王曉媛 孫嬌

摘要：次生鹽漬化已成為寧夏銀北灌區(qū)灌淤土壤退化的主要形式，制約著寧夏農(nóng)業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。為了給寧夏地區(qū)鹽化灌淤土的施肥管理及提高作物產(chǎn)量提供科學依據(jù)，以銀北灌區(qū)典型鹽化灌淤土為研究對象、玉米品種先玉335為指示品種，研究了不同施肥水平對鹽化灌淤土土壤理化性質(zhì)及玉米生長的影響。結果表明，各施肥處理均能有效地增加鹽化灌淤土的速效養(yǎng)分含量，進而優(yōu)化玉米產(chǎn)量構成要素，提高玉米產(chǎn)量。各施肥處理除常規(guī)施肥處理（施N 375.0 kg/hm2、P2O5 100.0 kg/hm2、K2O 100.0 kg/hm2）的玉米總根長、根表面積最高外，有機肥替代常規(guī)施肥量50%氮肥（施N 187.5 kg/hm2、P2O5 100.0 kg/hm2、K2O 100.0 kg/hm2、有機肥7.3 t/hm2）處理的土壤理化性質(zhì)及玉米生長指標最高。與對照不施肥相比，該處理下土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀分別增加了34.5%、25.9%、120.5%、23.7%，玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、產(chǎn)量分別增加了40.5%、15.2%、80.5%、104.8%，禿尖長降低了78.0%；與常規(guī)施肥處理相比，該處理下土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀分別增加了36.5%、21.4%、13.7%、8.6%，玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、產(chǎn)量分別增加了0.6%、1.9%、5.3%、3.1%，禿尖長降低了57.7%。綜合分析，不同施肥水平均可改善鹽化灌淤土理化性質(zhì)進而提升玉米產(chǎn)量，且以有機肥替代部分氮肥施用的處理效果較好，其中以有機肥替代常規(guī)施肥量50%氮肥的施肥水平效果最好。

關鍵詞：氮肥減施；配施有機肥； 玉米；鹽化灌淤土；土壤理化性質(zhì)；產(chǎn)量；銀北灌區(qū)

中圖分類號：S513；S147.2? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2097-2172（2024）01-0051-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.01.009

Effects of Partial Substitution of Nitrogen Fertilizer with Organic

Fertilizer on Soil Physicochemical Properties and Maizegrowth in

Salinized Irrigation and Silting Soilsof Northern Ningxia

WANG Xiaoyuan 1， SUN Jiao 2

（1. Ningxia Hui Autonomous Region Agricultural Technology Extension General Station，Yinchuan Ningxia 750001， China;

2. Research Institute of Agricultural Resources and Environment， Ningxia Academy of Agriculture and

Forestry Sciences， Yinchuan Ningxia 750002， China）

Abstract： Secondary salinization has become the main form of soil degradation in anthropogenic alluvial soils in theirrigation areas of Northern Yinchuan， which restricts the sustained high-quality development of agriculture in Ningxia. Taking the typical saline irrigation and silting soils in Ningxia as the research object and using Xianyu 335 as the indication variety， this paper analyzed the effects of different fertilizations on soil physical and chemical properties and maize growth， so as to provide a theoretical basis for fertilization management for saline irrigation and silting soil and improve crop yields in this region. The results showed that fertilization could effectively increase the contents of available nutrients in saline irrigated and silted soil， and therefore， increase maize yield and its constituent elements. In all fertilization treatments， all the soilphy sicochemical properties and maize growth parameters peaked under the treatment of 50% substitution of nitrogen fertilizer with organic fertilizer（N at187.5 kg/ha， P2O5 at 100.0kg/ha， K2O at 100.0 kg/ha and organic fertilizer at 7.3 t/ha） in addition to the peak of root length androot surface are aunder conventional fertilization treatment（N at 375.0 kg/ha， P2O5 at 100.0 kg/ha and K2O at 100.0 kg/ha）. When compared with nofertilization， contents of soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus and available potassium under 50% substitution treatment were increased by 34.5%， 25.9%， 120.5% and 23.7%， respectively， whereas the ear length， ear diameter， number of grains per ear and yield of maize were increased by 40.5%， 15.2%， 80.5% and 104.8%， respectively， and the bald tip length was decreased by 78%. Compared with the conventional fertilization treatment，contents of soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus and available potassium under 50% substitution treatment were increased by 36.5%， 21.4%， 13.7% and 8.6%， respectively， whereasthe ear length， ear diameter， number of grains per ear and yield of maize were increased by 0.6%， 1.9%， 5.3% and 3.1%， respectively， and the bald tip length was decreased by 57.7%. Comprehensive analysis showed thatdifferent fertilizations could improve the physical and chemical properties of saline irrigation and silting soil and then increase the yield of maize，and the effect of 50% substitution of nitrogen fertilizer with organic fertilizer was the most significant.

Key words： Nitrogen fertilizer reduction; Organic fertilizer supplement; Maize; Salinized irrigation and silting soil; Soilphysicochemical property; Yield; Irrigation area in Northern Yinchuan

灌淤土是內(nèi)陸灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)的重要土壤類型，經(jīng)長期灌溉淤積、耕種培肥而成。灌淤土多分布于地勢平坦、灌溉便利區(qū)域，土壤結構和通氣狀況良好、質(zhì)地適中、有機質(zhì)和養(yǎng)分含量較高，已成為我國西北地區(qū)非常重要的耕作土壤類型。寧夏引黃灌區(qū)用占寧夏耕地總面積34%的灌淤土壤生產(chǎn)了寧夏70%的糧食，可見灌淤土在寧夏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位。由于灌淤土多分布在地下水位較高的地區(qū)，尤其是寧夏銀北灌區(qū)地勢低洼、灌排不暢，極易引起土壤的次生鹽漬化，鹽漬化已成為灌淤土壤退化的主要形式，也是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。合理施肥是提高土壤養(yǎng)分、增加作物產(chǎn)量的重要手段，也是緩解、防治土壤次生鹽漬化的重要措施。施用有機肥可有效培肥土壤，促進土壤排鹽抑堿，改善土壤結構，進而提升土壤生產(chǎn)力［1 - 2 ］。研究發(fā)現(xiàn)，化肥配施有機肥后鹽堿土壤的全鹽含量比對照降低25.1%，玉米產(chǎn)量增加5.2%［3 ］。冬前增施有機肥更有利于濱海鹽堿地改良及棉苗的正常生長［4 ］。但也有研究認為設施土壤含鹽量與有機肥施用量顯著正相關［5 ］。目前，關于寧夏鹽化灌淤土的研究多集中在土壤改良方面，對合理施肥的效果研究較少。我們以玉米品種先玉335為指示品種，研究了氮肥減施與配施有機肥對銀北灌區(qū)鹽化灌淤土壤理化性質(zhì)、玉米生長及產(chǎn)量的影響，初步提出銀北灌區(qū)鹽化灌淤土的合理施肥方式，以期為寧夏地區(qū)鹽化灌淤土的施肥管理及提高作物產(chǎn)量提供科學依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗地概況

試驗于2017 — 2020年在位于寧夏銀北灌區(qū)的石嘴山市平羅縣黃渠橋鎮(zhèn)通潤村進行。該地區(qū)屬中溫帶干旱荒漠氣候區(qū)，海拔約1 090 m，光照資源充足，平均日照時數(shù)3 201.8 h。近10年來該區(qū)域年降水量為117.1～243.4 mm，主要集中在7 — 9月，蒸發(fā)量為1 708.7 mm。試驗地地貌為沖積平原，地勢低洼，土壤類型為輕度鹽化土壤，土壤全鹽含量1.6 g/kg，陽離子以Na+為主，占全鹽總量的35.0%，該土壤鹽分含量水平的耕地面積占銀北灌區(qū)的63.5%。土壤質(zhì)地為粉砂質(zhì)壤土，呈堿性。耕層土壤含有機質(zhì)16.0 g/kg、堿解氮54.2 mg/kg、速效磷10.7 mg/kg、速效鉀217.9 mg/kg。

1.2? ?供試材料

指示玉米品種為先玉335，由敦煌種業(yè)先鋒良種有限公司提供。供試氮肥為尿素（含N46%，由寧夏魯西化肥化工有限公司生產(chǎn)），磷肥為重過磷酸鈣（含P2O5 44%，由云南云天化國際化工股份有限公司生產(chǎn)），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%，由國投羅布泊鉀鹽有限責任公司生產(chǎn)），有機肥為雞糞商品有機肥（含C 506.0 g/kg、N 25.8 g/kg、P 23.5 g/kg、K 38.1 g/kg，由寧夏順寶實業(yè)生物科技有限公司提供）。

1.3? ?試驗方法

試驗共設5個處理，分別為不施肥（CK）、常規(guī)施肥（NPK）、優(yōu)化施肥（0.7 N+PK）、有機肥替代30%氮肥（0.7 N+PKM）、有機肥替代50%氮肥（0.5 N+PKM）。采用完全隨機區(qū)組設計，3次重復，小區(qū)面積為40 m2（5 m×8 m）。各處理肥料施用量見表1。其中，全部有機肥、磷肥、鉀肥和50%的氮肥基施，在拔節(jié)期、抽穗期分別施入25%的氮肥。玉米于4月20日按行距50 cm、株距22 cm播種，種植密度8.2萬株/hm2。各處理均在玉米全生育期引黃河水漫灌4次，總灌溉量7 500 m3/hm2。田間其余管理措施同當?shù)卮筇铩?月20 — 22日收獲。

1.4? ?樣品采集與分析

1.4.1? ? 土樣采集與分析? ? 于2020年9月底玉米收獲期在各小區(qū)采集0～20 cm土壤樣品，分小區(qū)用土鉆進行“S”形6點取樣，帶回實驗室風干用于理化性質(zhì)測定。土壤有機碳（SOC）采用重鉻酸鉀外加熱法測定，全氮（TN）采用凱氏定氮法測定，速效氮采用堿解擴散法測定，速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用1 mol/L NH4O Ac溶液浸提-火焰光度法（FP6400型）測定，pH采用點位法（水土比1∶2.5）測定，全鹽采用DDS-11電導率儀測定［6 ］。

1.4.2? ? 玉米生長指標分析? ? 收獲時，各處理選長勢一致、有代表性的玉米10株，用卷尺測定株高，用游標卡尺測定莖粗。采用完全采樣法采集完整根系，根系樣本沖洗干凈后，用WinRHIZO根系圖像分析系統(tǒng)分析根系長度、直徑、面積、體積等指標。

1.4.3? ? 產(chǎn)量測定? ? 玉米生理成熟后，各處理取中間8行進行田間綜合性狀調(diào)查。現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計收獲株數(shù)和果穗數(shù)，各小區(qū)連續(xù)取20株玉米的果穗進行室內(nèi)考種。采用PM-8188谷物水分測定儀測定籽粒含水率，10次重復，取平均數(shù)。按14%含水量計算不同處理的小區(qū)產(chǎn)量并折算折合產(chǎn)量?？挤N指標包括穗長、穗粗、禿尖長、穗粒數(shù)、百粒重等，其中穗長用直尺、穗粗和禿尖長用游標卡尺測量，百粒重用電子天平測定。

1.5? ?數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007和SPSS 19.0對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析（one-way ANOVA）和最小顯著差數(shù)法（LSD）進行顯著性檢驗。采用Origin 9.0和Excel 2007制作圖表。

2? ?結果與分析

2.1? ?不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

不同處理對土壤理化性質(zhì)影響顯著（表2）。與對照相比，施肥處理均能明顯提高土壤全鹽、速效氮、速效磷、速效鉀含量，而對土壤pH、全氮含量影響不顯著。以0.5 N+PKM處理的土壤全鹽、有機質(zhì)、速效氮、速效磷含量最高，分別比對照增加了81.8%、34.5%、25.9%、120.5%，比NPK處理（常規(guī)施肥）增加了25.0%、36.5%、21.4%、13.7%；0.5 N+PKM處理的土壤速效鉀含量比對照增加了23.7%，比NPK處理（常規(guī)施肥）增加了8.6%。0.7 N+PKM處理與0.5 N+PKM處理相比，土壤理化性質(zhì)各指標差異均未達到顯著水平。與對照相比，NPK處理（常規(guī)施肥）的土壤全鹽、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別增加了45.5%、3.7%、94.0%、13.9%。0.7 N+PK處理與NPK處理（常規(guī)施肥）相比，土壤理化性質(zhì)各指標均無顯著差異。

2.2? ?不同處理對玉米產(chǎn)量及其構成因素的影響

從表3可以看出，與對照相比，各施肥處理顯著增加了玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量，顯著降低了玉米禿尖長，而各施肥處理間的玉米穗長、穗粗、百粒重差異不顯著。不同處理之間相比，以0.5 N+PKM處理的穗粗、穗粒數(shù)、產(chǎn)量最高，分別比對照增加了15.2%、80.5%、104.8%，分別比NPK處理（常規(guī)施肥）增加了1.9%、5.3%、3.1%；而禿尖長與對照相比降低了78.0%，與NPK處理（常規(guī)施肥）相比降低了57.7%。0.5 N+PKM處理與0.7 N+PKM處理相比，玉米產(chǎn)量及其構成要素間差異均未達到顯著水平。與對照相比，NPK處理（常規(guī)施肥）的玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量分別增加了39.7%、13.0%、71.5%、14.5%、98.7%，禿尖長降低了48.0%。0.7 N+PK處理與NPK處理（常規(guī)施肥）相比，產(chǎn)量降低了14.0%。

2.3? ?施肥對玉米株高、 莖粗的影響

從圖1可以看出，各施肥處理玉米的株高、莖粗均較對照顯著增加，且0.7 N+PK處理、0.7 N+PKM處理、0.5 N+PKM處理之間玉米株高、莖粗無顯著差異，但均顯著高于NPK處理（常規(guī)施肥）。

2.4? ?施肥對玉米根系生長的影響

從表4可以看出，各施肥處理均能顯著增加玉米總根長、根表面積和根體積，而對根系直徑影響不顯著。與對照相比，不同施肥處理的玉米總根長、根表面積、根體積的增加范圍分別為39.8%～97.2%、40.9%～89.2%、30.2%～101.9%。且NPK處理（常規(guī)施肥）的玉米總根長、根表面積均高于其他施肥處理，但差異顯著性各異。0.7 N+PKM處理與0.5 N+PKM處理之間的玉米總根長、根表面積和根體積差異不顯著。

2.5? ?土壤理化性質(zhì)與玉米生長指標間的相關性分析

對土壤理化性質(zhì)與玉米生長指標的相關性分析結果（表5）表明，土壤速效磷含量與玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量、株高、莖粗極顯著正相關，與禿尖長極顯著負相關。速效鉀含量與玉米穗粗、穗粒數(shù)極顯著正相關，與穗長、百粒重、產(chǎn)量、株高、莖粗顯著正相關，與禿尖長極顯著負相關。速效氮含量與玉米穗粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量、株高、莖粗顯著正相關，與禿尖長顯著負相關。土壤有機質(zhì)含量與玉米穗粒數(shù)、產(chǎn)量顯著正相關，與禿尖長極顯著負相關，與根系生長特性各指標均無顯著相關性。土壤pH與玉米穗長、穗粗、禿尖長、百粒重、產(chǎn)量株高、莖粗、總根長、根表面積、根體積極顯著負相關，與穗粒數(shù)極顯著正相關。土壤全鹽含量與穗長、穗粗、禿尖長、百粒重、產(chǎn)量、株高、莖粗極顯著正相關，與總根長、根表面積顯著正相關，與穗粒數(shù)極顯著負相關。

3? ?討論與結論

土壤養(yǎng)分提供著植物生長所必需的營養(yǎng)元? 素［7 ］。本研究發(fā)現(xiàn)，施N肥能明顯增加土壤中速效養(yǎng)分含量，且以有機肥替代50%氮肥（施N 187.5 kg/hm2、P2O5 100.0 kg/hm2、K2O 100.0 kg/hm2、有機肥7.3 t/hm2）的效果最為明顯。已有的研究表明，施肥可以提高土壤中N、P、K含量和有機質(zhì)含量［8 ］。適宜的有機肥和化肥配施使有機肥易被微生物利用，進而促進了氮素在微生物體內(nèi)的固定，避免了前期過多的無機氮揮發(fā)損失，提高了氮肥利用效率［9 ］。長期施用化肥雖然能夠提高土壤供肥能力，但增施有機肥或部分有機替代可以顯著增加土壤有機養(yǎng)分，提高土壤供肥能力，這也是有機肥優(yōu)于化肥的原因之一［10 - 11 ］。本試驗中，與不施肥對照相比，施肥顯著增加了土壤全鹽含量，且有機肥替代部分氮肥的作用更為明顯。不同有機肥施用量對不同類型土壤全鹽含量的影響各有不同。有研究認為有機肥替代部分化肥后降低了土壤鹽分從下層向上層的移動速率，進而降低了土壤鹽分含量［12 ］。也有研究認為雞糞中鹽分較高，施用雞糞商品有機肥會帶給土體輸入較高的鹽分［13 ］。土壤含鹽量與有機肥施用量呈極顯著正相關，施用氮肥不同程度地增加了土壤溶液中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NO3-的含量，施用有機肥顯著增加了K+、Na+、Cl-的含量［5 ］。

在本試驗中，與不施肥對照相比，有機肥替代50%氮肥的處理（施N 187.5 kg/hm2、P2O5 100.0 kg/hm2、K2O 100.0 kg/hm2、有機肥7.3 t/hm2）顯著增加了玉米產(chǎn)量及其構成要素和株高、莖粗、總根長、根表面積、根體積等指標。有研究表明在黃河三角洲鹽堿地上增施有機肥可明顯增加雜交狼尾草的產(chǎn)量，改善飼草品質(zhì)［14 ］；在水稻上的研究也證明有機無機混施可改善土壤環(huán)境，提高產(chǎn)量［15 ］。這主要是由于有機肥改善了土壤的理化性質(zhì)，增加土壤有機質(zhì)含量和腐殖質(zhì)組成，提高了土壤保墑保肥能力［16 ］。另外，本試驗的土壤pH > 8.5，呈堿性環(huán)境，若不改變施肥種類，在一定程度上會抑制微生物活性和作物對養(yǎng)分的吸收。而有機無機結合可改善土壤生態(tài)環(huán)境，使根系獲得有效養(yǎng)分的能力增強，從而提高養(yǎng)分利用率，作物產(chǎn)量也隨之增加［12 ］。相關性分析發(fā)現(xiàn)土壤全鹽與玉米禿尖長極顯著正相關，與穗粒數(shù)極顯著負相關，說明玉米穗粒數(shù)、禿尖長對鹽分逆境較為敏感。通常認為土壤鹽分含量大于2 g/kg時，農(nóng)作物受害［17 ］。也有研究認為在鹽分含量為1.5 g/kg的逆境下，作物開始產(chǎn)生脅迫反應，且穗粒數(shù)比百粒重對鹽分逆境更為敏感［18 ］。

與對照不施肥相比，各施肥處理均明顯增加了鹽化灌淤土壤的速效養(yǎng)分含量，及改善了產(chǎn)量構成要素、株高、莖粗、總根長、根表面積、根體積等指標，進而明顯提升了玉米產(chǎn)量。對土壤理化性質(zhì)與玉米生長指標的相關性分析發(fā)現(xiàn)，土壤速效養(yǎng)分與玉米穗粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量、株高、莖粗顯著正相關，與禿尖長極顯著負相關；土壤速效磷、速效鉀與穗長、穗粗顯著正相關。土壤pH對玉米生長的作用與速效養(yǎng)分相反，而土壤速效養(yǎng)分與根系生長特性無顯著相關性。各施肥處理中除了常規(guī)施肥處理（施N 375.0 kg/hm2、P2O5 100.0 kg/hm2、K2O 100.0 kg/hm2）的玉米總根長、根表面積最高外，有機肥替代50%氮肥處理的土壤理化性質(zhì)及玉米生長指標最高。與對照不施肥相比，有機肥替代50%氮肥處理的土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀分別增加了34.5%、25.9%、120.5%、23.7%，玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、產(chǎn)量分別增加了40.5%、15.2%、80.5%、104.8%，禿尖長降低了78.0%；與常規(guī)施肥處理相比，有機肥替代50%氮肥處理的土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀分別增加了36.5%、21.4%、13.7%、8.6%，玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、產(chǎn)量分別增加了0.6%、1.9%、5.3%、3.1%，禿尖長降低了57.7%。綜合分析，不同施肥水平均可改善鹽化灌淤土理化性質(zhì)進而提升玉米產(chǎn)量，且以有機肥替代部分氮肥施用的處理效果較好，其中以有機肥替代常規(guī)施肥量50%氮肥的施肥方案效果最好。

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收稿日期：2023 - 10 - 16

基金項目：寧夏農(nóng)林科學院重大科技平臺提升項目（NKYP-22-02）；寧夏自然科學基金（2020AAC03298）。

作者簡介：王曉媛（1985 — ），女，寧夏石嘴山人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事土壤改良與肥料技術推廣工作。Email：xiaoyuan_2000@126.com。

通信作者：孫? 嬌（1986 — ），女，甘肅慶陽人，助理研究員，主要從事土壤質(zhì)量研究工作。Email： 915336809@qq.com。