and 289.5 kg/hm2increased compared with the treatment with nitrogen,the wheat reached 7 736.0,7 816.5 kg/hm2,respectively,increased by 50.0 kg/hm2and 53.0 kg/hm2,while the controlled-release fertilizer treatment increased the nitrogen use efficiency and reduced the nitrate content of soil profile.Compared with optimum nitrogen application,the maize yield increased significantly when the nitrogen input reduced by 20%,while the decline in wheat production,which indicated that there was a risk of production compared with the one of farmer conventional fertilization.

maize;wheat;efficiency techniques for fertilizer;controlled-release fertilizer;yield;nitrogen use efficiency;soil nitrate nitrogen

S157.4＋1

A

1002-2481（2017）10-1646-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.18

氮肥的施用在提高作物單產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)到40%以上時(shí)，損失率高達(dá)14%～45%，利用率卻只有20%～40%[1-5]。增施氮肥在玉米小麥上增產(chǎn)效果明顯[6]，但大量施用除了導(dǎo)致氮肥利用率偏低外，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，以前農(nóng)民施肥習(xí)慣只重視基肥，后來研究側(cè)重于根據(jù)作物需肥規(guī)律施肥，已取得了許多重要的研究成果[7-10]，在河南省駐馬店中低產(chǎn)田的砂姜黑土上，農(nóng)民習(xí)慣上在玉米小麥的生產(chǎn)上采取尿素基施與追施相結(jié)合的方法，但就目前來看，存在著勞動(dòng)力成本增加[11-12]、農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移、種植業(yè)機(jī)械化程度的提高等與施肥方式不配套問題，迫切需要研究簡化配施技術(shù)?？蒯尩室蚱渚哂叙B(yǎng)分釋放與作物吸收同步的特點(diǎn)，可以提高氮肥利用率，降低農(nóng)業(yè)面源污染面積，成為近年來研究的熱點(diǎn)[13-16]。

本研究在河南省駐馬店市砂姜黑土上開展玉米小麥控釋肥試驗(yàn)，旨在驗(yàn)證通過控釋肥料的一次性施用，來解決勞動(dòng)強(qiáng)度問題。

2017-05-24

農(nóng)業(yè)部行業(yè)專項(xiàng)（201303103）；河南科技廳攻關(guān)項(xiàng)目（152102110142）；河南省財(cái)政預(yù)算項(xiàng)目；華北平原小麥—玉米輪作區(qū)高效施肥技術(shù)研究與示范（2015BAD23B02）

楊煥煥（1988-），女，河南南陽人，碩士，主要從事植物營養(yǎng)與施肥和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)養(yǎng)分管理與施肥方向研究工作。