农林论文增施有机肥可少用一半化肥并维持最高的玉米产量.doc

增施有机肥可少用一半化肥并维持最高的玉米产量 AbstractExcessive consumption of chemical fertilizer and pesticide leads to serious environmental pollution,while debases the quality of agricultural ecosystem. To decrease the damage of chemical fertilizer and maintain or increase the crop yield, straw-fertilizing-field after feeding animals is one important approach. Leaf area index and dry matter accumulation in M2 and M3 treatments were significantly higher than that of M1 (P<0.05). When organic fertilizer reached to 75kg·hm-2, reduced a half of common chemical fertilizer consumption realized not only the highest dry matter accumulation, but also gained the highest grain yield (12884.4 kg·hm-2). However, when organic fertilizer was added to150 t · hm–2, the increasing of both grain yield and biomass become smaller, indicating that the75kg·hm-2 organic fertilizer increasing at the base of M2 was ineffective. That the treatment of M2F2 gained the highest yield might be due to modest proportion of dry matter distribution in different organs, achieving the harmonization of source, sink and flow. Those factors together benefited for thetransportation of photosynthate to grain. This research could provide a useful reference for usingchemical fertilizer reasonably and lessening environmental pollution while guaranteeing the grain safety.Keywords: organic fertilizer; mineral fertilizer; maize; leaf area index; dry matter accumulation; yield1. 引言高投入、高产出和高效率为现代农业的主要特征。

为保证高产，需要向耕地持续投入大 量化肥 但是，滥施化肥不但不能有效增产反而会导致土壤理化性状改变，造成严重的 环境污染以氮肥为例，我国是世界上最大的氮肥生产与消费国，早在 1998 年我国农业 化学氮肥施用量就已突破 2.47×107 t，占世界同期氮肥用量的 29.7%[3]目前，我国化肥平均 施用量达 434.3 kg hm-2，是国际化肥安全施用上限(225 kg hm-2)的 1.93 倍，但利用率仅为40%左右, 其余 60%的化肥贡献给了土壤和地下水[4] 农产种植成本大幅上升、品质下降及 种地效益下降等负面问题的出现，也给化肥农业带来挑战大量化肥引起生态环境恶化，已 经成为全球生态问题，受到广泛关注[5]具有“长效肥料” 之称的有机肥, 具有养分齐全、平衡、稳肥性好、后效长的优点[6] 长期施用有机肥可改良土壤团块结构；提高土壤有机质含量；改善土壤理化性质；增加土壤生 物多样性；减少土壤对氮磷钾的固定，显著提高土壤肥力有机肥中的碳水化合物，在分解 过程中释放出热量，有利于提高地温，改良土壤耕性，延长土壤适耕期[7，8] 有机肥亦是我 国传统的农家肥料， 50 年代初，全国有机肥料占总用肥量的 99%以上，近年来，由于化肥的 大量使用，有机肥占总用肥的比例下降到 30%以下[7] ，导致耕地越种越瘦。

针对化肥和农药给生态环境和农产品所带来的诸多问题，国内外学者提出了许多替代模 式，寻求农业持续发展的新途径，其共同特点是保护环境，减少化肥、农药的施用，最大限 度地依靠有机肥来培肥土壤，保持肥力，持续供给农作物养分[9] 但是，在中国具体应用成 功的例子依然较少，其原因是对有机肥使用效果缺乏系统的试验证据如何尽可能多地将农 业和生活有机质废物投入再循环，在保障粮食安全的同时，减少化肥用量，改善农业生态环 境是本研究的切入点本研究的科学假设是，如果秸秆中的养分通过动物过腹还田，粮食带 走的养分不能有效还田，可通过增施化肥解决，按照粮食与秸秆比例为 1:1 计算，与现行的 化肥施用量相比，仅施加 1 半的化肥即可保证粮食产量不下降，甚至因改造了土壤理化和生物性质，产量还可略有提高本研究通过常规玉米在大田条件下试验，增加有机肥减少化肥用量，并保证玉米高产稳产，为高产、优质、生态、安全粮食生产提供科学依据2. 材料和方法2.1 试验设计本试验于 2005 年 10 月~2007 年 11 月在山东省泰安市山东农业大学玉米科技园(E117°9′，N36°9′) 进行，试验地所在区域为暖温带大陆性半湿润季风气候区，年平均气温13℃，平均降水量 675.3 毫米, 年均日照时数 2527.9 小时，年日照百分率 58.3%，年内无霜期 200 多天。

采用裂区设计，有机肥用量为主区，肥料梯度依次为 0（M1）, 75（M2）, 150（M3）t hm–2； 化肥处理为副区，化肥用量（单位 kg hm–2）为，F1 (N 84; P2O5 28; K2O 67)、F2 (N168; P2O556; K2O 134)、F3(N336; P2O5 112; K2O 268)，共 9 个处理，栽植小区面积为 27m2，小区之间设 50cm 宽保护行，3 次重复 供试材料为普通玉米(Zea mays L.)郑单 958，行距 67cm、株距 25cm，种植密度为 60000 株hm–2，开沟穴播，每穴 2 粒，播种深度为 5cm，其它管理措 施同常规大田考虑到今后发展秸秆畜牧业“过腹还田”，有机肥采用半熟的牛粪化肥中氮肥为尿素及 磷酸 2 铵（(NH4)2HPO4） ，磷肥为磷酸 2 铵（(NH4)2HPO4） ，钾肥为硫酸钾(K2SO4)氮肥分 两次施用，播种前基施总量的 1/3，大口期施 2/3，有机肥及磷、钾肥播种前 1 次性基施两 年试验结果趋势基本 1 致，表现出很好的重复性本文以 2006~2007 年度试验数据进行分析。

2.2 叶面积指数叶面积指数的测定采用叶面积指数法[10]，测量每片叶的叶长（ L） ，以叶片最宽处的宽 度作为叶宽(W)，计算单株叶面积 (LA)、叶面积指数(LAI)：单株叶面积(LA)=∑L×W×0.75叶面积指数(LAI)= 单株叶面积 ×单位土地面积株数/ 单位土地面积2.3 生物量及干物质分配在玉米关键生育时期取样，大喇叭口期分茎秆和叶片两部分，抽雄期分茎秆、叶片、苞 叶和穗轴 4 部分，成熟期分茎秆、叶片、穗轴、苞叶、籽粒 5 部分，于干燥箱 105℃杀青 30min 后，80℃烘干至恒重，测定干物质积累量2.4 数据分析本试验分 9 个小区 3 次重复数据分析采用 Microsoft Excel 2000 和 DPS7.5 统计分析软 件进行数据处理和差异性检验，多重比较运用 LSD 法采用 SigmaPlot10.0 绘制图形当 P<0.05 时，视各处理之间的差异为显著3. 结果3.1 叶面积指数的动态变化 由表 1 可以看出，有机肥处理的玉米叶面积指数显著高于不施有机肥处理组，其中大喇 叭口期和成熟其均以 M3（150 thm–2）处理最高，分别高出平均值 7%和 8%。

不施有机肥时， 抽雄期和成熟期叶面积指数均以 F2 处理略高，分别高出平均值 3%和 5%，统计检验不显 著有机肥施用量 M2（75 thm–2）水平下，F1 和 F3 处理的叶面积指数极显著高于 F2 处理，3 个时期 F2 处理的叶面积指数分别较均值低 6%、19%和 7%随着生育期延长，玉米叶面积指数均呈下降趋势，即使如此，在有机肥施用量为 75 thm-2 的条件下，正常化肥用量 F3处理的玉米叶面积指数依然表现最大有机肥 M3 水平下，叶面积指数以 F1 处理最高，但 随生育进程推进，从抽雄至成熟期的叶面积指数以 F2 处理的变化幅度最小，为 4.6~4.8，而F1 和 F3 的变化幅度分别为 4.9~5.7 和 4.6~5.23.2 干物质积累量动态变化表 2 显示，有机肥施用量 M1 处理下的玉米单株干物质积累量显著低于 M1 和 M2 处理在 M1 水平下，大喇叭口期干物质积累量以 F3 为最高， F2 与 F3 处理无显著差异；抽雄期 化肥处理间的干物质积累量差异表现为 F1>F3>F2；成熟期化肥处理间的干物质积累量差异表现为 F1>F3>F2，差异达极显著水平。

M2 水平下，大喇叭口期和抽雄期化肥处理间的差异表现 1 致，F2>F3>F1；成熟期干物质积累量 F2 与 F3 处理之间无显著差异，但极显著高于 F1 处理（P<0.0001） ，说明在有机肥用量为 75kg·hm-2 时，常规化肥用量减半不会降低成 熟期的干物质积累M3 水平下，大喇叭口期和抽雄期干物质积累以 F3 处理最高[3] ，较该条 件下均值分别高出 4%和 6%；成熟期干物质量 F2 与 F3 无显著差异，但显著高于 F1 处理； 且成熟期 M3 与 M2 条件下的干物质无显著差异(P>0.05)，说明有机肥施用量达到 M3 水平 对干物质积累量无显著影响，高于 M2 有机肥水平的有机肥为无效投入3.3 干物质在不同器官中的分配由图 1 可以看出，成熟期叶片干物质分配量随有机肥施用量的增加而增加不施有机肥 时，F1 处理的叶片干物质分配量高于其它两个处理；有机肥 M2 水平下，干物质分配量 F1与 F2 处理之间无显著差异，但显著高于 F3 处理；有机肥 M3 水平下，F2 的干物质分配量 显著高于 F1、F3 处理不同配施比较发现，以 M3F2 处理的叶片干物质分配量最高，其余 依次为 M2F2、M2F1 、M2F3、M3F2、M3F3>M1F1>M1F2、M1F3 。

图 1 成熟期干物质在各器官中的分配量Fig.1.Amount of dry matter distribution in different organs at maturity不施有机肥的 M1 处理中，玉米茎干物质分配量显著低于施有机肥的 M2 和 M3 处理 有机肥 M1 水平下，分配到茎中的干物质随化肥施用量的增加而降低；有机肥 M2 水平下，茎干物质分配量在化肥处理间的差异表现为 F3>F1>F2；而在有机肥施用量 M3 水平下，F1处理的茎干物质分配量显著低于 F2 和 F3 处理，但 F2 与 F3 处理之间无显著差异不同配 施处理比较，M。