姜佰文，謝曉偉，王春宏，張 迪，郭 婷，陶 韜，徐赫男，朱鐵男

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030）

我國肥料施用量較高，肥料負效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，產(chǎn)量增幅較小，肥料利用率下降，糧食品質(zhì)降低，浪費資源且農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境惡化[1]。因此，在作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)前提下，提高肥料利用率，減少化肥用量成為亟待解決問題。腐殖酸是一種高分子化合物，在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用廣泛。腐殖酸能夠改善土壤理化性質(zhì)，增強土壤酶活性，促進土壤有機物分解和轉(zhuǎn)化，提高肥力[2]，吸附重金屬形成螯合物，降低其危害[3]。

彭正萍等研究表明，腐殖酸能刺激作物生長發(fā)育，增強根系活力，促進作物養(yǎng)分吸收，有效提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[4-6]。目前有關(guān)玉米減量施肥研究較多，主要集中在減少N肥施用，而將N、P、K肥料均減量用于玉米大田試驗研究鮮有報道。本研究應(yīng)用配施腐殖酸，在保證玉米穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)前提下，提高肥料利用率、促進玉米養(yǎng)分吸收，為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗自2017年5月開始，地點為黑龍江省綏化市北林區(qū)太平川鎮(zhèn)團結(jié)村，地理坐標126°47'E，46°35'N，海拔158 m。中溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫1.3～4.0℃，年平均降雨量483 mm，60%降水集中在7～8月，平均活動積溫2 400～2 700℃，無霜期40～120d，供試玉米品種為鑫鑫1號。供試肥料：尿素（N：46%），磷酸二銨（18%P2O5：46%），氯化鉀（K2O：60%），腐殖酸肥料（腐殖酸含量為35%），供試土壤類型為草甸黑土。土壤測定基本理化性質(zhì)：堿解氮167.65 mg·kg-1，速效磷20.01 mg·kg-1，速效鉀 149.83 mg·kg-1，有機質(zhì)27.67 g·kg-1，pH 5.97。

1.2 試驗方法

大區(qū)試驗共設(shè)6個處理，施肥量如表1所示。

表1 施肥方案Table 1 Fertilization scheme (kg·hm-2)

采用德國格蘭免耕播種施肥機作業(yè)播種施肥，播種日期2017年5月2日，每個處理播種10壟，壟長75 m，壟寬0.9 m，種植密度5.6萬株·hm-2。大喇叭口期追肥，腐殖酸肥料全部作種肥，MY處理參照綏化地區(qū)肥料常規(guī)施用量。

1.3 測定項目及方法

分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期和成熟期取有代表性植株9株，測定株高、鮮重、葉片SPAD值等指標。取長勢均勻面積為10 m2試驗田玉米，曬干脫粒稱重，以含水量14%重量折算小區(qū)產(chǎn)量；另取30穗玉米考種，調(diào)查穗長、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、行粒數(shù)和禿尖長，測定百粒重。取每小區(qū)植株樣，分為籽粒、莖、葉、苞葉、穗軸，計算各器官生物量，烘干粉碎，測定各器官氮含量及其累積量，計算氮肥利用效率。植株樣品采用硫酸-雙氧水法消煮，全氮采用雙通道流動分析儀測定。

計算公式參考文獻[7]方法。

氮素積累量（kg·hm-2）=干物重×氮含量；

氮肥偏生產(chǎn)力（kg·kg-1）=施氮肥區(qū)產(chǎn)量/施氮肥量；

氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg·kg-1）=（施氮肥區(qū)產(chǎn)量-不施氮肥區(qū)產(chǎn)量）/施氮肥量；

氮肥利用效率（%）=（施氮肥區(qū)植株地上部氮素積累量-不施氮肥區(qū)植株地上部氮素積累量）/施氮量×100%；

氮肥貢獻率（%）=（施氮肥區(qū)產(chǎn)量-不施氮肥區(qū)產(chǎn)量）/施氮肥區(qū)產(chǎn)量×100%；

增產(chǎn)率（%）=（減量施肥區(qū)產(chǎn)量-常規(guī)施肥區(qū)產(chǎn)量）/常規(guī)施肥區(qū)產(chǎn)量×100%。

1.4 統(tǒng)計分析

用SPSS19.0軟件處理和分析，單因素方差分析（One-way ANOVA）和Duncan法比較差異性。

Microsoft Excel 2013制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米農(nóng)藝性狀影響

2.1.1 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米株高影響

不同施肥量下株高動態(tài)變化見表2。

由表2可知，玉米株高從拔節(jié)期到大喇叭口期急劇增加，灌漿期趨于穩(wěn)定。整體表現(xiàn)為MY-20%＞MY-10%＞MY＞MY-30%＞MY-40%＞CK。拔節(jié)期，各處理間差異顯著，MY-10%、MY-20%較MY升高15.15%、17.97%。拔節(jié)期后株高急劇增加，大喇叭口期MY-10%、MY-20%高于常規(guī)施肥2.24%、7.57%,且與常規(guī)施肥處理差異顯著。生育后期作物主要為生殖生長，營養(yǎng)生長速度減緩，灌漿期株高基本停止生長，MY-10%、MY-20%處理和常規(guī)施肥處理差異顯著，MY-10%、MY-20%較MY增加3.57%、6.83%，MY-30%、MY-40%處理分別較MY下降0.99%、3.14%差異不顯著。

表2 不同處理玉米株高Table 2 Maizeplant height at different treatments (cm)

2.1.2 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米鮮重影響

不同處理玉米鮮重見表3。

由表3可知，玉米鮮重隨生育期推進呈先增后降趨勢。拔節(jié)期各處理鮮重MY-10%、MY-20%較高，較MY升高49.93%、75.39%，MY-30%、MY-40%較MY分別下降5.96%、29.10%，各施肥處理間差異顯著。拔節(jié)期至大喇叭口期玉米鮮重增加迅速，各處理之間趨勢與拔節(jié)期相同，MY-20%處理為最高值，MY-30%、MY-40%較MY下降0.19%、3.64%，降幅較拔節(jié)期小。灌漿期玉米鮮重達最高值，MY-20%鮮重最高處理，較MY升高1.67%，MY-30%、MY-40%較常規(guī)施肥降低。成熟期植株鮮重下降，作物含水量降低，與MY相比MY-10%、MY-20%處理分別升高9.03%、20.20%。

表3 不同處理玉米鮮重Table 3 Maize fresh weight at different treatments (g)

2.1.3 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米SPAD影響

不同時期玉米葉片SPAD值變化見圖1，隨生育時期推進，玉米葉片SPAD值呈先升后降趨勢，即在拔節(jié)期上升，大喇叭口期達最大值，灌漿期略有回落。拔節(jié)期MY-10%、MY-20%較MY增加0.32%、0.52%，MY-30%、MY-40%較MY下降，但未達顯著差異。大喇叭口期減量施肥均高于常規(guī)施肥處理，減肥處理較MY升高1.98%～5.31%。灌漿期SPAD值MY-20%為最高值，較MY提高4.77%。

圖1 不同處理玉米葉片SPAD值變化Fig.1 Maize leaves SPAD at different treatments

2.1.4 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米全株干物質(zhì)積累與分配影響

由圖2可知玉米干物質(zhì)積累量隨生育期推進呈不斷上升趨勢，拔節(jié)期各處理干物質(zhì)積累量為MY-10%、MY-20%較高，較MY提升8.38%、26.12%，MY-30%、MY-40%則下降18.62%、28.18%，處理間差異顯著，不同肥料施用量顯著影響生育前期干物質(zhì)積累量。大喇叭口期玉米干物質(zhì)積累量迅速增加，仍為MY-20%施肥處理最高，MY-10%次之，分別較MY升高0.98%、2.68%，與MY相比MY-30%、MY-40%分別下降4.07%、5.68%，MY與減量施肥處理均無顯著差異。大喇叭口期后作物主要為生殖生長，灌漿期作物干物質(zhì)累積迅速，MY-20%為干物質(zhì)最高處理，MY-10%、MY-20%處理分別較MY增加0.28、1.62%，MY-10%、MY-20%與常規(guī)處理無顯著差異，MY-30%、MY-40%較常規(guī)處理顯著下降。成熟期MY-20%處理為最高值，MY-10%次之，分別較MY增加2.21%、0.67%，MY-30%、MY-40%下降但未達顯著差異。

圖2 不同處理玉米干物質(zhì)積累與分配Fig.2 Accumulation and distribution of maize dry matter under different treatments

隨時間推移，玉米營養(yǎng)器官占比減少，生殖器官比例逐漸增大。拔節(jié)期各器官干物質(zhì)積累量為葉大于莖，各占全株玉米56.43%～67.03%、33.06%～43.56%。大喇叭口期各器官干物質(zhì)積累量為莖大于葉，各占全株玉米60.08%～64.81%、35.42%～39.18%。在大喇叭口期后作物主要為生殖生長，灌漿期玉米籽粒形成，生殖器官比例提升較大，占玉米全株59.93%～61.73%，成熟期較灌漿期達67.09%～70.21%，其中籽粒占55.13%～57.63%，減量施肥處理籽粒所占全株比重均高于常規(guī)施肥處理。

2.1.5 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米成熟期植株性狀影響

由表4可知，植株莖粗、穗長在MY-20%達最大值，而后隨施肥量下降而下降，MY-10%、MY-20%、MY-30%較MY增加2.73%、10.52%、0.93%；1.07%、1.96%、1.02%，各施肥處理間無顯著差異。穗粗隨施肥量下降而減小，MY與MY-10%無顯著差異，但與MY-20%、MY-30%、MY-40%差異顯著，常規(guī)施肥為禿尖長度最短處理，較MY-20%處理無顯著差異，與其他處理差異顯著。MY-10%、MY-20%、MY-30%、MY-40%分別較常規(guī)處理含水量降低17.00%、15.44%、15.14%、8.39%，MY-10%、MY-20%、MY-30%與常規(guī)處理差異顯著。

2.2 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米植株各器官氮含量、積累量影響

2.2.1 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米成熟期氮含量影響

由圖3可知，CK處理始終處于最低水平，常規(guī)處理MY相比CK籽粒、莖、葉、苞葉、穗軸氮含量均有提升，葉片、苞葉氮含量與常規(guī)處理差異顯著，施肥可顯著提高玉米各器官氮含量。MY-20%為籽粒、莖桿氮含量最高處理，與常規(guī)處理MY相比MY-10%、MY-20%、MY-30%處理籽粒氮含量分別提升3.39%、6.22%、0.52%，莖稈氮含量提升2.45%、5.28%、0.88%。MY-40%籽粒、莖稈氮含量較常規(guī)處理MY分別下降3.74%、1.51%。玉米葉片、苞葉、穗軸的氮含量隨施肥量減少而下降，但均無顯著差異，與常規(guī)施肥MY相比減量施肥葉片氮含量分別下降0.83%～5.13%，苞葉氮含量下降2.55%～7.79%，穗軸氮含量下降8.74%～9.50%。

表4 成熟期不同處理玉米植株性狀Table4 Maizeplant characteristicsat different treatmentsin thematurity

圖3 成熟期玉米各部位氮含量Fig.3 Maize nitrogen content in different parts at different treatments in the maturity

2.2.2 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米葉片氮積累量影響

玉米葉片氮積累如圖4所示，拔節(jié)期上升，大喇叭口期達最大值，大喇叭口期之后開始下降，成熟期達最低值。CK處理始終處于最低水平，常規(guī)處理MY相比CK葉片氮含量積累量升高28.25%～52.52%，與各施肥處理差異顯著，施用肥料可有效增加玉米葉片氮含量。拔節(jié)期，各處理之間差異顯著，MY-20%為氮積累量最高處理，MY-10%、MY-20%分別較MY處理提高8.22%、40.42%。在大喇叭口期植株氮積累量急劇增加，MY-10%、MY-20%處理分別較MY增加2.01、5.26%，MY-20%處理與MY差異顯著。灌漿期，氮素逐漸向籽粒轉(zhuǎn)移，葉片氮積累量下降，以常規(guī)處理MY為最高值，MY-10%、MY-20%、MY-30%、MY-40%分別較MY下降1.73%、4.64%、6.87%、11.41%。成熟期植株的葉片氮積累量下降到最低值，植株氮完成向籽粒轉(zhuǎn)移，氮積累量較低。仍為常規(guī)處理MY為最高值，減量施肥處理較MY下降3.57%～12.65%，MY處理與MY-30%、MY-40%處理差異顯著。

圖4 不同處理玉米葉片氮積累Fig.4 Nitrogen accumulation in maize leaves at different treatments

2.2.3 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米莖稈氮積累量影響

植株莖稈氮積累量如圖5所示，拔節(jié)期為MY-20%處理莖稈氮積累量最高，其次為MY-10%處理，MY-10%、MY-20%分別較常規(guī)處理增加4.22%、20.45%，與常規(guī)處理差異顯著。大喇叭口期莖稈氮積累量迅速增加，各處理變化規(guī)律與拔節(jié)期相同，MY-10%、MY-20%較MY增加1.71%、3.61%，與MY差異不顯著。灌漿期莖稈氮積累量開始回落，氮素向籽粒轉(zhuǎn)移，處理之間差值較小，MY-20%為氮積累量最高處理，MY-10%、MY-20%較MY增加0.19%、0.64%，各施肥處理間未達差異顯著。成熟期MY-10%、MY-20%分別較MY處理增加0.26%、0.32%，與MY無顯著差異。

圖5 不同處理玉米莖稈氮積累變化Fig.5 Nitrogen accumulation in maizestemsat different treatments

2.2.4 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米營養(yǎng)體和籽粒氮積累量影響

由表5可知，CK處理始終處于最低水平，常規(guī)處理MY相比CK苞葉、穗軸、籽粒增加37.86%～41.90%、32.71%～36.75%、31.91%～36.69%，與各施肥處理差異顯著。灌漿期為MY-20%處理苞葉和穗軸氮積累量較高，其次為MY-10%處理，MY-10%、MY-20%較MY苞葉增加14.27%、20.49%，穗軸增加14.38%、19.52%，籽粒氮積累量除MY-40%外，施用腐殖酸處理均高于MY常規(guī)施肥，MY-10%、MY-20%、MY-20%較MY增加4.22%、10.00%、0.07%，MY-20%與常規(guī)處理差異顯著。成熟期植株穗部營養(yǎng)體氮積累量下降，氮素向籽粒轉(zhuǎn)移，穗軸為MY常規(guī)施肥處理較高，與其他處理差異顯著，較MY-20%處理增加4.76%，配施腐殖酸可使穗軸氮積累充分向籽粒轉(zhuǎn)移。苞葉、籽粒氮積累量變化規(guī)律與灌漿期相同，籽粒氮積累量MY-10%、MY-20%、MY-30%較MY增加5.15%、11.59%、0.91%，MY-20%處理與常規(guī)施肥MY差異顯著。合理減量施肥利于提高玉米氮素由穗部向籽粒轉(zhuǎn)移，提高籽粒氮含量。其中MY-20%處理最佳。

表5 穗部營養(yǎng)體和籽粒氮積累量Table 5 Nitrogen accumulation of maize ear and grain at different treatments (kg·hm-2)

2.3 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米產(chǎn)量及構(gòu)成要素影響

不同處理玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素見表6。

由表6可知，與MY相比MY-10%、MY-20%、MY-30%百粒重分別增加6.49%、3.98%、0.11%，MY-40%百粒重較MY降低，但差異不顯著。減量施肥處理較常規(guī)處理增產(chǎn)0.82%～7.60%，MY-20%處理產(chǎn)量最高，在MY-40%時產(chǎn)量出現(xiàn)大幅下降，但仍高于常規(guī)施肥，合理減量施肥才能獲得高產(chǎn)。籽粒高含水量，低百粒重則常規(guī)施肥產(chǎn)量較低，說明合理減量施肥配施腐殖酸可提高玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子和產(chǎn)量，其中減量施肥20%配施腐殖酸效果較好，產(chǎn)量達10 517.84 kg·hm-2。

表6 不同處理玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素Table 6 Maize yield and yield factors at different treatments

2.4 應(yīng)用腐殖酸減肥對玉米氮肥效率影響

由表7可知，各減量施肥處理氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥貢獻率、氮肥利用率均高于常規(guī)施肥處理，隨施肥量降低，氮肥農(nóng)學(xué)效率逐漸增高，MY-40%處理回落，但仍高于常規(guī)施肥處理，MY-30%氮肥農(nóng)學(xué)效率最高，較常規(guī)處理高70.33%，與常規(guī)處理差異顯著。氮肥偏生產(chǎn)力隨著施肥量下降而升高，MY-10%、MY-20%、MY-30%、MY-40%分別較常規(guī)增加18.32%、32.27%、46.39%、60.80%，且各處理間差異顯著。氮肥貢獻率MY-10%、MY-20%、MY-30%、MY-40%分別較常規(guī)增加17.87%、18.52%、14.11%、0.57%。氮肥利用率MY-20%處于最高值，較常規(guī)施肥增加51.61%與常規(guī)施肥處理差異顯著。綜上，在減量施肥20%條件下，氮肥貢獻率、氮肥利用率最優(yōu)且均與常規(guī)處理差異顯著，在減量施肥40%條件下，氮肥農(nóng)學(xué)效率、貢獻率和利用率有所降低，但仍高于常規(guī)處理。

表7 不同處理玉米氮肥效率Table 7 Maize nitrogenous fertilizer utilization efficiency at different treatments

3 討論與結(jié)論

肥料施用是玉米實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵因素，合理肥料施用量可增加作物產(chǎn)量、提升肥料利用率。因此，在玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)條件下合理減量施肥非常重要。本研究結(jié)果表明，MY-10%、MY-20%處理在各時期株高、鮮重均優(yōu)于常規(guī)施肥處理，差異顯著。徐鈺等研究也表明，施氮量較少處理（180 kg·hm-2）玉米株高、莖粗優(yōu)于高量施氮處理（330 kg·hm-2），與本研究結(jié)果一致[8]，適量減量施肥和腐殖酸配施有利于提高玉米株高。玉米葉片SPAD值在大喇叭口期減量施肥處理均高于常規(guī)施肥，MY-20%與常規(guī)施肥差異顯著。袁天佑等研究結(jié)果表明腐植酸+常規(guī)施肥減氮15%處理提高生物學(xué)性狀指標效果最佳[9]，與本研究結(jié)果一致，適量減量施肥配施腐殖酸可提高玉米株高、鮮重、SPAD值，促進植株生長發(fā)育。

干物質(zhì)積累量是影響產(chǎn)量直接因素，本研究結(jié)果表明，隨化肥用量下降，植株干物質(zhì)積累量呈先增后降趨勢。生育內(nèi)MY-20%處理始終處于最高值、MY-10%次之，均高于常規(guī)施肥處理。腐殖酸可增加葉片葉綠素含量，促進光合產(chǎn)物形成和干物質(zhì)積累。薛世川等研究表明施用腐殖酸可有效提高小麥抗旱防衰能力，增加干物質(zhì)量累積[10]。袁麗峰研究表明，配施腐殖酸能有效增加玉米干物質(zhì)積累量[11]，與本研究結(jié)果一致，合理減量配施腐殖酸可有效提高玉米全株干物質(zhì)積累量。減量施肥處理在灌漿期和成熟期籽粒占全株干物質(zhì)積累比例較高，說明減量配施腐殖酸在生育后期促進葉片和莖稈干物質(zhì)向穗部營養(yǎng)體轉(zhuǎn)移，最終增加籽粒干物質(zhì)積累實現(xiàn)高產(chǎn)。戴明宏等研究表明，減量施肥促進生育后期干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運，與本研究結(jié)果一致，合理減量施肥配施腐殖酸處理可有效促進籽粒干物質(zhì)分配[12]。

玉米生長發(fā)育受養(yǎng)分供應(yīng)和積累直接影響，因此掌握作物養(yǎng)分吸收和積累規(guī)律利于實現(xiàn)玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。郝青等研究認為腐植酸與無機復(fù)混肥配施可顯著增加玉米根、莖稈和籽粒中氮含量，促進根和莖稈中氮向籽粒轉(zhuǎn)移，與本研究結(jié)果一致[13]。本試驗結(jié)果表明，減量施肥配施腐殖酸中MY-10%與MY-20%處理并未使玉米氮含量降低，反而提升莖稈和籽粒氮量，這是由于腐植酸使尿素緩慢釋放養(yǎng)分，降低氮淋溶速度和比例，抑制脲酶活性，減緩硝化作用程度，肥效延長[14-15]，另一方面施用腐殖酸影響玉米土壤環(huán)境，使有機質(zhì)、堿解氮含量升高[16]。成熟期減量施肥處理分配到籽粒氮積累量高于常規(guī)施肥處理，因此減量施肥配施腐殖酸增加氮素向籽粒轉(zhuǎn)移，使籽粒氮積累量始終保持較高水平。

王友華等研究結(jié)果表明，施肥量過高時產(chǎn)量下降[17]。本試驗結(jié)果表明，減量施肥處理產(chǎn)量均高于常規(guī)施肥處理，常規(guī)施肥增產(chǎn)7.60%～0.82%，其中MY-10%處理和MY-20%處理顯著高于常規(guī)施肥，MY-20%處理產(chǎn)量高達10 517.84 kg·hm-2，說明配施腐殖酸可有效增加玉米產(chǎn)量，與劉艷麗等研究結(jié)果一致[18-19]，但與秦文等施用80%氮肥增施腐殖酸液肥降低玉米產(chǎn)量結(jié)果不同，可能是土壤肥力和腐殖酸類型不同所致[20]。

肥料利用效率是作物對肥料吸收與利用主要指標。施用肥料可有效提高玉米產(chǎn)量，但是施用量會過高則不利于產(chǎn)量、肥料偏生產(chǎn)力、利用率提高。本試驗研究結(jié)果表明，隨化肥施用量降低，氮肥偏生產(chǎn)力呈上升趨勢，顯著高于常規(guī)施肥，本試驗中氮肥偏生產(chǎn)力較高，減肥處理肥料施用量較低，產(chǎn)量較高。郝青等研究結(jié)果表明，腐殖酸與無機肥料施用可提高作物產(chǎn)量和氮肥利用率[13]，與本試驗結(jié)果一致，減量施肥處理肥料利用率均顯著高于常規(guī)施肥處理，促進肥料吸收，顯著提升玉米氮肥利用效率。

綜上，本文在大田條件下研究玉米農(nóng)藝性狀、氮素積累及產(chǎn)量變化不僅與化肥和腐殖酸配施比例有關(guān)，還受腐殖酸類型，施用時間等因素影響，有待后續(xù)深入探討。

[參 考 文 獻]

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