陳 靜，崔文芳，魯富寬，胡 云，張 升，鐵 源，凌 勃

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，呼和浩特 010019)

【研究意義】化肥減量配施有機肥是防治土壤污染、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)耕地可持續(xù)利用的有效途徑。通過化肥減量配施有機肥可提高土壤養(yǎng)分含量，促進速效氮、磷、鉀的積累[1]，提高肥料利用率，防止因化肥過量施用造成環(huán)境問題[2]?；蕼p量是緩解土壤理化性狀惡化的重要途徑之一，關(guān)于化肥減量配施有機肥對土壤養(yǎng)分、理化性質(zhì)和作物產(chǎn)量方面的研究已取得一定成效[3-5]?！厩叭搜芯窟M展】研究表明，在不同區(qū)域、不同作物以及不同類型土壤實施化肥減量配施有機肥的效果存在一定差異，但仍有積極的作用。邢鵬飛等[6]對華北平原農(nóng)田土壤研究表明，化肥減量 30% 配施有機肥能夠保證糧食產(chǎn)量，減量 50% 配施有機肥能提高土壤肥力。李孝良等[7]認為，化肥減量 20% 配施有機肥能顯著提高肥料利用率。李杰等[8]研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量配施有機肥可提高作物氮、磷養(yǎng)分的利用率以及積累量。說明，化肥減量配施有機肥可促進養(yǎng)分向有效態(tài)轉(zhuǎn)化，提高土壤氮和磷養(yǎng)分含量，協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分平衡供應(yīng)，從而提高養(yǎng)分資源利用率。菌肥和有機肥配施能顯著增加土壤氮礦化量，化肥減量 25% 并配施菌肥能維持穩(wěn)定的氮礦化量并提高產(chǎn)量，較對照分別增產(chǎn)9.01% 和7．94%[9]。謝軍等[10]研究表明，生物菌肥對玉米有明顯的增產(chǎn)作用，還可促進莖、葉中全氮的積累[11]。Rose等[12]認為，生物菌肥在不減少產(chǎn)量的前提下可以代替23%～52% 氮肥。腐植酸主要是動植物遺骸經(jīng)過微生物的分解和轉(zhuǎn)化以及地球化學(xué)的降解過程,而形成和積累起來的一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子有機化合物[13]。腐植酸分子結(jié)構(gòu)中含有豐富的活性官能團，能與尿素生成絡(luò)合物，對氮素有緩釋增效作用[14]。腐植酸不僅能將土壤中難溶的磷轉(zhuǎn)化為速效磷，提高磷肥肥效[15]，而且可吸附鉀離子,防止鉀的流失與固定[16]，調(diào)控土壤—植物系統(tǒng)的養(yǎng)分有效性。同時，腐植酸還是一種重要的生物刺激素，既能促進作物生長，增強植株抗逆性，又能提高土壤微生物活性，增加土壤團粒結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，調(diào)節(jié)土壤 pH 值，改良土壤結(jié)構(gòu)?！颈狙芯壳腥朦c】關(guān)于腐植酸在甜玉米種植土壤上的應(yīng)用效果研究較少，為此，本研究以內(nèi)蒙古平原灌區(qū)為研究區(qū)域，以甜糯玉米為材料，研究BGF有機肥(煤基生物天然氣和有機肥技術(shù)，Biogenic Gas and Fertilizer，簡稱BGF技術(shù))、腐植酸及復(fù)合生物菌劑結(jié)合氮肥減量對甜糯玉米產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分積累的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】明確新型有機肥、腐植酸與微生物菌劑對土壤—作物系統(tǒng)的影響，為提升土壤質(zhì)量和發(fā)展綠色可持續(xù)玉米產(chǎn)業(yè)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2021年5月在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)中國·敕勒川農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園(土默特右旗薩拉齊鎮(zhèn)北只圖村)進行。試驗地前茬是玉米，土壤類型是草甸土，土質(zhì)是壤土，有機質(zhì)24.65 g/kg，堿解氮41.56 mg/kg，速效磷8.19 mg/kg，速效鉀74.98 mg/kg。有機肥、含腐植酸水溶肥料及土壤生態(tài)調(diào)理劑(復(fù)合微生物菌劑)由元泰豐(包頭)生物科技股份有限公司提供，有機肥養(yǎng)分含量：氮磷鉀總養(yǎng)分5.03%，有機質(zhì)80.14%；含腐植酸水溶肥料N-P2O5-K2O含量為70 g/L-70 g/L-60 g/L，腐植酸30 g/L，土壤生態(tài)調(diào)理劑含有效活菌數(shù)≥2.0億/mL。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)試驗設(shè)計，品種是主區(qū)，試驗甜糯玉米品種為金糯8號和金甜9號，金糯8號是中早熟甜糯品種，金甜9號是中早熟矮生型甜玉米，株高180 cm左右，屬水果型玉米品種。BGF有機肥及化肥減量是副區(qū)，副區(qū)為CK(有機肥0 kg/hm2，用T0表示)、有機肥1500 kg/hm2(T1)、3000 kg/hm2(T2)、4500 kg/hm2(T3)、6000 kg/hm2(T4)，共10個處理。采用大區(qū)設(shè)計，每條地466.7 m2，2次重復(fù)，以上處理均減施氮肥30%，純氮施用量為210 kg/hm2，同時有機肥處理(T1、T2、T3、T4)配合施用含腐植酸水溶液300 kg/hm2、土壤生態(tài)調(diào)理劑150 kg/hm2。試驗區(qū)寬4 m，長100 m，南北行向，株距33 cm，行距50 cm，8行種植，種植密度為60 000株/hm2。有機肥在玉米播前作為底肥施入，于播種前將肥料均勻撒于地表，機械翻地，將其翻入耕層10～15 cm。在玉米大口期各處理追施尿素(折合純N 210 kg/hm2)，T1、T2、T3、T4處理同時施用含腐植酸水溶液、土壤生態(tài)調(diào)理劑，施用方式為隨水沖施。

于2021年5月12日同期播種；5月20日出苗；6月23日拔節(jié)期灌第1水；7月8日大喇叭口期追肥、灌第2水；7月18日開花期灌第3水，灌水總量約為550 m3/hm2；于8月18日開始收獲金甜9號，金糯8號于8月20日灌第4水，灌水總量約為750 m3/hm2， 9月10日收獲。其它管理同大田。

1.3 測試指標(biāo)及方法

于玉米收獲期采集0～20、20～40 cm土壤樣品，用于理化性質(zhì)指標(biāo)的測定。土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定，土壤全氮采用全自動凱氏定氮儀測定，全磷含量采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法測定，全鉀含量采用火焰光度法測定，速效氮含量采用堿解擴散吸收法測定，速效磷含量采用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用1 mol/L醋酸銨浸提、火焰光度計法測定土壤pH(采用水土比1∶5浸提液)，采用 PHS-3型 pH 計(上海雷磁科學(xué)儀器廠)測定，陽離子交換量(CEC)的測定采用氯化銨—乙酸銨法。

于玉米成熟收獲期，田間每小區(qū)選取無缺苗斷壟且長勢整齊的兩行測定面積，實收所有果穗，之后測定實收果穗重量，并計算單位面積產(chǎn)量。

1.4 土壤質(zhì)量評價

土壤質(zhì)量指數(shù)能夠綜合有效地反映土壤質(zhì)量的變異信息，采用加權(quán)求和模型對深松條件下土壤含水量、土壤容重、土壤全氮、土壤速效鉀等指標(biāo)進行核算，按公式(1)計算土壤質(zhì)量指數(shù)[17]。

(1)

式中，Wi為指標(biāo)權(quán)重，Ni為指標(biāo)隸屬度，n為指標(biāo)個數(shù)。其中，指標(biāo)權(quán)重表示某指標(biāo)與其他指標(biāo)之間相關(guān)系數(shù)的平均值占所有評價指標(biāo)相關(guān)系數(shù)平均值總和的比。隸屬度由評價指標(biāo)所屬的隸屬度函數(shù)確定。隸屬度函數(shù)一般分為升型和降型，分別用公式(2)和(3)計算。

升型隸屬度函數(shù)：

(2)

降型隸屬度函數(shù)：

(3)

研究根據(jù)最小數(shù)據(jù)集中各指標(biāo)對土壤質(zhì)量的正負效應(yīng)選擇函數(shù)和確定其隸屬度。各指標(biāo)的最小值和最大值作為函數(shù)的轉(zhuǎn)折點X1和X2。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003與DPS 7.5軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 BGF有機肥對甜糯玉米田土壤性質(zhì)的影響

由表1可見，金糯8號5個處理的土壤pH差異均不顯著。金甜9號T1、T2、T3的pH較CK顯著提高2.33%、2.33%、2.31%。

表1 BGF有機肥對土壤pH和有機質(zhì)含量的影響

續(xù)表1 Continued table 1

對2個玉米品種的土壤陽離子交換量進行分析可見，金糯8號以T1積累量最高，T1、T2顯著高于CK，分別高50.94%、38.56%，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高23.23%、73.22%，T2的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高8.71%、65.14%。金甜9號各處理以T1積累量最高，T1、T2、T3、T4均顯著高于CK，分別高44.71%、6.98%、25.56%、30.97%。表明，BGF有機肥結(jié)合氮肥減量技術(shù)能夠提高土壤陽離子交換量，金糯8號以T1、T2處理作用顯著，金甜9號的T1、T2、T3、T4處理均效果顯著。

有機質(zhì)含量變化。金糯8號的處理間以T2積累量最高，T1、T2、T3均顯著高于CK，分別提高15.51%、25.69%、5.45%，其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高25.66%、30.59%、5.81%，T2分別提高30.59%、20.22%，T3分別提高5.81%、4.64%。金甜9號的處理間以T1積累量最高，T1、T2、T3顯著高于CK，分別高12.58%、3.19%、9.99%。其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高14.46%、14.79%，T2分別提高6.37%、3.74%，T3分別提高18.35%、5.55%。表明，BGF有機肥結(jié)合氮肥減量技術(shù)能顯著增加土壤有機質(zhì)積累量，且2個品種均以T1、T2、T 3處理效果顯著。

從表2可以看出，BGF有機肥與腐植酸水溶液、菌劑的化肥減量技術(shù)使土壤全氮積累量顯著提高。金糯8號的全氮含量處理間表現(xiàn)為，以T2積累量最高，T1、T2、T3、T4均顯著高于CK，分別提高0.015、0.026、0.009、0.006個百分點，其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高0.004、0.026個百分點，T2分別提高0.011、0.04個百分點。金甜9號的處理間以T3積累量最高，T3、T4均顯著高于CK，分別提高9.87%、9.45%。其中，T3的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高0.015、0.039個百分點，T4分別提高0.009、0.03個百分點。表明，BGF有機肥結(jié)合氮肥減量技術(shù)能夠促進土壤全氮的積累，對金糯8號以T2處理效果最優(yōu)，金甜9號以T3處理效果最顯著。

表2 BGF有機肥對土壤全量養(yǎng)分的影響

金糯8號的土壤全磷含量以T3積累量最高，T1、T2、T3、T4與CK均有顯著差異，分別較CK提高0.031、0.092、0.033、0.017個百分點。其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高0.004、0.026個百分點，T2分別提高0.034、0.011個百分點，T3分別提高0.059、0.008個百分點，T4僅0～20 cm土層提高0.059個百分點。金甜9號的處理間土壤全磷含量以T1積累量最高，T1、T2、T3、T4均顯著高于CK，分別提高0.041、0.023、0.014、0.033個百分點。其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高0.065、0.004個百分點，T2分別提高0.026、0.008個百分點，T4分別提高0.044、0.010個百分點，T3僅0～20 cm土層提高0.017個百分點。表明，BGF有機肥結(jié)合氮肥減量技術(shù)對土壤全磷含量的積累具有明顯促進作用，金糯8號以T3處理效果最優(yōu)，金甜9號以T1處理效果最顯著。

金糯8號的土壤全鉀含量處理間表現(xiàn)為T1、T2較高，與CK差異不顯著，其余處理均顯著低于CK。金甜9號的各處理間差異不顯著?？梢?，BGF有機肥與腐植酸水溶液、菌劑的化肥減量技術(shù)對于土壤全鉀積累效果不顯著。

從表3可見，BGF有機肥結(jié)合氮肥減量技術(shù)使土壤速效氮積累量處理間均表現(xiàn)顯著差異。金糯8號各處理間表現(xiàn)為T4積累量最高，T2、T3、T4顯著高于CK，分別高22.82%、6.97%、41.01%。其中，T4的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高34.99%、46.50%，T2僅20～40 cm土層比CK提高48.08%，T3僅0～20 cm土層比CK提高15.89%。金甜9號各處理間表現(xiàn)為T4土壤速效氮積累量最高，T1、T2、T3、T4顯著高于CK，分別提高6.41%、4.66%、22.94%、24.23%。其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高4.47%、8.05%，T2比CK相應(yīng)土層分別提高3.96%、5.25%，T3分別提高13.48%、30.86%，T4分別提高43.07%、8.48%。表明，BGF有機肥結(jié)合氮肥減量技術(shù)的各處理對促進土壤速效氮積累均有效。

表3 BGF有機肥對土壤速效養(yǎng)分的影響

金糯8號的土壤速效磷積累量，各處理間表現(xiàn)為T3積累量最高，T1、T2、T3顯著高于CK，分別高29.94%、43.67%、106.87%。其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高10.70%、69.50%，T2比CK相應(yīng)土層分別提高1.79%、129.67%，T3分別提高70.32%、181.95%。金甜9號各處理間表現(xiàn)為T1土壤速效磷積累量最高，T1、T4高于CK，分別提高83.03%、37.85%，其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高54.28%、147.43%，T4比CK相應(yīng)土層分別提高39.84%、33.41%。

金糯8號的土壤速效鉀積累量各處理間表現(xiàn)為T2最高，T1、T2、T3、T4顯著高于CK，分別提高27.51%、38.54%、2.60%、12.51%。其中，T1的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高22.37%、33.89%，T2比CK相應(yīng)土層分別提高23.93%、56.67%，T3分別提高1.34%、4.17%，T4分別提高9.85%、15.83%。金甜9號各處理間表現(xiàn)為T4土壤速效鉀積累量最高，T1、T2、T3、T4顯著高于CK，分別高24.61%、4.41%、7.96%、19.47%。其中，T2的0～20 cm、20～40 cm土層比CK相應(yīng)土層分別提高5.52%、3.13%，T4比CK相應(yīng)土層分別提高27.80%、9.75%，T1、T3的20～40 cm土層速效鉀積累量比CK分別提高41.30%、18.50%。表明，施用BGF有機肥結(jié)合氮肥減量技術(shù)能夠有效增加土壤速效鉀的積累，4個處理效果均較顯著。

對金糯8號和金甜9號不同土層的土壤性質(zhì)指標(biāo)差異性進行分析(表4)，0～20 cm土層，2個品種的陽離子交換量存在顯著差異，金甜9號土壤顯著高于金糯8號，金糯8號的有機質(zhì)、速效磷、速效鉀積累量顯著高于金甜9號，分別高4.68%、12.39%、6.82%，而pH、全氮、全磷、全鉀、土壤質(zhì)量指數(shù)差異不顯著；20～40 cm土層，2個品種的陽離子交換量存在顯著差異，金甜9號土壤顯著高于金糯8號，金糯8號的有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀積累量顯著高于金甜9號，分別高1.14%、1.44%、7.14%、3.89%、34.15%、2.56%，而pH、全鉀、土壤質(zhì)量指數(shù)差異不顯著。表明，種植不同類型玉米品種對0～20 cm土層土壤陽離子交換量、有機質(zhì)、速效磷、速效鉀積累量會造成一定差異，且糯玉米品種更利于土壤有機質(zhì)、速效磷、速效鉀的積累，甜玉米利于陽離子交換量的積累，有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀在20～40 cm土層表現(xiàn)品種間差異，且糯玉米土壤更利于有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮速效磷、速效鉀的積累。

表4 BGF有機肥對甜糯玉米田土壤指標(biāo)及產(chǎn)量的品種間差異性

2.2 BGF有機肥對甜糯玉米產(chǎn)量及土壤質(zhì)量指數(shù)的影響

由表5可見，不同有機肥施用量對甜糯玉米產(chǎn)量影響有顯著差異。金糯8號T2產(chǎn)量最高，達到13 635 kg/hm2，T1、T2、T4處理均顯著高于CK，比CK高18.78%、29.30%、12.23%，T1與T2、T4處理間也表現(xiàn)顯著差異。金甜9號T2、T3均較高，二者差異不顯著，分別達到14 265、14 310 kg/hm2，T1、T2、T3處理顯著高于CK，分別高5.38%、18.88%、19.25%。土壤質(zhì)量指數(shù)表現(xiàn)為2個品種的T1處理土壤質(zhì)量指數(shù)較高，分別為0.65、0.76，均顯著高于CK，2個品種5個副處理的土壤質(zhì)量指數(shù)的均值也為T1較高，為0.71，高于其它處理0.31、0.44、0.47、0.58。

表5 BGF有機肥對甜糯玉米產(chǎn)量及土壤質(zhì)量指數(shù)的影響

對金糯8號和金甜9號的產(chǎn)量和土壤性質(zhì)進行極差分析(表6)，T1處理2個品種的pH、陽離子交換量、有機質(zhì)含量、全磷、速效磷、土壤質(zhì)量指數(shù)均值最大，其極差分別為0.33、3.37、6.52、0.06、23.25、0.40，因此，最優(yōu)處理是T1，與表1、2、3、4的方差分析結(jié)果一致，初步可判斷T1施肥處理對于改善土壤的pH、陽離子交換量、有機質(zhì)含量、全磷、速效磷及土壤質(zhì)量指數(shù)效果最優(yōu)。

表6 玉米產(chǎn)量及土壤性質(zhì)極差分析

3 討 論

化肥減量配施有機肥可以增加土壤氮、磷養(yǎng)分，促進作物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量，從而達到經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的相統(tǒng)一。本研究表明，有機肥/腐植酸和菌劑的化肥減量技術(shù)可顯著提高土壤有效養(yǎng)分的積累。

速效養(yǎng)分是作物可以直接利用吸收的養(yǎng)分形態(tài)，施用腐植酸和生物肥后土壤有效磷含量顯著增加[18]。梁運江等[19]研究表明，施用生物有機肥有利于土壤磷素持續(xù)上升，但必須配施足量的氮肥和鉀肥才能在產(chǎn)量不降低的前提下使土壤肥力逐步提高。本研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%配施有機肥、腐植酸、微生物菌劑與單施化肥相比，土壤速效氮磷鉀含量均有不同程度的提高，其中T1處理(有機肥施用量1500 kg/hm2)效果最顯著。

堿解氮是反映土壤供氮能力的一個重要指標(biāo)。常量化肥增施腐植酸生物有機肥和減量化肥增施腐植酸生物有機肥均能增加土壤堿解氮含量[20]，且不同比例化肥與生物有機肥配施對土壤堿解氮的影響效果不同[21]。本研究中，化肥減量30%配施有機肥、腐植酸、微生物菌劑顯著提高了土壤速效氮含量，金糯8號和金甜9號土壤速效氮含量分別提高6.97%～41.01%、6.41%～24.23%，這與劉宇輝等[9]的研究結(jié)果一致。這可能是由于腐植酸對氮肥有緩釋作用，既能保證氮肥緩慢釋放堿解氮，又可保障生長后期玉米的需氮量，促進玉米產(chǎn)量的提高。這與馬靜[22]的研究結(jié)果有一定差異，可能是因為使用生物有機肥的種類和施用量不同所致。而對土壤速效鉀的影響一致，結(jié)果均表明腐植酸能顯著提高土壤速效鉀含量。本研究中，化肥減量30%配施有機肥、腐植酸、微生物菌劑與單施化肥相比，金糯8號和金甜9號的土壤速效鉀積累量均達到顯著差異，分別提高2.60%～38.54%、4.41%～24.61%，表明速效鉀富集于0～20 cm。

本研究中，化肥減量30%配施有機肥、腐植酸、微生物菌劑使2個甜糯玉米田土壤全氮含量分別提高了0.006～0.026、0.019～0.022個百分點，全磷分別提高了0.017～0.092、0.014～0.041個百分點，而朱浩宇[4]研究認為，化肥減量配施有機肥可以提高油菜/玉米輪作模式下土壤全氮的含量，土壤全磷含量較常規(guī)處理沒有顯著差異。這可能與種植模式及土壤類型有關(guān)。

BGF有機肥、含腐植酸水溶肥料及土壤生態(tài)調(diào)理劑(復(fù)合微生物菌劑)是通過元泰豐公司自主研發(fā)的BGF生物技術(shù)把煤泥和褐煤里面的原生菌、土壤菌激活，彌補土壤中有益菌群的缺失，有效抑制土壤中致病菌的生存，從而為作物生長構(gòu)建優(yōu)質(zhì)土壤環(huán)境，增強土壤保肥、保水能力，有效改善土壤理化性質(zhì)，為作物生長提供養(yǎng)分。本研究認為，BGF有機肥與腐植酸水溶液、菌劑的化肥減量技術(shù)能顯著增加糯玉米0～20 cm土層有機質(zhì)、速效磷、速效鉀和20～40 cm土層有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀的積累，而有機質(zhì)、速效磷、速效鉀多富集于0～20 cm土層，這可能與施肥方式及深度有關(guān)，今后針對該施肥技術(shù)的施肥深度、施肥效果及肥料利用率有待于進一步研究。

4 結(jié) 論

BGF有機肥與腐植酸水溶液、菌劑的化肥減量技術(shù)對土壤養(yǎng)分和質(zhì)量具有顯著的提升作用。對糯玉米土壤改良效果優(yōu)于甜玉米，適宜的用量能夠顯著增加糯玉米0～20 cm土層有機質(zhì)、速效磷、速效鉀和20～40 cm土層有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀的積累，有機質(zhì)、速效磷、速效鉀多富集于0～20 cm。BGF有機肥與腐植酸水溶液、菌劑的化肥減量技術(shù)使甜、糯玉米產(chǎn)量分別提高5.38%～19.25%、12.23%～29.30%。該技術(shù)對甜糯玉米產(chǎn)量和土壤改良具有一定效果，其中T1處理(BGF有機肥1500 kg/hm2)效果最顯著。