龐喆

摘要 為探明空心村廢棄宅基地復(fù)墾過程中不同還田材料對夏玉米生長與產(chǎn)量的影響，2016年在陜西省富平縣中試基地開展了不同還田材料（熟化劑、粉煤灰和有機(jī)肥）對玉米生長及產(chǎn)量的影響試驗(yàn)。結(jié)果表明，在土地整治完成后，混合施用粉煤灰（75 m3/hm2）和有機(jī)肥（22.5 m3/hm2）的處理能夠顯著提高夏玉米的株高、百粒重和產(chǎn)量；但如果僅施用粉煤灰（75 m3/hm2）或者有機(jī)肥（22.5 m3/hm2），則對夏玉米的生長狀況無顯著改善；而土壤熟化劑（硫酸亞鐵）的單獨(dú)施用與無培肥措施對照處理無顯著差異，其與粉煤灰或者有機(jī)肥的組合亦不能夠提升夏玉米的產(chǎn)量。由此說明，在我國北方的山地丘陵區(qū)空心村，粉煤灰和有機(jī)肥的復(fù)合施用能夠顯著提升夏玉米的產(chǎn)量，對提升黃土丘陵地區(qū)廢棄宅基地整治還田質(zhì)量有著重要的意義。

關(guān)鍵詞 夏玉米；還田材料；生長；產(chǎn)量；影響

中圖分類號(hào) S282；S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）21-0001-03

Abstract In order to investigate effects of field materials on growth and yield of summer maize，related experiments were carried out at Fuping Pilot-base. The results were as follows：after the completion of land reclamation，the combined application of fly ash（75 m3/hm2） and organic manure（22.5 m3/hm2） could significantly increase the plant height，100-seed weight and yield of summer maize. But if only using fly ash（75 m3/hm2） or organic fertilizer（22.5 m3/hm2），the growth of summer maize has not improved significantly，it had less effect on the growth of summer maize. However，there was no significant difference between the application of soil ripening agent（ferrous sulfate）and the control treatment. Its combination with fly ash or organic fertilizer could also not increase the yield of summer maize. Therefore，in the hollow village in hilly area of northern China，compound using fly ash and organic fertilizer can significantly improve the yield of summer maize，which has important significance to enhance the loess hilly region of abandoned homestead regulation returning quality.

Key words summer maize；field material；growth；yield；effect

在我國快速工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的背景下，山地丘陵區(qū)農(nóng)村空心化問題日益突出，嚴(yán)重阻礙了該區(qū)的農(nóng)村發(fā)展和人居環(huán)境改善。農(nóng)村空心化是城鄉(xiāng)發(fā)展轉(zhuǎn)型進(jìn)程中鄉(xiāng)村人地關(guān)系地域系統(tǒng)演化的一種不良現(xiàn)象[1]，深入開展山地丘陵空心村綜合土地整治，是實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展、新農(nóng)村建設(shè)的重要基礎(chǔ)[2]。研究表明，我國空心村整治潛力巨大，通過構(gòu)建完善的農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移機(jī)制、宅基地退出與盤活機(jī)制，全國空心村綜合整治潛力可提高到758萬hm2 [3]。開展山地丘陵空心村土地綜合整治，不僅能夠增加可用耕地的面積，更能夠改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、促進(jìn)農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營，促進(jìn)鄉(xiāng)村區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

近些年來，我國空心村整治取得了顯著的效果，如“土地復(fù)墾”“舊村改造”“農(nóng)村小區(qū)建設(shè)”等。然而，山地丘陵區(qū)空心村廢棄宅基地整治后的土壤往往由于結(jié)構(gòu)不良、養(yǎng)分物質(zhì)含量較低，導(dǎo)致土壤肥力不高、農(nóng)作物產(chǎn)量相對偏低[4]。目前，對于不同還田材料應(yīng)用于宅基地復(fù)墾后的土地質(zhì)量問題，特別是復(fù)墾為耕地后的宜耕性研究國內(nèi)外還暫未涉及。如何快速提高土壤質(zhì)量也是空心村整治亟須破解的關(guān)鍵問題，本文以陜西省澄城縣的山地丘陵區(qū)空心村整治為例，針對山地丘陵區(qū)空心村拆除后土壤貧瘠的特點(diǎn)，研究不同還田材料對宅基地復(fù)墾后玉米生長及產(chǎn)量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在陜西省富平縣中試基地（東經(jīng)109°12′10″，北緯34°42′31″）進(jìn)行。試驗(yàn)小區(qū)土壤剖面中30 cm以下部分為原狀土，0～30 cm為回填土（土壤理化性質(zhì)見表1），且培肥材料主要施用和混合于本層。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)以空心村土地整治工程為背景，模擬黃土丘陵地區(qū)空心村廢棄宅基地整治還田狀況，選擇有機(jī)肥、熟化劑和粉煤灰3種培肥材料進(jìn)行不同的配比試驗(yàn)，共設(shè)計(jì)6個(gè)培肥處理，另外設(shè)計(jì)無培肥對照處理，共7個(gè)處理，分別為處理TS：熟化劑600 kg/hm2；處理TF：施有機(jī)肥22.5 kg/hm2；處理TC：粉煤灰75 m3/hm2；處理TSF：施熟化劑600 kg/hm2+有機(jī)肥22.5 m3/hm2；處理TFC：粉煤灰75 kg/hm2+有機(jī)肥22.5 m3/hm2；處理TSC：熟化劑600 kg/hm2+粉煤灰75 m3/hm2；CK：無培肥措施作對照。2次重復(fù)，共14個(gè)小區(qū)。田間小區(qū)設(shè)計(jì)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法。小區(qū)呈南北走向，每個(gè)小區(qū)周圍用水泥磚隔離，防止水分和溶質(zhì)運(yùn)移的相互影響[5]，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)面積為4.48 m2（2.00 m×2.24 m）。endprint

1.3 試驗(yàn)實(shí)施

供試玉米品種為先玉335，播種密度為6萬株/hm2，于2016年6月5日播種，2016年10月6日收獲。播后及時(shí)澆水，試驗(yàn)田澆水培肥措施保持一致，灌溉量為2 200 m3/hm2，尿素、磷酸二銨、氯化鉀的施肥量分別為334、196、96 kg/hm2。

1.4 測定項(xiàng)目內(nèi)容及方法

土壤測定：pH值、電導(dǎo)率、容重、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、全氮。

作物測定：株高、產(chǎn)量。

在玉米關(guān)鍵生育期，苗期、拔節(jié)期及收獲期，分別在各個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集0～20 cm耕層土壤，放置于實(shí)驗(yàn)室冰箱冷藏待測。有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱方法測定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法測定；速效鉀含量采用NH4Ac浸提火焰光度法測定；土壤全氮含量用2 mol/L KCI溶液浸提（水、土比為5∶1），用全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀（cleverchem 200，德國）測定[6]。

玉米產(chǎn)量計(jì)算：為防止邊際效應(yīng)的影響，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)（除邊緣0.5 m外）取2行，脫粒，風(fēng)干，稱重，計(jì)算換算成標(biāo)準(zhǔn)含水量14%下的作物產(chǎn)量[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 對玉米株高的影響

從圖1可以看出，在土壤整治還田過程中，有機(jī)肥、熟化劑和粉煤灰的使用均能夠提高玉米的株高，處理TFC玉米平均株高在其生長的大多數(shù)時(shí)期均大于其他處理。玉米收獲期（9月29日），各試驗(yàn)小區(qū)夏玉米平均株高由高至低的順序分別為處理TFC>處理TSF>處理TF>處理TSC>處理TS>處理TC>CK，處理TF、TSC、TS、TC玉米平均株高均在230～240 cm之間，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果可知，這幾個(gè)處理玉米株高間無顯著差異；處理TFC玉米平均株高為274 cm，明顯大于其他6個(gè)處理的株高，由此說明，粉煤灰和有機(jī)肥配合的處理對玉米株高有顯著提升。

2.2 對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

產(chǎn)量是土壤理化性質(zhì)和水熱條件的最終體現(xiàn)。不同還田材料處理下玉米的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素有差異[8]。在土壤整治還田過程中，粉煤灰和有機(jī)肥配合的處理對玉米生長的促進(jìn)作用最好。

玉米百粒重體現(xiàn)種子大小與飽滿程度的一項(xiàng)指標(biāo)，是檢驗(yàn)種子質(zhì)量和作物考種的內(nèi)容，也是田間預(yù)測產(chǎn)量時(shí)的重要依據(jù)。各處理間百粒重由大至小的順序?yàn)樘幚鞹FC>處理TSF>處理TF>處理TSC>處理TS>處理TC>CK，但處理間差異不顯著。不同還田材料處理下玉米的產(chǎn)量不同，與無培肥措施的處理（CK）相比，單獨(dú)施加粉煤灰（處理TC）和熟化劑（處理TS）對玉米產(chǎn)量無顯著的影響。但粉煤灰與熟化劑共同施用（處理TSC）的處理顯著提高了玉米產(chǎn)量。施加有機(jī)肥（處理TF）能夠顯著提高玉米的產(chǎn)量，但熟化劑與有機(jī)肥的共同施用（處理TSF）未能進(jìn)一步提高玉米產(chǎn)量。但有機(jī)肥與粉煤灰的共同施用（處理TFC）則進(jìn)一步提高了玉米的產(chǎn)量。各處理之間，處理TFC的百粒重和產(chǎn)量均最大，分別為28.4 g和10 997.950 kg/hm2（表2）。

2.3 作物種植后土壤肥力變化

在種植前（2016年6月），采集土壤樣品，做基本理化性質(zhì)分析。作物成熟后，采樣測定理化性質(zhì)的變化，包括土壤速效磷、速效鉀、全氮、有機(jī)質(zhì)等。

2.3.1 土壤速效磷。經(jīng)過一個(gè)玉米生長季，土壤速效磷含量發(fā)生了顯著的變化。在種植開始前，土地復(fù)墾采用的生土有效磷含量極低，最高不超過3.06 mg/kg，但在3個(gè)生長季的種植之后，不同處理、不同剖面層次的速效磷含量發(fā)生了較大的變化。與種植前相比，在剖面0～15、15～30、30～45、45～60 cm 4個(gè)層次含量均得到了顯著的提升。而在60～75 cm和75～90 cm層次，各個(gè)處理的含量雖然有所提升，但處理TC、TS、TF與種植前無顯著差異；在90～105 cm層次，各個(gè)處理之間與種植前均無顯著差異（表3）。

2.3.2 土壤速效鉀。經(jīng)過一個(gè)玉米生長季，土壤速效鉀的含量得到了一定程度的提高。在種植開始前，土地復(fù)墾采用的生土有效鉀含量偏低，在55.4～79.4 mg/kg之間，但經(jīng)過3個(gè)生長季的作物種植和耕作，表層有效鉀含量提升至110.4～126.2 mg/kg，提高幅度隨深度的增加而降低，至底層時(shí)與種植前無顯著差異。

在0～15、15～30、30～45 cm層次，各處理種植后的速效鉀含量得到了顯著的提升，均顯著高于種植前；而45～60、60～75、75～90、90～105 cm層次的速效鉀含量則無顯著的變化。而各個(gè)處理之間的速效鉀含量變化相對較小，處理之間的差異并不十分明顯，僅15～30 cm層次上，其他各個(gè)處理相對于CK有顯著提高，在30～45 cm層次，處理TSF的含量有顯著的提升，其他各個(gè)處理之間無顯著差異（表4）。

2.3.3 土壤全氮。經(jīng)過一個(gè)玉米生長季，土壤全氮含量在0～15、15～30、30～45、45～60、60～75 cm層次呈現(xiàn)了一定的提升，但在75～90 cm和90～105 cm層次則無顯著的變化。

在0～15 cm層次，處理TFC的全氮含量顯著高于其他處理，CK則顯著低于所有還田處理；在15～30 cm層次，各還田處理之間無顯著差異，但均顯著高于CK；在30～45 cm層次，處理TSC、TSF的全氮含量顯著高于處理TS、TFC和CK；在45～60 cm層次及以下層次，各處理之間的全氮含量差異極小，僅75～90 cm層次的處理TC含量顯著偏低，其余各處理之間均無顯著差異（表5）。

2.3.4 土壤有機(jī)質(zhì)。還田材料的施用顯著提高了土壤的有機(jī)質(zhì)含量。其中，處理TF、TSF、TFC由于有機(jī)肥的施用，0～15 cm和15～30 cm層次的有機(jī)質(zhì)得到了明顯的提升，顯著高于其他處理。但在30 cm以下層次，土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化相對較小（表6）。endprint

土壤肥力的提升和土壤水分、溫度的變化是農(nóng)作物產(chǎn)量提升的重要影響因素。本試驗(yàn)結(jié)果表明，添加有機(jī)肥等措施，一方面能夠改變土壤的理化性質(zhì)，提升土壤肥力；另一方面，也會(huì)對農(nóng)作物的水分消耗特性產(chǎn)生一定的影響，從而提高土壤的水分利用效率，進(jìn)而提高農(nóng)產(chǎn)品的最終產(chǎn)量。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同還田材料處理下的土壤養(yǎng)分、玉米株高、百粒重、產(chǎn)量均有差異：玉米株高、百粒重、產(chǎn)量在處理間表現(xiàn)為粉煤灰+有機(jī)肥>熟化劑+有機(jī)肥>有機(jī)肥>熟化劑+粉煤灰>熟化劑>粉煤灰>不培肥對照。

粉煤灰對作物品質(zhì)和產(chǎn)量有一定促進(jìn)作用，混合施用粉煤灰和有機(jī)肥，可使過氧化物酶、多酚氧化酶活性降低，抑制作物光呼吸作用，促進(jìn)作物新陳代謝，有利于物質(zhì)的積累，從而增加作物的產(chǎn)量[6-7]；也使作物的硝酸還原酶活性提高，使有機(jī)質(zhì)氮的礦化、硝化作用增大，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，提高作物品質(zhì)[8-9]。另外，土壤中施加土壤質(zhì)量2%的粉煤灰，能顯著提高土壤呼吸作用，促進(jìn)轉(zhuǎn)化酶活性，增強(qiáng)微生物活性，有利于土壤中各種生化反應(yīng)的進(jìn)行，促進(jìn)養(yǎng)分的釋放，加速土壤熟化[10]。加速土壤熟化正是空心村整治過程中土壤肥力提升的關(guān)鍵所在，進(jìn)而提升作物產(chǎn)量。

粉煤灰與有機(jī)肥的混合施用，粉煤灰改善了土壤結(jié)構(gòu)的同時(shí)，土壤中的碳氮含量減少，而有機(jī)肥的施用，正好彌補(bǔ)了這點(diǎn)[11]。粉煤灰中磁性礦物的水解，釋放出大量的能量，加快了有機(jī)物質(zhì)的礦化和其氧化過程，促進(jìn)了農(nóng)作物的呼吸、代謝過程，增加了土壤中氮、鉀和磷等養(yǎng)分的有效性[12]。同時(shí)加快有機(jī)肥在土壤中的腐殖化過程，使得肥效更加顯著，以提升作物產(chǎn)量[13]。土壤肥力是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)資源，培肥是維持和提高農(nóng)業(yè)土壤肥力水平最主要的措施之一。陜西省澄城縣山地丘陵區(qū)空心村廢棄宅基地整治后的土壤由于結(jié)構(gòu)不良、養(yǎng)分物質(zhì)含量較低等因素，導(dǎo)致土壤肥力不高、農(nóng)作物產(chǎn)量相對偏低。通過采用山地丘陵區(qū)空心村整治還田土壤肥力提升技術(shù)，不僅能夠提高作物的株高、百粒重（千粒重）和產(chǎn)量，也能夠提高土壤耕地質(zhì)量[14-15]。

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