張德偉，張寶海，蔣雨洲，劉春梅，謝秀芳，王廣成，王鵬

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，大慶 163391；2.大慶市肇州縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心；3.黑龍江省綏濱縣二九〇農(nóng)場）

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，作物產(chǎn)量和品質(zhì)收到廣泛的關(guān)注，因此提高作物產(chǎn)量以及品質(zhì)尤為重要，然而解決辦法中最主要的措施之一就是施肥，與此同時(shí)，大量不合理的施肥模式給環(huán)境帶來了巨大的負(fù)擔(dān)。玉米是對(duì)肥料要求較高的作物之一，并且對(duì)化肥中磷素的要求更高。玉米的不同品種、不同的田間管理、不同耕作方式、不同試驗(yàn)地氣候及土壤條件等的差異都會(huì)導(dǎo)致對(duì)最佳磷肥施用量的研究結(jié)果。對(duì)于化肥，適當(dāng)增加化肥的使用量以及合理的化肥管理使用方法對(duì)提高玉米產(chǎn)量有促進(jìn)作用[1]。同時(shí)，如何提高肥料的吸收利效率以及不同化肥類型的配比是時(shí)下研究的熱門話題，尤其是在目前的節(jié)肥增效的大趨勢下，發(fā)展可持續(xù)綠色農(nóng)業(yè)顯得格外重要。

玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收利用方式主要是通過根系所接觸的土壤磷素來獲取的?，F(xiàn)如今，大型耕作機(jī)械使得土壤耕作層變淺，作物根系生長空間變小發(fā)育受阻。深松可通過改變土壤耕作層，降低土層硬度，利于作物根系下扎，從而增加作物養(yǎng)分吸收深度，且隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，對(duì)促進(jìn)玉米深層根系活力影響更為顯著[2-4]，同時(shí)對(duì)土壤的蓄水保墑能力、作物對(duì)水肥的利用效率以及產(chǎn)量都有很大的提升[5-7]。隨著玉米生長進(jìn)程的推進(jìn)，根系活力在不同土層中的表現(xiàn)也截然不同，營養(yǎng)生長時(shí)多半活躍在10~20 cm土層，生殖生長時(shí)活躍層則會(huì)向20~40 cm土層移動(dòng)[8]。

目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的使用情況存在許多問題，養(yǎng)分配比不均、養(yǎng)分管理方法不適宜以及化肥不科學(xué)的使用量等等，進(jìn)而造成肥料利用效率低的同時(shí)又對(duì)環(huán)境造成污染?；适褂弥胁磺‘?dāng)?shù)呐浔攘繒?huì)使得土壤容重增加，孔隙度下降以及土壤養(yǎng)分含量下降[9]。

大量研究表明有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，較化肥相比，更有效的改變土壤養(yǎng)分供應(yīng)環(huán)境，且養(yǎng)分種類全面，能保證作物在生育期內(nèi)對(duì)養(yǎng)分的需求，從而對(duì)作物產(chǎn)量的提高有促進(jìn)作用[10]。眾多有機(jī)肥的養(yǎng)分釋放速度較慢，單一的施入有機(jī)肥難以滿足作物生長發(fā)育前期對(duì)養(yǎng)分的需求，然而將有機(jī)肥替代部分化肥，與化肥配施則會(huì)在更大程度上培肥土壤，使得作物對(duì)化肥利用率、水分利用率以及作物的產(chǎn)量都有很明顯的提高[10-11]。目前土壤酸堿性情況不均，土壤的偏酸或偏堿都會(huì)不利于作物生長發(fā)育，然而有機(jī)肥則對(duì)這一現(xiàn)象具有緩解作用，并且會(huì)顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[12-14]。

前人研究中，深松與有機(jī)肥結(jié)合對(duì)玉米磷吸收以及產(chǎn)量影響的相關(guān)研究較少，且傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作方式對(duì)土壤的影響程度以及耕作層的深度不同，從而使添加的作物秸稈及有機(jī)肥等新型肥料在土壤中釋放養(yǎng)分的程度、效果和速率也存在巨大的差異。因此，研究以玉米品種鐵桿3 000為材料，在改變傳統(tǒng)耕作模式下探究深松與有機(jī)肥結(jié)合對(duì)玉米磷素吸收、產(chǎn)量以及肥料利用率的影響，進(jìn)而分析玉米在生長過程中的需肥情況，旨在為玉米生產(chǎn)過程中有機(jī)肥的合理施用提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年4至10月，在黑龍江大慶市肇州縣進(jìn)行，該試驗(yàn)點(diǎn)雨季分明，降雨多集中在夏季，其中無霜期為120~130 d。試驗(yàn)地位于：N 45°42′，E 125°14′，供試土壤類型為黑鈣土，前茬作物為玉米。土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)33.2 g·kg-1，堿解氮為121 mg·kg-1，有效磷為14.9 mg·kg-1，速效鉀為147 mg·kg-1，pH值為7.5。

1.2 供試材料

供試品種為鐵桿3 000。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用大區(qū)對(duì)比法，每處理10畝，壟寬0.65 m，株距0.2 m，玉米種植密度為76 960株·hm-2，試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理：處理1（CK）：空肥區(qū)（不施任何肥料）；處理2（P0）：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培模式（對(duì)照區(qū)，旋耕深度為15 cm）；處理3（P1）：深松+有機(jī)肥（秋季深松25~30 cm，有機(jī)肥用量為1 500 kg·hm-2，化肥用量減少20%）。處理2和處理3施入底肥復(fù)合肥料量（中化化肥有限公司生產(chǎn)，玉米專用肥N-P2O5-K2O=20-10-10）為750 kg·hm-2，施肥方法采用一次性機(jī)械施入基肥。

1.4 取樣及測定方法

植株樣品于玉米大喇叭口期、抽雄期和成熟期從每個(gè)小區(qū)取具有代表性和長勢相似的3株，將所取植株地上部按照不同器官對(duì)植株樣品進(jìn)行清洗并將樣品擦干，105℃殺青半小時(shí)，70℃烘干至恒質(zhì)量，烘干后稱量各器官干重，然后粉碎，進(jìn)行植株全磷養(yǎng)分含量的化驗(yàn)分析，并計(jì)算各處理的產(chǎn)量。每個(gè)處理內(nèi)選擇地力均勻0.1畝玉米田內(nèi)設(shè)定固定的采樣區(qū)，3次重復(fù)。

植株全磷測定采用過氧化氫-硫酸消化，鉬銻抗比色法[15]。

產(chǎn)量及其構(gòu)成因素：在每個(gè)處理的試驗(yàn)田內(nèi)隨機(jī)取3個(gè)取樣點(diǎn)，面積20 m2。每個(gè)樣點(diǎn)連續(xù)取20穗，稱重、脫粒并稱籽粒重量，計(jì)算鮮穗出籽率，測定籽粒含水率（用水分儀測定水分）。

產(chǎn)量計(jì)算公式（kg·hm-2）：=收獲鮮穗重×鮮穗出籽率（%）÷收獲樣點(diǎn)實(shí)際面積×666.7×[1-籽粒含水率（%）]÷（1-14%）×15。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米莖磷積累的影響

玉米深松結(jié)合施用有機(jī)肥料試驗(yàn)中對(duì)玉米莖磷積累量影響結(jié)果（圖1），不同處理對(duì)玉米莖內(nèi)磷積累量的影響在不同生育期存在較大差異，玉米莖部磷積累量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)存在差異，抽雄期和收獲期的玉米莖磷積累量表現(xiàn)均為P1>P0>CK。在抽雄期，P1處理磷積累量處于最高值，P0處理次之，CK處理最低，分別為40.89、31.42 kg·hm-2和13.51 kg·hm-2，P1處理分別高于CK、P0處理202.6%、30.1%，P1與CK、P0處理差異性顯著；在收獲期，P1處理處于最高值，其次為P0處理，CK最低，分別為23.67、23.19 kg·hm-2和12.99 kg·hm-2，P1、P0處理分別高于CK處理82.2%、78.5%，且2個(gè)處理與CK處理的差異均達(dá)顯著水平，P1處理較P0處理僅高出0.48 kg·hm-2，且2個(gè)處理對(duì)玉米莖部磷積累的影響處于同一差異水平。試驗(yàn)結(jié)果表明，P1處理具有提高玉米莖對(duì)磷素吸收的能力。

圖1 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米莖磷積累的影響Fig.1 Effect of deep pine and organic fertilizer on phosphorus accumulation in corn stem

2.2 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米葉磷積累的影響

玉米深松結(jié)合施用有機(jī)肥料試驗(yàn)中對(duì)玉米葉片磷積累量影響結(jié)果（圖2），玉米葉片磷積累量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，各處理都在抽雄期達(dá)到最高值。從不同生育期的測定結(jié)果來看，3個(gè)處理對(duì)玉米葉片磷積累量的影響不同。在大喇叭口期，玉米葉片磷積累量表現(xiàn)為P0>P1>CK，P0處理玉米葉片磷積累量處于最高值，CK處理最低，分別高于CK、P1處理407.1%、3.9%，方差分析結(jié)果表明，P0、P1處理均顯著高于CK，P0和P1處理對(duì)玉米葉片磷積累的影響處于同一差異水平；在抽雄期，玉米葉片磷積累量表現(xiàn)為P1>P0>CK，P1處理處于最高值，CK處理最低，P1處理分別高于CK、P0處理103.6%、39.5%，方差分析結(jié)果表明，P1、CK和P0處理之間均差異達(dá)顯著水平；在成熟期，玉米葉片磷積累量表現(xiàn)為P1>P0>CK，P1處理分別高于CK、P0處理186.7%、27.1%，各個(gè)處理之間差異均達(dá)顯著水平。試驗(yàn)結(jié)果表明，P1處理具有提高玉米葉片對(duì)磷素吸收的能力。

圖2 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米葉磷積累的影響Fig.2 Effect of deep pine and organic manure on phosphorus accumulation in maize leaves

2.3 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米籽粒磷積累的影響

玉米深松結(jié)合施用有機(jī)肥料試驗(yàn)中對(duì)玉米籽粒磷積累量影響結(jié)果（圖3），不同處理可以提高玉米籽粒中的磷積累量，玉米籽粒磷積累量表現(xiàn)為P1>P0>CK。在收獲期，P1處理的磷積累量處于最高值，為85.87 kg·hm-2，P1處理分別高于CK、P0處理193.7%、31.3%，方差分析結(jié)果表明，3個(gè)處理之間差異均達(dá)顯著水平。試驗(yàn)結(jié)果表明，P1處理對(duì)提高玉米籽粒磷吸收量效果最佳。

圖3 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米籽粒磷積累的影響Fig.3 Effect of deep pine and organic manure on phosphorus accumulation in maize grain

2.4 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米苞葉磷積累的影響

玉米深松結(jié)合施用有機(jī)肥料試驗(yàn)中對(duì)玉米苞葉磷積累量影響結(jié)果（圖4），不同處理對(duì)玉米苞葉磷積累的影響存在差異，處理間表現(xiàn)為P1＞P0＞CK。收獲期，P1處理較P0處理相比，高出0.09 kg·hm-2，且P1和P0處理對(duì)玉米苞葉磷積累量的影響處于同一水平。試驗(yàn)結(jié)果表明，P1處理促進(jìn)玉米苞葉磷積累量增加的效果最佳。

圖4 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米苞葉磷積累的影響Fig.4 Effects of deep pine and organic fertilizer on bract phosphorus accumulation in maize

2.5 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米穗軸磷積累的影響

玉米深松結(jié)合施用有機(jī)肥料試驗(yàn)中對(duì)玉米穗軸磷積累量影響結(jié)果（圖5），不同處理間玉米穗軸磷積累量差異較大，表現(xiàn)為P1＞P0＞CK。收獲期，P1處理磷積累量處于最高值，為10.32 kg·hm-2，較P0處理相比高出3.43 kg·hm-2，差異達(dá)顯著水平。試驗(yàn)結(jié)果表明，P1處理可提高玉米穗軸磷積累量。

圖5 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米穗軸磷積累的影響Fig.5 Effects of deep pine and organic fertilizer on maize cob phosphorus accumulation

2.6 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米總磷積累的影響

玉米深松結(jié)合施用有機(jī)肥料試驗(yàn)中對(duì)玉米總磷積累量影響結(jié)果（如圖6），玉米總磷積累量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)表現(xiàn)出上升的趨勢，各處理在收獲期達(dá)到最高值，不同處理總磷積累量不同，抽雄期和收獲期的玉米總磷積累量表現(xiàn)均為P1>P0>CK。在大喇叭口期，3個(gè)處理的玉米總磷積累量處于較低水平，P0處理最高，且分別高出CK和P1處理5.74 kg·hm-2和0.27 kg·hm-2，3個(gè)處理之間差異均達(dá)顯著水平；在抽雄期，所有處理總磷積累量均高于大喇叭口期，P1處理總磷積累量達(dá)到最高值、P0處理次之、CK處理最低，分別為74.12、55.24 kg·hm-2和29.83 kg·hm-2，P1、P0處理較CK處理分別提高了148.4%、85.1%，P1處理與CK、P0處理之間差異均達(dá)顯著水平；在收獲期，P1處理始終處于最高值，P0處理次之，CK最低，分別為131.36、105.74 kg·hm-2和49.84 kg·hm-2，P1處理較CK、P0分別提高了163.5%、24.2%，其中P1處理與CK、P0處理之間存在顯著差異。從總磷積累量的變化規(guī)律來看，深松結(jié)合施用有機(jī)肥料在生育后期可以顯著的提高玉米對(duì)磷素的吸收能力。

圖6 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米總磷積累的影響Fig.6 Effect of deep pine and organic fertilizer on total phosphorus accumulation in maize

2.7 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

玉米深松結(jié)合施用有機(jī)肥料試驗(yàn)中對(duì)玉米產(chǎn)量影響結(jié)果（圖7），P1處理對(duì)玉米產(chǎn)量產(chǎn)生了一定的影響。P1處理的玉米產(chǎn)量最高，為14.59 t·hm-2，與P0處理的玉米產(chǎn)量相比，雖然2個(gè)處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響處于同一水平，但較P0處理提高了19.68%，P0處理的玉米產(chǎn)量為12.19 t·hm-2。試驗(yàn)結(jié)果表明，P1處理較P0處理可提高玉米產(chǎn)量，實(shí)際應(yīng)用表現(xiàn)優(yōu)于當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)耕作。

圖7 深松結(jié)合施用有機(jī)肥料對(duì)玉米產(chǎn)量的影響Fig.7 Effects of organic fertilizer on corn yield in combination with deep pine

2.8 深松和有機(jī)肥對(duì)玉米肥料利用率的影響

圖8 可知，在磷肥利用率中，收獲期P1處理肥料利用率高出P0處理82.3%，差異性顯著。試驗(yàn)結(jié)果表明，深松結(jié)合施用有機(jī)肥料能夠提高玉米肥料利用率。

圖8 深松結(jié)合施用有機(jī)肥對(duì)玉米收獲期肥料利用率的影響Fig.8 Effect of combined application of organic fertilizer on fertilizer efficiency at maize harvest time

3 討論

與常規(guī)農(nóng)業(yè)栽培模式相比，深松和有機(jī)肥對(duì)于土壤的配肥以及促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分吸收的效果顯著[16-18]。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代部分化肥且與深松配合栽培后，玉米的總磷積累量和產(chǎn)量顯著高于常規(guī)栽培（單施化肥）。表明，深松與有機(jī)肥配施產(chǎn)生的肥效更能滿足作物所需的養(yǎng)分，從而在達(dá)到減肥的條件下，又到達(dá)了增產(chǎn)的效果。這與鄭家明等[19]、邵紅英[20]、閆百瑩[21]研究結(jié)果一致。

磷素植株中重要的組成元素，移動(dòng)性相對(duì)較弱。我國磷肥利用率偏低，僅為10%~20%[22-23]，如何提高肥料利用效率就顯得格外重要。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代部分化肥且與深松配合栽培后，玉米對(duì)磷素利用效率顯著高于常規(guī)栽培（單施化肥）。表明，深松與有機(jī)肥配施對(duì)提高玉米磷素利用率有促進(jìn)作用，因此，深松與有機(jī)肥配施的栽培模式更適宜玉米生長發(fā)育。這與前人的研究結(jié)果相吻合[24]。

合理耕作構(gòu)建的表土與有機(jī)物的合理組合，既能改善土壤環(huán)境，又可促進(jìn)土壤養(yǎng)分含量增加，進(jìn)而使得作物增產(chǎn)。深松可增加土壤耕作層，使得土壤深層含水量增加及改善作物生長發(fā)育所需的土壤環(huán)境，從而提高玉米產(chǎn)量。劉玉濤等[25]研究得出秋季深松和春季深松壟作的方式相較于對(duì)照分別增產(chǎn)11.15%和7.26%。蘇麗麗等[26]研究得出深松能促進(jìn)作物的營養(yǎng)生長以及生殖生長，促進(jìn)作物增產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)綠色農(nóng)業(yè)。鄭侃[27]試驗(yàn)結(jié)果表明，深松與傳統(tǒng)耕作模式相結(jié)合較傳統(tǒng)耕作模式，可使玉米和小麥總體分別增產(chǎn)8.62%和10.17%。試驗(yàn)證明深松結(jié)合施用有機(jī)肥料可顯著提高玉米產(chǎn)量，并使土地可持續(xù)發(fā)展，與前人的研究結(jié)果相似。但還需要進(jìn)一步研究深松和施有機(jī)肥促進(jìn)玉米生長，提高玉米產(chǎn)量、品質(zhì)的原因及兩者之間的交互影響，并且還需探明深松單施有機(jī)肥是否能進(jìn)一步提高玉米的產(chǎn)量與品質(zhì)，化肥是否可以進(jìn)行減量的等問題。

4 結(jié)論

在玉米養(yǎng)分吸收上，玉米總磷吸收量，在大喇叭口期至收獲期，P1處理較CK處理分別提高了387.9%、148.4%、163.5%；大喇叭口期，P1和P0處理均可提高玉米總磷量積累，3個(gè)處理之間對(duì)玉米吸收磷能力的影響均達(dá)到顯著差異，從整個(gè)生育時(shí)期來看，P1處理效果更佳。在玉米收獲期磷肥利用率上，P1處理相比P0處理提高了82.3%，可以顯著提高玉米對(duì)磷肥的利用效率。在玉米產(chǎn)量中，P1處理較P0處理提高了19.6%，綜合分析認(rèn)為，深松配施有機(jī)肥具有促進(jìn)玉米養(yǎng)分吸收的效果，是提高養(yǎng)分吸收利用效率和肥料利用率的重要有效措施，也是促進(jìn)玉米增產(chǎn)的重要栽培模式。