基于玉米種植中減肥增效技術(shù)的實踐研究

徐守軍

低成本的無機肥在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，但過量施加無機肥不僅無法確保玉米植株養(yǎng)分供給，還會對土壤理化性質(zhì)造成嚴重影響[1-2]。因此，需減少無機肥施加量，將施加有機肥作為減少肥料施加量、提高玉米產(chǎn)量的重要途徑。

1 玉米全生命周期減肥增效技術(shù)

1.1 種植前施加底肥

研究表明，玉米種植前施加不超過600 kg/hm²底肥，能夠有效提高肥料利用率，確保玉米生長前期擁有足量養(yǎng)分。底肥應(yīng)當優(yōu)先選用玉米專用緩效性底肥。雖然緩效性底肥在土壤中揮發(fā)效率比速效性底肥低，但玉米生長期間的營養(yǎng)攝入量也是緩慢、逐漸增加的[3]，倘若施加速效肥，可能導致土壤富營養(yǎng)化現(xiàn)象發(fā)生。

1.2 苗稈期追肥

玉米進入苗稈期后，莖稈細胞分裂快速，對養(yǎng)分的需求增加。在玉米拔節(jié)期前施加600 kg/hm²氮肥，能夠有效提高玉米韌性。對于早熟玉米品種，施加壯稈肥可以避免玉米植株生長至一定高度后被吹倒。不同肥料對玉米植株的作用不同，氮肥促進玉米良好生長，鉀肥促進籽粒重提升，磷肥促進干物質(zhì)積累。減肥增效策略下，需根據(jù)玉米生長不同時期的特點，選擇針對性施肥方式，提高肥料的利用率。

1.3 攻苞期追肥

玉米攻苞期需要施加675 kg/hm²速效氮肥，提高玉米單穗重，進而提高玉米產(chǎn)量。減肥增效策略下，需要根據(jù)土壤理化性質(zhì)以及玉米生長情況綜合考量肥料施加量。土壤理化性質(zhì)良好的種植區(qū)域，可適當減少速效氮肥施加量；土壤理化性質(zhì)較差的地區(qū)，需適當追肥。若玉米長勢旺且土壤情況良好，則無需施加肥料[4]。肥料施加期間，需做好田間管理工作，如除草等，避免非農(nóng)作物與玉米爭搶養(yǎng)分，導致無法發(fā)揮肥料的全部肥力。

2 有機肥和無機肥對夏玉米籽粒產(chǎn)量的影響

研究表明，農(nóng)家肥以及秸稈還田生產(chǎn)有機肥投入玉米種植中，能夠促進產(chǎn)量提升近9％。若采取有機肥和無機肥配施策略，產(chǎn)量將進一步提升2.3％。研究人員在不同地區(qū)試驗發(fā)現(xiàn)，有機肥中的農(nóng)家肥促進玉米產(chǎn)量提升效果最好，甚至高達49％。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因在于有機肥料作用于土壤后會緩慢釋放氮素，而玉米生長期間對氮素吸收也是緩慢增加的，因此有機肥料的應(yīng)用價值一定程度上可以媲美無機肥。

研究人員在相同種植條件下應(yīng)用不同施肥策略試驗發(fā)現(xiàn)，利用有機肥處理玉米后，產(chǎn)量增幅明顯高于單獨施加無機肥[5]。少數(shù)試驗區(qū)域在玉米播種第65天和第90天出現(xiàn)長勢稍欠的現(xiàn)象，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因在于玉米播種第65天和第90天對氮素需求大幅提高，而試驗中沒有進行追肥操作，無法滿足部分玉米植株對氮素的需求，致使生長受到抑制。有機肥是促進玉米產(chǎn)量提高的關(guān)鍵，結(jié)合玉米生長不同周期以及土壤理化性質(zhì)落實有機肥和無機肥配施策略是實現(xiàn)減肥增效的關(guān)鍵。

2018年甘肅省會寧縣中川鎮(zhèn)玉米種植試驗中，當?shù)剞r(nóng)戶分別在2個試驗田采取2種不同的肥料施加策略，一種為240 kg/hm²，另一種為120 kg/hm²。收獲時發(fā)現(xiàn)，無論施加多少氮肥，玉米籽粒產(chǎn)量都能夠達到最高水平。對玉米營養(yǎng)/生殖器官氮素積累量進行數(shù)據(jù)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，氮肥既不會對玉米氮素積累量產(chǎn)生影響，也不會影響干物質(zhì)積累量。

2019年中川鎮(zhèn)農(nóng)戶第2次種植試驗中，將施肥策略改為有機肥和無機肥配施、無機肥單施。有機肥和無機肥配施后，氮肥減施27.8％，肥料利用率整體提高21.2％，產(chǎn)量提升24.5％。上述現(xiàn)象說明，有機肥與土壤理化性質(zhì)、玉米養(yǎng)分供應(yīng)具有較大關(guān)聯(lián)；在玉米生長各個周期，采用有機肥和無機肥配施，能有效減少化肥施加量，充分發(fā)揮肥料效用，增加玉米產(chǎn)量。

3 有機肥和無機肥對土壤理化性質(zhì)的影響

氮素是評判土壤肥力的重要指標，也是提升玉米產(chǎn)量的重要因素。從宏觀角度來看，我國南北方地區(qū)土壤氮素含量不同，通常北方地區(qū)氮素損耗情況相對較重，因此在北方種植農(nóng)作物期間會大量投入無機肥作為提高玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵途徑[6]。長期施加無機肥會導致土壤全氮含量下降，對土壤造成嚴重影響。

施加有機肥是提高土壤肥力、避免對土壤理化性質(zhì)造成侵害的重要途徑。英國某實驗站在長達120年的連續(xù)定位試驗中發(fā)現(xiàn)，試驗田1不添加有機物，土壤中的總氮量僅上升0.02％；試驗田2每次在農(nóng)作物種植期間施加有機肥，最終土壤總氮量得到有效改善。上述現(xiàn)象說明，長期單施無機肥會對土壤理化性質(zhì)造成嚴重影響，而施加有機肥則會為土壤帶來豐富的碳元素、氮元素等營養(yǎng)成分[7-8]。

我國長期定位試驗也有類似數(shù)據(jù)結(jié)果證實這一現(xiàn)象。以我國甘肅省西北地區(qū)為例，研究人員試驗發(fā)現(xiàn)，采用有機肥與無機肥配施的方式能夠有效提高土壤中的有機碳含量以及總氮含量，提高土壤對氮素的固持能力，避免氮素短時間內(nèi)大量流失[9]。

有機碳是影響土地種植質(zhì)量的因素之一。相比于無機肥，有機肥能夠為土壤帶來大量的碳源，不僅能顯著提高土壤中微生物活性，還能夠確保土壤內(nèi)碳素維持平衡。我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，通過施加有機肥以及秸稈還田，能夠有效提高土壤有機碳庫容，為農(nóng)作物生長提供養(yǎng)分的同時，減少溫室氣體的排放[10]。根據(jù)我國某地區(qū)18年定位試驗發(fā)現(xiàn)，相比于單獨施加無機肥，施加有機肥能夠提高種植區(qū)域土壤碳含量0.18 g/kg，且有機肥與無機肥配施效果更為明顯。

從土壤組織結(jié)構(gòu)角度來看，團聚體是土壤的基本組成部分，團聚體的物理性質(zhì)會影響有機碳的周轉(zhuǎn)速率。國外學者在小麥與玉米的輪作試驗中發(fā)現(xiàn)，施加有機肥能夠有效提高土壤大團聚體的含量，而大團聚體中有機碳含量相對較高，因此施加有機肥能夠有效提高土壤中有機碳含量[11]。

根據(jù)上述現(xiàn)象可以得出，有機肥在改善土壤理化性質(zhì)、增加土壤中氮元素和碳元素等方面具有十分突出的應(yīng)用價值。要想在玉米種植領(lǐng)域中實現(xiàn)減肥增效，需要重視有機肥的施加，還需根據(jù)玉米生長不同周期對營養(yǎng)元素的需求以及土壤理化性質(zhì)進行有機肥和無機肥配施。采取上述方式可減少無機肥施加量，提高肥料利用效果，促進玉米產(chǎn)量顯著提高。

4 試驗設(shè)計

試驗田采用裂區(qū)設(shè)計原則，分別在3個試驗區(qū)種植相同玉米品種。施肥方式：試驗田A，有機肥和無機肥配施；試驗田B，單施有機肥；試驗田C，單施無機肥。其中，有機肥為試驗基地周邊農(nóng)村地區(qū)提供的完全腐熟牛糞。種植密度為75 000株/hm²。2020年6月9日播種，9月24日收獲。

分別在玉米播種前以及玉米完熟期進行土壤取樣，土壤取樣深度為180 cm。將采樣得到的土壤樣品分成2份：1份自然風干，測定各微量元素含量；1份冷凍于-20 ℃環(huán)境下，測定硝態(tài)氨及銨態(tài)氮含量。在完熟期收獲一定數(shù)量的玉米并進行曬干處理，測量玉米穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量指標。

5 試驗結(jié)果

長期定位施肥條件下，有機肥和無機肥配施、單施有機肥、單施無機肥會對土壤物理性狀產(chǎn)生不同影響。本次試驗中，有機肥和無機肥配施、單施有機肥能夠降低0～40 cm土層的土壤容重，單施無機肥對土壤容重的改善程度無明顯差異。隨著土壤深度增加，有機肥和無機肥配施、單施有機肥的土壤容重改良效果并不明顯，單施無機肥的土壤容重改良效果較為明顯。

上述現(xiàn)象表明，單施無機肥不會對上層土壤物理性狀產(chǎn)生較大影響，但會對下層土壤產(chǎn)生嚴重影響。若農(nóng)戶單施無機肥后認為沒有明顯改善土壤物理性狀便進行追肥，會對土壤造成嚴重侵害。有機肥在改良上層土壤的同時，不會對下層土壤造成侵害，能夠穩(wěn)定土壤整體結(jié)構(gòu)，營造良好的生長環(huán)境。

如表1所示，試驗田A、試驗田B碳元素主要分布在40 cm以內(nèi)的土層，越接近上層土壤，碳元素含量越高，40～80 cm土層的有機碳含量并未出現(xiàn)明顯的變化趨勢。試驗田C碳元素分布趨勢與試驗田A、試驗田B相似，但碳元素含量相比試驗田A、試驗田B分別低55.11％、64.45％。上述現(xiàn)象表明，單施無機肥雖然能夠提高土壤中碳元素含量，但效果遠遠不如有機肥和無機肥配施、單施有機肥。減少無機肥施加量、提高有機肥施加量是顯著發(fā)揮肥料應(yīng)用效果的重要途徑。

在對3個試驗區(qū)土壤剖面氮素分布的試驗中發(fā)現(xiàn)，試驗田A、試驗田B硝態(tài)氮含量最高的土層為0～10 cm以及10～20 cm，而試驗田C硝態(tài)氮含量在上述深度的土層中相對較小。當土壤深度不斷增加，試驗田C硝態(tài)氮含量相比于試驗田A、試驗田B顯著增加，如表2所示。

上述現(xiàn)象表明，單施無機肥會導致氮元素從土壤上層向土壤深層遷移，不僅難以滿足玉米植株正常的氮素需求，還可能對深層土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生不利影響。因此，單施無機肥無法滿足玉米植株生長期間對氮素的需求，且會導致氮元素從土壤上層向土壤深層遷移，無法確保肥料充分發(fā)揮應(yīng)用價值。

長期定位施肥條件下，有機肥和無機肥配施、單施有機肥、單施無機肥會對玉米籽粒產(chǎn)量產(chǎn)生不同影響。由表3可知，試驗田A、試驗田B的產(chǎn)量高于試驗田C，試驗田A比試驗田C高2 242.8 kg/hm²，試驗田A與試驗田B的產(chǎn)量接近。上述現(xiàn)象表明，合理的施肥策略能夠有效提高玉米產(chǎn)量，有機肥和無機肥配施的增產(chǎn)效果最佳。

6 結(jié)論

要想實現(xiàn)玉米種植減肥增效，需要減少無機肥施加量，將施加有機肥作為玉米植株生長的重要營養(yǎng)供應(yīng)方式。根據(jù)土壤理化性質(zhì)以及植株生長需求進行有機肥和無機肥配施，可促進玉米產(chǎn)量提升。

參考文獻：

[1]吳園，李波，郝艷睿.基于隨機前沿模型的中國玉米種植業(yè)技術(shù)效率實證研究[J].玉米科學，2019，27（4）：181-188.

[2]郭芳齊，王康康，李旻.玉米規(guī)模機械化豐產(chǎn)增效栽培技術(shù)采用效果評價[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報（社會科學版），2021，23（1）：14-20.

[3]李旻，王康康，張錦梅，等.我國玉米生產(chǎn)技術(shù)效率與全要素生產(chǎn)率研究述評[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，2020（1）：27-29.

[4]張倩，孟凡杰，高聚林，等.基于DEA模型的西遼河流域玉米生產(chǎn)效率研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報（社會科學版），2020（3）：72-77.

[5]王善高，田旭.中國糧食生產(chǎn)成本上升原因探究——基于稻谷、小麥、玉米的實證分析[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2017，38（4）：571-580.

[6]宋浩楠，欒敬東，張士云，等.土地細碎化、多樣化種植與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率——基于隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)和中介效應(yīng)模型的實證研究[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟，2021（2）：18-29.

[7]王上，李康利，聶江文，等.華北平原春綠豆-夏玉米種植模式經(jīng)濟效益和碳足跡評價[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報（中英文），2020，28（6）：910-919.

[8]李洋，許苗苗，王坤春，等.魯中地區(qū)不同熟期玉米品種籽粒直收適宜性與收獲期分析[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2021（7）：45-49.

[9]張萬旭，明博，王克如，等.基于品種熟期和籽粒脫水特性的機收粒玉米適宜播期與收獲期分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2018，51（10）：1890-1898.

[10]朱亞利，王晨光，楊梅，等.不同熟期玉米不同粒位籽粒灌漿和脫水特性對密度的響應(yīng)[J].作物學報，2021，47（3）：507-519.

[11]王磊，樊廷錄，李尚中，等.株行距配置連作對黃土旱塬覆膜春玉米土壤水分和產(chǎn)量的影響[J].水土保持學報，2019，33（2）：79-86，92.