施肥对玉米产量和利用效率的影响

施肥对玉米产量和利用效率的影响

0对水体污染严重,实际利用微生物肥在国内外研究结果的基础上，20世纪粮库总产量的1.2%和总产量的1.3%是化肥的贡献。如果化肥停止使用，全球作物产量将立即下降50%。中国在世界上10%的耕地中消耗了世界1.3%的肥料。单位面积上的肥料用量是世界平均水平的三倍。据预测,中国2030年化肥需求量在6600万t(折纯)以上,2030年要使全国1亿hm2耕地平均施肥水平达660kg/hm2是很难的,也是土壤、环境难以承受的。长期过量而单纯的施用化肥,会导致土壤理化性质恶化和肥料养分的不平衡,造成土壤肥力衰退,并使作物病虫害加剧。目前,中国农业污染量已占到全国污染总量(包括工业污染、生活污染与农业污染)的1/3~1/2。中国农田重金属污染中,大部分来自化肥、农药过量施用和规模养殖场畜禽粪便直接排放。中国化肥年施用量达到4400多万t,其中氮肥施用量达2500万t,单位面积氮肥施用量是美国的3倍、法国的1.5倍,然而肥料的有效利用率不足50%,大部分流失到江河湖泊中,污染了水体环境。未来肥料研究的重点应当是如何提高肥料效率与利用率,而不是继续大幅度的提高施肥水平。因此,研究科学合理施肥和提高肥料效率是未来农业研究的重点,也是发展循环农业的重要技术手段。河西走廊一带目前仍然较多地沿用传统的“资源—产品—废弃物排放”直线流动的农业经济模式,导致资源的高消耗、污染物的高排放,物质和能量的低利用,造成了农业资源和农业生态较为严重的破坏,寻求新的农业增长方式、大力发展循环农业成为河西地区农业可持续发展的必然选择。循环农业就是把循环经济理论应用于农业系统,以生态经济学和生态技术学原理及其基本规律作为指导,在农业生产过程中和产品生命周期中减少自然资源、物质的投入量和废弃物的排放量,实现较少废弃物的生产和提高资源利用效率的农业生产方式。减量化、再利用、再循环是循环农业的主要特点。因此,发展在河西地区发展循环农业对农业可持续发展有重要意义。微生物肥是以微生物的生命活动导致农作物得到特定肥料效应的一种制品,它的作用不限于提高植物的元素营养水平,还包括了产生的植物生长激素对植物的刺激作用,促进植物对营养元素的吸收作用,或者是拮抗某些病原微生物的致病作用,减轻作物病虫害而导致的产量增加。总体来讲微生物肥料有如下作用:增进土壤肥力;制造和协助农作物吸收营养;增加植物抗病和抗旱能力;增加作物的产量提高作物的质量。此研究通过配施生物菌肥对玉米水、肥及光能利用率的影响,寻找生物菌肥与化肥之间的最佳配施方式,达到减少化肥用量的同时保证玉米稳产,为循环农业中减量化生产提供理论依据和技术基础。1材料和方法1.1气候条件。气候试验于2009年在甘肃省武威市甘肃农业大学校地联合基地进行。试区位于甘肃河西走廊东端,属冷温带干旱区,是典型的大陆性气候,日照充足,干燥少雨,春季多风沙,夏季有干热风。平均海拔1531m,年均降水量160mm左右,蒸发量1919mm,干燥度5.85,年平均气温7.8℃,≥10℃积温为2985℃。全年无霜期156天,年日照时数2945h。年均大风日数12天,年均沙尘暴日数为9天,最多年沙尘暴日数为34天,试区土壤为荒漠灌淤土,前茬作物为玉米,肥力水平中等。1.2微生物技术参试玉米为‘沈单3号’,生物菌肥为冀微生物磷钾肥,由河北冀微生物技术有限责任公司生产,每克含有效菌数不低于2亿个;尿素(N46%)生产厂家为甘肃刘化(集团)有限责任公司;磷酸二铵(N18%,P2O546%)生产厂家为云天化国际。1.3安施量及施量试验采用单因素随机设计,设3个处理(A),A1只施用氮、磷化肥,施肥量为当地当前最佳水平(N:450kg/hm2、P2O5:225kg/hm2),即农技部门推荐,农民当前普遍采用的高产施肥指标,A2化肥施量在A1的基础上减量15%(N:382.5kg/hm2、P2O5:191.25kg/hm2),同时配施生物菌肥(30kg/hm2);A3化肥施量在A1的基础上减量30%(N:315kg/hm2、P2O5:157.5kg/hm2),配施生物菌肥(30kg/hm2)。其中全部的生物菌肥和磷二铵作基肥,尿素分两次作追肥,在拔节期和抽雄期各施50%,每处理3次重复。试验小区长6.8m,宽5m。玉米宽窄行点播,宽行60cm,窄行40cm,株距27cm,薄膜覆盖,田间管理同当地大田。1.4肥料及光催化物用量土壤水分在播前和收获后分别打孔采样,0~110cm分层取土样,用烘干法测定;降水量和太阳辐射由试验区HL20型自动气象站测定。玉米采收获时每小区随机取10株进行室内考种,各小区单打单收测定实际产量。作物水分利用效率WUE(kg/m3)=Y/ET(Y—经济产量,ET为生育期蒸散量或作物生育期耗水量);肥料利用率RE=[(U1-U0)/F]×100%(U1、U0分别为施肥区与对照区单位面积作物吸收的养分量,F为单位面积肥料养分N、P2O5投入量);光能利用率E=(H×W/ΣQ)×100%(W—单位土地面积上作物有机干物质的质量,H—单位质量有机干物质的产热率,玉米籽粒取16.3×103kJ/kg,秸秆取14.6×103kJ/kg,ΣQ—生育期间单位面积太阳总辐射逐日累加获得各生育阶段和全生育期的太阳总辐射量)。采用Excel2003和DPS7.05统计分析软件对数据进行处理,差异显著性分析采用LSD法进行。2结果与分析2.1对玉米生物产量的影响产量结果统计分析表明(表1),总的趋势是随着化肥施用量的减少,产量呈下降的趋势。其中,A1处理水平下的产量最高,达14844kg/hm2,A2和A3处理分别高0.12%,7.27%。方差分析表明,A1处理玉米经济产量与化肥减量15%同时施用生物菌肥的A2处理间差异不显著。而当化肥减量30%时(A3)经济产量明显幅度较大,与A1处理间差异达显著水平。不同施肥处理下玉米的生物产量变化趋势同经济产量。说明在当前施肥水平下,配合施用适量的生物菌肥替代15%的化肥,可达到减投稳产的目的,但化肥减量达30%及以上时减产严重。2.2不同施肥措施对玉米水分利用效率的影响由表2的统计分析看出,水分利用效率主要受耗水量和作物产量的影响,随着化肥施用量的减少,玉米的水分利用效率呈逐渐降低的趋势,不同施肥措施下玉米的水分利用效率表现为A1处理最大,达1.82kg/m3,较A2和A3处理分别高4.00%和7.77%。方差分析表明,A1和A2试验处理间无显著性差异,但与A3之间的差异都到达显著水平,说明在当前技术水平下,化肥减量15%的范围内,不会因养分的亏缺而抑制水分的有效利用。2.3对试验地施肥利用的影响玉米的肥料养分利用率主要取决于作物产量和肥料投入量。由表3看出,玉米的氮、磷肥料利用率在配施生物菌肥及化肥减量15%(A2)时最大,其中,A2处理氮肥利用率分别比A1和A3高4.62和0.4个百分点。磷肥利用率分别较A1和A3高3.19和0.24个百分点。方差分析表明,A2和A3处理的氮、磷肥利用率均与A1的差异均呈极显著水平。表明在当前施肥技术条件下,配施生物菌肥及化肥减量15%和化肥减量30%均可以显著提高玉米的肥料利用率,但化肥减量30%时玉米产量显著下降,说明配施生物菌肥及化肥减量15%为比较安全的施肥组合,生物菌肥的施用也只能在有限的范围内替代化学肥料。2.4化肥用量a和b由表4可知,玉米的光能利用率主要受玉米生物产量的影响。不同试验处理下玉米的光能利用率变化趋势接近于产量变化趋势。随着化肥施用量的减少,光能利用率呈减小趋势,A1处理的光能利用率分别较A2和和A3高0.01和0.04个百分点。方差分析表明:A2与A1之间的光能利用率无显著差异,A3处理的光能利用率与A1和A2间差异显著。3生物菌肥及化肥减量对作物水分利用效率的影响从此研究的结果看,配施生物菌肥对作物产量、作物的水分利用效率、养分利用效率、光能利用率都有一定的影响。首先,在河西绿洲灌区,高水肥条件下玉米产量最高,在化肥减量15%以内时,配施生物菌肥的措施下可实现玉米在一个高水平的稳产,但化肥减量超过30%时产量呈明显下降趋势,说明施用生物菌肥可以在有限的范围内替代减量的化肥。同时可以看出配施生物菌肥及化肥减量是通过影响产量来影响作物的水分利用效率的,这一结果与已有相似报道。不同处理下作物氮肥利用率分别为:27.58%,32.20%,31.79%;磷肥利用率分别为:19.12%,22.3%,22.07%,其趋势与赵士诚等关于氮肥减量后移对夏玉米氮素吸收利用的影响研究结论相符,其中,配施生物菌肥及化肥减量30%时玉米的N、P肥利用率均最大,表明玉米在较低的土壤肥力水平下得到了较高的肥料利用率。作物的光能利用率主要受光和面