糧棉輪作模式下氮磷鉀施用量對玉米產量及產量構成的影響

王樹林，祁虹，王燕，張謙，馮國藝，林永增，梁青龍

（河北省農林科學院棉花研究所，農業部黃淮海半干旱區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室，河北石家莊050051）

糧棉輪作模式下氮磷鉀施用量對玉米產量及產量構成的影響

王樹林，祁虹，王燕，張謙，馮國藝，林永增*，梁青龍

（河北省農林科學院棉花研究所，農業部黃淮海半干旱區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室，河北石家莊050051）

為了明確河北省中南部干旱半干旱地區棉區棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作種植模式下玉米季的適宜施肥量，為生產上實現經濟施肥提供理論依據，在大田條件下采用隨機區組試驗設計，將N、P2O5、K2O施用量均分別設置0、75、150、225、300 kg/hm2計5個水平，研究了各肥料不同施用水平對玉米產量構成及產量的影響。結果表明：隨著施N量的增加，玉米穗長、穗粗、穗粒數、百粒重和產量均呈先增加后降低的變化趨勢，其中，施N量為225 kg/hm2時所有指標值均最高，在施N量≤225 kg/hm2時產量隨著施N量的增加而逐漸顯著提高，而施N量＞225 kg/hm2時產量增加不再明顯；隨著施P2O5量的增加，玉米百粒重和產量呈略有降低的趨勢，但不同施肥量處理的調查指標差異均不顯著；隨著施K2O量的增加，玉米穗粒數和產量呈逐漸增加趨勢，但不同施肥量處理的產量差異均不顯著。在當前糧棉輪作模式下，玉米季適宜的施肥量為N 225 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2，免施磷肥。

糧棉輪作；氮磷鉀；玉米；產量

河北省既是種糧大省，又是植棉大省，糧棉爭地矛盾歷來十分突出[1，2]，近年來隨著國家對糧食安全問題的日益重視，如何增加糧食產量成為人們關注的熱點話題。河北省中南部地區為傳統旱地棉花產區，隨

著水利條件的改善，該區具備了種植糧食的生產條件，但受水資源限制[3]，若完全改種糧食仍存在地下水供給不足的問題。針對這一現狀，我們在河北省中南部傳統一熟旱地棉區開展了棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作種植模式研究。

轉變種植制度會引起土壤養分含量發生一些變化。關于肥料對作物生長發育及產量的影響，前人研究多集中在1種作物上，如不同肥料用量對棉花的影響[4～7]、氮磷鉀肥對玉米產量的影響[8～10]、氮磷鉀肥對小麥產量及品質的影響[11～14]。但在糧棉輪作兩年三熟種植模式中卻涉及棉花、小麥和玉米3種作物，而棉花的需肥特點與小麥和玉米明顯不同。因此，利用3種作物需肥規律差異和傳統棉區土壤養分含量特點，制定經濟、高效的施肥原則，對減少化肥投入、降低環境污染、實現節本增效具有重要意義。截至目前，有關糧棉輪作兩年三熟種植模式下玉米氮磷鉀肥料的運籌研究較少。本研究即在上述背景下開展的，旨為新種植模式下制定合理的施肥措施提供理論依據。

1 材料與方法

試驗在河北省農林科學院棉花研究所威縣試驗站（威縣棗元鄉東張莊村）進行。試驗田土壤為沙壤土，肥力中等。2014年種植棉花；10月28日播種小麥（冀麥585），小麥播種前測定0～20 cm耕層土壤養分含量為有機質7.6 g/kg、全氮0.565 g/kg、速效磷24.8 mg/kg、速效鉀112 mg/kg。2015年6月13日播種玉米，品種為先玉688。所施氮肥為尿素（N含量46.4%），磷肥為重過磷酸鈣（P2O5含量46.0%），鉀肥為氯化鉀（K2O含量60.0%），均自市場購買。

采用定位試驗，始于2014年小麥播種前。按照氮、磷、鉀設置3個單因素試驗，每種肥料用量均設5個梯度（表1）。小區長10.0 m、寬6.0 m，隨機區組排列，3次重復。201 4年10月28日小麥播種前，按照試驗設計的肥料施用量施肥；2015年6月13日玉米播種前，按照試驗設計繼續定位施肥，施肥量同小麥季，播后灌水。試驗區所有氮肥處理施P2O5150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，所有磷肥處理施純N 225 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，所有鉀肥處理施純N 225 kg/hm2和P2O5150 kg/hm2，且所有肥料均為一次性底施。玉米行距60 cm、株距30 cm，收獲密度5.2萬株/hm2。其他管理措施同大田常規。

玉米收獲前，每小區取3行，收獲全部果穗，稱量鮮重；曬干、脫粒后，稱籽粒干重。再根據3行取樣株數、小區總株數和小區面積，折算出各處理籽粒含水量為14%時的產量。每個處理取10個果穗，調查穗長、穗粗、穗粒數和百粒重。利用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05數據處理統計軟件進行數據分析，采用Duncan’s新復極差法進行差異顯著性檢驗。

表1 試驗設計的氮、磷、鉀肥料施用量（kg/hm2）Table1 Rates of N，P2O5and K2O in the experiment

2 結果與分析

2.1 氮肥施用量對玉米產量及產量構成因素的影響

施氮處理的玉米穗長、穗粗、穗粒數、百粒重和產量均顯著＞N0處理（表2）。表明氮肥對玉米產量和4個產量構成性狀均有較大影響，施用氮肥通過顯著促進4個產量構成指標的綜合提高，最終實現產量的大幅度提高。

施氮處理下，隨著氮肥施用量的增加，玉米穗長、穗粗、穗粒數、百粒重和產量均呈先增加后降低的變化趨勢，其中，N75處理的指標值均最低，除穗粗外，其他指標均顯著＜N150、N225和N300處理；N225處理指標值均最高，但產量構成指標與N150和N300處理差異均不顯著，而產量顯著＞N150處理但與N300處理差異不顯著。

可以看出，在當前糧棉輪作模式下，氮肥是影響

玉米產量的關鍵因素，其經濟施用量為225 kg/hm2。

表2 氮肥施用量對玉米產量及產量構成因素的影響Table2 Effect of nitrogen rate on maize yield and yield components

2.2 磷肥施用量對玉米產量及產量構成因素的影響

施磷處理的玉米穗長、穗粗、穗粒數、百粒重和產量與P0處理差異均不顯著，且不同施磷量處理的指標差異也均不顯著，其中，百粒重和產量有隨施磷量增加而略微降低的趨勢（表3）。表明施用磷肥對提高玉米百粒重和產量影響不大，對玉米產量及其產量構成因素的影響均不顯著。因此，在當前糧棉輪作模式下，玉米季可以免施磷肥。

關于磷肥用量對玉米產量的影響，前人的研究結果不盡相同。吳建宏[15]在土壤速效磷含量9.1 mg/kg條件下的研究結果顯示，磷肥用量達到180 kg/hm2時玉米產量開始下降。而黃瑩等[16]在土壤速效磷含量6.99 mg/kg條件下的研究結果顯示，施用磷肥對玉米產量及地上部生物量無顯著影響。本試驗條件下土壤速效磷含量高達24.8 mg/kg，土壤速效磷的供給量遠遠超出玉米生長發育的需求量，而土壤速效磷含量偏高是由于在長期棉花連作條件下過量施磷但棉花對磷肥需求量小造成的。因此導致在糧棉輪作種植模式下，增施磷肥并未對玉米產量產生太大影響。

表3 磷肥施用量對玉米產量及產量構成因素的影響Table3 Effect of phosphorus rate on maize yield and yield components

2.3 鉀肥施用量對玉米產量及產量構成因素的影響

施鉀處理的玉米穗長、穗粒數和產量顯著＞K0處理，而穗粗和百粒重與K0處理差異均不顯著（表4）。表明鉀肥對玉米穗長、穗粒數和產量有較大影響，施用鉀肥通過顯著促進玉米穗長增大、穗粒數增多，最終實現產量的明顯提高。

施鉀處理下，隨著鉀肥施用量的增加，玉米穗粒數呈逐漸增多趨勢，其中，K225與K300處理差異不顯著，但二者均顯著＞K75和K150處理，而K75與K150處理差異不顯著；穗長、穗粗和百粒重變化均較小，不同施鉀量處理的指標值差異均不顯著；產量呈逐漸增加趨勢，但不同施鉀量處理的差異均不顯著。

可以看出，在當前糧棉輪作模式下，鉀肥是影響玉米產量的主要因素，玉米季施用鉀肥75 kg/hm2即可明顯提高產量。

表4 鉀肥施用量對玉米產量及產量構成因素的影響Table4 Effect of potassium rate on maize yield and yield components

3 結論與討論

關于氮磷鉀三大肥料對玉米產量的影響，前人在夏玉米和春玉米上進行了大量研究。田惠萍等[9]發現，玉米各生育時期對氮、磷、鉀素的需求量，以氮最高，鉀次之，磷最少；皇甫湘榮等[10]研究表明，氮肥的效應大于鉀肥；陳英取等[17]認為，玉米合適的N、P2O5、K2O施用量比例為1∶0.35∶1，肥料效應順序為氮＞鉀＞磷。

在河北省中南部傳統一熟旱地棉花產區，采取棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作模式，分析了氮磷鉀不同施用量時玉米產量及產量構成的變化，結果顯示，施用氮肥和鉀肥均具有明顯的增產效果，其中，氮肥的效應高于鉀肥。施用鉀肥具有明顯的增產效果，但施鉀條件下不同水平處理的產量差異并不顯著，與前人的研究結果[18，19]基本一致。本研究條件下，增施磷肥未表現出增產效果，原因與傳統連作棉田大量施用磷肥，而棉花對磷素吸收偏少導致土壤中磷素

含量偏高有關[20]。根據本研究結果，認為在當前棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作模式下，玉米季適宜的N用量為225 kg/hm2、K2O用量為75 kg/hm2，免施磷肥。

［1］霍克斌，鄭彥平.完善棉麥兩熟種植確保糧棉穩步雙增［J］.河北農業科學，1991，（1）：4-6.

［2］翟學軍，李悅有.超早熟短季棉新材料創制及麥后直播技術研究［J］.農業科技通訊，2007，（3）：13-14.

［3］石晨陽，王桂榮，王慧軍，蒲娜娜.河北省種植業高效用水預測研究［J］.中國農學通報，2012，28（3）：218-224.

［4］汪洋.棉花平衡施肥技術［J］.河北農業科學，2007，11（4）：15，17.

［5］程素敏，吳愛君，張松林.棉花分區平衡施肥技術中氮、磷、鉀對產量的影響［J］.中國棉花，2005，（12）：8-9.

［6］劉全喜，馬連云.高產棉田的平衡施肥技術［J］.河北農業科技，2007，（3）：31.

［7］馬鄂超.棉花平衡施肥［J］.新疆農墾科技，2005，（5）：49.

［8］彭正萍，張家銅，袁碩，王艷群，劉會玲，薛世川.不同供磷水平對玉米干物質和磷動態積累及分配的影響［J］.植物營養與肥料學報，2009，15（4）：793-798.

［9］田惠萍.氮、磷、鉀配比施肥對玉米產量的影響［J］.寧夏農林科技，2013，54（2）：24-26，36.

［10］皇甫湘榮，張翔，孫春河，寶德俊.氮鉀配施對玉米產量和土壤鉀素的影響［J］.中國農學通報，2004，20（6）：169-171.

［11］何傳龍，劉楓，王道中，汪建來，李星，李治林.砂姜黑土強筋小麥施肥技術研究［J］.植物營養與肥料學報，2007，13（5）：935-940.

［12］張少豪，張丹，付伶俐，王旭玲，杜懷軍.小麥需肥特點與施肥技術［J］.安徽農學通報，2009，15（24）：64-67.

［13］周忠新，于振文，許衛霞，魏守江.氮磷鉀用量及配比對小麥產量、蛋白質含量和肥料利用率的影響［J］.山東農業科學，2006，（3）：42-44.

［14］易玉林.氮、磷、鉀肥在河南省小麥上的應用效果及推薦用量研究［J］.河南農業科學，2012，41（7）：69-72.

［15］吳建宏.磷素化肥不用用量對玉米產量的影響［J］.寧夏農林科技，2013，5（12）：66-67.

［16］黃瑩，趙牧秋，王永壯，魯彩艷，史奕，陳欣.長期不同施磷條件下玉米產量、養分吸收及土壤養分平衡狀況［J］.生態學雜志，2014，33（3）：694-701.

［17］陳英取，張承林，張其倫，陳火軍.氮磷鉀用量及配比對甜玉米產量與品質的影響［J］.華南農業大學學報，1993，14（1）：33-38.

［18］盧樹昌，劉惠芬，牟善積，李媛，尹德明.天津地區夏玉米施鉀效果的初步研究［J］.天津農學院學報，2001，8（2）：21-23.

［19］譚德水，金繼運，黃紹文，何萍.東北地區黑土、草甸土長期施鉀對玉米產量及耕層土鉀素形態的影響［J］.植物營養與肥料學報，2007，13（5）：850-855.

［20］董合林.我國棉花施肥研究進展［J］.棉花學報，2007，19（5）：378-384.

Effects of Nitrogen and Phosphorus and Potassium Rates on Maize Yield and Yield Components in Cotton-wheat-maize Rotation System

WANG Shu-lin，QI Hong，WANG Yan，ZHANG Qian，FENG Guo-yi，LIN Yong-zeng*，LIANG Qing-long
（Cotton Research Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Science，Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area，Ministry of Agriculture，Shijiazhuang 050051，China）

The aim of this experiment was to identify the optimum fertilizer rates for maize in cottonwheat-maize rotation system in the arid and semi-arid areas of central and south of Hebei Province，and provide theoretical basis for economic fertilization in production.Adopting randomized block design in fields five treatments（0，75，150，225，300 kg/hm2）for each N，P2O5，K2O were designed to study the effect of fertilizer rates on maize yield and yield components.The results showed that with the increase of nitrogen grains per ear，hundred-grain weight and maize yield increased firstly then decreased，and when nitrogen rate reached 225 kg/hm2the values were all the highest，and less than or equal to 225 kg/hm2，the yield increased with the increase of nitrogen rate，while the nitrogen rate greater than 225 kg/hm2,the yield increasing was not obvious.With the increase of P2O5hundred-grains weight and maize yield decreased，but there were no significant differences betweeen treatments.With th e increase of K2O rate，grains per ear and yield increased gradually，and utilizing potassium increased yield significantly but there were no significant differences between treatments of utilizing potassium.For maize in cotton-wheat-maize rotation system the optimum fertilizer amount was N 225kg/hm2，K2O 75kg/hm2and without P2O5.

Cotton-wheat-maize rotation system；Nitrogen and phosphorous and potassium；Maize；Yield

S513

A

1008-1631（2016）04-0030-04

2016-02-16

國家科技支撐計劃項目“渤海糧倉科技示范工程”（2013BAD05B00）

王樹林（1978-），男，河北巨鹿人，副研究員，主要從事棉花栽培與麥棉兩熟雙高產栽培技術研究工作。E-mail：wshl1001@sohu.com。

林永增（1963-），男，河北威縣人，研究員，主要從事棉花栽培與生理生態研究。E-mail：zaipei@sohu.com