密植條件下一次性施肥對(duì)春玉米干物質(zhì)及養(yǎng)分利用效率的影響

殷建軍，張小娟，郭鳳琴，郭慶瑞

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所，山西大同037008）

密植條件下一次性施肥對(duì)春玉米干物質(zhì)及養(yǎng)分利用效率的影響

殷建軍，張小娟，郭鳳琴，郭慶瑞

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所，山西大同037008）

通過(guò)田間試驗(yàn)，研究了一次性施肥方式對(duì)晉北地區(qū)春玉米干物質(zhì)及養(yǎng)分利用效率的影響。結(jié)果表明，一次性施肥方式與農(nóng)民常規(guī)施肥方式相比，產(chǎn)量差異不顯著，但經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)提高；一次性施肥增加了晉北地區(qū)春玉米干物質(zhì)積累速率，對(duì)整個(gè)生育期干物質(zhì)積累并無(wú)影響；一次性施肥促進(jìn)了氮、磷養(yǎng)分的吸收和利用速率。綜合分析認(rèn)為，晉單85號(hào)春玉米品種在晉北地區(qū)適宜一次性施肥種植。

一次性施肥；春玉米；干物質(zhì)積累；養(yǎng)分積累

玉米學(xué)名玉蜀黍，屬于禾本科玉米屬（Zea mays L.），是世界上重要的糧食作物之一，種植面積和總產(chǎn)量?jī)H次于水稻，位居第2，而單位面積產(chǎn)量則居谷類作物之首。在我國(guó)，玉米經(jīng)過(guò)400多年的栽培，其已經(jīng)成為第二大糧食作物，常年播種面積在0.27億hm2左右，年玉米產(chǎn)量穩(wěn)定在1.6億t左右[1]，玉米不但是谷實(shí)類飼料的主體，而且也是我國(guó)主要的能量飼料，已成為糧食、飼料兼用作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活中占有愈來(lái)愈重要的地位。山西北部屬于北方春玉米區(qū)，玉米是該區(qū)的優(yōu)勢(shì)作物，種植面積大，但其產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平滯后于東北春玉米區(qū)，造成產(chǎn)需矛盾進(jìn)一步拉大，而提高玉米單產(chǎn)和總產(chǎn)水平是緩解區(qū)域產(chǎn)需矛盾、保障國(guó)家糧食安全的根本途徑[2]。由于玉米屬于群體條件下的生產(chǎn)，密度是影響玉米籽粒產(chǎn)量的重要因素之一[3]，有研究表明，產(chǎn)量構(gòu)成因子對(duì)玉米產(chǎn)量的影響程度為單位面積穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞千粒質(zhì)量[3-4]，因此，眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者把選擇緊湊型耐密品種來(lái)增大群體密度作為獲得增產(chǎn)的關(guān)鍵栽培手段[5-6]。同時(shí)，在目前的生產(chǎn)力水平下，肥料作為增產(chǎn)的關(guān)鍵措施之一，對(duì)玉米增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)到了40%以上[7-8]，但隨著肥料施用量的不當(dāng)增加，養(yǎng)分利用效率不但逐漸降低，而且使土壤的負(fù)荷加重。此外，由于當(dāng)前勞動(dòng)力成本不斷提高，玉米一次性施肥已成為一種趨勢(shì)[2]。在東北春玉米區(qū)[9]和黃淮海夏玉米區(qū)[10]，針對(duì)一次性施肥方式對(duì)玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分效應(yīng)的影響研究較多，高強(qiáng)等[11]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，吉林省一次性施肥的玉米栽培面積占到該省總面積的62%；王宜倫等[12]研究表明，一次性施肥有利于籽粒灌漿，并能提高產(chǎn)量和主要養(yǎng)分的利用效率，而高強(qiáng)等[11]的研究觀點(diǎn)與之相反，并指出玉米產(chǎn)量降低的原因可能是由于土壤、肥料類型等因素的差異。因此，一次性施肥方式及其對(duì)玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用規(guī)律的影響仍有待深入地研究。

本試驗(yàn)在山西北部春玉米區(qū)，結(jié)合該區(qū)域玉米種植特點(diǎn)，在玉米密植條件下開(kāi)展一次性施肥方式對(duì)干物質(zhì)及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素積累與分配的研究，旨在了解一次性施肥對(duì)晉北地區(qū)春玉米干物質(zhì)和養(yǎng)分吸收利用的規(guī)律，以期為春玉米簡(jiǎn)化施肥和制定玉米高產(chǎn)栽培管理措施提供理論參考和支持。

1 材料和方法

1.1 供試材料

根據(jù)近年在山西地區(qū)品種推廣及應(yīng)用現(xiàn)狀，選擇晉單85號(hào)耐密型春玉米品種為試驗(yàn)材料，該品種由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山西省朔州市毛家皂試驗(yàn)基地，地處東經(jīng)112°34′～114°44′，北緯39°03′～40°48′，年平均降雨量為450 mm左右，年總積溫2 250℃左右。播前進(jìn)行春耕，精細(xì)耙耱。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為輕壤偏沙，經(jīng)測(cè)定，土壤容重為1.53 g/cm3，pH值8.42，有機(jī)質(zhì)為13.93 g/kg，全氮為0.92 g/kg，速效鉀為60.34 mg/kg，有效磷為5.64 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年5—10月進(jìn)行，5月20日播種，10月9日收獲。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：處理1.不施肥（S0），全生育期不施任何肥料；處理2.常規(guī)施肥（SCK），播前施三元復(fù)合肥，氮、磷（復(fù)合肥總養(yǎng)分含量為45%，N-P2O5-K2O比例為15-15-15）的施入量均為200 kg/hm2；拔節(jié)期追施三元復(fù)合肥，氮、磷的施入量為115 kg/hm2，大口期追施尿素（含N46%），氮的施入量為108 kg/hm2；處理3.一次性施肥（S1），于播前整地時(shí)一次性施入復(fù)合肥735.0 kg/hm2（復(fù)合肥總養(yǎng)分含量為45%，N-P2O5-K2O比例為15-15-15）。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為150 m2（15 m×10 m），重復(fù)3次。在山西朔州地區(qū)，因生態(tài)因子的制約，當(dāng)玉米田間種植密度達(dá)6.0萬(wàn)株/hm2時(shí)，在當(dāng)?shù)匾褜俑呙芏确N植。因此，在本試驗(yàn)中，采用人工條播，田間種植密度設(shè)為6.25萬(wàn)株/hm2，行距60 cm。試驗(yàn)取樣分別于拔節(jié)期（R1）、開(kāi)花期（R2）和完熟期（R3）進(jìn)行。取樣時(shí)，每小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的植株5株，測(cè)定地上干物質(zhì)積累量、根系干質(zhì)量、穗數(shù)、千粒質(zhì)量、籽粒產(chǎn)量、氮（磷）含量等指標(biāo)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 干物質(zhì)積累量 將地上部分刈割，按照葉片、莖稈、籽粒分別稱質(zhì)量后，105℃殺青15 min，于80℃烘至恒質(zhì)量，計(jì)算地上部分干物質(zhì)積累量。

1.4.2 根系干質(zhì)量 采用土壤剖面法，取樣深度為2 m，將根系挖出后裝入網(wǎng)袋沖洗干凈后，置于80℃烘箱中烘至恒質(zhì)量，測(cè)定根系干質(zhì)量。

1.4.3 單穗粒數(shù) 成熟期，在小區(qū)中間行連續(xù)取20個(gè)果穗，計(jì)數(shù)每個(gè)果穗的粒數(shù)，取其平均值。

1.4.4 千粒質(zhì)量 收獲后，測(cè)定鮮千粒質(zhì)量，重復(fù)3次，然后將其平均值折算為14%含水率下的千粒質(zhì)量。

千粒質(zhì)量（g，14%含水率）＝平均千粒質(zhì)量實(shí)測(cè)值×（1-測(cè)定籽粒含水率）/（1-14%）。

1.4.5 籽粒產(chǎn)量 取樣面積為15 m2，重復(fù)3次，收獲、脫粒并曬干至籽粒含水率約為14%時(shí)，測(cè)定收獲的籽粒產(chǎn)量，后折算成每公頃收獲的籽粒產(chǎn)量。

1.4.6 氮（磷）素吸收率 將稱質(zhì)量后的各器官分別粉碎，采用H2SO4－H2O2半微量定氮法測(cè)定全氮、全磷含量[13]。

氮（磷）素吸收效率（NUPE，kg/kg）＝植株地上部N（P2O5）素累積量/施N（P2O5）量；氮（磷）收獲指數(shù)（HI）＝玉米籽粒含N（P2O5）量/玉米地上部植株總吸N（P2O5）量×100%；氮肥（磷肥或鉀肥）偏生產(chǎn)力（PFP，kg/kg）＝籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）/施純N（P2O5）量（kg/hm2）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件Excel和SPSS 18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥方式對(duì)密植條件下春玉米產(chǎn)量的影響

對(duì)不同施肥方式下春玉米產(chǎn)量及其相關(guān)構(gòu)成因子進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，穗行數(shù)、行粒數(shù)和穗粒數(shù)的變化趨勢(shì)基本一致，常規(guī)施肥方式（SCK）與不施肥（S0）和一次性施肥（S1）間差異顯著（P＜0.05），不施肥（S0）與一次性施肥（S1）間差異不顯著；與常規(guī)施肥（SCK）相比，一次性施肥（S1）的千粒質(zhì)量明顯提高，且差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；施肥對(duì)籽粒產(chǎn)量有顯著提高，常規(guī)施肥（SCK）和一次性施肥（S1）分別較不施肥（S0）產(chǎn)量提高23.5%和25.6%，常規(guī)施肥（SCK）和一次性施肥（S1）產(chǎn)量間差異不顯著；按玉米市場(chǎng)售價(jià)1 600元/t計(jì)算，不施肥（S0）、常規(guī)施肥（SCK）和一次性施肥（S1）產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益分別是16 995，22 368，21 984元/hm2，若減去化肥費(fèi)用及追施肥用工費(fèi)，則一次性施肥產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于常規(guī)施肥（表1）。

表1 施肥方式對(duì)密植條件下春玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

2.2 施肥方式對(duì)密植條件下春玉米干物質(zhì)積累的影響

表2對(duì)不同施肥方式下春玉米干物質(zhì)積累量進(jìn)行了方差分析，結(jié)果表明，在3個(gè)不同生長(zhǎng)時(shí)期（開(kāi)花期、拔節(jié)期和完熟期）干物質(zhì)積累量均以一次性施肥（S1）處理最高，與其余2個(gè)處理間差異顯著（P＜0.05）；開(kāi)花后干物質(zhì)積累量也以一次性施肥（S1）處理的最高（P＜0.05），說(shuō)明開(kāi)花后春玉米干物質(zhì)積累速率加快，以致成熟期S1處理對(duì)春玉米干物質(zhì)積累量并無(wú)影響。

表2 施肥方式對(duì)密植條件下春玉米干物質(zhì)積累量的影響

2.3 施肥方式對(duì)密植條件下春玉米養(yǎng)分吸收特性的影響

從圖1可以看出，不同處理下隨春玉米生長(zhǎng)發(fā)育期的推進(jìn)，植株氮素積累量逐漸增加，3種處理在不同生育期的變化趨勢(shì)一致，一次性施肥（S1）與不施肥（S0）、常規(guī)施肥（SCK）二者間差異均顯著（P＜0.05）。

由圖2可知，不同處理下隨春玉米生長(zhǎng)發(fā)育期的推進(jìn)，植株磷素積累量逐漸增加；在玉米拔節(jié)期，與不施肥（S0）相比，一次性施肥（S1）和常規(guī)施肥（SCK）積累量明顯較高，且差異顯著（P＜0.05），但一次性施肥（S1）與常規(guī)施肥（SCK）間差異不顯著；隨著生育期的推進(jìn)，至開(kāi)花期和完熟期，3個(gè)處理間差異顯著（P＜0.05），均以一次性施肥（S1）積累量最高。

2.5 施肥方式對(duì)密植條件下春玉米養(yǎng)分利用效率的影響

表3 施肥方式對(duì)密植條件下春玉米養(yǎng)分利用效率的影響

從表3可以看出，一次性施肥（S1）處理下氮、磷的吸收效率和偏生產(chǎn)力均顯著高于不施肥（S0）、常規(guī)施肥（SCK），其中，一次性施肥（S1）的氮吸收效率分別是不施肥（S0）、常規(guī)施肥（SCK）的1.29倍和1.15倍，一次性施肥（S1）的磷吸收效率分別是不施肥（S0）、常規(guī)施肥（SCK）的1.30倍和1.11倍；氮、磷的收獲指數(shù)3種處理下均無(wú)顯著差異；氮、磷偏生產(chǎn)力則以一次性施肥（S1）的最高，且與其他處理間差異顯著。

3 討論與結(jié)論

干物質(zhì)積累是玉米產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，適宜的肥料配比和施肥方式可提高玉米干物質(zhì)積累[14-15]。相關(guān)研究表明，提高玉米生物產(chǎn)量，一方面可以通過(guò)建立高密度大群體，依靠群體結(jié)構(gòu)性增產(chǎn)；另一方面要在密植條件下改善個(gè)體生理功能，依靠個(gè)體功能性增產(chǎn)[16-17]。在這2種手段中，前者可通過(guò)選育優(yōu)良高密品種，增加種植密度來(lái)調(diào)控；后者可通過(guò)集成種植方式與營(yíng)養(yǎng)配制，改善礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)植株光合生理活性來(lái)調(diào)控。作物生物量的累積量與養(yǎng)分的積累有著密切關(guān)系，養(yǎng)分積累是生物量累積的基礎(chǔ)，也是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[18-20]。在本試驗(yàn)條件下，一次性施肥加快了晉北地區(qū)春玉米干物質(zhì)積累速率，對(duì)整個(gè)生育期干物質(zhì)積累并無(wú)影響。同時(shí)，與常規(guī)施肥相比，還促進(jìn)了氮、磷養(yǎng)分的吸收和利用速率。綜合分析認(rèn)為，晉單85號(hào)春玉米品種在晉北地區(qū)適宜一次性施肥種植，其余地區(qū)一次性施肥種植將有待進(jìn)一步研究。

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Effects of Single Basal Fertilization on Dry Matter and Nutrient Use Efficiencies of Spring Maize in the Dense Conditions

YINJianjun，ZHANGXiaojuan，GUOFengqin，GUOQingrui

（Institute ofCrops in High Latitude＆Cold Climate Area，Shanxi Academy ofAgricultural Sciences，Datong 037008，China）

Through field experiment,the effect of single basal fertilization on dry matter and nutrient use efficiency of spring maize in northern Shanxi was studied.The results showed that the yield difference was not significant,but the economic benefit was relatively improved compared with the conventional fertilization methods.Single basal fertilization increased the dry matter accumulation rate of spring maize in the north of Shanxi,and had no effect on dry matter accumulation during the whole growth period.At the same time,the absorption and utilization rate of nitrogen and phosphorus were also promoted by single basal fertilization.Comprehensive analysis shows that the suitable cultivation method ofsingle basal fertilization is suitable for planting in north ofShanxi province.

single basal fertilization;spring maize;dry matter accumulation;nutrient accumulation

S513.062

A

1002-2481（2017）03-0424-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.03.26

2016-11-07

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（20150311002-1）

殷建軍（1979-），男，山西朔州人，助理研究員，主要從事玉米栽培研究工作。張小娟為通信作者。