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        有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)芝麻產(chǎn)量及土壤性質(zhì)的影響

        2021-04-01 09:02:20蘆海靈郭中義衛(wèi)雙玲
        新疆農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:生物產(chǎn)量

        蘆海靈,郭中義,衛(wèi)雙玲

        1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心,鄭州 450002;2.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河南駐馬店 463000)

        0 引 言

        【研究意義】芝麻是我國(guó)種植區(qū)域較廣的油料作物之一。施肥是提高芝麻產(chǎn)質(zhì)量的重要措施。生產(chǎn)上芝麻施肥仍以氮磷鉀化肥尤其是氮肥為主,不施或很少施用有機(jī)肥,芝麻產(chǎn)量和品質(zhì)不能滿(mǎn)足消費(fèi)需求[1-2]。黃淮芝麻產(chǎn)區(qū)整地播種時(shí)間緊,選擇既施用省工省時(shí)又能實(shí)現(xiàn)提質(zhì)改土效果的有機(jī)肥品種,對(duì)解決有機(jī)肥施用難問(wèn)題有實(shí)際意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】氮、磷、鉀適宜用量及配比能顯著提高芝麻的產(chǎn)量。江西紅壤芝麻施N 114.6 kg/hm2、P2O5116.5 kg/hm2、K2O 179.1 kg/hm2,芝麻最高產(chǎn)量[3]。淮北平原夏芝麻高產(chǎn)平衡施肥技術(shù)研究得出[4],中肥力地塊施N 150 kg/hm2、P2O560~90 kg/hm2、K2O 90~120 kg/hm2,芝麻產(chǎn)量最佳。江淮地區(qū)黃褐土芝麻施純N 120 kg/hm2、P2O545 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2能獲得最高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和效益[5]。張子武等[6]研究結(jié)果表明,河南省夏芝麻產(chǎn)區(qū)因土壤肥力差異,氮磷一般施肥量推薦為N 90~120 kg/hm2,P2O545~60 kg/hm2。郭中義等[7]研究認(rèn)為,氮磷鉀對(duì)夏芝麻產(chǎn)量影響由大到小的順序依次為NP>K>N>P,目標(biāo)產(chǎn)量為1 110.0 kg/hm2的高肥力地塊,氮、磷經(jīng)濟(jì)合理用量分別為N 106.5 kg/hm2、P2O552.5 kg/hm2;目標(biāo)產(chǎn)量1 011.0 kg/hm2的中肥力地塊,氮、磷經(jīng)濟(jì)合理用量分別為N 129.0 kg/hm2、P2O5117.0 kg/hm2;目標(biāo)產(chǎn)量759.0 kg/hm2的低肥力田塊,氮、磷合理經(jīng)濟(jì)用量分別為N 147.0 kg/hm2、P2O564.5 kg/hm2。衛(wèi)雙玲等[2]研究了2個(gè)芝麻品種的氮磷鉀適宜用量,鄭芝98N09的最佳施肥量為N 123.09 kg/hm2、P2O560.13 kg/hm2、K2O 73.31 kg/hm2; 冀9014 最佳施肥量分別為N 133.92 kg/hm2、P2O570.85 kg/hm2、K2O 110.80 kg/hm2。芝麻不同肥料配方研究認(rèn)為[8],氮磷鉀配比35∶23∶23 的處理可獲得最高產(chǎn)量。氮磷鉀配合平衡施肥對(duì)芝麻生長(zhǎng)發(fā)育具有良好的促進(jìn)作用?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于芝麻施用有機(jī)營(yíng)養(yǎng)以及有機(jī)無(wú)機(jī)配合施用的研究國(guó)內(nèi)很少見(jiàn)報(bào)道[9]。 針對(duì)芝麻有機(jī)營(yíng)養(yǎng)施用研究不足,提出科學(xué)完整的芝麻施肥指導(dǎo)措施較少。研究生物炭、有機(jī)肥、餅肥對(duì)芝麻生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成和土壤養(yǎng)分及生物特性的影響。 【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采取大田試驗(yàn)與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法,研究生物炭、有機(jī)肥、餅肥以及與氮磷鉀配施對(duì)芝麻產(chǎn)量和土壤性質(zhì)影響,為芝麻科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材 料

        試驗(yàn)于2016、2017年在河南省遂平縣楊豐鎮(zhèn)進(jìn)行,前茬作物為冬小麥,供試土壤為黃褐土,2016年供試基礎(chǔ)土壤基本理化性質(zhì):pH 6.8,有機(jī)質(zhì)14.2 g/kg,全氮0.90 g/kg,堿解氮79.8 mg/kg,有效磷(P) 12.50 mg/kg,速效鉀(K)101 mg/kg。供試芝麻品種為鄭芝13號(hào)。2017年供試基礎(chǔ)土壤基本理化性質(zhì):pH 6.6,有機(jī)質(zhì)13.8 g/kg,全氮0.92 g/kg,堿解氮835 mg/kg,有效磷(P) 10.97 mg/kg,速效鉀(K)112 mg/kg。供試芝麻品種為鄭芝13號(hào)。

        1.2 方 法

        1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理:T1,CK(不施肥);T2,氮磷鉀配施;T3,生物炭1 500 kg/hm2配施氮磷鉀;T4,有機(jī)肥1 500 kg/hm2配施氮磷鉀;T5,芝麻餅肥600 kg/hm2配施氮磷鉀。施肥處理氮磷鉀用量為均N 120 kg/hm2,P2O5為75 kg/ hm2,K2O 為75 kg/hm2。肥料品種分別為尿素(含N 46%),過(guò)磷酸鈣(含P2O512%),硫酸鉀(含K2O 50%),生物炭(N 1.5%,P2O50.6%,K2O 2.1%),有機(jī)肥(N 3.3%,P2O51.5%,K2O 1.8%)、芝麻餅肥(N 5.2%,P2O51.3%,K2O 2.0%)。生物炭、有機(jī)肥、餅肥養(yǎng)分不計(jì)。

        試驗(yàn)小區(qū)面積20 m2,3 次重復(fù),隨機(jī)排列。6月5日整地、播種,其他田間管理按芝麻豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。

        1.2.2 樣品采集

        于整地播種前和收獲后采集0~20 cm 土壤樣品。用常規(guī)方法分析測(cè)定土壤理化性質(zhì):土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定; 土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定; 土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提,鉬銻抗比色法測(cè)定; 土壤速效鉀采用NH4OAc 浸提,火焰光度計(jì)測(cè)定; pH 采用pH 計(jì)按土水比1∶2.5 測(cè)定,土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀—外加熱法測(cè)定[10-11]。于盛花期采集新鮮土壤進(jìn)行酶活性分析,脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定,過(guò)氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定,蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[12]。

        于盛花期測(cè)定葉綠素含量,采用SPAD)-502 型葉綠素測(cè)定儀測(cè)定,以測(cè)得的SPAD 值表示葉綠素含量(相對(duì)值) ,凈光合速率采用LI-6400XT 型便攜式光合系統(tǒng)(LI-COR,美國(guó)) 在上午10:00~11: 30 測(cè)定,采用氯化三苯基四氮唑(TTC) 法測(cè)定根系活力。

        考種與計(jì)產(chǎn):芝麻成熟時(shí)各小區(qū)單收單打,曬干稱(chēng)重計(jì)產(chǎn),進(jìn)行蒴數(shù)、蒴粒數(shù)和千粒重等調(diào)查。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        采用Excel 和DPS 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 不同處理對(duì)芝麻產(chǎn)量及構(gòu)成因素因素影響

        研究表明,與CK相比,2016、2017年各施肥處理對(duì)芝麻產(chǎn)量均有顯著影響,單施氮磷鉀化肥處理比對(duì)照分別增產(chǎn)38.27%、27.84%,生物炭、有機(jī)肥、餅肥與氮磷鉀配施2016年分別較對(duì)照增產(chǎn)54.52%、50.48%和44.47%,2017年分別增產(chǎn)44.78%、38.24%、39.15%;4個(gè)施肥處理相比,產(chǎn)量存在一定差異,以生物炭+氮磷鉀處理產(chǎn)量最高,其產(chǎn)量比單施化肥處理有所提高。施肥處理比對(duì)照顯著增產(chǎn)的原因是顯著提高了芝麻株蒴數(shù)、蒴粒數(shù)和千粒重,2016年4個(gè)施肥處理比CK的千粒重分別增加了0.69、0.75 、0.63和0.57 g,株蒴數(shù)分別增加17.1、21.0、17.8、17.9個(gè),蒴粒數(shù)分別增加4.6、6.8、6.2、5.3粒,2017年表現(xiàn)趨勢(shì)相同。表1

        表1 不同處理下芝麻經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量變化Table 1 Effects of different treatments on sesame economic character and yield

        2.2 不同處理對(duì)芝麻生理指標(biāo)的影響

        研究表明,與對(duì)照相比,施肥處理均顯著的增強(qiáng)了芝麻的根系活力,提高達(dá)3.8%~7.4%。單施化肥、生物炭配施氮磷鉀、有機(jī)肥配施氮磷鉀、餅肥配施氮磷鉀處理間根系活力存在一定差異,生物炭、有機(jī)肥、餅肥與氮磷鉀配施處理高于單施化肥處理,但處理間差異不顯著,以生物炭+NPK處理根系活力最高,比單施氮磷鉀處理提高3.4%,有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理根系活力由高到低順序?yàn)樯锾?NPK>有機(jī)肥+NPK>餅肥+NPK。施肥能夠提高芝麻的根系性能,減緩生育后期根系衰老速率。

        與對(duì)照相比,增施生物炭、有機(jī)肥和餅肥處理顯著提高了芝麻開(kāi)花期葉片中葉綠素含量和凈光合速率,葉片中葉綠素含量較對(duì)照分別提高了10.7%、9.4%和8.0%,凈光合速率較對(duì)照分別提高了24.2%、16.2%和10.9%。4個(gè)施肥處理間葉綠素和凈光合速率差異不顯著,生物炭與氮磷鉀配施處理略高于其他施肥處理。施肥能夠有效提高芝麻葉片的光合性能,有利于較多的光合產(chǎn)物向芝麻籽粒運(yùn)輸,促進(jìn)產(chǎn)量形成。表2

        表2 不同處理下芝麻生理指標(biāo)變化Table 2 Effects of different treatments on sesame physiology (2016)

        2.3 不同處理對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

        研究表明,不同施肥處理間土壤容重不顯著,與不施肥對(duì)照相比,施肥相對(duì)降低了耕層土壤容重,以生物炭處理的土壤容重最低,為1.29 g/cm3。施肥增加了土壤總孔隙度,以生物炭+氮磷鉀處理最高,其與不施肥、單施氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀處理達(dá)到了差異顯著水平,但與有機(jī)肥(+氮磷鉀)處理間差異不顯著。生物炭+NPK處理的土壤毛管孔隙度高于不施肥、單施氮磷鉀處理,分別提高了5.5%和4.6%,有機(jī)肥處理與餅肥處理土壤毛管孔隙度相近。生物炭+氮磷鉀處理改善通氣性的效果優(yōu)于單施化肥。表3

        表3 不同處理下土壤物理性質(zhì)變化Table 3 Effects of different treatments on physical properties of soil (2016)

        2.4 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

        研究表明,不同處理土壤有機(jī)碳含量存在一定差異,施用生物炭+氮磷鉀、有機(jī)肥+氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀處理比對(duì)照處理土壤有機(jī)碳含量顯著提高,其中生物炭+氮磷鉀處理比不施肥對(duì)照處理提高幅度為6.5%。4個(gè)施肥處理土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均較不施肥處理顯著提高。不同施肥處理間堿解氮含量差異不顯著,生物炭+NPK處理與氮磷鉀處理土壤堿解氮含量無(wú)顯著差異,施用有機(jī)肥+氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀比生物炭+氮磷鉀處理土壤堿解氮含量略有增加,但差異不顯著。施肥處理間有效磷含量存在一定差異,以氮磷鉀處理最高,但與生物炭+氮磷鉀、有機(jī)肥+氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀處理間差異未達(dá)到顯著水平。4個(gè)施肥處理間土壤速效鉀含量差異不顯著。表4

        表4 不同處理下土壤養(yǎng)分變化Table 4 Effects of different treatments on chemical properties of soil (2016)

        2.5 不同處理對(duì)土壤中酶活性的影響

        研究表明,與對(duì)照相比,施肥比對(duì)照不施肥處理顯著提高了芝麻根區(qū)土壤蔗糖酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶的活性。施用生物炭+氮磷鉀、有機(jī)肥+氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀處理比單施氮磷鉀處理對(duì)提高土壤酶活性的效果好。生物炭+氮磷鉀處理在提高土壤蔗糖酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶的活性方面,略好于有機(jī)肥+氮磷鉀和餅肥+氮磷鉀處理。生物炭+氮磷鉀、有機(jī)肥+氮磷鉀和餅肥+氮磷鉀處理土壤蔗糖酶的活性較對(duì)照分別提高了33.3%、26.4%和23.6%,脲酶活性較對(duì)照分別提高了47.4%、35.9%和29.5%,過(guò)氧化氫酶活性較對(duì)照分別提高了20.4%、13.6%和12.1%。有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合施用能夠顯著改善芝麻根際微生態(tài)環(huán)境。表5

        表5 不同處理下土壤中酶活性變化Table 5 Effects of different treatments on soil enzyme activities (2016)

        3 討 論

        施肥不僅能夠提高芝麻產(chǎn)量,而且對(duì)調(diào)控芝麻地土壤系統(tǒng)生產(chǎn)力具有重要作用。芝麻單產(chǎn)目前雖然仍偏低,但農(nóng)民偏施化肥的現(xiàn)象十分普遍。在芝麻生產(chǎn)中長(zhǎng)期偏施化學(xué)肥料,會(huì)嚴(yán)重影響芝麻的產(chǎn)量和土壤環(huán)境,施用化肥有利于速效養(yǎng)分的供應(yīng),有機(jī)肥更有利于土壤理化特性的改善和養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng),有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)持續(xù)提高芝麻產(chǎn)量和土壤培肥的效果優(yōu)于單施化肥或有機(jī)肥[13-14]。

        生物炭是由生物質(zhì)在完全或部分缺氧和相對(duì)“較低”溫度(<700℃) 條件下熱解得到的炭質(zhì)[15]。近年來(lái),生物炭在改善土壤肥力、提高作物產(chǎn)量方面有諸多報(bào)道,大多研究表明施用生物炭具有增加有機(jī)質(zhì)含量和土壤孔隙度,提高土壤保水保肥能力等改善土壤理化性質(zhì)的作用[16]。生物炭含有機(jī)碳豐富,生物炭施入土壤后,其有機(jī)碳可大部分保存下來(lái),并可減少由于碳的礦化作用所消耗的氮素營(yíng)養(yǎng)[17]。生物炭中氮含量較低且有效性很小,施用生物炭對(duì)土壤堿解氮含量的直接提高作用可能很小[18]。生物炭有效磷含量較低[19],而生物炭中鉀的有效性較高,施入土壤能提高土壤速效鉀和作物的吸鉀量[20,21]。施用生物炭具有降低土壤容重,增加土壤孔隙度和土壤含水率的效果。研究通過(guò)生物炭在芝麻上使用證實(shí),施用生物炭+氮磷鉀比對(duì)照處理土壤有機(jī)碳含量提高6.5%,生物炭+NPK處理土壤堿解氮含量與氮磷鉀處理間無(wú)顯著差異。施用生物炭+氮磷鉀比單施氮磷鉀處理土壤蔗糖酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶活性分別提高33.3%、47.4%和20.4%;生物炭+氮磷鉀處理對(duì)提高土壤蔗糖酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶的活性效果優(yōu)于有機(jī)肥+氮磷鉀和餅肥+氮磷鉀處理。

        4 結(jié) 論

        施肥處理比對(duì)照不施肥處理顯著增產(chǎn),生物炭、有機(jī)肥、餅肥與氮磷鉀配施處理芝麻產(chǎn)量高于單施氮磷鉀處理,生物炭、有機(jī)肥、餅肥配施氮磷鉀比單施氮磷鉀處理2年平均分別增產(chǎn)12.5%、8.5%和6.6%,以生物炭配施氮磷鉀處理芝麻產(chǎn)量最高,應(yīng)用1 hm2施用生物炭1 500 kg 或有機(jī)肥1 500 kg配施化肥N 120 kg、P2O575 kg、K2O 75 kg施肥方式。

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