新型肥料對貴州黃壤區玉米干物質積累、養分吸收及氮素利用率的影響

趙 歡，張 萌，劉 海，肖厚軍，秦 松*，崔宏浩，鄭常祥，祝云芳

(1.貴州省土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006；2.農業部貴州耕地保育與農業環境科學觀測實驗站，貴州 貴陽550006；3.貴州省農業科技信息研究所，貴州 貴陽 550006；4.貴州省旱糧研究所，貴州 貴陽 550006)

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新型肥料對貴州黃壤區玉米干物質積累、養分吸收及氮素利用率的影響

趙 歡1,2，張 萌1,2，劉 海3，肖厚軍1,2，秦 松1,2*，崔宏浩1,2，鄭常祥3，祝云芳4

(1.貴州省土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006；2.農業部貴州耕地保育與農業環境科學觀測實驗站，貴州 貴陽550006；3.貴州省農業科技信息研究所，貴州 貴陽 550006；4.貴州省旱糧研究所，貴州 貴陽 550006)

【目的】為篩選出適合貴州黃壤區玉米輕簡化栽培模式的新型肥料品種，【方法】以玉米品種黔單24為試驗對象，采用大田試驗探索不同養分釋放原理的新型肥料(穩定性長效緩釋肥、沃夫特緩釋肥、千里馬緩控釋肥和長效氮肥)對玉米干物質積累、養分吸收及氮素利用率的影響。【結果】一次性施入新型肥料和傳統多次追肥模式與不施肥相比，均能顯著提高玉米地上部分干物質積累總量，其中沃夫特緩釋肥的干物質積累總量顯著高于傳統施肥，其他3種新型肥料則與傳統施肥無顯著差異。不同新型肥料的養分釋放時期和釋放速率存在差異，造成玉米對養分的吸收利用情況不同，穩定性長效緩釋肥和沃夫特緩釋肥處理籽粒N吸收量與傳統施肥處理無顯著差異，千里馬緩控釋肥和長效氮肥處理籽粒N吸收量顯著低于傳統施肥處理；穩定性長效緩釋肥、沃夫特緩釋肥和千里馬緩控釋肥處理顯著提高籽粒中P吸收量；新型肥料處理籽粒中K吸收量與傳統施肥處理無顯著差異。穩定性長效緩釋肥氮素收獲指數最高，達67.92 %。【結論】與耗時費工的傳統施肥方式相比，穩定性長效緩釋肥和沃夫特緩釋肥省時省工，提高玉米整株干物質積累量，且產量無顯著變化，二者更適合在貴州黃壤區玉米生產上推廣應用。

新型肥料；玉米；養分吸收；氮素利用

【研究意義】黃壤是貴州主要農業用地類型，我國超過25 %的黃壤分布在貴州省，貴州省接近1/2的土壤類型為黃壤[1-2]。玉米是我國第一大糧食作物，穩定和提高產量是緩解西南地區玉米供需矛盾、保障國家糧食安全的根本途徑[3]。近年來，隨著社會經濟發展和農村勞動力結構改變，勞動力成本大幅提高。據調查，我國生產1 t玉米的成本達334元，高出美國約250元[4]。傳統精耕細作的模式已不適應當前農村現狀，輕簡化栽培模式因省工省時越來越受到農民的青睞。【前人研究進展】高強等[5]調查發現，吉林輕簡化栽培玉米面積已達到玉米總面積的62.5 %。研究表明，玉米需肥量大、耐肥能力強，充足的養分供應是獲得玉米高產的關鍵[6-8]。同時，養分后移特別是氮肥后移，對提高作物產量、養分吸收和干物質積累等方面的研究已有諸多報道，傳統化肥已無法滿足當前輕簡化玉米栽培的需求[9-12]。【本研究的切入點】新型肥料因具有一次性施入、緩/控釋肥以及與作物不同生育期養分需求吻合等特點，得到迅速推廣[13-15]。然而，目前在貴州黃壤地區玉米生產中不同新型肥品種的篩選研究卻鮮見報道。【擬解決的問題】為此，筆者針對貴州黃壤區玉米栽培模式，研究不同新型肥料對玉米品種黔單24干物質積累、養分吸收及氮素利用率的影響，以期篩選出適合貴州玉米輕簡化栽培的高效新型肥料應用于生產。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 玉米品種 供試玉米品種為黔單24，國審品種，貴州省旱糧研究所選育。

1.1.2 供試肥料 西洋復合肥，N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15；穩定性長效緩釋肥，N∶P2O5∶K2O=22∶8∶10，驊龍公司提供；沃夫特緩釋肥，N∶P2O5∶K2O=22∶8∶12，雙膜雙控；千里馬緩控釋肥，N∶P2O5∶K2O=24∶8∶10。

1.1.3 試驗地概況 試驗地選擇貴陽市花溪區湖潮鄉，北緯26°30′11″，東經106°39′26″，屬亞熱帶濕潤季風氣候，其土壤基本理化性質為：pH 5.4，有機質25.75 g/kg，全氮1.35 g/kg，有效磷10.0 mg/kg，有效鉀109.8 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗于2015年5-10月進行，采用隨機區組設計，共設6個處理： T1，西洋復合肥，屬當地傳統多次追肥模式的常用肥種類；T2，穩定性長效緩釋肥；T3，沃夫特緩釋肥；T4，千里馬緩控釋肥；T5，長效氮肥；T6，對照(不施肥)。各處理NPK總施用量相等，N、P2O5和K2O施用量分別為388、141和212 kg kg/hm2，不足部分用過磷酸鈣和硫酸鉀補充。T1的100 %西洋復合肥、100 %過磷酸鈣和25 %硫酸鉀作基肥一次性施入(剩余75 %硫酸鉀于第3次追肥時施入)，尿素分3次追施(追施比例分別為25 %、63 %和12 %)。T2～T5所有肥料均作基肥一次性施入。玉米栽培方式為露地栽培，密度4200株/667m2，小區面積18 m2(3 m×6 m)，每小區種植5行，行距0.6 m，窩距0.29 m。重復3次。田間管理與當地相同，根據苗情及時中耕除草，防治玉米病蟲害發生。

1.3 測定指標

1.3.1 干物質積累 于玉米成熟期，每個小區選3株代表性植株，各器官(莖、葉、芯、籽粒)分開，105 ℃殺青30 min后于80 ℃烘干至恒重，測定干物質積累量。樣品粉碎后保存，用于測定不同部位N、P和K含量。

1.3.2 養分含量及氮肥利用效率 將不同器官粉碎樣品用濃H2SO4-H2O2消煮，分別用凱氏定氮法、釩鉬黃比色法和原子吸收法測定N、P和K含量。氮肥利用效率計算參照[16-19] 的方法：氮肥偏生產力(NPFP，kg/kg)=施氮后作物產量/施氮量，氮肥農學效率(NAE，kg/kg)=(施氮后作物產量-不施氮作物產量)/施氮量，氮肥利用效率(NRE)=(施氮區地上部吸氮量-不施氮區地上部吸氮量)/施氮量×100 %，氮素收獲指數(NHI)=籽粒吸氮量/植株吸氮量×100 %，氮素吸收效率(NUPE)=植株氮素積累量/施氮量×100 %。

1.4 數據分析

采用Excel 2010進行數據基本運算，SPSS 19.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同新型肥料對玉米地上各部位干物質量的影響

由表1可見，施肥顯著提高了玉米地上部分干物質量。與T6(對照，不施肥)相比，施肥處理的總干重提高53 %～125 %，莖、葉、芯和籽粒干物質量分別提高8 %～104 %(T5除外)、20 %～74 %、50 %～354 %和64 %～115 %。總干重以T3最高，達360.20 g/株，顯著高于其他處理，T1、T2、T4和T5顯著高于T6；莖干物質量T3顯著高于其他處理，T4與T6無顯著差異，T5顯著低于T6，這可能與長效氮肥的養分釋放特性有關；葉干物質量T3和T5無顯著差異，均顯著高于其他處理，T1與T4無顯著差異，但顯著低于T2、T3和T5；芯干物質量以T3最高，達79.48 g/株，顯著高于其他處理，T5顯著高于T1、T2和T4。籽粒干物質量各施肥處理間總體差異不大，與需要耗費大量人力和物力的T1相比，T2～T5實現了輕簡化栽培，除T5顯著低于T1外，T2、T3和T4與T1均無顯著差異。

表1 不同處理玉米地上各部位的干物質量

注：同列不同字母表示差異達顯著水平(P≤0.01)，下同。

Note： Different letters in the same column indicate significance of difference atP≤0.01 level. The same as below.

2.2 不同新型肥料對玉米地上各部位養分含量的影響

由圖1可見，玉米不同部位的養分含量不同，葉片中依次為N>K>P，莖(T6除外)和芯為K>N>P，籽粒為N>K≈P。各施肥處理的N含量在莖、葉和籽粒中均較不施肥處理明顯提高，提高幅度分別為35 %～170 %、48 %～108 %和25 %～44 %。芯中N含量T3和T4比T6略降低(17 %～22 %)。①N含量。4種新型肥料與T1(常規施肥處理)相比，莖中N含量T2、T3和T4均有不同程度降低；葉中N含量除T4略高外，T2、T3和T5不同程度降低，其中T3和T5顯著低于T1；芯中N含量T2、T3、T4和T5顯著降低，但4者間差異不大；籽粒中N含量均有降低，其中T3、T4和T5顯著低于T1；②P含量。與不施肥處理T6相比，施肥顯著降低莖和籽粒中P含量，降低幅度分別為78 %～86 %和24 %～48 %，不同施肥處理間整體差異不大。施肥對葉和芯中P含量的影響不明顯；③K含量。與不施肥處理T6相比，施肥顯著降低籽粒中K含量，降幅13 %～26 %，不同施肥處理間無顯著差異；莖和芯(T1除外)中K含量不同程度降低，降幅分別為15 %～30 %和8 %～39 %；葉中鉀含量不同程度提高，其中T1含量最高，達11.65 g/kg，顯著高于其余5個處理。

同種養分不同字母表示0.05水平差異顯著Different letters in the same nutrient indicate significance of difference at P≤0.05 level 圖1 不同處理玉米各部位養分含量Fig.1 Nutrient content of different overground parts of corn plants under different treatments

2.3 不同新型肥料對玉米地上各部位養分吸收量的影響

養分吸收量對玉米的生長發育有直接影響。由圖2可見，施肥顯著增加了玉米地上部NPK吸收總量。N吸收總量T1～T4間無顯著差異，T5顯著低于T1和T3。籽粒、葉、芯和莖中N吸收量對總吸收量的貢獻率分別為58 %～68 %、22 %～33 %、4 %～8 %和3 %～8 %；籽粒中N吸收量施肥處理均高于不施肥處理，T1的N吸收量最高，達152.50 kg/hm2，顯著高于T4和T5，但與T2和T3無顯著差異；葉中N吸收量T1～T5顯著高于T6，但5者間無顯著差異；芯中N吸收量T3最高，達18.69 kg/hm2，顯著高于T2、T4、T5和T6，但與T1無顯著差異；莖中N吸收量T3和T1較高，分別為18.05 kg/hm2和15.43 kg/hm2，顯著高于其他處理。P吸收總量以T2最高，達45.76 kg/hm2，顯著高于T1、T5和T6，但與T3和T4無顯著差異，T1、T5和T6間無顯著差異。籽粒、葉、芯和莖中P吸收量對總吸收量的貢獻率分別為74 %～84 %、12 %～19 %、1 %～4 %和2 %～12 %；籽粒中P吸收量T2顯著高于其他處理，T1、T3和T4無顯著差異；芯中T2～T5不同程度低于T1，其中T2、T4和T5達顯著水平；葉中T4最高，顯著高于其他處理，但T1、T2、T3和T5無顯著差異；莖中T1、T2、T4和T5無顯著差異。K吸收總量T1最高，顯著高于T2、T4、T5和T6，T2～T5不同程度高于T6，其中T2、T3和T4達顯著水平；籽粒、葉、芯和莖中K吸收量對總吸收量的貢獻率分別為23 %～32 %、15 %～35 %、12 %～21 %和20 %～44 %；籽粒中K吸收量T2、T3和T4與T1無顯著差異，T5略低；芯中T2、T4和T5不同程度低于T1，T3顯著高于T1；葉中T2～T5不同程度低于T1；莖中T3略高于T1，T2、T4和T5明顯低于T1。

2.4 不同新型肥料對玉米氮素吸收及利用的影響

肥料偏生產力是反映當地土壤基礎養分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標。由表2可知，氮肥偏生產力和氮肥農學效率均為T1>T2>T3>T4>T5，其中T5顯著低于其他4個處理。玉米對不同來源氮肥的利用效率不同，表現為T1>T3>T2>T4>T5，T1和T3顯著高于T5，T2和T4與T5無顯著差異。T1的氮肥利用效率最高，達39.50 %；T5最低，僅24.81 %。氮素吸收效率的變化與氮肥利用效率一致。氮素收獲指數以T2最高，達67.92 %，顯著高于T3和T5；所有施肥處理的氮素收獲指數與T6處理的差異均不顯著。

圖2 不同處理玉米各部位的養分吸收量Fig.2 Nutrient absorption amount of different overground parts of corn plants under different treatments

處理Treatment偏生產力(kg/kg)Nitrogenpartialfertilizerproductivity氮肥農學效率(kg/kg)Nitrogenagronomicefficiency氮肥利用效率(%)Nitrogenuseefficiency氮素收獲指數(%)Nitrogenharvestindex氮素吸收效率(%)NitrogenabsorptionefficiencyT123.64a12.63a39.50a65.48ab59.91aT223.34a12.33a35.10ab67.92a55.51abT323.13a12.12a38.34a59.86bc58.75aT420.60ab9.59ab28.97ab63.93abc49.38abT518.11b7.09b24.81b58.18c45.22bT6---62.10abc-

2.5 玉米產量與干物質量、養分含量及養分吸收量的相關性

由表3可知，玉米產量與莖和籽粒干物質量極顯著正相關，與葉片干物質量顯著正相關，與芯干物質量無顯著相關性；莖氮含量與產量極顯著正相關，但磷鉀含量與產量分別呈極顯著和顯著負相關。莖氮和莖磷吸收量與產量的相關性同氮磷含量，但莖鉀吸收量與產量無顯著相關性。葉中氮磷鉀含量和吸收量與產量不同程度正相關(葉磷含量除外)；芯中氮磷鉀含量與產量關系不顯著，但氮磷鉀吸收量均與產量極顯著正相關；籽粒中氮含量與吸收量均與產量極顯著正相關，磷鉀含量與吸收量同產量的相關性相反，前者分別與產量呈極顯著和顯著負相關，后者則分別與產量呈顯著和極顯著負相關。

3 討 論

玉米是C4植物，光合效率高，干物質積累迅速，高干物質積累量是形成高產的物質基礎。適當的養分配比和施用方式是提高干物質積累的關鍵[20]，施肥對玉米養分吸收和分配的影響僅次于遺傳[21]。新型肥料根據養分需要，使養分釋放與養分吸收基本同步，減少氮素養分損失，促進養分吸收利用，是實現玉米高產高效的重要措施。

4 結 論

本研究發現，一次性施入新型肥料和傳統多次追肥模式均能顯著提高玉米地上部分干物質積累總量，比不施肥的提高53 %～125 %。其中，沃夫特緩釋肥的干物質積累總量顯著高于傳統施肥，穩定性長效緩釋肥、千里馬緩控釋肥和長效氮肥則與傳統施肥無顯著差異。同時，籽粒干物質量傳統施肥和新型肥料處理無顯著差異，僅長效氮肥略低。在本試驗條件下，不同部位的養分含量表現為：葉片N>K>P，莖(空白對照除外)和芯K>N>P，籽粒N>K≈P。不同新型肥料的養分釋放時期、釋放速率存在差異，造成玉米對養分的吸收利用情況不盡相同。新型肥料處理莖和芯中N含量不同程度降低，促進養分更多的流向收獲器官，這與杜偉的研究結果相似[22-23]。

養分吸收量對玉米的生長發育有直接影響，不同新型肥料處理對玉米各器官NPK養分吸收量影響不同。穩定性長效緩釋肥和沃夫特緩釋肥處理籽粒N吸收量與傳統施肥處理無顯著差異，千里馬緩控釋肥和長效氮肥處理籽粒N吸收量則顯著低于傳統施肥處理；穩定性長效緩釋肥、沃夫特緩釋肥和千里馬緩控釋肥處理明顯提高籽粒中P吸收量；新型肥料處理籽粒中K吸收量整體上與傳統施肥處理無明顯差異。

表3 不同處理玉米產量與干物質量、養分含量及養分吸收量的相關系數

注：*和**表示相關性分別達5 %和1 %顯著水平。

Note： * and ** indicate the correlation at 5 % and 1 % level,respectively.

綜上所述，新型肥料免去傳統施肥多次追肥的不便，緩解農村勞動力短缺給農業生產帶來的巨大壓力，實現輕簡化栽培，同時保證玉米的正常產量。但不同品種和產量水平的玉米需肥特性不同，需據此選擇養分配比合理、緩釋性與需肥時期同步、價格相對低廉的新型肥料，實現玉米高產高效、輕簡化栽培，從而獲得良好的經濟效益和社會效益。與耗時費工的傳統施肥方式相比，穩定性長效緩釋肥和沃夫特緩釋肥省時省工，提高了玉米整株干物質積累量，且產量無顯著變化。因此，二者更適合在貴州黃壤區玉米生產上推廣應用。

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(責任編輯 姜 萍)

Effects of Different New Fertilizers on Dry Matter Accumulation, Nutrient Absorption and Nitrogen Use Efficiency of Corn Planted on Yellow Soil in Guizhou

ZHAO Huan1,2, ZHANG Meng1,2, LIU Hai3, XIAO Hou-jun1,2, QIN Song1,2*, CUI Hong-hao1,2, ZHENG Chang-xiang3, ZHU Yun-fang4

(1.Guizhou Institute of Soil and Fertilizer, Guizhou Guiyang 550006，China; 2.Guizhou Scientific Observation Experimental Station of Cultivated Land Preservation and Agricultural Environment, Ministry of Agriculture, Guizhou Guiyang 550006，China; 3.Guizhou Institute of Agricultural Science and Technology Information, Guizhou Guiyang 550006，China; 4.Guizhou Institute of Upland Crops, Guizhou Guiyang 550006, China)

【Objective】The study aims to screen new fertilizer varieties for corn cultivation under the easy and simplified cultivation pattern in yellow soil area of Guizhou. 【Method】The effects of four new fertilizer varieties (Stable sustainable release fertilizer, Wolf slow release fertilizer, Qianlima slow controlled release fertilizer and Long effective nitrogen fertilizer) on dry matter accumulation, nutrient absorption and nitrogen use efficiency of Qiandan 24 were studied by a field test. 【Result】The applying new fertilizers once and traditional multi-times topdressing can increase dry matter accumulation of corn overground parts compared with no fertilizer application significantly. The dry matter accumulation of corn overground parts applied with Wolf slow release fertilizer is significantly higher than traditional fertilization and there is no obvious difference in dry matter accumulation between other three new fertilizers and traditional fertilization. There are differences in time and rate of nutrient release among four new fertilizers, which results in the difference in nutrient absorption of corn plants. There is no obvious difference in grain nitrogen absorption amount among Stable sustainable release fertilizer, Wolf slow release fertilizer and traditional fertilization but the grain nitrogen absorption amount of corn plants applied with Qianlima slow controlled release fertilizer and Long effective nitrogen fertilizer is lower than traditional fertilization significantly. Applying Stable sustainable release fertilizer, Wolf slow release fertilizer and Qianlima slow controlled release fertilizer can increase grain phosphorous absorption amount significantly. There is no obvious difference in grain potassium absorption amount between four new fertilizers and traditional fertilization. The nitrogen harvest index of corn plants applied with Stable sustainable release fertilizer is the highest (67.92 %) among four new fertilizers and traditional fertilization. 【Conclusion】The Stable sustainable release fertilizer and Wolf slow release fertilizer patterns with time and labor saving can increase dry matter accumulation of corn plants and keep grain yield compared with the traditional fertilization pattern with time and labor consuming. Therefore, the Stable sustainable release fertilizer and Wolf slow release fertilizer should be popularized and applied in corn production in yellow soil areas of Guizhou.

New fertilizer; Maize; Nutrient absorption; Nitrogen utilization efficiency

1001-4829(2017)6-1390-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.6.026

2016-06-20

貴州省農業科學院自主創新項目“黃壤性中低產田土壤改良與生產力提升關鍵技術研究”[黔農科院自主創新科研專 項字(2014)007]； 貴州省產業體系建設項目“貴州省玉米現代農業產業技術體系建設項目”(GZCYTX2014-0702)；貴州省農科院科技成果培育與人才培養項目“貴州玉米、水稻緩釋專用肥研制及應用”[黔農科院CR合字(2014)13]

趙 歡(1983-)，男，助理研究員，碩士，從事植物營養資源利用研究，E-mail:zhaohuancnm@163.com,*為通訊作者：秦 松，E-mail: qs3761735@163.com。

S158.3

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