1. 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 [1]。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[2]，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，仅施加一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; P2O5
56; 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 磷酸二铵（(NH4)2HPO4），磷肥为磷酸二铵（(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、钾肥播种前一次性基施。两 年试验结果趋势基本一致，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 叶和穗轴四部分，成熟期分茎秆、叶片、穗轴、苞叶、籽粒五部分，于干燥箱 105℃杀青 30
min 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 t•hm–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 t•hm–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
注：不同大小写字母分别表示差异达 1%和 5%显著水平，下同。Note：Different big and small letters
indicate significance at 1% and 5% probability level， respectively. The same below.