宋利強(qiáng)　劉瑩

摘要：在冀南小麥-玉米輪作區(qū)，采用盆栽和大田相結(jié)合，通過與施用單質(zhì)等量常規(guī)肥對(duì)比，對(duì)施用有機(jī)硅水溶緩釋肥的小麥和玉米的根系和產(chǎn)量及土壤性狀進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明，施用有機(jī)硅水溶緩釋肥的小麥、玉米根系和產(chǎn)量性狀明顯優(yōu)于對(duì)照常規(guī)肥；不同土層土壤毛管孔隙度在每層均有增加，特別是10～20 cm土層內(nèi)差異極顯著；小麥花后旗葉及單株的平均光合速率較對(duì)照表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)，有機(jī)硅水溶緩釋肥處理花后旗葉最大光合速率均較對(duì)照高，旗葉及整株衰老速度較慢。

關(guān)鍵詞：小麥-玉米輪作；有機(jī)硅水溶緩釋肥；根系；產(chǎn)量；土壤性狀

中圖分類號(hào)：S146+.2；S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：0439-8114（2017）04-0640-05

中國糧食產(chǎn)量已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了十二連增，但隨著土壤連年高投入高強(qiáng)度的使用，諸如土壤理化性狀變劣、鹽漬化、酸化等健康問題也日益凸顯，由此給作物高效生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅[1-7]。雖然目前有機(jī)肥及秸稈還田等措施的應(yīng)用日益得到重視[8-14]，但要繼續(xù)保持糧食產(chǎn)量的高速增長(zhǎng)仍然不能忽視化肥的應(yīng)用。有機(jī)硅水溶緩釋肥是由河北硅谷農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院研制的專利產(chǎn)品，其利用有機(jī)硅的獨(dú)特性能和特殊工藝，在極大地解決了養(yǎng)分在土壤中被固定和流失問題的同時(shí)，還能夠迅速破除土壤板結(jié)，恢復(fù)土壤良好的水穩(wěn)定性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。在全國各地推廣應(yīng)用4年的大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，該肥在提高肥料利用率和作物產(chǎn)量、改良土壤結(jié)構(gòu)方面具有極為顯著的優(yōu)勢(shì)。

在冀南小麥-玉米輪作體系中，與施用常規(guī)肥進(jìn)行對(duì)比，對(duì)有機(jī)硅水溶緩釋肥的應(yīng)用效果進(jìn)行研究，以期為今后開展大面積超高產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)的推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種（系）為小麥硅谷826、玉米鄭單958。

試驗(yàn)地土壤狀況：土壤質(zhì)地黏土，有機(jī)質(zhì)22.1 g/kg，全氮、速效氮、速效磷、速效鉀分別為1 819.0、187.6、32.8、207.6 mg/kg，pH 7.1。

1.2 方法

每種作物施入有機(jī)硅水溶緩釋肥和常規(guī)肥，單質(zhì)等量施入。小麥分盆栽和大田種植，玉米為大田種植。盆栽用于測(cè)定小麥根系性狀，大田則用于測(cè)定玉米地上、地下性狀及小麥地上性狀。

盆栽所用盆缽直徑20 cm，高30 cm，每盆裝風(fēng)干過篩土7.5 kg，三葉一心期定苗至每盆7株。處理每盆施入有機(jī)硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=27∶13∶10）2 g，對(duì)照每盆施入當(dāng)?shù)爻Ｓ脧?fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶15∶10）1 g、尿素0.87 g、過磷酸鈣0.42 g、硫酸鉀0.2 g。分別在小麥起身期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期取樣調(diào)查根系性狀。

大田小麥每處理小區(qū)寬320 cm，長(zhǎng)500 cm。盆栽和大田處理均為3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)排列。每個(gè)處理同時(shí)設(shè)大區(qū)示范，每大區(qū)3 335 m2，不設(shè)重復(fù)。小麥播量262.5 kg/km2；玉米小區(qū)密度82 500株/km2，80 cm等行距穴播。每小區(qū)9行，行長(zhǎng)15 m，在中間7行分苗期、拔節(jié)期、大口期3個(gè)時(shí)期取樣。使用自制根鉆，內(nèi)徑7 cm，鉆深10 cm。取樣時(shí)以植株為中心，在其兩邊行間距植株2、12、22 cm處分別鉆取0～10、10～20、20～30 cm深度的土柱，用流水仔細(xì)沖洗后，收集根系進(jìn)行測(cè)定。收獲后均秸稈還田。

根長(zhǎng)、根表面積等性狀采用掃描后DT-SCAN軟件分析，根體積采用排水法測(cè)定，SAS軟件統(tǒng)計(jì)分析。大區(qū)成熟后實(shí)打?qū)嵤铡?/p>

根干重密度、根長(zhǎng)密度、根表面積密度相對(duì)值表示某一土層根干重密度、根長(zhǎng)密度、根表面積密度占全層相應(yīng)值的百分比。

根系活力采用TTC法測(cè)定。

小麥旗葉展開后選生長(zhǎng)正常的代表性植株加以標(biāo)記，揚(yáng)花后使用Li-6400便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定旗葉和倒二、三葉的光合速率，測(cè)定時(shí)間為晴天上午10：00左右，每性狀的測(cè)定重復(fù)5次，取其平均值。

1.3 施肥處理

以當(dāng)?shù)厮梅柿蠟閷?duì)照，參照當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣，單質(zhì)等量施入N、P、K元素。處理為施入有機(jī)硅水溶緩釋肥，以“T”表示，對(duì)照為常規(guī)施肥，以“C”表示。

1.3.1 小麥 ①底肥：有機(jī)硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=27∶13∶10）375 kg/km2；對(duì)照施入當(dāng)?shù)爻Ｓ脧?fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶15∶10）450 kg/km2、尿素156.6 kg/km2（N含量46%）、過磷酸鈣462.45 kg/km2（P2O5含量12%），硫酸鉀90 kg/km2（K2O含量50%）。②追肥：起身拔節(jié)期追施有機(jī)硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）225 kg/km2；對(duì)照施入尿素293.4 kg/km2。③葉面肥：孕穗-灌漿期葉面均噴施2次有機(jī)硅磷酸二氫鉀750 g/km2 300倍稀釋液，對(duì)照為普通磷酸二氫鉀（用量和稀釋倍數(shù)相同）。

1.3.2 玉米 ①底肥：有機(jī)硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）300 kg/km2；對(duì)照施入當(dāng)?shù)爻Ｓ脧?fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=25∶5∶10）450 kg/km2、尿素48.9 kg/km2（N含量46%）、過磷酸鈣436.5 kg/km2（P2O5含量12%），硫酸鉀60 kg/km2（K2O含量50%）。②追肥：大喇叭口期有機(jī)硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）150 kg/km2；對(duì)照施入尿素195.6 kg/km2（N含量46%）。

2 結(jié)果與分析

2.1 盆栽小麥硅谷826各生育時(shí)期單株地下部根系性狀

由表1可見，在小麥起身期，施入有機(jī)硅水溶緩釋肥的根系性狀均顯著優(yōu)于常規(guī)施肥的根系性狀；在小麥拔節(jié)期、孕穗期、開花期，施入有機(jī)硅水溶緩釋肥的根系性狀均極顯著優(yōu)于常規(guī)施肥的根系性狀。其中，施入有機(jī)硅水溶緩釋肥的根干重和總根長(zhǎng)均在拔節(jié)期比常規(guī)施肥極顯著增加，分別為40.1%和54.7%，根體積在孕穗期極顯著增加，為29.5%，根系活力在開花期極顯著增加，為22.9%。

2.2 大田玉米各生育時(shí)期地下部根系性狀

玉米根系在苗期均分布在0～10 cm內(nèi)的土層中，隨生育進(jìn)程，根系向縱深發(fā)展，至拔節(jié)期，20～30 cm土層中已有分布，但多集中在0～20 cm耕層內(nèi)。

由表2可知，不同時(shí)期、不同土層內(nèi)的根系各形態(tài)指標(biāo)在不同施肥間未表現(xiàn)出顯著差異，但隨生育進(jìn)程，施入有機(jī)硅水溶緩釋肥的深層根系形態(tài)指標(biāo)較施入常規(guī)肥有增加的趨勢(shì)，而0～10 cm內(nèi)的各指標(biāo)則沒有顯著變化。從指標(biāo)相對(duì)值來看，在拔節(jié)期，10～20 cm土層內(nèi)施入有機(jī)硅水溶緩釋肥的根系各形態(tài)指標(biāo)的相對(duì)值顯著高于施入常規(guī)肥；在大喇叭口期，10～20 cm土層內(nèi)施入有機(jī)硅水溶緩釋肥與施入常規(guī)肥根系各形態(tài)指標(biāo)的相對(duì)值之間均達(dá)到了極顯著差異，而20～30 cm土層內(nèi)，各時(shí)期根系形態(tài)指標(biāo)在不同施肥處理間差異不顯著。

上述結(jié)果表明有機(jī)硅水溶緩釋肥處理在根系發(fā)展過程中更加趨向于在土層中的分布均勻化，特別是在10～20 cm耕層內(nèi)根系分布的增加更為顯著。

2.3 大田小麥、玉米產(chǎn)量相關(guān)性狀的比較

由表3、表4可知，與常規(guī)肥比較，施入有機(jī)硅水溶緩釋肥的小麥、玉米產(chǎn)量性狀均表現(xiàn)為增加。其中，小麥產(chǎn)量增加23.05%，玉米產(chǎn)量增加22.61%。

2.4 不同施肥處理不同土層土壤物理性狀的比較

不同施肥處理不同土層土壤的物理性狀見表5。由表5可知，施入有機(jī)硅水溶緩釋肥的土層較施入常規(guī)肥整體上土壤性狀明顯改善，土壤毛管孔隙度在每層均顯著增加，特別是10～20 cm土層總孔隙度增加最大，為5.47%，說明根系在深層的分布增加是源于土壤性狀的改變，疏松的土壤有利于根系的下扎。

2.5 小麥開花后不同處理旗葉和單株光合速率變化趨勢(shì)

由圖1、圖2可知，有機(jī)硅水溶緩釋肥處理花后旗葉最大光合速率均較常規(guī)肥高，旗葉和單株光合速率隨生育進(jìn)程均下降較慢，表明有機(jī)硅水溶緩釋肥處理的旗葉及整株衰老速度較慢。

由表6可知，小麥花后旗葉及單株的平均光合速率均表現(xiàn)出有機(jī)硅水溶緩釋肥處理明顯優(yōu)于常規(guī)肥。

3 小結(jié)與討論

3.1 有機(jī)硅水溶緩釋肥對(duì)土壤改良及作物根系生長(zhǎng)的影響

土壤狀況的優(yōu)劣直接影響到根系生長(zhǎng)的環(huán)境，良好的土壤狀況能夠保證土壤整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡，從而為根系生長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境。然而，隨著中國農(nóng)田化肥投入的不斷增加，土壤板結(jié)狀況日趨嚴(yán)重，造成土壤通透性降低、有害生物菌群增多、土壤保水保肥能力下降、機(jī)械阻力增大等均增加了根系生長(zhǎng)的難度[15]。這些后果導(dǎo)致了作物病害猖獗、產(chǎn)量下降，以至于農(nóng)藥、化肥投入連年增加，形成了惡性循環(huán)。由此可見，改變這種狀況的根本措施在于改良土壤，但是傳統(tǒng)改良土壤的方法見效慢，農(nóng)民不愿投入時(shí)間和精力。試驗(yàn)證明，施入有機(jī)硅水溶肥能夠顯著提高土壤的通透性，促進(jìn)作物根系的健康生長(zhǎng)，在增加作物產(chǎn)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了土壤的改良，值得大力推廣。

3.2 有機(jī)硅水溶緩釋肥的利用率

土壤結(jié)構(gòu)惡劣會(huì)導(dǎo)致作物根系吸收養(yǎng)分能力下降[16，17]，從而肥料利用率降低[18，19]。作物吸收的養(yǎng)分絕大多數(shù)來源于土壤，因此根系的生長(zhǎng)狀況便成為能否保證植株得到充足養(yǎng)分的關(guān)鍵因子。地上部性狀的表現(xiàn)實(shí)際上是根系發(fā)育狀況的體現(xiàn)，強(qiáng)大的根系能夠吸收足夠的養(yǎng)分，地上部各種生命活動(dòng)得以正常進(jìn)行，特別是在生育后期，即產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期能夠滿足子粒灌漿對(duì)同化物質(zhì)的大量需求[20]。本試驗(yàn)中小麥根系性狀的顯著差異是小麥不同處理在光合速率上表現(xiàn)差異的原因之一。

本試驗(yàn)通過與單質(zhì)等量常規(guī)肥的對(duì)比試驗(yàn)，表明有機(jī)硅水溶緩釋肥具有高利用率的特性，其不僅可以改善土壤結(jié)構(gòu)從而有利于根系生長(zhǎng)，更重要的一點(diǎn)是有機(jī)硅的特殊結(jié)構(gòu)能夠減少養(yǎng)分元素間相互反應(yīng)，并能夠緊密附著在土壤顆粒表面，大大減少了養(yǎng)分的固定和流失。

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