有機硅水溶緩釋肥對小麥—玉米輪作的增產(chǎn)效應(yīng)

宋利強　劉瑩

摘要：在冀南小麥-玉米輪作區(qū)，采用盆栽和大田相結(jié)合，通過與施用單質(zhì)等量常規(guī)肥對比，對施用有機硅水溶緩釋肥的小麥和玉米的根系和產(chǎn)量及土壤性狀進行了比較研究。結(jié)果表明，施用有機硅水溶緩釋肥的小麥、玉米根系和產(chǎn)量性狀明顯優(yōu)于對照常規(guī)肥；不同土層土壤毛管孔隙度在每層均有增加，特別是10～20 cm土層內(nèi)差異極顯著；小麥花后旗葉及單株的平均光合速率較對照表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，有機硅水溶緩釋肥處理花后旗葉最大光合速率均較對照高，旗葉及整株衰老速度較慢。

關(guān)鍵詞：小麥-玉米輪作；有機硅水溶緩釋肥；根系；產(chǎn)量；土壤性狀

中圖分類號：S146+.2；S-3 文獻標識碼：B 文章編號：0439-8114（2017）04-0640-05

中國糧食產(chǎn)量已經(jīng)實現(xiàn)了十二連增，但隨著土壤連年高投入高強度的使用，諸如土壤理化性狀變劣、鹽漬化、酸化等健康問題也日益凸顯，由此給作物高效生產(chǎn)帶來嚴重威脅[1-7]。雖然目前有機肥及秸稈還田等措施的應(yīng)用日益得到重視[8-14]，但要繼續(xù)保持糧食產(chǎn)量的高速增長仍然不能忽視化肥的應(yīng)用。有機硅水溶緩釋肥是由河北硅谷農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院研制的專利產(chǎn)品，其利用有機硅的獨特性能和特殊工藝，在極大地解決了養(yǎng)分在土壤中被固定和流失問題的同時，還能夠迅速破除土壤板結(jié)，恢復(fù)土壤良好的水穩(wěn)定性團粒結(jié)構(gòu)。在全國各地推廣應(yīng)用4年的大量生產(chǎn)實踐表明，該肥在提高肥料利用率和作物產(chǎn)量、改良土壤結(jié)構(gòu)方面具有極為顯著的優(yōu)勢。

在冀南小麥-玉米輪作體系中，與施用常規(guī)肥進行對比，對有機硅水溶緩釋肥的應(yīng)用效果進行研究，以期為今后開展大面積超高產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)的推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種（系）為小麥硅谷826、玉米鄭單958。

試驗地土壤狀況：土壤質(zhì)地黏土，有機質(zhì)22.1 g/kg，全氮、速效氮、速效磷、速效鉀分別為1 819.0、187.6、32.8、207.6 mg/kg，pH 7.1。

1.2 方法

每種作物施入有機硅水溶緩釋肥和常規(guī)肥，單質(zhì)等量施入。小麥分盆栽和大田種植，玉米為大田種植。盆栽用于測定小麥根系性狀，大田則用于測定玉米地上、地下性狀及小麥地上性狀。

盆栽所用盆缽直徑20 cm，高30 cm，每盆裝風(fēng)干過篩土7.5 kg，三葉一心期定苗至每盆7株。處理每盆施入有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=27∶13∶10）2 g，對照每盆施入當(dāng)?shù)爻Ｓ脧?fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶15∶10）1 g、尿素0.87 g、過磷酸鈣0.42 g、硫酸鉀0.2 g。分別在小麥起身期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期取樣調(diào)查根系性狀。

大田小麥每處理小區(qū)寬320 cm，長500 cm。盆栽和大田處理均為3個重復(fù)，隨機排列。每個處理同時設(shè)大區(qū)示范，每大區(qū)3 335 m2，不設(shè)重復(fù)。小麥播量262.5 kg/km2；玉米小區(qū)密度82 500株/km2，80 cm等行距穴播。每小區(qū)9行，行長15 m，在中間7行分苗期、拔節(jié)期、大口期3個時期取樣。使用自制根鉆，內(nèi)徑7 cm，鉆深10 cm。取樣時以植株為中心，在其兩邊行間距植株2、12、22 cm處分別鉆取0～10、10～20、20～30 cm深度的土柱，用流水仔細沖洗后，收集根系進行測定。收獲后均秸稈還田。

根長、根表面積等性狀采用掃描后DT-SCAN軟件分析，根體積采用排水法測定，SAS軟件統(tǒng)計分析。大區(qū)成熟后實打?qū)嵤铡?/p>

根干重密度、根長密度、根表面積密度相對值表示某一土層根干重密度、根長密度、根表面積密度占全層相應(yīng)值的百分比。

根系活力采用TTC法測定。

小麥旗葉展開后選生長正常的代表性植株加以標記，揚花后使用Li-6400便攜式光合測定儀測定旗葉和倒二、三葉的光合速率，測定時間為晴天上午10：00左右，每性狀的測定重復(fù)5次，取其平均值。

1.3 施肥處理

以當(dāng)?shù)厮梅柿蠟閷φ?，參照?dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣，單質(zhì)等量施入N、P、K元素。處理為施入有機硅水溶緩釋肥，以“T”表示，對照為常規(guī)施肥，以“C”表示。

1.3.1 小麥 ①底肥：有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=27∶13∶10）375 kg/km2；對照施入當(dāng)?shù)爻Ｓ脧?fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶15∶10）450 kg/km2、尿素156.6 kg/km2（N含量46%）、過磷酸鈣462.45 kg/km2（P2O5含量12%），硫酸鉀90 kg/km2（K2O含量50%）。②追肥：起身拔節(jié)期追施有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）225 kg/km2；對照施入尿素293.4 kg/km2。③葉面肥：孕穗-灌漿期葉面均噴施2次有機硅磷酸二氫鉀750 g/km2 300倍稀釋液，對照為普通磷酸二氫鉀（用量和稀釋倍數(shù)相同）。

1.3.2 玉米 ①底肥：有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）300 kg/km2；對照施入當(dāng)?shù)爻Ｓ脧?fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=25∶5∶10）450 kg/km2、尿素48.9 kg/km2（N含量46%）、過磷酸鈣436.5 kg/km2（P2O5含量12%），硫酸鉀60 kg/km2（K2O含量50%）。②追肥：大喇叭口期有機硅水溶緩釋肥（N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10）150 kg/km2；對照施入尿素195.6 kg/km2（N含量46%）。

2 結(jié)果與分析

2.1 盆栽小麥硅谷826各生育時期單株地下部根系性狀

由表1可見，在小麥起身期，施入有機硅水溶緩釋肥的根系性狀均顯著優(yōu)于常規(guī)施肥的根系性狀；在小麥拔節(jié)期、孕穗期、開花期，施入有機硅水溶緩釋肥的根系性狀均極顯著優(yōu)于常規(guī)施肥的根系性狀。其中，施入有機硅水溶緩釋肥的根干重和總根長均在拔節(jié)期比常規(guī)施肥極顯著增加，分別為40.1%和54.7%，根體積在孕穗期極顯著增加，為29.5%，根系活力在開花期極顯著增加，為22.9%。

2.2 大田玉米各生育時期地下部根系性狀

玉米根系在苗期均分布在0～10 cm內(nèi)的土層中，隨生育進程，根系向縱深發(fā)展，至拔節(jié)期，20～30 cm土層中已有分布，但多集中在0～20 cm耕層內(nèi)。

由表2可知，不同時期、不同土層內(nèi)的根系各形態(tài)指標在不同施肥間未表現(xiàn)出顯著差異，但隨生育進程，施入有機硅水溶緩釋肥的深層根系形態(tài)指標較施入常規(guī)肥有增加的趨勢，而0～10 cm內(nèi)的各指標則沒有顯著變化。從指標相對值來看，在拔節(jié)期，10～20 cm土層內(nèi)施入有機硅水溶緩釋肥的根系各形態(tài)指標的相對值顯著高于施入常規(guī)肥；在大喇叭口期，10～20 cm土層內(nèi)施入有機硅水溶緩釋肥與施入常規(guī)肥根系各形態(tài)指標的相對值之間均達到了極顯著差異，而20～30 cm土層內(nèi)，各時期根系形態(tài)指標在不同施肥處理間差異不顯著。

上述結(jié)果表明有機硅水溶緩釋肥處理在根系發(fā)展過程中更加趨向于在土層中的分布均勻化，特別是在10～20 cm耕層內(nèi)根系分布的增加更為顯著。

2.3 大田小麥、玉米產(chǎn)量相關(guān)性狀的比較

由表3、表4可知，與常規(guī)肥比較，施入有機硅水溶緩釋肥的小麥、玉米產(chǎn)量性狀均表現(xiàn)為增加。其中，小麥產(chǎn)量增加23.05%，玉米產(chǎn)量增加22.61%。

2.4 不同施肥處理不同土層土壤物理性狀的比較

不同施肥處理不同土層土壤的物理性狀見表5。由表5可知，施入有機硅水溶緩釋肥的土層較施入常規(guī)肥整體上土壤性狀明顯改善，土壤毛管孔隙度在每層均顯著增加，特別是10～20 cm土層總孔隙度增加最大，為5.47%，說明根系在深層的分布增加是源于土壤性狀的改變，疏松的土壤有利于根系的下扎。

2.5 小麥開花后不同處理旗葉和單株光合速率變化趨勢

由圖1、圖2可知，有機硅水溶緩釋肥處理花后旗葉最大光合速率均較常規(guī)肥高，旗葉和單株光合速率隨生育進程均下降較慢，表明有機硅水溶緩釋肥處理的旗葉及整株衰老速度較慢。

由表6可知，小麥花后旗葉及單株的平均光合速率均表現(xiàn)出有機硅水溶緩釋肥處理明顯優(yōu)于常規(guī)肥。

3 小結(jié)與討論

3.1 有機硅水溶緩釋肥對土壤改良及作物根系生長的影響

土壤狀況的優(yōu)劣直接影響到根系生長的環(huán)境，良好的土壤狀況能夠保證土壤整個生態(tài)系統(tǒng)的平衡，從而為根系生長提供適宜的環(huán)境。然而，隨著中國農(nóng)田化肥投入的不斷增加，土壤板結(jié)狀況日趨嚴重，造成土壤通透性降低、有害生物菌群增多、土壤保水保肥能力下降、機械阻力增大等均增加了根系生長的難度[15]。這些后果導(dǎo)致了作物病害猖獗、產(chǎn)量下降，以至于農(nóng)藥、化肥投入連年增加，形成了惡性循環(huán)。由此可見，改變這種狀況的根本措施在于改良土壤，但是傳統(tǒng)改良土壤的方法見效慢，農(nóng)民不愿投入時間和精力。試驗證明，施入有機硅水溶肥能夠顯著提高土壤的通透性，促進作物根系的健康生長，在增加作物產(chǎn)量的同時實現(xiàn)了土壤的改良，值得大力推廣。

3.2 有機硅水溶緩釋肥的利用率

土壤結(jié)構(gòu)惡劣會導(dǎo)致作物根系吸收養(yǎng)分能力下降[16，17]，從而肥料利用率降低[18，19]。作物吸收的養(yǎng)分絕大多數(shù)來源于土壤，因此根系的生長狀況便成為能否保證植株得到充足養(yǎng)分的關(guān)鍵因子。地上部性狀的表現(xiàn)實際上是根系發(fā)育狀況的體現(xiàn)，強大的根系能夠吸收足夠的養(yǎng)分，地上部各種生命活動得以正常進行，特別是在生育后期，即產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期能夠滿足子粒灌漿對同化物質(zhì)的大量需求[20]。本試驗中小麥根系性狀的顯著差異是小麥不同處理在光合速率上表現(xiàn)差異的原因之一。

本試驗通過與單質(zhì)等量常規(guī)肥的對比試驗，表明有機硅水溶緩釋肥具有高利用率的特性，其不僅可以改善土壤結(jié)構(gòu)從而有利于根系生長，更重要的一點是有機硅的特殊結(jié)構(gòu)能夠減少養(yǎng)分元素間相互反應(yīng)，并能夠緊密附著在土壤顆粒表面，大大減少了養(yǎng)分的固定和流失。

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