不同施氮水平對春玉米偉科702干物質積累及轉運的影響

李媛媛,楊恒山,范秀艷,李瑩瑩,劉 晶,呂登宇

(內蒙古民族大學 農學院,內蒙古 通遼 028000)

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不同施氮水平對春玉米偉科702干物質積累及轉運的影響

李媛媛,楊恒山,范秀艷,李瑩瑩,劉 晶,呂登宇

(內蒙古民族大學 農學院,內蒙古 通遼 028000)

為進一步推進玉米的減肥增效,以內蒙古西遼河平原主推玉米品種偉科702為供試材料,采用田間試驗方法,在0，210，300，390 kg/hm24個施氮水平下,研究春玉米干物質積累、轉運和氮肥利用率的差異性,以期為該品種確定適宜的施氮水平提供理論參考。結果表明,吐絲期之前,干物質積累量隨施氮水平的增加而提高;吐絲期之后干物質積累量施氮300 kg/hm2較施氮390 kg/hm2更大,干物質積累的最大速率也出現在300 kg/hm2施氮水平。從完熟期物質積累的構成來看,莖和苞葉以施氮390 kg/hm2處理最大,而穗軸和籽粒則以施氮300 kg/hm2最大。隨施氮水平的提高,同化物轉運量、轉運速率和對籽粒貢獻率總體上呈增加趨勢,但不同器官之間存在明顯差異。莖、穗轉運貢獻率隨施氮水平的增加呈先升后降的趨勢,以300 kg/hm2處理最高;葉轉運貢獻率隨施氮水平的增加而增加,以390 kg/hm2處理最高。籽粒產量、經濟系數和氮肥農學利用率均以300 kg/hm2施氮水平最大。在試驗地區,300 kg/hm2施氮水平為春玉米偉科702高產栽培適宜的施氮水平。

偉科702;施氮水平;干物質;積累;轉運

干物質積累是籽粒產量形成的物質基礎[1-2],是決定玉米產量的主要因素[3-4]。氮素能提高玉米干物質的積累量,但不同器官間存在明顯差異[5]。不同的施氮量對玉米的生長及產量有不同影響,充分發揮氮肥在農業生產中的作用及提高氮肥的利用率十分必要[6]。在一定范圍內增加氮肥用量可增加玉米干物質積累速率,進而提高產量[7]。但過量施氮,不但造成肥料浪費影響種植收益,而且增加氮向地下淋溶的風險[8-10]。國內外學者在玉米干物質積累轉運方面開展了大量研究[11-23],但關于高密度種植條件下不同施氮水平對春玉米干物質積累與轉運、產量、經濟系數、氮肥農學利用率的研究較少。

偉科702玉米新品種是金苑種業和偉科作物育種科技兩大公司共同選育,于2012年通過國家審定并于2013年定為農業部主導推介品種。該品種在內蒙古西遼河平原大田生產中表現突出,種植面積迅速擴大,極有可能成為當地玉米的換代品種。為配合這一良種的推廣并合理控制氮肥用量,在中等肥力土壤和灌溉條件下,探討高密度種植條件下不同施氮水平對春玉米偉科702干物質積累及轉運的影響,為西遼河平原地區玉米超高產減肥增效提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014年在內蒙古民族大學試驗農場進行。試驗地位于43°36′N、122°22′E,海拔178 m,年平均氣溫6.4 ℃,多年平均降水量為400 mm(多集中在7-9月),為大陸性季風氣候。試驗田地塊平整,水利設施好,土壤為灰色草甸土。播前土壤養分狀況:有機質18.42 g/kg,全氮0.94 g/kg,堿解氮73.57 mg/kg,速效磷25.11 mg/kg,速效鉀96.38 mg/kg,pH值8.2。

1.2 試驗設計

以春玉米偉科702為供試品種。試驗設0,210,300,390 kg/hm24個施氮水平,分別以T0、T1、T2、T3表示,3次重復,隨機排列,小區面積為60 m2。各處理氮肥均以種肥、拔節肥、大喇叭口肥按1∶3∶6 施用。試驗地旋耕滅茬,4個施氮水平種植密度相等(8.25 萬株/hm2)且等行距(50 cm)種植。4月28日播種,9月30日收獲測產。4個處理底施P2O5(過磷酸鈣)160 kg/hm2、K2O(硫酸鉀)250 kg/hm2,追肥結合澆水進行,生育期澆水4次,鏟、耥3次。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 干物質重在拔節期V6、大喇叭口期V12、吐絲期R1、乳熟期R3、完熟期R6共計5個時期,分別于每個小區取代表性植株3株,按葉、莖、穗等器官分離,105 ℃下殺青30 min,在65 ℃下烘干至恒重量后稱量。

1.3.2 計算公式 吐絲后同化物轉運量AT(g/株)=開花期營養器官干質量-成熟期營養器官干質量[24];吐絲后同化物轉運效率ATE(%)=吐絲后同化物轉運量AT(g/株)/開花期營養器官干質量×100[25];吐絲后轉運同化物對籽粒貢獻率ATC(%)=同化物轉運量/粒重×100[26];氮肥農學利用率ANUE(kg/kg)=(施氮區籽粒產量-不施氮區籽粒產量)/施氮量[27]。

1.3.3 數據處理 采用Excel進行數據處理、作圖;運用SPSS進行統計分析、顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 四個施氮水平對春玉米偉科702干物質積累的影響

由圖1可知,隨著生育進程,各處理偉科702干物質積累量呈現“慢-快-慢”的動態變化。在吐絲期以前,干物質積累量以T3最大,T2次之,T0最小。不同施氮水平對吐絲期以前的干物質積累影響較小,但對吐絲期以后的影響逐漸增大,T2、T3均高于其他處理。在完熟期,T2處理干物質積累量最高,說明T2處理更有利于偉科702干物質積累。

圖1 四個施氮水平對偉科702干物質積累的影響

由表1可見,對偉科702干物質的動態積累擬合曲線,4個施氮水平地上部分干物質積累量y與出苗后天數x的增長過程符合Logistic方程:y=k/(1+a×exp-bx)。其相關系數都達到了極顯著水平。計算其特征值可知,最大干物質積累速率均以T2最大,T1次之,T0最小,T2分別較T1、T3、T0高7.07%，31.12%，45.31%。

表1 四個施氮水平對偉科702地上部分干物質積累的Logistic方程

表2表明,吐絲期偉科702干物質積累總體上隨施氮水平的增加而增加。各處理葉、莖及干物質總和均以T3最大,T2次之,T0最小。T3處理葉、莖干物質積累量分別較T0處理高29.83%，36.70%，說明施氮在不同器官間存在差異且對莖的干物質積累快于對葉的干性質積累。T2處理穗干物質積累量極顯著高于T1和T0,說明T2施氮水平更有利于穗干物質積累。

表3表明,完熟期葉、莖干物質積累量較吐絲期均有明顯下降,各器官干物質積累量均為籽粒>莖>葉>穗軸>苞葉。莖、苞葉干物質積累量以T3最高,而穗軸和籽粒干物質積累量則以T2最高,說明T2施氮水平更有利于籽粒干物質積累。

表2 四個施氮水平對偉科702吐絲期干物質積累的影響

注:數據后不同大小寫字母表示差異達0.01、0.05顯著水平。表3，5同。

Note:Different capital letters and small letters respectively show significantly different at the 0.01 and 0.05 probability levels.The same as Tab.3，5.

表3 四個施氮水平對偉科702完熟期干物質積累的影響

2.2 四個施氮水平對春玉米偉科702同化物轉運的影響

玉米籽粒的形成是由葉和莖中貯存的營養物質向穗轉移,尤其是向籽粒中轉移[28]。表4表明,隨施氮水平的提高,各器官同化物轉運量、轉運效率和對籽粒貢獻率總體上較T0處理有所增加,但在不同器官之間存在明顯差異,表現為穗部最小。莖、穗呈先增加后降低趨勢,T2處理最高;葉呈增加趨勢,T3處理最高。葉和莖的同化物轉運量大于穗部,說明對偉科702同化物轉運量來說,葉和莖起決定作用。T0處理穗的同化物轉運量為-0.09 g/株,說明氮素不足造成穗軸和苞葉大量吸收葉和莖轉運的同化物。適宜的施氮水平有利于生育后期干物質向籽粒中轉運。

表4 四個施氮水平對偉科702同化物轉運量、轉運效率及對籽粒貢獻率的影響

2.3 四個施氮水平對春玉米偉科702產量、經濟系數和氮肥農學利用率的影響

由表5可見,4個施氮水平偉科702的產量、經濟系數和氮肥農學利用率均以T2處理最大,T1次之,T0最小。說明在一定范圍內隨施氮量提高而增加,但過量施氮導致產量、經濟系數及氮肥農學利用率下降。

表5 四個施氮水平對偉科702產量、經濟系數

3 討論與結論

戴明宏等[1]研究指出,吐絲后春玉米各器官干物質積累表現為籽粒>莖鞘>葉片>穗軸>苞葉。李颯等[17]研究指出,干物質積累高峰在吐絲后出現,且吐絲后干物質積累與籽粒產量密切相關。楊恒山等[29]研究指出,干物質積累量、積累率對產量貢獻率均表現為吐絲后顯著。本試驗中,干物質積累量隨施氮水平的提高呈先增加后減少趨勢。吐絲期以前,干物質積累量隨施氮水平的增加而提高,以T3最大,T2次之,T0最小,這可能是因為T3施氮量較高,植株營養生長速度加快,干物質積累多。吐絲期之后,干物質積累量T2較施氮T3更大,干物質積累的最大速率也出現在T2施氮水平下,導致T3處理低于T2處理的原因可能是T3處理前期營養過剩,莖葉徒長,使其莖、葉中同化物向籽粒中轉運受阻,轉運率下降。從完熟期物質積累的構成來看,莖和苞葉以施氮T3處理最大,而穗軸和籽粒則以施氮T2處理最大。

籽粒干物質來源于兩方面,一方面是花后籽粒中光合產物及貯藏性干物質再轉移,另一方面是花前營養器官中的同化產物[30-32]。徐祥玉等[24]研究指出,干物質轉運量對籽粒貢獻率的影響為不施氮處理中穗部為負值,施氮后則為正值。張瑞富等[5]研究指出,轉運量干物質轉運量隨施氮量增加而增大,干物質轉運效率穗部最小。本試驗中,隨施氮水平的提高,同化物轉運量、轉運效率和對籽粒貢獻率總體上呈增加趨勢,轉運量以T3處理最高,達51.58 g/株,T0處理最低,僅20.23 g/株。T2處理分別較T3 處理低2.91 g/株,較T0處理高28.44 g/株,可見施氮對干物質的轉運有明顯的促進作用。莖、葉和穗同化物轉運量分別為11.54～24.77 g/株、8.79～27.84 g/株和-0.09～7.23 g/株,且同化物轉運量葉>莖>穗。莖、穗同化物轉運量、轉運效率和對籽粒貢獻率隨施氮水平的增加呈先升后降的趨勢,以T2處理最高,T0處理最低。李青軍等[20]研究指出,施氮對玉米增產顯著,隨施氮量增加,與不施肥相比,玉米價格最高可增收9 343.65元/hm2。張玉芹等[30]研究指出,玉米植株產量隨施氮水平的提高呈現先升后降的趨勢。本試驗中,籽粒產量、經濟系數及氮肥農學利用率均以T2施氮水平最大,說明T2處理更有利于協調玉米生育后期的源與庫之間的關系。

本試驗表明,施氮量為210 kg/hm2時,因氮肥不足而影響春玉米偉科702的生長和產量的增加;施氮量為390 kg/hm2時,因氮素過量偉科702植株莖葉徒長,影響生育后期籽粒干物質的積累,同時造成肥料浪費、環境污染、經濟系數較低;施氮量為300 kg/hm2時,能有效地增加干物質積累及向籽粒轉運,提高春玉米偉科702品種的產量,又能增加氮肥農學利用率,減少不必要的生產投入,從而增加農戶收入。因此,300 kg/hm2施氮水平是該試驗地區超高產春玉米偉科702品種生育過程中適宜的施氮水平。

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Effects of Different Nitrogen Levels on Dry Matter Accumulation and Transportation of Spring Maize Weike 702

LI Yuanyuan,YANG Hengshan,FAN Xiuyan,LI Yingying,LIU Jing,Lü Dengyu

(College of Agronomy,Inner Mongolia University for Nationalities,Tongliao 028000,China)

For the further promotion of fertilizer loss efficiency in maize,taking the original variety Weike 702 as tested materials in Inner Mongolia West Liaohe Plain,using field test method in 0,210,300 and 390 kg/ha under the four nitrogen levels,differences on dry matter accumulation,transportation and nitrogen fertilizer utilization rate,in order to determine the suitable nitrogen level and provide theoretical reference for the variety.The results showed that before silking stage,dry matter accumulation increased with the increased of nitrogen fertilizer;after silking stage,dry matter accumulation of 300 kg/ha was more than 390 kg/ha,dry matter accumulation of maximum rate also appeared in 300 kg/ha nitrogen level.From the composition of dry matter accumulation in full ripe stage,stems and bracts under the nitrogen level of 390 kg/ha reached the maximum,and cob and grain in 300 kg/ha reached the maximum.With the increased of nitrogen application levels,the amount of assimilation transportation,transportation rate and the contribution rate to grain showed an increasing trend,but there were significant differences among different organs.The transportation rate of stem and spike increased first and then decreased with the increased of nitrogen application levels,the highest in 300 kg/ha treatment,leaf transportation rate increased with the increased of nitrogen application,which was the highest in 390 kg/ha treatment.The grain yield,economic coefficient and the agronomic efficiency of nitrogen fertilizer were highest at 300 kg/ha nitrogen level.In the study area,the level of nitrogen application of 300 kg/ha was the suitable nitrogen application level in the high yield cultivation of spring maize Weike 702.

Weike 702;Nitrogen levels;Dry matter;Accumulation;Transportation

2016-07-31

國家科技支撐計劃項目(2013BAD07B04);內蒙古民族大學科學研究項目(NMDYB15014)

李媛媛(1982-),女,河北唐山人,講師,碩士,主要從事作物栽培研究。

楊恒山(1967-),男,內蒙古興和人,教授,博士,主要從事作物高產栽培教學與研究。

S513

A

1000-7091(2016)05-0228-05

10.7668/hbnxb.2016.05.035