深松與施用有機肥結合對玉米磷素吸收及產量的影響

張德偉，張寶海，蔣雨洲，劉春梅，謝秀芳，王廣成，王鵬

（1.黑龍江八一農墾大學，大慶 163391；2.大慶市肇州縣農業技術推廣中心；3.黑龍江省綏濱縣二九〇農場）

現代農業生產過程中，作物產量和品質收到廣泛的關注，因此提高作物產量以及品質尤為重要，然而解決辦法中最主要的措施之一就是施肥，與此同時，大量不合理的施肥模式給環境帶來了巨大的負擔。玉米是對肥料要求較高的作物之一，并且對化肥中磷素的要求更高。玉米的不同品種、不同的田間管理、不同耕作方式、不同試驗地氣候及土壤條件等的差異都會導致對最佳磷肥施用量的研究結果。對于化肥，適當增加化肥的使用量以及合理的化肥管理使用方法對提高玉米產量有促進作用[1]。同時，如何提高肥料的吸收利效率以及不同化肥類型的配比是時下研究的熱門話題，尤其是在目前的節肥增效的大趨勢下，發展可持續綠色農業顯得格外重要。

玉米對養分的吸收利用方式主要是通過根系所接觸的土壤磷素來獲取的?，F如今，大型耕作機械使得土壤耕作層變淺，作物根系生長空間變小發育受阻。深松可通過改變土壤耕作層，降低土層硬度，利于作物根系下扎，從而增加作物養分吸收深度，且隨生育進程的推進，對促進玉米深層根系活力影響更為顯著[2-4]，同時對土壤的蓄水保墑能力、作物對水肥的利用效率以及產量都有很大的提升[5-7]。隨著玉米生長進程的推進，根系活力在不同土層中的表現也截然不同，營養生長時多半活躍在10~20 cm土層，生殖生長時活躍層則會向20~40 cm土層移動[8]。

目前，農業生產中化肥的使用情況存在許多問題，養分配比不均、養分管理方法不適宜以及化肥不科學的使用量等等，進而造成肥料利用效率低的同時又對環境造成污染?；适褂弥胁磺‘數呐浔攘繒沟猛寥廊葜卦黾?，孔隙度下降以及土壤養分含量下降[9]。

大量研究表明有機肥在農業生產中發揮著重要的作用，較化肥相比，更有效的改變土壤養分供應環境，且養分種類全面，能保證作物在生育期內對養分的需求，從而對作物產量的提高有促進作用[10]。眾多有機肥的養分釋放速度較慢，單一的施入有機肥難以滿足作物生長發育前期對養分的需求，然而將有機肥替代部分化肥，與化肥配施則會在更大程度上培肥土壤，使得作物對化肥利用率、水分利用率以及作物的產量都有很明顯的提高[10-11]。目前土壤酸堿性情況不均，土壤的偏酸或偏堿都會不利于作物生長發育，然而有機肥則對這一現象具有緩解作用，并且會顯著提高土壤有機質含量[12-14]。

前人研究中，深松與有機肥結合對玉米磷吸收以及產量影響的相關研究較少，且傳統農業耕作方式對土壤的影響程度以及耕作層的深度不同，從而使添加的作物秸稈及有機肥等新型肥料在土壤中釋放養分的程度、效果和速率也存在巨大的差異。因此，研究以玉米品種鐵桿3 000為材料，在改變傳統耕作模式下探究深松與有機肥結合對玉米磷素吸收、產量以及肥料利用率的影響，進而分析玉米在生長過程中的需肥情況，旨在為玉米生產過程中有機肥的合理施用提供基礎理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019年4至10月，在黑龍江大慶市肇州縣進行，該試驗點雨季分明，降雨多集中在夏季，其中無霜期為120~130 d。試驗地位于：N 45°42′，E 125°14′，供試土壤類型為黑鈣土，前茬作物為玉米。土壤基礎養分含量：有機質33.2 g·kg-1，堿解氮為121 mg·kg-1，有效磷為14.9 mg·kg-1，速效鉀為147 mg·kg-1，pH值為7.5。

1.2 供試材料

供試品種為鐵桿3 000。

1.3 試驗設計

試驗采用大區對比法，每處理10畝，壟寬0.65 m，株距0.2 m，玉米種植密度為76 960株·hm-2，試驗共設3個處理：處理1（CK）：空肥區（不施任何肥料）；處理2（P0）：當地常規栽培模式（對照區，旋耕深度為15 cm）；處理3（P1）：深松+有機肥（秋季深松25~30 cm，有機肥用量為1 500 kg·hm-2，化肥用量減少20%）。處理2和處理3施入底肥復合肥料量（中化化肥有限公司生產，玉米專用肥N-P2O5-K2O=20-10-10）為750 kg·hm-2，施肥方法采用一次性機械施入基肥。

1.4 取樣及測定方法

植株樣品于玉米大喇叭口期、抽雄期和成熟期從每個小區取具有代表性和長勢相似的3株，將所取植株地上部按照不同器官對植株樣品進行清洗并將樣品擦干，105℃殺青半小時，70℃烘干至恒質量，烘干后稱量各器官干重，然后粉碎，進行植株全磷養分含量的化驗分析，并計算各處理的產量。每個處理內選擇地力均勻0.1畝玉米田內設定固定的采樣區，3次重復。

植株全磷測定采用過氧化氫-硫酸消化，鉬銻抗比色法[15]。

產量及其構成因素：在每個處理的試驗田內隨機取3個取樣點，面積20 m2。每個樣點連續取20穗，稱重、脫粒并稱籽粒重量，計算鮮穗出籽率，測定籽粒含水率（用水分儀測定水分）。

產量計算公式（kg·hm-2）：=收獲鮮穗重×鮮穗出籽率（%）÷收獲樣點實際面積×666.7×[1-籽粒含水率（%）]÷（1-14%）×15。

1.5 數據處理

采用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 17.0進行數據統計與分析。

2 結果與分析

2.1 深松和有機肥對玉米莖磷積累的影響

玉米深松結合施用有機肥料試驗中對玉米莖磷積累量影響結果（圖1），不同處理對玉米莖內磷積累量的影響在不同生育期存在較大差異，玉米莖部磷積累量隨著生育進程的推進存在差異，抽雄期和收獲期的玉米莖磷積累量表現均為P1>P0>CK。在抽雄期，P1處理磷積累量處于最高值，P0處理次之，CK處理最低，分別為40.89、31.42 kg·hm-2和13.51 kg·hm-2，P1處理分別高于CK、P0處理202.6%、30.1%，P1與CK、P0處理差異性顯著；在收獲期，P1處理處于最高值，其次為P0處理，CK最低，分別為23.67、23.19 kg·hm-2和12.99 kg·hm-2，P1、P0處理分別高于CK處理82.2%、78.5%，且2個處理與CK處理的差異均達顯著水平，P1處理較P0處理僅高出0.48 kg·hm-2，且2個處理對玉米莖部磷積累的影響處于同一差異水平。試驗結果表明，P1處理具有提高玉米莖對磷素吸收的能力。

圖1 深松和有機肥對玉米莖磷積累的影響Fig.1 Effect of deep pine and organic fertilizer on phosphorus accumulation in corn stem

2.2 深松和有機肥對玉米葉磷積累的影響

玉米深松結合施用有機肥料試驗中對玉米葉片磷積累量影響結果（圖2），玉米葉片磷積累量隨著生育進程的推進表現為先升高后降低的趨勢，各處理都在抽雄期達到最高值。從不同生育期的測定結果來看，3個處理對玉米葉片磷積累量的影響不同。在大喇叭口期，玉米葉片磷積累量表現為P0>P1>CK，P0處理玉米葉片磷積累量處于最高值，CK處理最低，分別高于CK、P1處理407.1%、3.9%，方差分析結果表明，P0、P1處理均顯著高于CK，P0和P1處理對玉米葉片磷積累的影響處于同一差異水平；在抽雄期，玉米葉片磷積累量表現為P1>P0>CK，P1處理處于最高值，CK處理最低，P1處理分別高于CK、P0處理103.6%、39.5%，方差分析結果表明，P1、CK和P0處理之間均差異達顯著水平；在成熟期，玉米葉片磷積累量表現為P1>P0>CK，P1處理分別高于CK、P0處理186.7%、27.1%，各個處理之間差異均達顯著水平。試驗結果表明，P1處理具有提高玉米葉片對磷素吸收的能力。

圖2 深松和有機肥對玉米葉磷積累的影響Fig.2 Effect of deep pine and organic manure on phosphorus accumulation in maize leaves

2.3 深松和有機肥對玉米籽粒磷積累的影響

玉米深松結合施用有機肥料試驗中對玉米籽粒磷積累量影響結果（圖3），不同處理可以提高玉米籽粒中的磷積累量，玉米籽粒磷積累量表現為P1>P0>CK。在收獲期，P1處理的磷積累量處于最高值，為85.87 kg·hm-2，P1處理分別高于CK、P0處理193.7%、31.3%，方差分析結果表明，3個處理之間差異均達顯著水平。試驗結果表明，P1處理對提高玉米籽粒磷吸收量效果最佳。

圖3 深松和有機肥對玉米籽粒磷積累的影響Fig.3 Effect of deep pine and organic manure on phosphorus accumulation in maize grain

2.4 深松和有機肥對玉米苞葉磷積累的影響

玉米深松結合施用有機肥料試驗中對玉米苞葉磷積累量影響結果（圖4），不同處理對玉米苞葉磷積累的影響存在差異，處理間表現為P1＞P0＞CK。收獲期，P1處理較P0處理相比，高出0.09 kg·hm-2，且P1和P0處理對玉米苞葉磷積累量的影響處于同一水平。試驗結果表明，P1處理促進玉米苞葉磷積累量增加的效果最佳。

圖4 深松和有機肥對玉米苞葉磷積累的影響Fig.4 Effects of deep pine and organic fertilizer on bract phosphorus accumulation in maize

2.5 深松和有機肥對玉米穗軸磷積累的影響

玉米深松結合施用有機肥料試驗中對玉米穗軸磷積累量影響結果（圖5），不同處理間玉米穗軸磷積累量差異較大，表現為P1＞P0＞CK。收獲期，P1處理磷積累量處于最高值，為10.32 kg·hm-2，較P0處理相比高出3.43 kg·hm-2，差異達顯著水平。試驗結果表明，P1處理可提高玉米穗軸磷積累量。

圖5 深松和有機肥對玉米穗軸磷積累的影響Fig.5 Effects of deep pine and organic fertilizer on maize cob phosphorus accumulation

2.6 深松和有機肥對玉米總磷積累的影響

玉米深松結合施用有機肥料試驗中對玉米總磷積累量影響結果（如圖6），玉米總磷積累量隨生育進程的推進表現出上升的趨勢，各處理在收獲期達到最高值，不同處理總磷積累量不同，抽雄期和收獲期的玉米總磷積累量表現均為P1>P0>CK。在大喇叭口期，3個處理的玉米總磷積累量處于較低水平，P0處理最高，且分別高出CK和P1處理5.74 kg·hm-2和0.27 kg·hm-2，3個處理之間差異均達顯著水平；在抽雄期，所有處理總磷積累量均高于大喇叭口期，P1處理總磷積累量達到最高值、P0處理次之、CK處理最低，分別為74.12、55.24 kg·hm-2和29.83 kg·hm-2，P1、P0處理較CK處理分別提高了148.4%、85.1%，P1處理與CK、P0處理之間差異均達顯著水平；在收獲期，P1處理始終處于最高值，P0處理次之，CK最低，分別為131.36、105.74 kg·hm-2和49.84 kg·hm-2，P1處理較CK、P0分別提高了163.5%、24.2%，其中P1處理與CK、P0處理之間存在顯著差異。從總磷積累量的變化規律來看，深松結合施用有機肥料在生育后期可以顯著的提高玉米對磷素的吸收能力。

圖6 深松和有機肥對玉米總磷積累的影響Fig.6 Effect of deep pine and organic fertilizer on total phosphorus accumulation in maize

2.7 深松和有機肥對玉米產量的影響

玉米深松結合施用有機肥料試驗中對玉米產量影響結果（圖7），P1處理對玉米產量產生了一定的影響。P1處理的玉米產量最高，為14.59 t·hm-2，與P0處理的玉米產量相比，雖然2個處理對玉米產量的影響處于同一水平，但較P0處理提高了19.68%，P0處理的玉米產量為12.19 t·hm-2。試驗結果表明，P1處理較P0處理可提高玉米產量，實際應用表現優于當地常規耕作。

圖7 深松結合施用有機肥料對玉米產量的影響Fig.7 Effects of organic fertilizer on corn yield in combination with deep pine

2.8 深松和有機肥對玉米肥料利用率的影響

圖8 可知，在磷肥利用率中，收獲期P1處理肥料利用率高出P0處理82.3%，差異性顯著。試驗結果表明，深松結合施用有機肥料能夠提高玉米肥料利用率。

圖8 深松結合施用有機肥對玉米收獲期肥料利用率的影響Fig.8 Effect of combined application of organic fertilizer on fertilizer efficiency at maize harvest time

3 討論

與常規農業栽培模式相比，深松和有機肥對于土壤的配肥以及促進作物對養分吸收的效果顯著[16-18]。研究發現，有機肥替代部分化肥且與深松配合栽培后，玉米的總磷積累量和產量顯著高于常規栽培（單施化肥）。表明，深松與有機肥配施產生的肥效更能滿足作物所需的養分，從而在達到減肥的條件下，又到達了增產的效果。這與鄭家明等[19]、邵紅英[20]、閆百瑩[21]研究結果一致。

磷素植株中重要的組成元素，移動性相對較弱。我國磷肥利用率偏低，僅為10%~20%[22-23]，如何提高肥料利用效率就顯得格外重要。研究發現，有機肥替代部分化肥且與深松配合栽培后，玉米對磷素利用效率顯著高于常規栽培（單施化肥）。表明，深松與有機肥配施對提高玉米磷素利用率有促進作用，因此，深松與有機肥配施的栽培模式更適宜玉米生長發育。這與前人的研究結果相吻合[24]。

合理耕作構建的表土與有機物的合理組合，既能改善土壤環境，又可促進土壤養分含量增加，進而使得作物增產。深松可增加土壤耕作層，使得土壤深層含水量增加及改善作物生長發育所需的土壤環境，從而提高玉米產量。劉玉濤等[25]研究得出秋季深松和春季深松壟作的方式相較于對照分別增產11.15%和7.26%。蘇麗麗等[26]研究得出深松能促進作物的營養生長以及生殖生長，促進作物增產，實現可持續綠色農業。鄭侃[27]試驗結果表明，深松與傳統耕作模式相結合較傳統耕作模式，可使玉米和小麥總體分別增產8.62%和10.17%。試驗證明深松結合施用有機肥料可顯著提高玉米產量，并使土地可持續發展，與前人的研究結果相似。但還需要進一步研究深松和施有機肥促進玉米生長，提高玉米產量、品質的原因及兩者之間的交互影響，并且還需探明深松單施有機肥是否能進一步提高玉米的產量與品質，化肥是否可以進行減量的等問題。

4 結論

在玉米養分吸收上，玉米總磷吸收量，在大喇叭口期至收獲期，P1處理較CK處理分別提高了387.9%、148.4%、163.5%；大喇叭口期，P1和P0處理均可提高玉米總磷量積累，3個處理之間對玉米吸收磷能力的影響均達到顯著差異，從整個生育時期來看，P1處理效果更佳。在玉米收獲期磷肥利用率上，P1處理相比P0處理提高了82.3%，可以顯著提高玉米對磷肥的利用效率。在玉米產量中，P1處理較P0處理提高了19.6%，綜合分析認為，深松配施有機肥具有促進玉米養分吸收的效果，是提高養分吸收利用效率和肥料利用率的重要有效措施，也是促進玉米增產的重要栽培模式。