程?hào)|娟 ，王麗玄，王利書，鄭欣榮，鄭云普

(河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056021)

0 引 言

玉米是華北地區(qū)主要的糧食作物，玉米產(chǎn)量占全國(guó)的1/3，是我國(guó)玉米主要生產(chǎn)區(qū)，在保障我國(guó)糧食安全中占有重要地位[1,2]。為了獲得高產(chǎn)，該地區(qū)農(nóng)民常常在播前大量施用基肥，施肥方式會(huì)影響肥料利用、作物生長(zhǎng)以及生態(tài)環(huán)境[3,4]。撒施后大水漫灌，不僅肥料損失量大、利用效率低[5]，而且易造成化肥的深層滲漏，使地下水受到污染，造成面源污染[6]。有研究指出，華北地區(qū)大部分地區(qū)氮肥利用率僅有20%，通過(guò)揮發(fā)、淋溶和反硝化的氮素?fù)p失率高達(dá)14%～45%[7]。因此，探討不同基肥施肥方式和肥量的效果對(duì)提高該區(qū)域肥料利用率和生態(tài)效益、確保作物高產(chǎn)具有重要意義。目前大多學(xué)者研究了土壤施肥方式、灌溉方法或施肥量單因素下對(duì)作物產(chǎn)量及水肥利用效率的問(wèn)題[8-13]，亦有學(xué)者對(duì)土壤施肥方式和肥量對(duì)作物產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響進(jìn)行了相關(guān)研究[14-16]，但對(duì)華北地區(qū)秸稈還田條件下改進(jìn)土壤基肥施用方式和肥量對(duì)土壤水分和作物產(chǎn)量的同步研究較少[17,18]。

針對(duì)華北地區(qū)玉米水肥利用效率低且造成一定的面源污染問(wèn)題，本研究通過(guò)大田試驗(yàn)對(duì)基肥不同施用方式和施肥量下秸稈還田土壤水分特征和玉米生長(zhǎng)性狀做了深入探討，旨在為華北平原玉米施肥制度提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

該試驗(yàn)于2017年6-10月份在河北省邢臺(tái)市寧晉縣原種場(chǎng)(114°53′E, 37°37′N)進(jìn)行。寧晉縣海拔25～35 m，處于暖溫帶大陸性氣候區(qū)，屬半濕潤(rùn)氣候。年平均氣溫13 ℃。一月平均氣溫-4.2 ℃，四月平均氣溫14 ℃。七月平均氣溫26.7 ℃，十月平均氣溫13.4 ℃。極端最低氣溫-23.3 ℃，極端最高氣溫41.9 ℃。≥3 ℃積溫4 718 ℃，≥10 ℃積溫4 389 ℃。年平均降水量501 mm，年內(nèi)分配不均，年際變化較大。年日照2 501 h。早霜始于十月中下旬，晚霜終于四月上旬，無(wú)霜期約200 d。

供試作物為玉米，品種為偉科966，肥料為緩釋肥[19,20]，2017年6月18日播種，2017年10月2日收獲。試驗(yàn)地土壤基本性質(zhì)詳見(jiàn)表1。試驗(yàn)區(qū)土壤0～21 cm為輕壤土，21～45 cm為重壤土，45～90 cm為輕黏土，90～100 cm為砂壤土。土壤容重為1.44 g/cm3，土壤田間持水量為27%。

表1 供試土壤基本性質(zhì) %

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)兩個(gè)因素、三個(gè)水平，見(jiàn)表2。兩個(gè)因素分別為施肥方式和施肥量?；适┓史绞綖楦笆┓屎透笫┓?，耕前施肥為小麥秸稈還田旋耕前將基肥由機(jī)械均勻條施撒入，耕后施肥為小麥秸稈還田旋耕后人工均勻撒施。每個(gè)施肥方式設(shè)3個(gè)肥量水平，分別為450、600、750 kg/hm2。試驗(yàn)采用兩因素三水平無(wú)重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)，共計(jì)6個(gè)處理，每個(gè)處理的面積均為7.2 m×18.6 m。各小區(qū)灌水量為600 m3/hm2。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

(1)土壤含水量。在播前(6月18日)、灌水后第一天(6月24日)、苗期(7月10日)、拔節(jié)期(7月27日)、抽雄吐穗期(8月15日)和收獲(10月2日)取土，取土深度100 cm，每10 cm一層，烘干法測(cè)定土壤含水量。

(2)降雨。監(jiān)測(cè)整個(gè)玉米生育期的降水情況。

(3)玉米植株性狀測(cè)定。每個(gè)小區(qū)掛牌標(biāo)記10株玉米，在玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄吐穗期和收獲時(shí)測(cè)定玉米生長(zhǎng)指標(biāo)。

(4)收獲與測(cè)產(chǎn)。玉米收獲時(shí)考種測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方式下不同肥量土壤水分動(dòng)態(tài)變化

不同施肥方式下，不同施肥量的剖面含水量動(dòng)態(tài)分布曲線(見(jiàn)圖1)在不同生育期內(nèi)變化趨勢(shì)相似。大致可分為三段，0～30 cm范圍土壤含水量在不同生育期差異顯著，40～60 cm范圍土壤含水量差異其次，70～100 cm范圍土壤含水量差異較小。在0～30 cm范圍，相同位置土壤含水量表現(xiàn)為6月24日>7月27日>7月10日>8月15日>10月2日；在40～60 cm范圍，相同位置土壤含水量表現(xiàn)為7月27日>6月24日>7月10日>8月15日>10月2日；70～100 cm范圍土壤含水量隨生育期變化不顯著。這是因?yàn)?月24日為灌后第一天取土，而7月27日正值拔節(jié)期，取土前適逢較大降雨，故6月24日和7月27日的剖面含水量分布曲線在上層含量較高；其他時(shí)期，因作物蒸騰耗水和土面蒸發(fā)耗水，上層和中層土壤含水量基本均呈較小趨勢(shì)，收獲時(shí)土壤含水量最低。整體來(lái)看，土層中間范圍土壤的含水量較土壤上層和下層高，原因可能是耕作層受入滲和蒸發(fā)的影響，而下層與90～100 cm土壤質(zhì)地為砂壤土有關(guān)。

不同生育期基肥施用方式對(duì)土壤水分分布的影響在第一次灌水后較明顯(見(jiàn)圖2)，可能因?yàn)樵诟鲗樱デ笆┓式?jīng)旋耕后，肥料被較均勻混入土壤耕層，灌水時(shí)，土壤中的固體肥料被進(jìn)入土體中的水分逐漸濕潤(rùn)，肥料附近土壤溶液濃度較高，而離肥料近的土壤水分受溶質(zhì)(肥料)影響，由于肥料顆粒相對(duì)耕層土壤體積可以忽略，所以溶質(zhì)對(duì)水分水勢(shì)影響很??；而耕后施肥，肥料施到土壤表層，播后灌水時(shí)表層肥料遇水溶解，隨水分向下運(yùn)移，并對(duì)水分運(yùn)移產(chǎn)生影響。一些學(xué)者研究結(jié)果表明[10,13]，肥料使用方式和施用量會(huì)對(duì)促進(jìn)水分入滲和分布產(chǎn)生影響，有些肥料施入后會(huì)促進(jìn)水分運(yùn)移，增大相同灌水時(shí)間的入滲量。隨著生育期進(jìn)程不同施肥方式的影響向土壤深層推進(jìn)，當(dāng)養(yǎng)分逐漸被吸收作物，土壤中肥料減少，肥量對(duì)土壤含水量分布的影響亦減小。

圖1 不同施肥方式不同肥量土壤水分動(dòng)態(tài)變化

圖2 不同生育期基肥施用方式對(duì)土壤水分分布的影響

2.2 基肥施用方式和肥量對(duì)土壤剖面水分分布的影響

基肥施用方式和肥量對(duì)土壤剖面水分分布情況見(jiàn)圖3。耕前和耕后施肥土壤含水量在0～30 cm變化劇烈，在30～60 cm變化劇烈程度其次，在60～100 cm變化較小，因此以0～30、30～60和60～100 cm 3個(gè)土壤層次來(lái)分析基肥施用方式和肥量對(duì)土壤剖面中各層土壤水分分布的影響。

0～30 cm土壤層6月24日(灌水后)含水量最高，之后急劇下降，因降雨的原因，在7月27日(降雨后)含水量有所升高，出苗后(7月10日)蒸騰速率加快，土壤含水量下降，7月27日至8月15日，玉米逐漸開始抽穗灌漿，土壤含水量迅速下降，灌漿后玉米生長(zhǎng)進(jìn)入緩慢狀態(tài)，含水量降至最低。施肥量對(duì)該層土壤含水量的影響耕后施肥較耕前施肥明顯，耕前施肥土壤含水量大于耕后施肥，在6月24日差異明顯，隨生育期進(jìn)程影響減??；施肥量對(duì)含水量的影響主要體現(xiàn)在施肥量為600 kg/hm2時(shí)，其余兩種施肥量差異不明顯。

圖3 不同基肥施用方式下肥量對(duì)土壤剖面水分分布影響

30～60 cm土壤層含水量變化較小，基本穩(wěn)定在25%左右，耕前施肥方式施肥量影響明顯；含水量隨生育期呈先升高再降低的趨勢(shì)，由于7月份降水較多，尤其是7月26日的較大降雨，水分入滲至中間層；耕后施肥含水量大于耕前施肥，尤其施肥量為750 kg/hm2時(shí)差異顯著。

60～100 cm土壤層含水量隨生育期基本呈遞增趨勢(shì)，在8月15日達(dá)到最高，施肥量對(duì)該層土壤含水量影響較明顯。施肥方式對(duì)土壤水分影響在450和750 kg/hm2時(shí)耕后大于耕前，在600 kg/hm2時(shí)耕前大于耕后。

2.3 不同施肥方式和肥量對(duì)玉米生長(zhǎng)狀況的影響

株高在一定程度上反映了植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀況，不同施肥方式和肥量下玉米株高的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表3。玉米株高隨著生育進(jìn)程而增加，到乳熟期達(dá)到最大值。在生育前期(苗期至拔節(jié)期)，耕后施肥處理較耕前施肥玉米株高有顯著優(yōu)勢(shì)，苗期和拔節(jié)期分別增加4.16%和0.68%；在苗期，各處理之間的玉米株高呈顯著差異，拔節(jié)期不同施肥量的株高有顯著差異，不同施肥方式無(wú)顯著差異。抽雄吐穗期以后，耕前施肥處理超過(guò)了耕后施肥處理的玉米株高，抽雄期和乳熟期分別增加0.94%和0.77%。抽雄期和收獲期，各處理之間株高的差異不顯著。這表明，不同施肥方式對(duì)玉米株高的影響取決于根系的吸收，在苗期和拔節(jié)期，玉米根系較淺，耕后撒施的肥料占主導(dǎo)影響，在抽穗期以后，玉米植株粗壯，根系發(fā)達(dá)，耕前機(jī)械均勻條施的肥料占主導(dǎo)影響。相同施肥方式下，在各生育期隨著施肥量的增大，玉米株高呈增大趨勢(shì)。

表3 不同施肥方式和肥量對(duì)玉米株高的影響 cm

2.4 不同施肥方式和肥量對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

各處理玉米的穗長(zhǎng)、穗粗、穗重、百粒重等產(chǎn)量指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 不同施肥方式和肥量對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

相同施肥方式下，隨施肥量的增加，穗長(zhǎng)、穗粗、穗重等指標(biāo)均呈增大趨勢(shì)，說(shuō)明肥料對(duì)玉米產(chǎn)量的影響顯著。各處理玉米的穗長(zhǎng)、穗粗、穗重、百粒重等呈顯著差異。與耕后施肥相比，耕前施肥在玉米的穗長(zhǎng)、穗重、穗粗和百粒重方面均有所增加，增幅分別為4.00%、9.19%、2.58%和5.48%。耕前施肥方式的穗軸更粗壯一些，穗行數(shù)也多，禿尖較短，因此將基肥由機(jī)械均勻條施撒入然后再旋耕，可提高植株的生產(chǎn)能力及花后向籽粒的轉(zhuǎn)移能力，從而提高玉米籽粒產(chǎn)量。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)耕前撒施再旋耕配750 kg/hm2施肥量的水肥交互效應(yīng)突出，尤其對(duì)耕作層(30～60 cm)影響較明顯，對(duì)作物生長(zhǎng)最有利，能顯著提高耗水量及產(chǎn)量。

(2)與耕后施肥相比較，耕前施肥方式將肥料均勻混入土壤耕層，灌水時(shí)土壤中的固體肥料被進(jìn)入土體中的水分逐漸濕潤(rùn)，可使玉米拔節(jié)期和灌漿期增加耗水，灌漿前節(jié)水，顯著提高了水分利用效率。施肥可明顯提高土壤含水量，隨著施肥量增加土壤含水量增加，水肥相互作用增強(qiáng)。

(3)不同施肥方式對(duì)玉米株高的影響取決于根系的吸收，在苗期和拔節(jié)期，耕后施肥處理較耕前施肥玉米株高分別增加4.16%和0.68%；在抽穗期和乳熟期，耕前施肥處理超過(guò)了耕后施肥處理的玉米株高，分別增加0.94%和0.77%。相同施肥方式下，在各生育期隨著施肥量的增大，玉米株高呈增大趨勢(shì)。與耕后施肥相比，耕前施肥處理在玉米的穗長(zhǎng)、穗重、穗粗和百粒重方面均有所增加，經(jīng)濟(jì)系數(shù)提高，平均增幅分別為4.00%、9.19%、2.58%和5.48%。