徐守軍

低成本的無(wú)機(jī)肥在我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，但過(guò)量施加無(wú)機(jī)肥不僅無(wú)法確保玉米植株養(yǎng)分供給，還會(huì)對(duì)土壤理化性質(zhì)造成嚴(yán)重影響[1-2]。因此，需減少無(wú)機(jī)肥施加量，將施加有機(jī)肥作為減少肥料施加量、提高玉米產(chǎn)量的重要途徑。

1 玉米全生命周期減肥增效技術(shù)

1.1 種植前施加底肥

研究表明，玉米種植前施加不超過(guò)600 kg/hm²底肥，能夠有效提高肥料利用率，確保玉米生長(zhǎng)前期擁有足量養(yǎng)分。底肥應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用玉米專(zhuān)用緩效性底肥。雖然緩效性底肥在土壤中揮發(fā)效率比速效性底肥低，但玉米生長(zhǎng)期間的營(yíng)養(yǎng)攝入量也是緩慢、逐漸增加的[3]，倘若施加速效肥，可能導(dǎo)致土壤富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象發(fā)生。

1.2 苗稈期追肥

玉米進(jìn)入苗稈期后，莖稈細(xì)胞分裂快速，對(duì)養(yǎng)分的需求增加。在玉米拔節(jié)期前施加600 kg/hm²氮肥，能夠有效提高玉米韌性。對(duì)于早熟玉米品種，施加壯稈肥可以避免玉米植株生長(zhǎng)至一定高度后被吹倒。不同肥料對(duì)玉米植株的作用不同，氮肥促進(jìn)玉米良好生長(zhǎng)，鉀肥促進(jìn)籽粒重提升，磷肥促進(jìn)干物質(zhì)積累。減肥增效策略下，需根據(jù)玉米生長(zhǎng)不同時(shí)期的特點(diǎn)，選擇針對(duì)性施肥方式，提高肥料的利用率。

1.3 攻苞期追肥

玉米攻苞期需要施加675 kg/hm²速效氮肥，提高玉米單穗重，進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量。減肥增效策略下，需要根據(jù)土壤理化性質(zhì)以及玉米生長(zhǎng)情況綜合考量肥料施加量。土壤理化性質(zhì)良好的種植區(qū)域，可適當(dāng)減少速效氮肥施加量；土壤理化性質(zhì)較差的地區(qū)，需適當(dāng)追肥。若玉米長(zhǎng)勢(shì)旺且土壤情況良好，則無(wú)需施加肥料[4]。肥料施加期間，需做好田間管理工作，如除草等，避免非農(nóng)作物與玉米爭(zhēng)搶養(yǎng)分，導(dǎo)致無(wú)法發(fā)揮肥料的全部肥力。

2 有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥對(duì)夏玉米籽粒產(chǎn)量的影響

研究表明，農(nóng)家肥以及秸稈還田生產(chǎn)有機(jī)肥投入玉米種植中，能夠促進(jìn)產(chǎn)量提升近9％。若采取有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施策略，產(chǎn)量將進(jìn)一步提升2.3％。研究人員在不同地區(qū)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥中的農(nóng)家肥促進(jìn)玉米產(chǎn)量提升效果最好，甚至高達(dá)49％。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因在于有機(jī)肥料作用于土壤后會(huì)緩慢釋放氮素，而玉米生長(zhǎng)期間對(duì)氮素吸收也是緩慢增加的，因此有機(jī)肥料的應(yīng)用價(jià)值一定程度上可以媲美無(wú)機(jī)肥。

研究人員在相同種植條件下應(yīng)用不同施肥策略試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用有機(jī)肥處理玉米后，產(chǎn)量增幅明顯高于單獨(dú)施加無(wú)機(jī)肥[5]。少數(shù)試驗(yàn)區(qū)域在玉米播種第65天和第90天出現(xiàn)長(zhǎng)勢(shì)稍欠的現(xiàn)象，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因在于玉米播種第65天和第90天對(duì)氮素需求大幅提高，而試驗(yàn)中沒(méi)有進(jìn)行追肥操作，無(wú)法滿(mǎn)足部分玉米植株對(duì)氮素的需求，致使生長(zhǎng)受到抑制。有機(jī)肥是促進(jìn)玉米產(chǎn)量提高的關(guān)鍵，結(jié)合玉米生長(zhǎng)不同周期以及土壤理化性質(zhì)落實(shí)有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施策略是實(shí)現(xiàn)減肥增效的關(guān)鍵。

2018年甘肅省會(huì)寧縣中川鎮(zhèn)玉米種植試驗(yàn)中，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)分別在2個(gè)試驗(yàn)田采取2種不同的肥料施加策略，一種為240 kg/hm²，另一種為120 kg/hm²。收獲時(shí)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論施加多少氮肥，玉米籽粒產(chǎn)量都能夠達(dá)到最高水平。對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)/生殖器官氮素積累量進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，氮肥既不會(huì)對(duì)玉米氮素積累量產(chǎn)生影響，也不會(huì)影響干物質(zhì)積累量。

2019年中川鎮(zhèn)農(nóng)戶(hù)第2次種植試驗(yàn)中，將施肥策略改為有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施、無(wú)機(jī)肥單施。有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施后，氮肥減施27.8％，肥料利用率整體提高21.2％，產(chǎn)量提升24.5％。上述現(xiàn)象說(shuō)明，有機(jī)肥與土壤理化性質(zhì)、玉米養(yǎng)分供應(yīng)具有較大關(guān)聯(lián)；在玉米生長(zhǎng)各個(gè)周期，采用有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施，能有效減少化肥施加量，充分發(fā)揮肥料效用，增加玉米產(chǎn)量。

3 有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

氮素是評(píng)判土壤肥力的重要指標(biāo)，也是提升玉米產(chǎn)量的重要因素。從宏觀(guān)角度來(lái)看，我國(guó)南北方地區(qū)土壤氮素含量不同，通常北方地區(qū)氮素?fù)p耗情況相對(duì)較重，因此在北方種植農(nóng)作物期間會(huì)大量投入無(wú)機(jī)肥作為提高玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵途徑[6]。長(zhǎng)期施加無(wú)機(jī)肥會(huì)導(dǎo)致土壤全氮含量下降，對(duì)土壤造成嚴(yán)重影響。

施加有機(jī)肥是提高土壤肥力、避免對(duì)土壤理化性質(zhì)造成侵害的重要途徑。英國(guó)某實(shí)驗(yàn)站在長(zhǎng)達(dá)120年的連續(xù)定位試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)田1不添加有機(jī)物，土壤中的總氮量?jī)H上升0.02％；試驗(yàn)田2每次在農(nóng)作物種植期間施加有機(jī)肥，最終土壤總氮量得到有效改善。上述現(xiàn)象說(shuō)明，長(zhǎng)期單施無(wú)機(jī)肥會(huì)對(duì)土壤理化性質(zhì)造成嚴(yán)重影響，而施加有機(jī)肥則會(huì)為土壤帶來(lái)豐富的碳元素、氮元素等營(yíng)養(yǎng)成分[7-8]。

我國(guó)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)也有類(lèi)似數(shù)據(jù)結(jié)果證實(shí)這一現(xiàn)象。以我國(guó)甘肅省西北地區(qū)為例，研究人員試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施的方式能夠有效提高土壤中的有機(jī)碳含量以及總氮含量，提高土壤對(duì)氮素的固持能力，避免氮素短時(shí)間內(nèi)大量流失[9]。

有機(jī)碳是影響土地種植質(zhì)量的因素之一。相比于無(wú)機(jī)肥，有機(jī)肥能夠?yàn)橥寥缼?lái)大量的碳源，不僅能顯著提高土壤中微生物活性，還能夠確保土壤內(nèi)碳素維持平衡。我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，通過(guò)施加有機(jī)肥以及秸稈還田，能夠有效提高土壤有機(jī)碳庫(kù)容，為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分的同時(shí)，減少溫室氣體的排放[10]。根據(jù)我國(guó)某地區(qū)18年定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相比于單獨(dú)施加無(wú)機(jī)肥，施加有機(jī)肥能夠提高種植區(qū)域土壤碳含量0.18 g/kg，且有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施效果更為明顯。

從土壤組織結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，團(tuán)聚體是土壤的基本組成部分，團(tuán)聚體的物理性質(zhì)會(huì)影響有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)速率。國(guó)外學(xué)者在小麥與玉米的輪作試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，施加有機(jī)肥能夠有效提高土壤大團(tuán)聚體的含量，而大團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量相對(duì)較高，因此施加有機(jī)肥能夠有效提高土壤中有機(jī)碳含量[11]。

根據(jù)上述現(xiàn)象可以得出，有機(jī)肥在改善土壤理化性質(zhì)、增加土壤中氮元素和碳元素等方面具有十分突出的應(yīng)用價(jià)值。要想在玉米種植領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)減肥增效，需要重視有機(jī)肥的施加，還需根據(jù)玉米生長(zhǎng)不同周期對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求以及土壤理化性質(zhì)進(jìn)行有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施。采取上述方式可減少無(wú)機(jī)肥施加量，提高肥料利用效果，促進(jìn)玉米產(chǎn)量顯著提高。

4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)田采用裂區(qū)設(shè)計(jì)原則，分別在3個(gè)試驗(yàn)區(qū)種植相同玉米品種。施肥方式：試驗(yàn)田A，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施；試驗(yàn)田B，單施有機(jī)肥；試驗(yàn)田C，單施無(wú)機(jī)肥。其中，有機(jī)肥為試驗(yàn)基地周邊農(nóng)村地區(qū)提供的完全腐熟牛糞。種植密度為75 000株/hm²。2020年6月9日播種，9月24日收獲。

分別在玉米播種前以及玉米完熟期進(jìn)行土壤取樣，土壤取樣深度為180 cm。將采樣得到的土壤樣品分成2份：1份自然風(fēng)干，測(cè)定各微量元素含量；1份冷凍于-20 ℃環(huán)境下，測(cè)定硝態(tài)氨及銨態(tài)氮含量。在完熟期收獲一定數(shù)量的玉米并進(jìn)行曬干處理，測(cè)量玉米穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量指標(biāo)。

5 試驗(yàn)結(jié)果

長(zhǎng)期定位施肥條件下，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施、單施有機(jī)肥、單施無(wú)機(jī)肥會(huì)對(duì)土壤物理性狀產(chǎn)生不同影響。本次試驗(yàn)中，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施、單施有機(jī)肥能夠降低0～40 cm土層的土壤容重，單施無(wú)機(jī)肥對(duì)土壤容重的改善程度無(wú)明顯差異。隨著土壤深度增加，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施、單施有機(jī)肥的土壤容重改良效果并不明顯，單施無(wú)機(jī)肥的土壤容重改良效果較為明顯。

上述現(xiàn)象表明，單施無(wú)機(jī)肥不會(huì)對(duì)上層土壤物理性狀產(chǎn)生較大影響，但會(huì)對(duì)下層土壤產(chǎn)生嚴(yán)重影響。若農(nóng)戶(hù)單施無(wú)機(jī)肥后認(rèn)為沒(méi)有明顯改善土壤物理性狀便進(jìn)行追肥，會(huì)對(duì)土壤造成嚴(yán)重侵害。有機(jī)肥在改良上層土壤的同時(shí)，不會(huì)對(duì)下層土壤造成侵害，能夠穩(wěn)定土壤整體結(jié)構(gòu)，營(yíng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境。

如表1所示，試驗(yàn)田A、試驗(yàn)田B碳元素主要分布在40 cm以?xún)?nèi)的土層，越接近上層土壤，碳元素含量越高，40～80 cm土層的有機(jī)碳含量并未出現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)。試驗(yàn)田C碳元素分布趨勢(shì)與試驗(yàn)田A、試驗(yàn)田B相似，但碳元素含量相比試驗(yàn)田A、試驗(yàn)田B分別低55.11％、64.45％。上述現(xiàn)象表明，單施無(wú)機(jī)肥雖然能夠提高土壤中碳元素含量，但效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施、單施有機(jī)肥。減少無(wú)機(jī)肥施加量、提高有機(jī)肥施加量是顯著發(fā)揮肥料應(yīng)用效果的重要途徑。

在對(duì)3個(gè)試驗(yàn)區(qū)土壤剖面氮素分布的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)田A、試驗(yàn)田B硝態(tài)氮含量最高的土層為0～10 cm以及10～20 cm，而試驗(yàn)田C硝態(tài)氮含量在上述深度的土層中相對(duì)較小。當(dāng)土壤深度不斷增加，試驗(yàn)田C硝態(tài)氮含量相比于試驗(yàn)田A、試驗(yàn)田B顯著增加，如表2所示。

上述現(xiàn)象表明，單施無(wú)機(jī)肥會(huì)導(dǎo)致氮元素從土壤上層向土壤深層遷移，不僅難以滿(mǎn)足玉米植株正常的氮素需求，還可能對(duì)深層土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生不利影響。因此，單施無(wú)機(jī)肥無(wú)法滿(mǎn)足玉米植株生長(zhǎng)期間對(duì)氮素的需求，且會(huì)導(dǎo)致氮元素從土壤上層向土壤深層遷移，無(wú)法確保肥料充分發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值。

長(zhǎng)期定位施肥條件下，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施、單施有機(jī)肥、單施無(wú)機(jī)肥會(huì)對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量產(chǎn)生不同影響。由表3可知，試驗(yàn)田A、試驗(yàn)田B的產(chǎn)量高于試驗(yàn)田C，試驗(yàn)田A比試驗(yàn)田C高2 242.8 kg/hm²，試驗(yàn)田A與試驗(yàn)田B的產(chǎn)量接近。上述現(xiàn)象表明，合理的施肥策略能夠有效提高玉米產(chǎn)量，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施的增產(chǎn)效果最佳。

6 結(jié)論

要想實(shí)現(xiàn)玉米種植減肥增效，需要減少無(wú)機(jī)肥施加量，將施加有機(jī)肥作為玉米植株生長(zhǎng)的重要營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)方式。根據(jù)土壤理化性質(zhì)以及植株生長(zhǎng)需求進(jìn)行有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施，可促進(jìn)玉米產(chǎn)量提升。

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