沼肥与化肥配施对春玉米生长性状的影响

时间：2024-05-23

刘德尧　赵金玺　刘小　王学芬　韩守良　孙辉　刘新程

摘要：为探究不同比例沼肥与化肥配合施用对春玉米（Zea mays L.）生长性状的影响，选择春玉米品种金海5号作为试验材料，设置6个不同施肥处理，分别为CK（不施肥）、HF（化肥）、ZH20（20%沼肥+80%化肥）、ZH50（50%沼肥+50%化肥）、ZH80（80%沼肥+20%化肥）、ZF100（100%沼肥），5个施肥处理以施氮352.5 kg/hm2为基准。试验采用随机区组设计，研究了不同施肥处理对春玉米在拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽穗吐丝期和收获期5个关键生育期的叶片发育、株高、结穗性状及光合作用的影响。结果表明，100%沼肥处理在拔节期和大喇叭口期时促进叶片生长效果最明显;大喇叭口期之前，化肥比例越高的处理可显著提高玉米叶片叶绿素含量，大喇叭口期之后差異不明显。

关键词：沼肥;化肥;春玉米（Zea mays L.）;生长性状

中图分类号：S513;S147.34 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）05-0063-04

Abstract： The purpose of this experiment is to study the effects of combined application of biogas manure and chemical fertilizer in different proportions on the growth traits of spring maize （Zea mays L.）. Spring maize variety Jinhai No.5 was selected as experimental material and 6 different fertilizer treatments were set up， labelled as CK（no fertilizer）， ZH20（20% biogas manure+80% chemical fertilizer）， ZH50（50% biogas manure+50% chemical fertilizer）， ZH80（80% biogas manure+20% chemical fertilizer）， ZF100（100% biogas manure）. The nitrogen application of the 5 fertilization treatments were all 352.5 kg/hm2. Filed trails were conducted in randomized block design to study the effects on leaf development， plant height， earing traits and photosynthesis in five key growth stages （jointing stage， small bell-mouthing stage， big bell-mouthing stage， tasseling and silking stage and physiological maturity）. The results showed the application of 100% biogas promoted leaf growth most obviously at jointing stage and big bell-mouthing stage; Before big bell-mouth stage， the treatments with higher proportion of chemical fertilizer significantly improved the contents of chlorophyll， and there was no significant difference after big bell-mouth stage.

Key words： biogas manure; chemical fertilizer; spring maize（Zea mays L.）; growth traits

玉米（Zea mays L.）作为中国重要的粮食作物之一，生产历史悠久，种植面积广大，在东北、华北、西北和西南山区都有较大的种植面积。作为粮食、经济、饲料兼用的作物，玉米对整个农业生产的扩大和国民经济的发展发挥着越来越重要的作用。为提高玉米产量，合理的肥料施用是一条重要的途径[1]。

张福锁等[2]的研究表明，中国大部分粮食主产区存在施肥模式单一，化肥施用过量的问题。化肥在生产中大量甚至超量施用，造成肥料利用率低、土壤肥力下降、粮食产量增长缓慢等负面影响，导致能源浪费、环境污染，最终影响农业的可持续发展。有统计显示[3]，中国每年损失的氮素相当于2 050多万吨尿素。将无机肥与有机肥按照一定的配施比例混合施用可以有效地缓解上述状况[4，5]。

沼肥是生物质经沼气池厌氧发酵的产物，由沼液和沼渣组成，是一种具有绿色、高效、缓速兼备的优质有机肥料。同时沼肥含有丰富的有机质、粗蛋白质、腐殖酸、氨基酸、微生物、氮、磷、钾及多种微量元素。研究表明，施用沼肥对提高作物品质、产量和抗病性，促进生长代谢，改善土壤理化性质均有明显的作用[6-10]。近年来，随着农村对沼气能源利用的普及，产生的沼肥也广泛地应用于农业生产。但单一施用沼肥与单一施用化肥相比，又存在产量降低等问题[11，12]。雍山玉等[13]研究了沼肥和化肥配施对玉米产量的影响，结果表明，与沼肥单施相比，沼肥和化肥配施对玉米有明显的增产效果，增产幅度可达20.6%。艾俊国等[14]的研究表明，沼肥与化肥合理配施有利于玉米植株的光合作用。多数学者在研究沼肥利用时大多注重某单一肥效，而对沼肥施肥工艺及沼肥施用后作物不同生育期的生长发育、生物学性状较少有系统的研究。

因此，为充分发挥化肥与沼肥的优点，探究二者配合施用的最佳模式，本试验以春玉米为研究对象，将沼肥与化肥按不同配比施用，旨在系统地研究其对春玉米生长性状的影响，为化肥、沼肥的合理配施以实现春玉米增产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点设在中国农业大学烟台研究院试验田。该地区属温带季风气候，年平均气温为12.0～12.6 ℃，年平均降水量为750 mm。试验区域土壤为棕壤，地力均一。试验日期为2018年5月1日至9月20日。

供试春玉米品种为金海5号。试验所用沼肥由当地养殖场提供。

1.2 试验设计

本试验共6个处理，3次重复，共计18个小区，小区面积2 m×6 m，各小区布置采取随机区组设计。每小区等行距种植，行距66 cm，株距25 cm，栽培管理按照当地高产春玉米田标准进行，满足肥水供应。

6个处理包括不施任何肥料的对照（CK）;单施化肥（HF），按照每公顷施氮352.5 kg、磷165.0 kg、钾375.0 kg的标准进行施肥;其余处理以施氮352.5 kg/hm2为基准，按照特定施肥比例进行施肥。各处理具体施肥比例及施肥量见表1。基肥在播种前5 d施入，追肥在小喇叭口期至大喇叭口期施入。

1.3 测定项目及方法

在玉米拔節期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽穗吐丝期、收获期5个关键生育期测定总叶片数、株高、单株光合作用面积和叶绿素含量。单片叶光合作用面积（mm2）=叶长（mm）×叶宽（mm）×0.7，单株玉米光合作用面积为其所有叶片面积之和;叶绿素含量采用丙酮提取法测定。

玉米成熟后，于收获期选取各组有代表性的植株测定平均结穗数，并统计其中病虫穗与发育不良穗。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel、SPSS 19.0统计软件进行数据分析及处理。

2 结果与分析

2.1 沼肥与化肥配施对玉米叶片发育的影响

叶片是玉米进行光合作用的主要场所。有研究表明[15]，玉米叶片总数与产量具有一定的相关性。根据玉米生长特性可知，幼苗发育过程中1～3片叶的营养来源主要为种子的胚乳，4～7片叶的营养来源主要为萌发的幼苗根系从土壤中吸收的营养物质，7片叶后根系开始发大，叶片的营养同样来源于土壤养分。定苗期玉米植株叶片数刚过3片，根系开始吸收土壤养分，各施肥处理间差异不明显;拔节期开始大量吸收土壤养分，各组叶片数开始出现差异。

表2为5个生育期各施肥处理总叶片数和枯萎叶片数的统计数据。由表2可以看出，在收获期前的4个生育期，5个施肥处理总叶片数均明显多于CK。拔节期时，总体上沼肥比例越高的施肥处理总叶片数越多，以处理ZF100最多。推测由于拔节期时根系大量吸收土壤中沼肥的养分以供叶片发育，表明此时期沼肥比例越高更有助于叶片发育。大喇叭口期时，处理ZF100枯萎叶片数显著多于其他处理，推测由于100%沼肥处理中沼肥促进叶片生长最明显，使其提前衰老所致。本试验所有处理选用的都是同一品种的玉米种子，存在相对稳定的遗传特性，试验收获期时总叶片数6个处理间差异均不显著，符合理论预期。

2.2 沼肥与化肥配施对玉米株高的影响

玉米株高对其抗倒伏能力影响明显[16]。相关研究表明[17]，在玉米群体中，倒伏率每增加1%，大约减产108 kg/hm2。由表3可知，在抽穗吐丝期5个施肥处理的玉米单株平均株高都明显高于CK，除处理ZF100外，其他处理均与CK差异显著。在抽穗吐丝期后，CK植株还有增高，而其他5个施肥处理玉米植株高度反而有所下降。玉米生长中抽穗吐丝期前为营养生长，之后为生殖生长，但CK玉米抽穗吐丝后植株仍有长高的现象，即营养生长仍未结束，表明CK的玉米生长最慢。而其他组株高下降原因是雄穗传粉完成后植株受风折断。

2.3 沼肥与化肥配施对玉米产量性状的影响

表4为成熟期各施肥处理结穗数、病虫穗数和发育不良穗数的统计数据。由表4可知，不同处理结穗数和病虫穗数并无明显差异，而发育不良穗数存在较大差异。CK发育不良穗数明显多于其他各施肥处理。这表明不施肥处理导致的结穗发育不良现象可以通过施肥来改善。从结穗角度来看，不施肥对玉米的产量性状影响较大，通过施用化肥或沼肥可以提高玉米的产量性状，不同施肥比例之间无显著差异。

2.4 沼肥与化肥配施对玉米叶片光合作用的影响

玉米产量直接或间接来自光合产物，而光合面积和叶绿素含量是衡量叶片光合作用的重要指标[18，19]。由表5可知，比较5个时期的叶绿素含量，所有施肥处理均高于CK。大喇叭口期之前，施化肥比例越高的处理玉米叶片中叶绿素含量越高，大喇叭口期之后差异开始不显著，推测沼肥的肥力开始发挥作用。

图1为定苗期、拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽穗吐丝期和成熟期共6个生育时期各施肥处理光合作用面积的测定数据。由图1可知，前5个时期施肥处理间光合作用面积差异均不显著，但大部分都显著高于CK。收获期6个处理玉米植株叶片光合作用面积均有所下降，为枯萎叶片增多所致。推断沼肥与化肥不同配施比例对玉米叶片生长光合作用面积没有影响。综合来看，大喇叭口期之前，化肥比例越高的施肥处理增强玉米叶片光合作用效果越明显。

3 结论

通过施肥可以提高春玉米不同时期叶片数、光合作用面积和株高，但不同施肥比例间无显著差异。拔节期时，100%沼肥处理可显著提高春玉米叶片数;大喇叭口期后，100%沼肥处理会加快春玉米叶片枯萎。大喇叭口期前，100%化肥处理提高玉米叶片叶绿素含量最显著。化肥和沼肥配合施用与单施沼肥或化肥相比可以有效改善春玉米的结穗性状，但不同施肥处理间无显著差异。综合考虑，春玉米种植可提倡采用沼肥和化肥配合施用的施肥方式，以起到改善生长性状、增加产量、节约成本、提高肥料利用率等作用。

参考文献：

[1] 曾繁星，魏湜，顾万荣，等.沼肥与化肥配施对东北不同株型玉米叶片光合特性及产量的影响[J].西北农业学报，2016，25（1）：16-24.

[2] 张福锁，王激清，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008，45（5）：915-924.

[3] 闫湘，金继运，何萍，等.提高肥料利用率技术研究进展[J].中国农业科学，2008，41（2）：450-459.

[4] 李本银，黄绍敏，张玉亭，等.长期施用有机肥对土壤和糙米铜、锌、铁、锰和镉积累的影响[J].植物营养与肥料学报，2010，16（1）：129-135.

[5] 徐志强，代继光，于向华，等.长期定位施肥对作物产量及土壤养分的影响[J].土壤通报，2008，45（4）：766-769.

[6] 段然.沼肥肥力和施用后潜在污染风险研究与土壤安全性评价[D].兰州：兰州大学，2008.

[7] 孙广辉.沼液灌溉对蔬菜产量和品质以及土壤质量影响的研究[D].杭州：浙江大学，2006.

[8] 郭强，柴晓利，程海静，等.沼液的综合利用[J].再生资源研究，2005（6）：37-41.

[9] 乔锋，肖洋，赵淑苹.海林农场沼肥连年施用对玉米产量和土壤化学性质的影响[J].中国农学通报，2018，34（36）：93-98.

[10] 蔡阿兴，蒋其鳌，常运诚，等.沼气肥改良碱土及其增产效果研究[J].土壤通报，1999（1）：4-6.

[11] 杨合法，范聚芳，郝晋珉，等.沼肥对保护地番茄产量、品质和土壤肥力的影响[J].中国农学通报，2006，22（7）：369-372.