有机肥配施农用酵素对土壤养分及玉米生长的影响
doi: 10.11838/sfsc.1673-6257.24666
刘宇1 , 张思源1 , 韩莹1 , 闫秋艳1,2 , 郭探文1 , 张延慧1 , 闫双堆1,3
1. 山西农业大学资源环境学院,山西 太谷 030801
2. 山西农业大学小麦研究所,山西 临汾 041000
3. 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心,山西 太谷 030801
基金项目: 山西省重点研发计划项目(201803D221003-2) ; 山西农业大学博士启动计划项目(2022BQ37) ; 有机种植项目(2023QT101)
Effects of combined application of organic fertilizer and agricultural ferments on soil nutrients and growth of maize
LIU Yu1 , ZHANG Si-yuan1 , HAN Ying1 , YAN Qiu-yan1,2 , GUO Tan-wen1 , ZHANG Yan-hui1 , YAN Shuang-dui1,3
1. College of Resources and Environment,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi 030801
2. Institute of Wheat Research,Shanxi Agricultural University,Linfen Shanxi 041000
3. National Experimental Teaching Demonstration Center for Agricultural Resources and Environment,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi 030801
摘要
为了探究有机肥与农用酵素配施在玉米生产上的应用效果,以‘五谷 737’为试验材料,共设置 5 个处理:CK(不施肥)、YJ(单施有机肥)、JS1(有机肥+拔节期喷施农用酵素)、JS2(有机肥+灌浆期喷施农用酵素)和 JS3(有机肥+拔节期和灌浆期均喷施农用酵素),比较其对土壤养分、玉米植株不同组织养分含量和玉米产量的影响。结果表明:(1)与 CK 处理相比,YJ 处理使土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量略有增加,配施农用酵素使这种增加效应进一步提升。其中,JS3 处理可以显著提高土壤全氮和有效磷含量,JS2 处理可以显著提高土壤速效钾和有机质含量;(2)与 CK 处理相比,JS3 处理显著提高了玉米茎秆全氮和全磷含量,全钾含量显著降低。有机肥和农用酵素配施有利于提高茎秆氮含量;叶片组织中,有机肥和农用酵素配施有利于提高叶片全氮和全钾含量,其中 JS3 处理提高作用最显著。有机肥和农用酵素配施显著提高籽粒全氮含量,全钾含量显著降低。可见,有机肥和农用酵素配施有利于提高玉米不同组织氮含量;(3)JS2 和 JS3 处理产量分别比 YJ 处理增加了 44.71% 和 58.84%。综上所述,有机肥+拔节期和灌浆期均喷施农用酵素可有效改善土壤理化性质,提高玉米生产力。
Abstract
The study aimed to investigate the effects of combined application of organic fertilizer and agricultural ferments on maize production,five treatments were conducted,including CK(no fertilizer),YJ(organic fertilizer),JS1(organic fertilizer+agricultural ferments spray at jointing stage),JS2(organic fertilizer+agricultural ferments spray at filling stage) and JS3(organic fertilizer+agricultural ferments spray at both jointing stage and filling stage),and their effects on soil physicochemical properties,nutrient content and yield of maize(Wugu 737)were compared. The results showed that: (1)Compared with CK,soil total nitrogen(N),available phosphorus(P),available potassium(K)and organic matter contents were increased under YJ treatment,and the addition of agricultural ferments enhanced the additive effect. JS3 treatment significantly improved the total N and available P content,while JS2 treatment improved the soil available K and organic matter content.(2)Compared with CK,JS3 treatment significantly improved N and P content in maize stem, but the K content was significantly reduced. The combination of organic fertilizer and agricultural ferments was beneficial to improve the N content of the stem. The combination of the organic fertilizer and agricultural ferments improved the total N and K content of leaves,and JS3 treatment showed an excellent improving effect. Combined application of organic fertilizer and agricultural ferments significantly increased N content and reduce K content of grains. Therefore,combination of organic fertilizer and agricultural ferments could improve the N uptake of maize tissues.(3)Grain yield increased by 44.71% and 58.84% under JS2 and JS3 treatments,respectively. In conclusion,the application of organic fertilizer+agricultural ferments at the jointing and filling period(JS3)could improve the physical and chemical properties of the soil and enhance the productivity of maize.
玉米是我国的主要粮食作物之一,同时也是优良的饲料、工业原料和生物质能源作物,对保证国家粮食安全具有十分重要的作用[1]。2023 年我国玉米播种面积和总产量分别高达 4421.9 万 hm2 和 2888.4 亿 kg[2],玉米生产具有产量高,适应性强,需肥量大的特点。在实际生产中农民为了获得更高的经济效益,盲目追求产量,导致化肥施用过量[3]。虽然短时间内能提高产量,但由于化肥成分单一,利用率低,长期施用会导致土壤板结、土壤肥力下降等一系列问题,同时还会对生态环境造成危害,成为制约中国社会经济持续发展的重大环境问题[4-5]。有机肥作为一种重要的农业生产技术,在农业生产中得到了广泛应用[6]。有机肥具有培肥地力、改善土壤理化性质,提高农作物产量和质量的作用[7]。李慧等[8]对东北黑土进行了长期定位试验,结果表明,施用有机肥与化肥均能显著提高玉米产量。赵吉霞等[9]的研究发现,有机肥替代化肥可提高玉米产量,促进玉米对氮肥的高效利用。但与化肥相比,有机肥存在有效养分含量低,肥效缓慢的问题[10]
农用酵素是指在农业、养殖业、土壤改良中,用动物、植物、真菌等作为原料,加入或不加入其他辅料,经过微生物发酵得到的一种具有特殊生物活性的产品[11]。农用酵素技术经济性高,可操作性强,且已被证实可以将经济作物废弃物转化为可持续的生态产品[12]。此外,农用酵素还具有低 pH 值,并富含有益微生物、有机酸和其他代谢产物(如醇、脂和酚)[13]。目前农用酵素已被广泛用于处理废水、提高堆肥和消化物质量、改善土壤质量、促进植物生长和抵抗植物疾病[14]。李俊等[15] 的研究表明,农用酵素富含有机酸、维生素和矿物质,有机营养物质与活性物质之间存在着交互作用,在促进作物生长和提高产量方面发挥着重要作用。谭丽婷等[16]研究表明,淋施环保酵素 300 倍稀释液可以提高青瓜和通心菜的品质和产量。李洁等[17]采用土壤灌溉、瓜苗浸泡、叶面喷洒和植株喷洒农用酵素等方法,对设施黄瓜生长期间进行了研究,结果发现,黄瓜的叶片数、株高、茎粗有明显的提高,对生长也有促进作用,较对照产量提高 23.9%。薛健等[18]的研究结果显示,施用植物酶营养液后,菜豆的产量、荚数及单株产量均有明显增加。因此,有机肥配施农用酵素可以实现优势互补,为农作物高产栽培提供新的思路。
目前,对于有机肥配施农用酵素对作物生长发育的影响研究较少,为此,本试验以玉米为研究对象,有机肥为基肥,在拔节、灌浆期喷施农用酵素,研究其对土壤、玉米产量的影响,以期为农用酵素的应用和提高土壤肥力提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验点概况
试验地点位于山西省晋中市太谷区山西农业大学资源环境学院试验站(112°59′E,37°43′N)。太谷属暖温带大陆性气候,具有明显的季节性特征。年均气温 10.4℃,年降水量 397.1 mm、年内降水分布不均匀,以 7—9 月为主,占全年降水量的 60% 以上。年均日照时数 2527.5 h。试验地土壤类型为石灰性褐土,0~20 cm 初始土壤 pH 值 8.19、有机质 8.19 g/kg、全氮 0.51 g/kg、碱解氮 21.00 mg/kg、有效磷 12.87 mg/kg、速效钾 139.07 mg/kg。
1.2 试验设计
试验于 2023 年 5 月种植夏玉米,玉米品种为 ‘五谷 737’,行距 50 cm,株距 30 cm。试验共设置5个处理,分别为不施肥(CK)、单施有机肥 (YJ)、有机肥 + 拔节期喷施农用酵素(JS1)、有机肥 + 灌浆期喷施农用酵素(JS2)、有机肥 + 拔节期和灌浆期均喷施农用酵素(JS3)。各处理 3 次重复,共 15 个小区,每个小区面积为 10 m(长)× 3 m(宽)= 30 m2。除 CK 处理外,其他处理每个小区均匀施入 90 kg 有机肥作为底肥,其中有机肥为市售羊粪:N2.1%、P2O5 1.4%、K2O 1.8%、有机质 30.4%。
农用酵素原料为白菜,将糖蜜、白菜、水按 1∶3∶10(重量比)混合置于 60 L 塑料容器内,共发酵 3 个月。前 1 个月需每天开盖放气,之后减少开盖频率至完全没有气体产生,将其放置阴凉处密闭发酵 2 个月。农用酵素喷施为在相应生长时期按 1∶200(农用酵素∶水)的比例稀释,每个小区使用 16 L 农用酵素稀释水均匀喷施于玉米植株,其他处理喷等量清水作为对照。农用酵素 pH 值 5.09、全氮 1.63 g/kg、全磷 2.76 g/kg、全钾 2.82 g/kg、有机质 51.54 g/kg。
1.3 样品采集与测定方法
农用酵素 pH 值使用酸度计测定;全氮采用半微量凯氏定氮法测定;采用 H2SO4-H2O2 消煮,钼锑抗比色法测定全磷;采用 H2SO4-H2O2 消煮,火焰光度法测定全钾;有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法测定。
在玉米种植前与玉米成熟期每个试验小区按五点取样法选取地力均匀的 5 个土壤样点混为一个土样。将土样去除石块、根系、土壤动物等杂质后进行风干待测。玉米收获时,每个小区选取长势大小均匀的玉米 5 株,收集茎秆、叶片、果穗,计算产量并进行理化性质测定。
土壤 pH 值采用 2.5∶1(水土比)水溶液浸提酸度计测定;土壤全氮采用半微量凯氏定氮法测定;土壤碱解氮采用碱解扩散法测定;有效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3 法测定;速效钾采用 NH4OAc 浸提,火焰光度法测定;有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法测定;植株全氮采用 H2SO4-H2O2 消煮,半微量凯氏定氮法测定;植株全磷采用 H2SO4-H2O2 消煮,钼锑抗比色法测定;植株全钾测定方法同全磷,具体方法参照 H2SO4-H2O2 消煮,火焰光度法[19]
1.4 数据统计分析
采用 Excel 2019 和 Origin 2021 处理试验数据和作图。采用 SPSS 26.0 进行统计分析,显著性分析(邓肯 Duncan),显著性水平设定为 P<0.05。采用 SPSS 26.0 对各项指标进行相关性分析(斯皮尔曼 Rho)。
2 结果与分析
2.1 有机肥配施农用酵素对土壤基本理化性质的影响
表1为成熟期土壤基本理化性质。与初始值相比,CK 处理土壤 pH 增加了 0.61%,但其他处理土壤 pH 均出现下降的趋势,降幅为 1.34%~4.15%,其中 JS2 处理降幅最大。与 YJ 处理相比,JS1、JS2 和 JS3 处理无显著差异。
各处理均增加了土壤中的全氮含量,其增幅为 9.80%~69.25%。其中 YJ 处理较 CK 处理土壤全氮含量增加了 21.43%。在玉米不同生育期喷施农用酵素后与 YJ 处理相比,JS1 和 JS2 处理土壤全氮含量分别增加了 23.53% 和 16.18%,JS3 处理土壤全氮含量增加最多,为 26.47%。
各处理碱解氮含量均出现增加趋势,YJ 处理较 CK 处理土壤碱解氮含量增加了 12.74%。在玉米不同生育期喷施农用酵素后与 YJ 处理相比,JS1 和 JS2 处理土壤碱解氮含量分别增加了 25.02% 和 16.67%,JS3 处理碱解氮含量降低了 11.11%。
1有机肥配施农用酵素对土壤基本理化性质的影响
注:同列数据不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05),相同小写字母表示处理间差异不显著(P>0.05)。下同。
CK 处理土壤有效磷含量与初始值相比下降了 22.61%,其他各处理土壤有效磷含量均显著提高,提高幅度为 67.68%~146.62%。喷施农用酵素后, JS1 与 YJ 处理相比效果不显著,JS2 和 JS3 处理土壤有效磷含量高于 YJ 处理,分别增加了 34.68% 和 41.43%。
CK 处理土壤速效钾含量与有效磷含量呈现相同的趋势,即与初始值相比下降了 24.64%,其他各处理土壤速效钾含量均呈现增加的趋势,提高幅度为 10.41%~78.05%。喷施农用酵素后,JS1、 JS2 和 JS3 处理与 YJ 处理相比均显著增加了土壤速效钾含量,其中 JS2 处理土壤速效钾增加最多,为 71.49%;其次为 JS1 处理,增加了 35.27%;JS3 处理仅增加了 5.96%。
各处理均增加了土壤中的有机质含量。与 CK 处理相比,YJ 处理的有机质含量增加了 14.50%。喷施农用酵素后,与 YJ 处理相比均显著增加了土壤有机质含量,其中 JS2 处理增加最多,为 57.81%;其次为 JS1 处理,增加了 43.81%;最后为 JS3 处理,增加了 22.86%。
2.2 有机肥配施农用酵素对玉米植株不同组织养分含量的影响
2.2.1 有机肥与农用酵素配施对玉米茎秆养分含量的影响
不同处理下玉米茎秆养分如图1所示。玉米茎秆全氮含量 CK 处理与 YJ 处理无显著差异,但喷施农用酵素后,玉米茎秆中的全氮含量与 YJ 处理相比显著增加,其中 JS3 处理增加最多,为 248.50%;其次为 JS2 处理,增加了 200.11%;最后为 JS1 处理,增加了 78.97%。
玉米茎秆全磷含量 JS3 处理与其他处理相比显著增加,但其他各处理间无显著差异。玉米茎秆全钾含量各处理间均表现为显著差异,与 CK 处理相比,YJ、JS1 和 JS2 处理均显著增加了玉米茎秆的全钾含量,但 JS3 处理全钾含量显著降低。与 YJ 处理相比,JS1 和 JS2 处理显著增加了全钾含量,分别为 25.88% 和 8.30%,但 JS3 处理显著降低了全钾含量,降低了 48.06%。
2.2.2 有机肥与农用酵素配施对玉米叶片养分含量的影响
不同处理下玉米叶片养分如图2所示。玉米叶片中的全氮含量 YJ 处理与 CK 处理相比无显著差异。喷施农用酵素后,JS1、JS2 和 JS3 处理与 YJ 处理相比显著增加了玉米叶片中的全氮含量,其中 JS1 处理增加了 45.62%;JS2 处理增加了 99.17%; JS3 处理增加了 182.59%。喷施农用酵素处理间也出现显著差异,对玉米叶片中全氮的影响依次为 JS3>JS2>JS1。
各处理玉米叶片中的全磷含量无显著差异。玉米叶片中全钾含量 CK 处理与 YJ 处理表现出显著差异, YJ 处理降低了玉米叶片中的全钾含量。喷施农用酵素后与 YJ 处理相比,显著增加了玉米叶片的全钾含量,其中 JS1 处理增加了 466.71%;JS2 处理增加了 648.93%;JS3 处理增加了 655.17%。且 JS2 处理与 JS3 处理间无显著差异,但与 JS1 处理出现显著差异。
2.2.3 有机肥与农用酵素配施对玉米籽粒养分含量的影响
不同处理下玉米籽粒养分如图3所示。YJ 处理与 CK 处理相比显著降低了玉米籽粒中的全氮含量。喷施农用酵素后,JS1、JS2 和 JS3 处理间无显著差异,但与 YJ 处理相比显著增加了玉米籽粒中的全氮含量,分别增加了 57.35%、53.83% 和 56.29%。
YJ 处理与 CK 处理相比,显著增加了玉米籽粒中的全磷含量。喷施农用酵素后,JS1 处理与 YJ 处理相比,降低了玉米籽粒中的全磷含量,降低了 0.40%。JS2 处理与 YJ 处理相比增加了玉米籽粒中的全磷含量,增加了 1.85%。JS3 处理与 YJ 处理相比无显著差异。
1不同处理玉米茎秆全氮、全磷、全钾养分变化
注:图中不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。
2不同处理玉米叶片全氮、全磷、全钾养分变化
3不同处理玉米籽粒全氮、全磷、全钾养分变化
各处理的玉米籽粒全钾含量均表现出显著差异。其中 YJ 处理与 CK 处理相比含量显著降低了玉米籽粒的全钾含量,降低了 21.09%。喷施农用酵素后,各处理间表现出显著差异,且与 YJ 处理相比,均显著降低了玉米籽粒中的全钾含量,分别降低了 14.69%、59.13% 和 43.59%。
2.3 有机肥配施农用酵素对玉米农艺性状及产量的影响
2.3.1 有机肥与农用酵素配施对玉米农艺性状的影响
表2可知,玉米植株的株高在不同处理下与 CK 处理相比出现显著差异,其中 YJ 处理与 CK 处理相比玉米株高显著提高了 29.80%,JS1 和 JS2 处理与 CK 处理相比玉米株高分别提高了 25.76% 和 29.98%,JS3 处理与 CK 处理相比玉米植株的株高显著提高了 38.57%。YJ 和 JS 处理与 CK 处理相比,显著增加了玉米植株的茎粗。
JS3 处理下玉米果穗的长度最长,为 134.40 mm。 YJ 和 JS 处理与 CK 处理相比显著增加了玉米果穗的长度。 JS 处理与 YJ 处理相比显著增加了玉米果穗的直径,且 YJ 处理与 CK 处理相比也出现显著差异。YJ 处理与 CK 处理相比玉米果穗穗行数显著增加了 31.58%; JS 的 3 个处理与 YJ 处理相比均显著增加了 43.86%。 YJ 和 JS 处理显著增加了玉米果穗的行粒数,各处理间无显著差异,其中 JS3 处理下玉米果穗行粒数最高。
2玉米植株及果穗的农艺性状指标
CK 处理与 YJ 处理的玉米百粒重无显著差异。JS 处理与 CK、YJ 处理相比显著增加了玉米的百粒重,其中 JS3 处理与其他处理相比增加最显著,与 CK 处理相比增加了 17.46%,与 YJ 处理相比增加了 12.47%。
2.3.2 有机肥与农用酵素配施对玉米产量的影响
图4可知,施加有机肥后玉米产量较 CK 处理显著增加。JS1 处理较 YJ 处理玉米产量有所提高,但无显著差异。JS2 和 JS3 处理产量分别达到 3486.32 和 3823.78 kg/hm2,较 YJ 处理相比显著增加了玉米产量,分别比 YJ 处理增加了 44.71% 和 58.72%。
2.4 各指标相关性分析
表3可知,全氮与株高、百粒重呈极显著正相关关系;碱解氮与玉米行粒数呈极显著正相关关系;有效磷与玉米株高、茎粗、穗粗、穗行数、百粒重等均呈极显著正相关关系;土壤有机质和速效钾呈极显著正相关关系。株高与茎粗、穗粗、行粒数、百粒重和产量等均呈极显著正相关关系;玉米产量与土壤有效磷、速效钾、有机质等均呈显著正相关关系。
4不同处理玉米产量的变化
3土壤养分与玉米农艺性状指标的相关分析
注:TN,全氮;AHN,碱解氮;AP,有效磷;AK,速效钾;OM,有机质;PH,株高;SD,茎粗;EL,穗长;ED,穗粗;RS,穗行数;RN,行粒数; GW,百粒重;Y,产量。* 表示在 0.05 水平上差异显著,** 表示在 0.01 水平上差异显著。
3 讨论
3.1 有机肥与农用酵素配施对土壤养分状况的影响
土壤 pH 值是影响土壤养分有效性的重要环境因子[20]。本研究结果显示,除 CK 处理外,其余各处理的 pH 值均有所下降,其原因可能与施用有机肥有关,有机肥在腐解和微生物代谢过程中会产生大量有机酸,造成土壤 pH 值下降[21]
土壤养分是指在土壤中能够直接或通过转换而被植物吸收的营养物质。氮素是农田土壤改良、提高作物产量和缓解气候变化的重要因素[22]。在本研究中与 CK 处理相比,施用有机肥后土壤总氮含量显著增加,说明施入有机肥对提高土壤总氮含量有显著作用[23]。另外,由于本次试验使用的是羊粪,所以它对土壤中总氮的增加可能与肥料中所含有的氮有关[24]。农用酵素的组成包括多种重要的酶类,如水解酶、淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶。其微生物成分则以酵母菌、霉菌和厌氧菌为主[25]。施用农用酵素后,土壤总氮含量也有一定程度的提高,这是由于土壤中有两种不同的效应[26]。农用酵素中微生物对土壤中的氮素进行了反硝化作用、氨化作用,从而达到降低土壤总氮的目的。另一方面,部分微生物也能促进土壤有机质矿化,增加可利用氮素。佟玉洁[27]的研究表明,农用酵素对土壤氮素具有明显的调控作用,且随浇灌时间的延长,总氮含量呈上升趋势,这与本文的研究结果相吻合。在这两个方面的共同作用下,本试验土样出现总氮含量提高的趋势。土壤中的碱解氮含量变化与全氮基本一致,JS3 处理中碱解氮含量有所下降,其原因可能是喷施农用酵素后促进了玉米对土壤有效养分的利用。
土壤有机质是评估土壤质量的关键指标,在调节土壤物理、化学和生物过程方面发挥着至关重要的作用[28]。施用有机肥能够显著提升土壤有机质的含量,其主要原因在于有机肥中富含的碳源能够有效激活土壤微生物的活性,促使这些微生物对有机肥中的碳源进行更高效的分解和转化,最终形成土壤有机质[29]。与此同时,农用酵素稀释液中的某些霉菌能够分解纤维素,这一过程降低了土壤中的碳含量,从而导致有机质含量减少。土壤有机质含量下降的另一个原因是矿质化作用,即在微生物的参与下,有机质被分解为简单无机化合物,并释放出二氧化碳。而该稀释液中的厌氧微生物则有助于促进腐殖质的合成,进而增加土壤中的有机质含量。
土壤有效磷是土壤中容易被植物吸收的磷组分。土壤钾的运移及其在土壤中的转化是一个非常复杂的过程。李方志等[30]研究表明,淋施农用酵素能促进土壤有机质、全磷、有效磷和速效钾含量的增加。张立超[31]研究表明,1∶800 的农用酵素液淋施 28~35 d 后,能提高土壤总氮含量。这些均与本研究结果一致。研究表明,在我国西北旱作区,施用有机肥比单独施用化肥更能增加土壤速效养分[32],使玉米产量提高 15.6%~18.2%[33]
3.2 有机肥与农用酵素配施对玉米不同组织养分含量的影响
作物养分积累是干物质累积和作物产量形成的基础[34]。有机肥替代化肥能够有效提升肥料的利用效率,同时减少氮、磷和钾等营养元素的流失。这种改变不仅对作物的养分吸收产生了积极的影响,还有助于增加植物体内氮、磷和钾的累积量。高肥料的有效性可减少氮、磷、钾的流失,对作物的养分吸收产生积极影响,从而提高植株内氮、磷、钾的积累量。氮素是作物植株内蛋白质、核酸及叶绿素等有机物的主要组成成分,显著影响作物的生理代谢过程与生长发育[35]。周江明[36]的研究表明,利用有机氮部分替代化肥氮可以有效提升作物的氮素积累量,并且提高氮素的利用效率。此外,这种方法还能够促进氮素向玉米籽粒的转移,从而显著提高玉米籽粒的产量。磷元素是植物生长过程中的重要元素,也是植物的生长限制因子之一[37],参与了植物体内的光合作用、呼吸作用等过程[38]。任科宇[39]的研究表明,使用 50% 有机肥替代化肥能够显著减少磷素的流失,从而有效提升作物内部的磷含量。杨欢等[40]研究认为,磷素主要分布在玉米的籽粒和茎秆中,其结果与本研究结果一致,且 JS3 处理可以显著提高磷素在茎秆中的含量。刘春光等[41]研究认为,钾素主要分布在籽粒和茎秆中。拔节期、灌浆期喷施农用酵素使得玉米茎秆中的全钾含量显著增加,但拔节期、灌浆期均喷施农用酵素,玉米茎秆中的全钾含量反而显著降低。喷施农用酵素显著增加了钾素在玉米叶片中的积累,降低了玉米籽粒中的积累,其作用机理还有待进一步研究。
3.3 土壤养分、玉米植株不同组织养分与产量的相关性分析
喷施农用酵素不仅改变了土壤中的养分含量,而且促进了玉米植株对土壤中氮、磷、钾养分的吸收,提高玉米植株中氮、磷、钾养分的累积量,从而促进玉米籽粒中的养分积累,最终提高玉米产量。从相关性分析可以看出,玉米产量与土壤全氮、碱解氮含量呈显著正相关关系,与土壤速效养分含量及玉米各项农艺指标均呈极显著正相关关系。
4 结论
(1)与 CK 处理相比,施用有机肥使土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量略有增加,配施农用酵素使这种增加效应进一步提升。其中,有机肥+拔节期和灌浆期均喷施农用酵素可以显著提高土壤全氮和有效磷含量,有机肥 + 灌浆期喷施农用酵素可以显著提高土壤速效钾和有机质含量。
(2)有机肥和农用酵素配施有利于提高玉米不同组织氮含量,灌浆期喷施农用酵素、拔节期和灌浆期均喷施农用酵素产量分别比单施有机肥增加了 44.71%、58.84%。
(3)有机肥+拔节期和灌浆期均喷施农用酵素可有效改善土壤理化性质,提高玉米生产力。
1不同处理玉米茎秆全氮、全磷、全钾养分变化
2不同处理玉米叶片全氮、全磷、全钾养分变化
3不同处理玉米籽粒全氮、全磷、全钾养分变化
4不同处理玉米产量的变化
1有机肥配施农用酵素对土壤基本理化性质的影响
2玉米植株及果穗的农艺性状指标
3土壤养分与玉米农艺性状指标的相关分析
Lai Z L, Fan J L, Yang R,et al. Interactive effects of plant density and nitrogen rate on grain yield,economic benefit,water productivity and nitrogen use efficiency of drip-fertigated maize in northwest China[J]. Agricultural Water Management,2022,263:107453.
国家统计局关于2023年粮食产量数据的公告[N]. 中国信息报,2023-12-12(1).
Zhang J L, Nie J, Can W D,et al. Long-term green manuring to substitute partial chemical fertilizer simultaneously improving crop productivity and soil quality in a double-rice cropping system[J]. European Journal of Agronomy,2023,142:126641.
Liang C, Hao X, Guiliang W,et al. Reducing environmental risk by improving crop management practices at high crop yield levels[J]. Field Crops Research,2021,265:108123.
王崇华, 王喜枝, 王立河, 等. 猪粪有机肥与硫酸钙配施对潮土区大蒜产量、品质及土壤性状的影响[J]. 中国土壤与肥料,2016(6):62-67.
胡远彬, 张靓, 梁小玉, 等. 有机肥与化肥配施对夏播玉米产量和土壤肥力的影响[J]. 草学,2024(4):26-32.
牛新胜, 巨晓棠. 我国有机肥料资源及利用[J]. 植物营养与肥料学报,2017,23(6):1462-1479.
李慧, 徐明岗, 朱平, 等. 长期培肥我国典型黑土玉米氮肥效应的演变趋势[J]. 植物营养与肥料学报,2015,21(6):1506-1513.
赵吉霞, 禹妍彤, 周芸, 等. 有机肥等氮替代化肥对玉米产量和氮素吸收利用效率的影响[J]. 水土保持研究,2022,29(5):374-381.
肖倩, 武升, 刘莹, 等. 不同有机养分替代化肥对小麦产量、氮肥利用率及土壤肥力的影响[J]. 农业环境科学学报,2023,42(10):2291-2300.
QB/T 5324—2018, 酵素产品分类导则[S].
Gao Y H, Zheng Z H, Cheng X Q,et al. An innovative way to treat cash crop wastes: The fermentation characteristics and functional microbial community using different substrates to produce Agricultural Ferments[J]. Environmental Research,2023,227:115727.
Gao Y H, Zhang Y, Cheng X Q,et al. Agricultural Ferments:an eco-friendly and cost-effective control strategy for suppressing fusarium root rot disease in astragalus membranaceus[J]. Frontiers in Microbiology,2022,13:823704.
Zhang Y, Gao Y H, Zheng Z H,et al. A microbial ecosystem:agricultural Ferments achieves effective and lasting antifungal activity against Botrytis cinerea[J]. AMB Express,2020,10(1):216-216.
李俊, 姜昕, 李力, 等. 微生物肥料的发展与土壤生物肥力的维持[J]. 中国土壤与肥料,2006(4):1-5.
谭丽婷, 单既亮, 李湘妮, 等. 自制环保酵素对青瓜和通心菜生长的影响[J]. 乡村科技,2022,13(21):68-70.
李洁, 周娴, 郝小燕, 等. 植物酵素对大棚黄瓜生长及产量的影响[J]. 中国食物与营养,2014,20(12):29-32.
薛健, 薛爽. 植物酵素营养液喷施应用对菜豆的影响效果研究[J]. 农业与技术,2019,39(3):20-21,30.
鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京: 中国农业出版社,2000.
Zhang G, Chen Z, Zhang A,et al. Influence of climate warming and nitrogen deposition on soil phosphorus composition and phosphorus availability in a temperate grassland, China[J]. Journal of Arid Land,2014,6(2):156-163.
赵天鑫, 俄胜哲, 王玉忠, 等. 河西走廊日光温室土壤肥力质量演变研究[J]. 中国土壤与肥料,2021(6):42-47.
Ghimire R, Lamichhane S, Acharya S B,et al. Tillage,crop residue,and nutrient management effects on soil organic carbon in rice-based cropping systems:a review[J]. Journal of Integrative Agriculture,2017,16(1):1-15.
Giacometti C, Cavani L, Baldoni G,et al. Microplate-scale fluorometric soil enzyme assays as tools to assess soil quality in a long-term agricultural field experiment[J]. Applied Soil Ecology,2014,75:80-85.
Khatab A, Yue S, Mohsen Z,et al. Long-term continuous farmyard manure application increases soil carbon when combined with mineral fertilizers due to lower priming effects[J]. Geoderma,2022,428:116216.
Arun C, Sivashanmugam P. Study on optimization of process parameters for enhancing the multi-hydrolytic enzyme activity in garbage enzyme produced from preconsumer organic waste[J]. Bioresource Technology,2017,226:200-210.
佟玉洁. 自制环保酵素改善土壤肥力试验研究[J]. 安徽农业科学,2017,45(26):119-121.
佟玉洁. 不同原料环保酵素对土壤全氮影响的试验研究[J]. 盐科学与化工,2020,49(12):21-24.
拓飞, 董治宝, 南维鸽, 等. 沙地柏人工林和天然林风沙土特性研究[J]. 水土保持研究,2021,28(2):80-87.
Anjali T, Paul R S, Kumar N S,et al. Effect of 46 years’application of fertilizers, FYM and lime on physical,chemical and biological properties of soil under maize-wheat system in an acid Alfisol of northwest Himalayas[J]. Soil Use and Management,2022,39(1):357-367.
李方志, 杨琴, 杨汝兰, 等. 环保酵素对土壤中有效氮、全氮及有机质改良效果的研究[J]. 玉溪师范学院学报,2016,32(4):42-47.
张立超. 环保酵素改良滨海盐碱性土壤的应用研究[J]. 资源节约与环保,2019(3):8.
鲁伟丹, 李俊华, 罗彤, 等. 连续三年不同有机肥替代率对小麦产量及土壤养分的影响[J]. 植物营养与肥料学报,2021,27(8):1330-1338.
谢军红, 柴强, 李玲玲, 等. 有机氮替代无机氮对旱作全膜双垄沟播玉米产量和水氮利用效率的影响[J]. 应用生态学报,2019,30(4):1199-1206.
Yang L, Bai J, Liu J,et al. Green manuring effect on changes of soil nitrogen fractions,maize growth,and nutrient uptake[J]. Agronomy,2018,8(11):261.
王宁, 师赵康, 徐世英, 等. 低氮诱导玉米幼苗叶片衰老过程中碳氮平衡的动态变化[J]. 应用生态学报,2022,33(4):1045-1054.
周江明. 有机-无机肥配施对水稻产量、品质及氮素吸收的影响[J]. 植物营养与肥料学报,2012,18(1):234-240.
Ren C, Zhao F, Kang D,et al. Linkages of C∶N∶P stoichiometry and bacterial community in soil following afforestation of former farmland[J]. Forest Ecology and Management,2016,376:59-66.
Chiou T J, Lin S. Signaling network in sensing phosphate availability in plants[J]. Annual Review of Plant Biology,2011,62:185-206.
任科宇. 氮肥优化减施和有机肥替代下我国粮食作物的氮肥利用率[D]. 北京: 中国农业科学院,2020.
杨欢, 赵浚宇, 施凯, 等. 磷素施用对鲜食糯玉米养分积累分配和产量的影响[J]. 玉米科学,2016,24(1):148-155.
刘春光, 任英, 刘双利, 等. 东北春玉米区不同耕作方式对玉米磷素积累分配的影响[J]. 玉米科学,2017,25(2):117-122.
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