有机肥配施土壤调理剂对玉米产量的影响

孙国锋，顾祝禹，黄博阳，刘芬芬，廖建勋，宋敏燕，涂圣梅，汤园园

（1.建始县农业农村局，湖北 恩施 445300；2.武汉市秀谷科技有限公司，武汉 430000）

土壤是农业发展之要，粮食安全之基，农民立命之本。化肥过量与不合理施用导致了土壤板结、土壤肥力下降、肥料利用率低、农产品品质下降等一系列问题，同时还对生态环境造成了严重威胁，成为制约中国社会经济持续发展的重大环境问题［1-3］。因此，优化施肥，增加土壤肥力，缓解土壤酸化，对提升农产品产量、品质和振兴农村经济具有重要意义。

土壤有机质是土壤肥力的基础，土壤中有机质对土壤保水保肥、改善土壤环境起到重要作用，是衡量土壤肥力的重要指标［4，5］。施用有机肥是常见的培肥手段，有机肥在一定程度上能有效提高土壤中有机质与氮、磷、钾的含量，同时补充植物生长所需的矿质元素［6-8］。研究表明，与施用单一的氮、磷、钾肥相比，有机肥不仅能够提高土壤有机质含量，同时也能为土壤补充大量的微量元素［9］。赵军等［10］研究发现，有机肥替代部分化肥不仅能提高水稻和小麦的产量，而且能提高土壤微生物的生物量，增加土壤养分，减轻长期施用化肥对土壤的危害。土壤调理剂能够在一定程度上调节土壤pH，改善土壤理化性质，降低土壤中重金属元素的生物有效性，从而减少农作物对重金属元素的吸收，提高农产品的产量与品质［11-13］。随着中国改革开放与经济的快速发展，人们对粮食产量与品质的需求逐渐增加，而土壤肥力呈下降趋势，导致粮食产量增长缓慢或停滞，粮食的品质也逐渐下降。因此，需要改良土壤结构，提升土壤肥力，提高粮食的产量与品质是农业生产的主要问题。大量研究都是用单一施肥方式来改善土壤理化性质，但从不同用量有机肥配施土壤调理剂对土壤理化性质的研究较少［14，15］。因此，选取恩施州高坪镇为研究对象，分析不同用量的有机肥配施土壤调理剂对土壤理化性质的改良效果，并对农产品产量进行分析，旨在阐明不同用量的有机肥与土壤调理剂对土壤理化性质和农产品产量的影响，以期为改善土壤理化性质、提高农产品产量和促进农业经济发展提供理论与实践依据。

1 研究区域概况与研究方法

1.1 研究区域概况

试验地设在湖北省恩施土家族苗族自治州（简称恩施州）高坪镇，该区域位于湖北省西南部，地势西高东低，属亚热带季风气候区，光照充足，降雨充沛，年均温14.9 ℃，年降水1 400～2 300 mm。耕作方式采用旋耕，主要种植水稻和玉米。耕地类型主要包括旱地、水田和水浇地。试验土壤的理化性质为，pH 为6.12，土壤容重为1.42 g/cm2，有机质为22.33 g/kg，全氮1.56 g/kg，有效磷42.77 mg/kg，速效钾154.97 mg/kg。

1.2 供试材料

玉米品种为康农玉108，全生育期130 d 左右，供试有机肥于市场购买，其主要成分有机质含量为51.20%，总养分占6.48%，水分占24.57%。供试土壤调理剂主要成分为二氧化硅、氧化钙，pH 10.39，其中32.51%氧化钙、26.42%二氧化硅、4.83%氧化镁。

1.3 试验设计

土壤调理剂用量为1 500 kg/hm2，用法用量参照厂家说明书。试验设置5 个处理，CK 为对照组；处理1（T1），有机肥（1 500 kg/hm2）+土壤调理剂（1 500 kg/hm2）；处理2（T2），有机肥（3 000 kg/hm2）+土壤调理剂（1 500 kg/hm2）；处理3（T3），有机肥（4 500 kg/hm2）+土壤调理剂（1 500 kg/hm2）；处理4（T4），有机肥（6 000 kg/hm2）+土壤调理剂（1 500 kg/hm2）。每种处理3 次重复，共15 个小区，每个小区面积为50 m2，且各小区随机排列。玉米宽窄行种植，宽行60 cm，窄行40 cm，株距25 cm，地膜覆盖。施肥方式及田间管理与当地大田相同。

1.4 样品的采集与分析

在玉米成熟时期对土壤进行取样，在表层土壤（0～20 cm）取3 点混合土样，将土样混匀，去除杂质，自然风干、混匀后过1 mm 筛保存，用于测定土壤指标，土壤的理化性质均按照常规的测定方法进行检测［16］。土样pH 测定采用电位计法，水土比为5∶1，土壤容重测定采用环刀法，土壤有机质含量测定采用重铬酸钾容量法—外加热法，土壤全氮测定采用凯式定氮法，土壤有效磷测定采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法，土壤速效钾测定采用中性NH4Ac浸提-火焰光度比色法。在玉米成熟后对每个小区玉米子粒称干重，计算单位面积产量。

1.5 数据统计

采用Excel、Origin 和SPSS 软件对数据进行统计和简单分析，文中的数据结果均为平均值，并进行相应的图表绘制，各处理之间采用单因素方差分析（ANOYA）和Duncan 法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤理化性质的影响

根据试验后采样检测分析，土壤中pH、有机质、土壤容重、全氮、有效磷、速效钾的含量见表1。由表1 可知，与CK 相比，T1 至T4 处理土壤pH 均显著升高（P＜0. 05），分别提高了2.94%、3.26%、3.75%、3.92%；T1 至T4 处理土壤有机质的含量均呈上升趋势，且各处理土壤有机质含量差异不显著（P＞0.05），其中T4 有机质含量最高，为24.47 g/kg；与CK相比，T1 至T4 处理土壤容重均呈下降趋势，分别降低了3.52%、6.34%、7.04%、7.04%，而各处理土壤容重与对照组差异不显著（P＞0.05）。与CK 相比，T1至T4 处理土壤全氮、有效磷、速效钾的含量均有一定程度的提高，全氮与速效钾的含量均呈先增加后降低的趋势，其中T4 处理有效磷显著高于对照（P＜0.05），T3 与T4 处理速效钾显著高于对照（P＜0.05）。有机肥配施土壤调理剂能够有效改善土壤pH，降低土壤容重，增加土壤中有机质、全氮、有效磷与速效钾的含量，并为作物的生长提供大量营养元素。

表1 不同处理土壤的理化性质

2.2 不同处理土壤理化性质间的相关性分析

不同处理土壤理化性质之间的相关性分析见表2。由表2 可知，土壤pH 与有机质、全氮、速效钾呈正相关，与容重呈负相关。土壤pH 与有效磷呈显著正相关（P＜0.05），有效磷与速效钾呈极显著正相关（P＜0.01）。由于试验区土壤呈弱酸性，土壤调理剂本身pH 较高，且含有大量矿质元素，有机肥含有大量有机质与氮磷钾，因此有机肥配施土壤调理剂能够在一定程度上调节土壤pH，增加土壤有机质、全氮、有效磷与速效钾的含量，降低土壤容重，提高土壤肥力，有利于植物生长发育。

表2 不同处理土壤理化性质之间的相关性分析

2.3 不同处理对玉米产量的影响

有机肥配施土壤调理剂对玉米产量的影响见图1。施用一定量的土壤调理剂与有机肥后各处理玉米的产量均呈上升趋势，随着有机肥用量的增加，玉米产量增加不明显。与CK 相比，T1 至T4 处理的玉米子粒产量分别增加了4.55%、5.95%、7.16%、7.56%，且T2 至T4 处理玉米产量显著高于对照（P＜0.05），其中T4 处理增产效果最好，产量为8 719 kg/hm2。这表明适当的增施有机肥与土壤调理剂能够提高玉米产量。

图1 不同处理对玉米产量的影响

3 讨论

有机质是评价土壤肥力的重要指标，是微生物生命活动能量的来源，为植物的生长发育提供养分，肥沃的土壤能够促进植物生长与发育，有助于农作物产量的提高［17，18］。施用有机肥与土壤调理剂能够提高土壤肥力，改善土壤结构，改善过量施用化肥造成的土壤板结与土壤酸化等问题［19，20］。有机肥含有大量的有机质、氮、磷、钾与矿质元素，有助于改善土壤肥力和补充土壤养分库。冯焕德等［21］研究表明，施用羊粪有机肥能降低果园土壤容重，增加土壤总孔隙度，提高土壤养分含量。土壤调理剂中含有大量的Si、Ca、Mg 等元素，且自身pH 较高，在一定程度上能够提升土壤pH，并为土壤提供大量矿质元素，同时土壤调理剂中高活性物资以水为媒介，能够改良土壤结构，增强土壤的通透性［22］。施用有机肥与土壤调理剂后，土壤pH、有机质、容重、全氮、有效磷、速效钾均得到改善，土壤pH 与有效磷呈显著正相关，有效磷与速效钾呈极显著正相关，T4 处理土壤pH、有效磷、速效钾的改善效果显著，这与常虹等［19］的研究一致。当有机肥的施用量为4 500 kg/hm2时，随着有机肥用量的增加，土壤肥力增加量逐渐降低，考虑施肥量与经济等综合因素，T3 处理效果较好，该处理土壤pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾的含量较对照组分别提高了3.76%、8.37%、8.97%、11.36%、14.02%，土壤容重降低了7.04%。

较好的土壤肥力有助于植物的生长发育，并能够提高农作物的产量与品质。曾强等［23］研究表明，农家肥添加功能菌剂配施土壤调理剂能够有效促进烟株的生长发育，提高烟株的抗病性和烟叶产量。谢元梅等［24］研究表明，有机肥与土壤调理剂配施对蜜脆果实品质具有改善作用，有助于提高单果重量。周先林等［25］通过研究土壤调理剂与有机肥配施对西瓜生长、产量及品质的影响，发现土壤调理剂和有机肥配施可有效促进西瓜生长发育，提高西瓜产量和品质，同时对西瓜田间长势和抗病性也有一定促进作用。研究表明，有机肥与土壤调理剂能够在一定程度上提高玉米产量，且T2 至T4 处理玉米的产量显著高于对照。随着有机肥用量的增加，玉米产量增加趋势逐渐降低。因此，施用有机肥与土壤调理剂时需对土壤理化性质、作物产量与经济效益进行综合考虑，应因地制宜，结合当地实际生产情况进行考虑施用量。

4 结论

1）有机肥配施土壤调理剂对土壤改良效果较好，使土壤环境能够更好的适应植物的生长与发育。土壤pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾的含量较对照组分别提高了2.94%～3.92%、4.03%～9.58%、4.49%～6.41%、6.22%～11.92%、7.72%～13.49%，土壤容重降低了3.52%～7.04%。

2）相关分析表明，土壤pH 与有机质、全氮、速效钾呈正相关，与容重呈负相关。土壤pH 与有效磷呈显著正相关，有效磷与速效钾呈极显著正相关。

3）施用一定量的土壤调理剂与有机肥能有效提高玉米的产量，但随着有机肥用量的增加玉米产量增加量呈降低趋势，考虑施肥量与经济等综合因素，施用1 500 kg/hm2土壤调理剂与45 00 kg/hm2有机肥效果较好。