膜下滴灌條件下不同施肥配比對玉米生長發育、產量和品質的影響

摘要：在沈陽地區大田中布設田間小區試驗，研究了膜下滴灌條件下氮肥、磷肥和鉀肥的不同配比模式對玉米（Zea mays L.）的生長發育、產量及品質的影響。試驗設置了4種不同施肥配比和1個對照，觀測了不同處理下玉米子粒的蛋白質、脂肪和淀粉含量以及玉米株高、葉面積指數、干物質積累、產量等指標。試驗結果表明，覆膜條件下不同的氮磷鉀施肥配比對玉米生長發育過程及產量的影響達到顯著水平；覆膜條件下利用滴灌施肥，在施用相同基肥的條件下，氮肥、磷肥和鉀肥配比（N∶P2O5∶K2O）為1.00∶0.50∶0.50時有利于提高玉米干物質積累，促進植株生長發育，顯著提高產量和品質。

關鍵詞：膜下滴灌；玉米（Zea mays L.）；肥料配比；生長發育；產量；品質

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）06-1307-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.007

Abstract： The effects of different fertilizer proportion of nitrogen， phosphate and potash fertilizer on the growth， yield and quality of corn with fertigation by drip irrigation under film was studied in Shenyang. 5 different fertilizer treatments including a comparison treatment were set. The contents of protein， fat and starch， and plant height， leaf area index， dry matter accumulation and yield of corn under different treatments were observed during the whole growth period of corn. The results showed that different NPK fertilization proportions with fertigating by drip irrigation under film had significant effect on the growth， quality and yield of corn. Under the same initial fertilizer condition， proportion of N，P and K was 1.00∶0.50∶0.50 was conducive to the improvement of dry matter accumulation， the growth of plants， quality and yield of corn.

Key words： drip irrigation under plastic film； corn（Zea mays L.）； fertilizer proportion； growth； yield； quality

施肥是提高作物產量和改善作物品質的重要措施[1]，滴灌水肥一體化是一項環境友好的精準農業技術，該技術可以控制灌水量、施肥量和灌溉施肥時間，利用滴灌系統把肥料輸送到作物根部周圍，提高肥料利用率，減少化肥消耗量[2，3]。目前，許多學者針對設施蔬菜、棉花等作物展開了滴施對作物影響的研究。葛曉光等[3]研究了密度、施肥量和灌水量對甜椒生長發育及產量的影響。馮紹元等[4]進行了滴灌棉花水肥耦合效應的田間試驗研究，同時建立了滴灌條件下產量與水肥耦合的方程。研究表明施肥是調控農田系統生產力的重要手段，但是隨著經濟的發展，中國農業生產上單純依賴化肥，過量施肥現象十分嚴重[5]，不僅沒有起到增產的效果，大量施用無機化肥對環境造成巨大壓力[6]。玉米對氮素營養比較敏感，有關氮肥對玉米產量影響的報道較多[7-9]。針對玉米對水肥耦合的研究多集中在單一種類的肥力對玉米各項指標的影響上，但在滴施條件下不同施肥配比對玉米生產的影響，以及玉米生產中適宜的氮磷鉀施肥配比還沒有深入的研究。

本研究針對大田玉米，在覆膜滴施條件下研究不同的氮磷鉀施肥配比對玉米生產的影響，以找出大田玉米生產的最優肥配比方案，為提高水肥利用效率，實現玉米生產的優質、高產、節水和生態友好的綜合目標提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗在沈陽農業大學試驗基地進行。試驗基地位于沈陽市沈河區，北緯41°49′26″，東經123°34′72″，海拔高度55 m，年平均氣溫11 ℃，年平均降水量721.9 mm，年平均蒸發量1 300 mm，無霜期183 d。災害天氣主要是春季干旱和夏季暴雨。試驗地土壤為沙性棕壤土，其耕層基礎理化性狀見表1。

1.2 試驗設計

試驗材料為玉米，品種為佳玉338。灌溉方式為重力滴灌，滴灌管直徑16 mm，壁厚0.6 mm。滴頭間距30 cm，流量為2.4 L/h。

基于2012年農業部專家組根據測土配方施肥成果對遼寧不同產量水平的玉米施肥提出的指導建議，試驗將不同的氮、磷、鉀施肥比例作為變量，共設5個處理，各處理的氮磷鉀施肥量及比例見表2。表中的數值為玉米整個生育期的追肥總量，生育期內分2次追施，每次追施表2中施肥總量的一半，分別于小區內50%玉米達到拔節期和抽雄期時開始追肥。試驗設置3個重復，共計15個試驗小區，試驗小區的規格為3 m×10 m。

1.3 監測指標

1.3.1 品質指標 玉米子粒的蛋白質、可溶性糖和淀粉均用近紅外快速品質分析儀監測，儀器型號為FOSS INFRATECTM 1241 ANALYZER。

1.3.2 產量指標 在玉米果實成熟期，每個小區取20株測定產量，并換算成每hm2產量。

1.3.3 生長發育指標 分別在玉米拔節期、大喇叭口期、灌漿期和成熟期，每個處理選擇具有代表性的連續3株植株作為監測樣本。將植株按根、莖、葉分開處理。105 ℃殺青30 min后80 ℃烘干至重量不變，然后稱各部分干物質積累量。

在每次重復中選生長狀況良好、具有代表性的3株玉米植株作為監測樣本連續監測。玉米生長狀況每隔7 d觀測1次。株高和葉面積采用鋼卷尺直接測量；莖粗用游標卡尺在地面以上1 cm處量取直徑。在拔節期、抽穗期、灌漿期測定株高、莖粗和所有完全展開葉片的長和寬。每次測量時，測定所選植株所有葉片，測量葉片的長和寬，然后利用公式（1）計算葉面積指數（LAI）。

式中，n為第j株的總葉片數；m為測定株數；ρ為種植密度；Lij為第j株玉米的第i葉長；βij為第j株玉米的第i最大葉寬。

1.4 統計分析方法

數據分析工具采用SPSS 19.0和Excel軟件。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米植株生長發育的影響

2.1.1 不同施肥處理對玉米葉面積指數的影響

由圖1可以看出，葉面積增長快速期是在拔節期開始到抽穗期前，而灌漿期葉面積指數也維持較大；不同施肥處理對玉米葉面積指數影響較大，Ⅳ處理葉面積指數明顯高于其他處理，各處理葉面積指數在灌漿期前變化較??；在進入灌漿期后CK處理葉面積指數相比其他各處理變化較大，都小于其他各處理。各處理葉面積指數由大到小的順序為Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、CK。

通過不同施肥處理與8月3日灌漿期葉面積指數的方差分析結果（表3）可知，顯著性為0.002，達到了極顯著水平（P<0.01）。表明不同施肥處理對葉面積指數有極顯著影響，不同施肥處理對葉面積有較大影響，施肥處理Ⅳ肥量配比均衡，有利于葉面積的生長。

2.1.2 不同施肥處理對玉米株高的影響 由圖2可以看出，光合面積適宜，光合產物積累多，對干物質的形成積累創造了良好的土壤環境及田間氣候環境，使植株生育健壯，有利于維持根系活力及綠色葉面積，使玉米保持著活稈成熟。植株高度的生長變化率為Ⅳ>CK>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，拔節期到灌漿期期間植株Ⅱ和CK高度較其他處理優勢明顯，但在灌漿期后，Ⅳ、Ⅲ處理植株生長較快，可能是合理的施肥配比加上充足的雨水使植株加快吸收土壤中的養分，進而使植株快速生長。

對玉米處在灌漿期時的株高進行了方差分析，結果（表4）顯示，顯著性為0.024，達到了顯著水平（P<0.05），表明不同施肥處理對玉米株高有顯著影響。株高是植株直觀的生理指標，在一定程度上反映了作物根區對肥吸收的優劣和植株的生長狀況。

綜上可知，施肥Ⅳ和Ⅲ對作物的葉面積指數和高度作用明顯高于其他處理，為作物營養的積累提供了有力的保障。

2.1.3 不同施肥處理對植株干物質積累的影響 作物在水、肥和自然因素的作用下，進行光合作用生長發育，最終表現為作物干物質的積累。干物質是形成產量的物質基礎，只有積累較多的干物質，才能形成高的子粒產量，因此研究不同處理情況下玉米干物質的積累，具有重要的意義[9-12]。

由圖3可以看出，經過不同施肥處理植株的根莖葉干物質積累量呈現S曲線狀，且各處理差異顯著。植株根和葉的干物質積累在拔節期到大喇叭口期的增長速率最大，在大喇叭口期到灌漿期增長趨于平緩。不同施肥處理的干物質積累量大小為Ⅳ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ，在拔節期和大喇叭口期的施肥促進了植株的生長，加快植株的干物質積累，均衡施肥Ⅲ和Ⅳ干物質積累量最大，說明均衡施肥促進植株生長，加快植株的有機物質的積累。

如表5-7所示，在玉米的整個生育期內的干物質積累的研究中，以灌漿期為例，對植株根、莖、葉的干物質量做方差分析，結果表明不同施肥處理對根的方差分析顯著性為0.006，達到極顯著水平（P<0.01）；對莖的方差分析顯著性為0.042，達到顯著水平（P<0.05）；對葉的方差分析為0.014，達到顯著水平（P<0.05）。分析結果表明不同施肥處理對植株根干物質、莖干物質和葉干物質有顯著影響。

2.2 不同施肥處理對玉米產量的影響

不同施肥處理對玉米的產量有顯著的影響，不同處理的產量由大到小的順序為Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、CK，各施肥處理與CK的產量比較分別增加了20.72%、20.31%、16.03%、10.14%。根據不同的施肥量與施肥配比可知，Ⅲ和Ⅳ在施肥量較少的情況下，通過N、P、K肥的均衡配施使玉米產量在各個處理中最高。在不均衡施肥配比的處理下玉米的百粒重、行粒數偏低，突尖長度較長。說明均衡施肥可以增強土壤生產能力、增加玉米產量。而不均衡施肥導致土壤生產能力降低，各項生理指標的構成因素均在不同程度有所降低，從而使不均衡施肥的玉米產量降低。

如表9所示，對玉米產量和不同施肥處理做方差分析，顯著性為0.002，達到極顯著水平（P<0.01）。說明不同施肥處理對玉米產量具有顯著影響。

2.3 不同施肥處理對玉米品質的影響

2.3.1 不同施肥條件對玉米蛋白質含量的影響 由圖6可知，不同施肥處理對玉米子粒蛋白質含量的影響順序為Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ=Ⅰ>CK。與CK相比分別增加了33.8%、29.7%、28.4%、28.4%。說明均衡條件下施肥有利于玉米蛋白質的合成，提高玉米品質。

如表10所示，對玉米蛋白質和不同施肥處理做方差分析，顯著性為0.000，達到極顯著水平（P<0.01）。說明不同施肥處理對玉米蛋白質有顯著影響。

2.3.2 不同施肥條件對玉米脂肪含量的影響 如圖7可知，玉米子粒中的脂肪含量Ⅳ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>CK，與CK相比分別增加了19.5%、14.6%、12.2%、9.8%。其中I、II、IV較CK增長都在10%以上，說明合理配施有助于玉米脂肪的合成。

如表11所示，對玉米脂肪和不同施肥處理做方差分析，顯著性為0.001，達到極顯著水平（P<0.01）。說明不同施肥處理對玉米脂肪有顯著影響。

2.3.3 不同施肥條件對玉米淀粉含量的影響 由圖8可知，不同施肥處理對玉米子粒淀粉含量的影響順序為CK>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ。與CK相比分別減少2.5%、2.7%、3.2%、4.1%。Ⅳ淀粉含量最低，其次是Ⅱ，CK淀粉含量最高，說明對作物施肥有助于作物提高其可溶性糖的含量，進而降低作物的淀粉含量，并且均衡施肥處理的玉米淀粉含量低于不均衡處理的玉米，說明均衡施肥處理可以提高可溶性糖的含量。

如表12所示，對玉米淀粉和不同施肥處理做方差分析，顯著性為0.024，達到顯著水平（P<0.05）。說明不同施肥處理對玉米淀粉有顯著影響。

通過對玉米品質的分析可知，均衡施肥有利于作物的吸收，提高了作物的蛋白質含量和脂肪含量，并且降低了作物淀粉的含量，提高了作物的食用性。

3 結論

通過田間小區試驗，研究了不同施肥比例對覆膜條件下玉米的生長發育、產量和品質影響。對試驗數據采用了單因素分析和對比分析，主要有以下結論：

1）在相同基肥條件下，當氮肥、磷肥和鉀肥比例為1.00∶0.50∶0.50時，植株葉面積指數、株高和干物質均較大。

2）當氮肥、磷肥和鉀肥施肥配比為1.00∶0.50∶0.50時，施肥量最少，但玉米產量最高。

3）在相同基肥條件下，不追施肥時玉米淀粉含量最高；當氮肥、磷肥和鉀肥施肥配比1.00∶0.50∶0.50時，作物的蛋白質含量和脂肪含量均較高。

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