樊麗琴，李 磊，吳 霞，王 旭

（寧夏農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，寧夏 銀川 750002）

有機肥替代部分化肥是深入推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的手段之一［1］，有機物料與無機肥配施也是作物增產(chǎn)、土地生產(chǎn)力提高的主要途徑［2-6］，有關(guān)有機肥和秸稈還田提高土壤養(yǎng)分含量方面的研究較多，溫延臣等［7］在中國農(nóng)業(yè)科學院禹城試驗基地長達26年的不同施肥定位試驗表明,單施有機肥以及有機無機肥配施與單施化肥相比能有效增加土壤養(yǎng)分含量；徐明崗等［8］研究我國41個長期定位施肥試驗土壤有機質(zhì)變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，長期無機肥配施有機肥及秸稈還田，土壤有機質(zhì)呈顯著上升趨勢；孫本華等［9］研究表明，氮磷鉀化肥配合秸稈還田和適量有機無機配施是實現(xiàn)土可持續(xù)利用的施肥模式；張邦喜等［10］研究表明，有機物料的輸入可以提高黃壤旱地土壤碳氮貯量。

秸稈還田還可改善土壤水鹽狀況［11-13］；李磊等［14］在寧夏銀北鹽堿地上的研究表明，秸稈還田2年后，耕層土壤物理性質(zhì)改善，土壤鹽分含量降低；馮國藝等［15］研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田可顯著降低濱海鹽堿地棉田0～40 cm土壤全鹽含量；范富等［16］利用玉米秸稈造夾層處理內(nèi)蒙古通遼市蘇打鹽堿土2年后，土壤全鹽含量顯著下降。施用有機肥也可降低耕層土壤鹽分含量，提升土地生產(chǎn)力［17-18］，唐繼偉等［19］通過長期定位試驗研究認為，鹽化潮土的養(yǎng)分投入應控制化肥用量，依靠有機肥投入，維持土壤pH值和土壤EC值的穩(wěn)定。在寧夏銀北灌區(qū)，有關(guān)不同量化肥、秸稈、生物有機肥施用對土壤鹽堿特性和作物生長情況影響的研究尚未見報道。本研究的目的是探究銀北灌區(qū)鹽堿地不同培肥措施下的土壤鹽堿特性和作物生長情況，為寧夏鹽堿地合理施肥提供科學依據(jù)，為此，筆者在銀北灌區(qū)典型鹽堿地通過3年定位試驗，開展了不同量化肥、秸稈、生物有機肥施用后對土壤鹽堿指標、玉米生長及產(chǎn)量指標的影響研究。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017～2019年在寧夏石嘴山市平羅縣黃渠橋鎮(zhèn)通潤村開展，試驗區(qū)地處西北內(nèi)陸，屬溫帶干旱荒漠氣候，4～10月太陽輻射量為4225.9 kJ/m2，6月最強，為716 kJ/m2；年平均日照時數(shù)3201.8 h，6月最多；近10年來該區(qū)域降水量為117.1～243.4 mm，年均降水量為184.3 mm，主要集中在7～9月；蒸發(fā)量為1708.7 mm［20］。2017、2018和2019年降水量分別為202.5、289.3和150 mm。

1.2 試驗設(shè)計

以春玉米為供試材料，試驗設(shè)計見表1，每個處理重復3次，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積50 m2（5 m×10 m），玉米株距為18 cm，行距為60 cm。試驗材料養(yǎng)分含量及試驗區(qū)土壤鹽分組成見表2。2017年秸稈還田小區(qū)在春玉米播種前按計劃還田量的1/2進行處理，2018和2019年秸稈還田處理按試驗設(shè)計的還田量在上一年玉米收獲后進行；生物有機肥（有效活性菌含量≥0.2億/g）和氮磷鉀化肥處理均在春玉米播種前按試驗設(shè)計進行。2017年春玉米播前土壤有機質(zhì)均值為16.0 g/kg，堿解氮含量為54.5 mg/kg，有效磷含量為10.9 mg/kg，根據(jù)土壤鹽分組成可看出，試區(qū)土壤鹽分類型為氯化物-硫酸鹽型鹽漬土。在玉米拔節(jié)期和抽雄期各灌黃河水1次，灌水量1350 m3/hm2。

表1 試驗設(shè)計

表2 試驗材料養(yǎng)分含量和試驗區(qū)土壤鹽分組成

1.3 測定項目與方法

2017、2018、2019年連續(xù)3年在春玉米播種前、抽雄期和收獲期每小區(qū)采集0～20和20～40 cm土層的土樣，測定土壤鹽分含量和土壤pH值，土壤鹽分含量用DDS-307A型電導率儀測定，土水比為1∶5［21］；土壤pH值用梅特勒實驗室pH計測定，土水比為1∶2.5［21］。在玉米收獲前每小區(qū)隨機選擇20株玉米測定玉米株高、莖粗等生長指標，同時測定玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤鹽分含量的影響

由圖1（a）可看出，與2017年玉米播前基礎(chǔ)土樣相比，在0～20 cm土層，2019年土壤鹽分含量除T4增加了8.66%外，其他各處理均有不同程度的下降，且下降幅度多高于2018年，T1下降幅度最大，達41.00%，T11、T7和T12次之，下降幅度為26.89%～27.28%。土壤脫鹽率效果表現(xiàn)為：施用生物有機肥T2>T3>T4，施用秸稈T7>T6>T5，施用化肥T8>T9>T10，配施處理T11>T12，說明高量有機肥和高量化肥有增加耕層土壤鹽分含量的趨勢。在20～40 cm土層，與2017年相比，2019年土壤鹽分含量同樣在各處理間表現(xiàn)不一，有增有減，T3和T9脫鹽率最大，分別降低了24.22%和20.18%，而T10鹽分增加了19.90%，說明高量化肥有增加土壤鹽分含量的趨勢，見圖1（b）。

玉米抽雄期，在0～20 cm土層，與2017年相比，2019年土壤鹽分含量表現(xiàn)為T2和T4下降幅度最大，分別下降了25.71%和24.81%，T10增加幅度最大，鹽分含量增加了97.22%，見圖1（c）。在20～40 cm土層，與2017年相比，2019年土壤鹽分含量表現(xiàn)不一，T2和T4分別降低了33.82%和25.05%，而T9和T10分 別 增 加 了58.43%和41.88%，見圖1（d）。

玉米收獲后，在0～20 cm土層，與2017年相比，2019年土壤鹽分含量表現(xiàn)為各處理均有顯著的下降，但下降幅度小于2018年，T5下降了53.91%，土壤脫鹽率表現(xiàn)為：施用生物有機肥T2>T3>T4，施用秸稈T5>T6>T7，施用化肥T9>T10>T8，配 施處理T12>T11，見圖1（e）。在20～40 cm土層，與2017年相比，2019年土壤鹽分含量同樣表現(xiàn)為各處理均有顯著的下降，但下降幅度多小于2018年，T4下降了41.96%，見圖1（f）。

綜上所述，試驗區(qū)土壤經(jīng)過3年不同措施處理后，玉米播前耕層土壤鹽分含量表現(xiàn)為T1下降幅度最大，T11、T7和T12次之，下降幅度為26.89%～27.28%，而高量有機肥和高量化肥有增加耕層土壤鹽分含量的趨勢；玉米抽雄期耕層土壤鹽分含量表現(xiàn)為T2和T4下降幅度最大，分別下降了25.71%和24.81%；玉米收獲后耕層土壤鹽分含量表現(xiàn)為T5下降幅度最大；與施用有機肥和化肥相比，秸稈還田措施更有助于降低玉米播前和玉米生長后期耕層土壤鹽分含量。從有機物料的表現(xiàn)來看，在玉米生長前期施用低量有機肥、高量秸稈還田措施表現(xiàn)出較好效果，但在玉米生長后期，低量有機肥、低量秸稈還田措施降低土壤鹽分含量的效果更好。

2.2 不同處理對土壤pH值的影響

與2017年玉米播前基礎(chǔ)土樣相比，在0～20 cm土層，2019年玉米播前土壤pH值也有不同程度的增加，T1增加幅度最大，增加了0.71個單位，T5增加幅度最小，增加了0.21個單位，土壤pH值增加量表現(xiàn)為：施用生物有機肥T3>T4>T2，施用秸稈T6=T7>T5，施用化肥T8>T10>T9，配施處理T12>T11，見圖2（a）。在20～40 cm土層，2019年土壤pH值同樣表現(xiàn)為不同程度的增加，T1和T2增加幅度最大，T6、T11和T7增加幅度最小，見圖2（b）。

玉米抽雄期，在0～20 cm土層，與2017年相比，2019年各處理土壤pH值也有不同程度的增加，表現(xiàn)為T1和T2增加幅度最大，分別增加了0.93和0.94個單位，T5和T6增加幅度最小，分別增加了0.44和0.48個單位，見圖2（c）。在20～40 cm土層，與2017年相比，2019年土壤pH值表現(xiàn)為不同程度的增加，T1和T2增加幅度最大，T6、T11和T7增加幅度最小，見圖2（d）。

玉米收獲后，在0～20 cm土層，與2017年相比，2019年土壤pH值有不同程度的增加，表現(xiàn)為T12、T1和T5增加幅度最大，增加了0.47～0.51個單位，T8和T10增加幅度最小，分別增加了0.21和0.23個單位，土壤pH值增加量表現(xiàn)為：施用生物有機肥T3>T2>T4，施用秸稈T5>T6>T7，施用化肥T9>T10>T8，配施處理T12>T11，見圖2（e）。在20～40 cm土層，與2017年相比，2019年土壤pH值表現(xiàn)為除T11略有下降外，其他各處理均有不同程度的增加，但增加幅度小于2018年，見圖2（f）。

綜上所述，經(jīng)過3年不同措施處理后，除高量有機肥處理鹽分較2017年略有增加外，其他處理耕層土壤均發(fā)生脫鹽堿化現(xiàn)象。從有機物料的表現(xiàn)來看，在玉米生長前期，pH值增加量表現(xiàn)為T3>T4>T2、T6=T7>T5；在玉米生長后期，pH值增加量表現(xiàn)為T3>T2>T4、T5>T6>T7。與土壤基礎(chǔ)值相比，3年后不同處理耕層土壤pH值均有不同程度的增加，玉米播前表現(xiàn)為T5增加幅度最小，抽雄期表現(xiàn)為T5和T6增加幅度最小，收獲后表現(xiàn)為T8和T10增加幅度最小，初步說明秸稈還田在降低玉米生長前期耕層土壤pH值方面較其他措施更顯著，而施化肥措施則在玉米生長后期顯現(xiàn)出降低耕層土壤pH值的作用。

2.3 不同處理對玉米生長指標的影響

試驗區(qū)在2017年之前為農(nóng)戶進行田間管理，農(nóng)戶習慣過量施用化肥，受化肥后效影響，2017年各處理玉米生長及產(chǎn)量指標之間的差異明顯小于2018和2019年，2018年玉米生長及產(chǎn)量指標受高降雨量影響較大，2019年則受紅蜘蛛危害較大。

由圖3（a）可看出，各年份玉米株高均表現(xiàn)為T1最低。2017年表現(xiàn)為T11最高，較T1提高了18.49%，各處理之間株高差異整體上小于2018和2019年，主要受2017年前的試驗區(qū)農(nóng)戶習慣施肥水平較高、肥料后效在某種程度上掩蓋了處理之間株高的差異所致；2018年表現(xiàn)為T9、T10和T12株高最高，較T1分別提高了62.90%、64.06%和65.03%，T11次之，說明施用中、高量化肥依然表現(xiàn)出促進玉米生長的效果，而單施有機肥和單施秸稈處理玉米株高顯著低于單施化肥處理；與2018年相比，2019年除T7玉米株高有顯著增加外，其他各處理玉米株高均有顯著的降低，主要受2019年試驗區(qū)周邊玉米蟲害泛濫的影響。2019年T12和T10玉米株高最高，較T1分別提高了69.14%和68.99%，T11和T7次之，玉米株高表現(xiàn)為：施用生物有機肥T4=T3>T2，施用秸稈T7>T6>T5，施用化肥T10>T9>T8，配施處理T12與T11相當。

由圖3（b）可看出，2017年玉米莖粗表現(xiàn)為T6和T11最大，分別較T1增加2.02和1.83 mm，T8和T1最小，其他各處理之間差異不大；2018年各處理玉米莖粗表現(xiàn)為T10和T11最大，分別較T1增加10.31和10.13 mm，T12次之，較T1增加9.92 mm，T4和T7玉米莖粗分別較T1增加7.35和7.51 mm，T9玉米莖粗較T1增加6.56 mm，T2和T1最低；2019年T7和T12玉米莖粗最大，較T1分別增加10.85和11.22 mm，T11次之，較T1增加9.59 mm，T9、10與T11差異不大，玉米莖粗表現(xiàn)為：施用生物有機肥T4>T3>T2，施用秸稈T7>T6>T5，施用化肥T9>T10>T8，配施處理T12>T11。

綜上所述，經(jīng)過3年不同措施處理后，高量秸稈還田在提高玉米株高和增加玉米莖粗方面優(yōu)于施用生物有機肥和中低量化肥，玉米株高和莖粗隨有機肥和秸稈用量的增加而提高。

2.4 不同處理對玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由圖4（a）可看出，3年內(nèi)玉米穗長均表現(xiàn)為T9～T12最大，T1和T2最小，2017年T9～T12較T1分別增加4.86、4.79、5.08、4.89 cm，2018年T9～T12較T1分 別 增 加6.52、6.28、6.19、6.03 cm，2019年T9～T12較T1分別增加9.82、10.43、9.80、10.27 cm，2018年玉米穗長表現(xiàn)為單施有機肥與單施秸稈處理差異不大，2019年單施秸稈較單施有機肥處理在增加玉米穗長方面明顯，但二者均顯著低于單施化肥處理。

由圖4（b）可看出，3年內(nèi)玉米穗粗均表現(xiàn)為T11最大，T10和T12次之，T1和T2最小；2018年單施有機肥與單施秸稈處理下的玉米穗粗差異不大，2019年單施秸稈在增加玉米穗粗方面效果更明顯，但二者均顯著低于單施化肥處理。

由圖4（c）可看出，2018年各處理穗粒重差異明顯，可能受2018年降雨量較大的影響。2017～2019年均表現(xiàn)為T11最大，T10和T12次之，2017、2018和2019年T11穗粒重分別較T1增加51.61%、247.83%和294.82%。2018年玉米穗粒重表現(xiàn)為單施秸稈小于單施有機肥處理，2019年則反之，二者均低于單施化肥處理。

由圖4（d）可看出，2019年各處理玉米百粒重表現(xiàn)為T12和T11最大，分別較T1增加7.51和7.18 g。在增加玉米百粒重方面，2017和2018年單施有機肥<單施秸稈<單施化肥處理，2019年單施秸稈處理在增加玉米百粒重方面與單施化肥處理效果相當。

由圖4（e）可看出，2019年中、高量施用化肥措施玉米產(chǎn)量均低于2018年，而秸稈還田措施和施用高量生物有機肥則高于2018年。2019年試驗區(qū)玉米受紅蜘蛛危害嚴重，秸稈還田措施受蟲害影響小于施用化肥。3年間玉米產(chǎn)量均表現(xiàn)為T11最大，其中2019年T11、T10和T12較T1分別提高了273.80%、254.54%和253.36%。方差分析表明，T10、T11、T12之間玉米產(chǎn)量差異不顯著，T9與T10、T12之間差異不顯著，與T11差異顯著，說明與單施化肥措施相比，連續(xù)3年化肥配施生物有機肥在提高玉米產(chǎn)量方面已表現(xiàn)出優(yōu)勢，而配施秸稈在提高玉米產(chǎn)量方面尚未發(fā)揮優(yōu)勢，但已表現(xiàn)出增產(chǎn)趨勢。玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為：施用生物有機肥T4>T3>T2，施用秸稈T6>T7=T5，施用化肥T10>T9>T8，配施處理T11>T12。在增加玉米產(chǎn)量方面，單施有機肥<單施秸稈<單施化肥，2018年單施有機肥或單施秸稈處理玉米產(chǎn)量均顯著低于單施化肥處理。

綜上所述，在增加玉米穗長、穗粗、穗粒重方面，單施化肥措施均優(yōu)于單施秸稈或單施生物有機肥措施；在增加玉米百粒重方面，單施秸稈與單施化肥處理效果相當；在增加玉米產(chǎn)量方面，培肥第3年各處理玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為：施用生物有機肥T4>T3>T2，施用秸稈T6>T7=T5，施用化肥T10>T9>T8，配施處理T11>T12，玉米產(chǎn)量隨生物有機肥和化肥施用量的增加而提高，單施秸稈在提高玉米產(chǎn)量方面優(yōu)于單施生物有機肥，而中量秸稈還田在提高玉米產(chǎn)量方面優(yōu)于高量和低量秸稈還田。與化肥措施相比，試驗區(qū)連續(xù)3年化肥配施生物有機肥在提高玉米產(chǎn)量方面已表現(xiàn)出優(yōu)勢，而配施秸稈在提高玉米產(chǎn)量方面尚未發(fā)揮優(yōu)勢，但已表現(xiàn)出增產(chǎn)趨勢。

3 討論與結(jié)論

從耕層土壤鹽分含量來看，經(jīng)過3年不同措施處理后，玉米播前土壤鹽分含量表現(xiàn)為對照下降幅度最大，與其他措施相比，高量有機肥和高量化肥有增加耕層土壤鹽分含量的趨勢；從有機物料的表現(xiàn)來看，在玉米生長前期施用低量有機肥、高量秸稈還田措施表現(xiàn)出較好效果，但在玉米生長后期，低量有機肥、低量秸稈還田措施降低土壤鹽分效果更好，低量有機肥降低土壤鹽分效果好于高量有機肥，可能與本試驗所用生物有機肥主要成分為雞糞，且雞糞中鹽分較高，施用高量有機肥帶給土體較多鹽分有關(guān)［22］。

從耕層土壤pH值來看，經(jīng)過3年不同培肥措施處理后，各處理土壤均發(fā)生脫鹽堿化現(xiàn)象，播前土壤pH值表現(xiàn)為對照增加幅度最大，脫鹽堿化現(xiàn)象明顯，與該處理下玉米植株生長量少、地表覆蓋度小于施肥處理，進而受2018年強降雨（2018年平羅縣降雨量301.9 mm）對耕層土壤鹽分的淋洗作用更大有關(guān)。秸稈還田在降低玉米生長前期耕層土壤pH值方面較其他措施更顯著，而施化肥措施則在玉米生長后期顯現(xiàn)出降低耕層土壤pH值的作用。

從玉米生長和產(chǎn)量指標來看，經(jīng)過3年不同培肥措施處理后，高量秸稈還田在提高玉米株高和增加玉米莖粗方面優(yōu)于施用生物有機肥和中低量化肥，玉米株高、莖粗隨著有機肥和秸稈用量的增加而提高，可能與上一年（2018年）在玉米生長期試驗區(qū)降雨量較多，秸稈腐熟效果較好，秸稈還田對土壤物理性質(zhì)的改善有關(guān)；在增加玉米穗長、穗粗、穗粒重方面，單施化肥措施均優(yōu)于單施秸稈或單施生物有機肥措施；在增加玉米百粒重方面，秸稈還田與單施化肥處理效果相當；在增加玉米產(chǎn)量方面，培肥第3年各處理玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為：施用生物有機肥T4>T3>T2，施用秸稈T6>T7=T5，施用化肥T10>T9>T8，配施處理T11>T12，玉米產(chǎn)量隨生物有機肥和化肥施用量的增加而提高，單施秸稈在提高玉米產(chǎn)量方面優(yōu)于單施生物有機肥，而中量秸稈還田在提高玉米產(chǎn)量方面優(yōu)于高量和低量秸稈還田；與化肥措施相比，化肥配施生物有機肥在第3年已表現(xiàn)出增產(chǎn)效果，而配施秸稈尚未表現(xiàn)出顯著增產(chǎn)效果。單施秸稈、單施生物有機肥與配施處理效果表現(xiàn)并不一致，可能是由于單施秸稈和單施有機肥處理下土壤氮素供給不足，而本研究中的秸稈腐熟效果較好，較單施有機肥帶給土壤更多的氮素營養(yǎng)，故單施秸稈玉米產(chǎn)量效應優(yōu)于單施有機肥處理；而化肥配施下土壤氮素供給充分，施用有機肥較秸稈還田給土壤提供了更多的磷鉀營養(yǎng)和活性有機碳［23］，故化肥配施有機肥的產(chǎn)量效應更為顯著。此外，由于大分子有機養(yǎng)分必須經(jīng)礦化、分解作用轉(zhuǎn)化為無機態(tài)或小分子后才能被植物吸收利用，因而有機肥肥效相對緩慢，有機肥施入早期作物的增產(chǎn)效果常常不如等量養(yǎng)分化肥［24-26］，但英國洛桑長期定位試驗表明，隨著試驗時間的延長，施用有機肥或者有機肥配施少量氮肥的處理土壤有機碳含量明顯高于化肥處理，可以獲得與化肥處理相同甚至更高的作物產(chǎn)量［27］。