糧豆輪作下土壤培肥及養分管理對玉米鐵研58生長生理及產量的影響

朱海榮

摘要：為指導田間土壤培肥及養分管理，對高產玉米品種鐵研58進行不同處理試驗，通過玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期的株高、根系形態指標調查和考種，并對農藝性狀和產量進行分析。結果表明，施用玉米緩釋肥處理有利于玉米抽雄期側根的生長，根體積變大，有利于灌漿期株高的增高、地上生物量的積累和側根伸展以及成熟期根體積的擴大。2017—2018年，玉米植株從大豆固氮后的土壤中汲取營養，再繼續施用氮磷鉀肥效果甚微，其產量和不施肥相比差別不大，反而玉米緩釋肥能發揮不錯的效果。到2019年，亦是如此，不施肥效果最差。研究結果為糧豆輪作集成示范提供了依據。

關鍵詞：糧豆輪作;土壤培肥;養分管理;玉米;生長生理;產量

中圖分類號：S513.06 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）23-0079-05

玉米生育期內，合理施用氮肥能協調營養器官與生殖器官的生長，增加玉米干物質量，從而影響玉米產量[1]。玉米對氮素吸收量最多，鉀次之，磷最少[2]。肥料利用率過低，不僅造成經濟損失，而且對環境造成污染與破壞，大豆固氮可提供綠色的氮肥[3]，施用氮肥可以顯著提高玉米產量，而磷鉀肥對玉米增產影響較小[4]。大豆—玉米輪作是一種用養結合的農業可持續發展種植模式，該模式可利用大豆自身的根瘤固氮作用，為下茬作物玉米提供氮素營養;另外，玉米收獲后創造的土壤環境有利于促進大豆的生物固氮[5-6]。近年來，遼寧省糧食生產面臨著玉米種植面積劇增、玉米連作焚燒秸稈、大豆產量不穩、農業種植結構不合理等諸多問題，科學合理施肥對于實現作物高產高效和環境友好具有重大意義[7]。各科研單位實行減施化肥，為實現國家提出的“化肥零增長”[8]而一直在努力。 玉米品種鐵研58具有耐密、抗倒、抗旱、耐澇的特點，抗彎孢菌葉斑病、絲黑穗病，生育期為128 d，產量為9 892.5 kg/hm2（水分含量≤14%），具有產量 16 500 kg/hm2 以上的增產潛力，適宜在遼寧大部分地區種植[9]，為鐵嶺地區主栽玉米品種。本試驗通過研究鐵嶺地區氮磷鉀肥、緩釋肥用量對玉米生長、產量和養分吸收的影響，結合“玉米—大豆”體系設置不同肥料施用量處理，為糧豆的合理施肥、鐵嶺地區玉米生產提供理論依據，集成玉米—大豆種植模式下玉米高產高效施肥技術，減少氮素損失、提高肥料利用率，以更好地指導生產。

1 材料與方法

1.1 糧豆輪作供試品種和肥料

玉米供試品種為鐵研58，大豆品種為鐵豐31號，由鐵嶺市農業科學院提供。供試肥料為根瘤菌、葉面液肥、氮磷鉀肥、玉米緩釋肥。

1.2 糧豆輪作技術措施與田間設計

整體試驗于2016—2020年在鐵嶺市農業科學院試驗田（海拔69 m，123°48′E、42°14′N） 進行。2019年5—9月，總積溫3 350.1 ℃，總降水量 755.5 mm，日照時數1 600 h。整體試驗以較大面積綜合技術試驗、示范為主，進行技術優化與組裝;以優化組裝后技術進行示范。

1.2.1 輪作方式 大豆—玉米—玉米—玉米—大豆;培肥方式為玉米秸稈深翻還田（25～30 cm）。

1.2.2 耕作方式 第1年大豆茬采用免耕方式，第2年玉米秋季秸稈粉碎-打茬-深翻-粑茬，第3年玉米秸稈秋季高留茬、春季免耕，第4年玉米秋季秸稈粉碎-打茬-深翻-粑茬，第5年大豆免耕。

1.2.3 栽培方式 玉米大壟雙行（或標準壟）、大豆平播窄行密植（或大壟密植）。

1.2.4 施肥方式 玉米、大豆養分專家系統推薦各地優化施肥（NE）;玉米追肥時期為拔節期，種植大豆的處理2、處理3使用根瘤菌劑拌種。

1.2.5 病蟲草害防治 玉米、大豆采用種衣劑拌種、低毒低殘留除草劑。

1.2.6 試驗概況 2016年對超高產大豆鐵豐31號進行不同處理試驗，通過大豆分枝期、開花期、鼓粒期、成熟期的株高、地上地下生物量、根系形態、根瘤干質量指標調查和考種，并對農藝性狀和產量進行分析;2017、2018年對玉米鐵研58進行不同處理試驗，通過玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期的株高、根系形態指標調查和考種，并對農藝性狀和產量進行分析;本試驗為第4年玉米部分，2019年開展區域糧豆輪作下土壤培肥與施肥技術及配套機械集成與示范，共8個處理，3次重復，小區面積72 m2（6行×0.6 m×20 m），每小區測產面積13.68 m2。2019年5月7日播種，壟上一側穴播施肥，穴深10～15 cm，施肥后覆蓋2～3 cm 土壤，種子點在另一側避免燒苗。8個處理（表1）為處理1（NE）、處理2（NE）、處理3（NE）、處理4（NE）、處理5（NE）、處理6（NE）、處理7（CK）、處理8（FP） 。

1.3 調查記載項目

1.3.1 調查項目 氣象資料（溫度、降水量、日照）;分別于玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期調查株高、根系形態等指標，所有處理小區選取5株長勢相近的玉米植株進行考種。考種后，對地上、地下生物量 105 ℃ 殺青 30 min，經 80 ℃ 烘干至恒質量，測定干物質積累量，以平均值計數。

1.3.2 收獲考種 成熟期每個處理選取5株植株對玉米農藝性狀進行考種，并對所有小區玉米穗進行收獲、測產，測量玉米籽粒水分含量（標準含水量為13.0%）。

2 結果與分析

2.1 玉米喇叭口期的農藝性狀

由表2可知，玉米喇叭口期8個不同處理中，處理1株高最高，地上生物量最多，根總長最短;處理2側根最多、根體積最大，處理5正好相反;處理6地下生物量最多;不施肥處理根總長最長;施用玉米緩釋肥處理株高最矮，地上、地下生物量最少。可見，施氮磷鉀肥處理在玉米喇叭口期時，除根總長外其他因素數值出現最大，不施肥處理更利于主根的生長，施用玉米緩釋肥處理抑制這一時期株高的生長、地上地下生物量的積累。

2.2 玉米抽雄期的農藝性狀

由表3可知，玉米抽雄期8個不同處理中，處理1株高最高，地上生物量最多，根總長最短，同喇叭口期一致;處理4地下生物量最少，根體積最小;處理5地下生物量最大;處理6側根最少;不施肥處理株高最矮，地上生物量最少;施用玉米緩釋肥處理側根最多，根體積最大。可見，施氮磷鉀肥處理在玉米抽雄期時，株高生長快，主根生長不穩定、地下生物量積累不穩定，側根少，不施肥時株高和地上生物量生長慢，施用玉米緩釋肥時側根數增多，根體積增大。

2.3 玉米灌漿期的農藝性狀

由表4可知，玉米灌漿期8個不同處理中，處理1地上生物量最少，與前2個時期相反;處理2地下生物量最多，根體積最大，但主根最短;處理4主根最長;處理5地下生物量最少，根體積最小，與處理2相反;處理6側根最少，與抽雄期相同;不施肥時株高最矮，與抽雄期相同;施用玉米緩釋肥處理株高最高，地上生物量最多，側根最多。可見，施氮磷鉀肥處理在玉米灌漿期時，株高、主根生長變慢，地上、地下生物量積累不穩定，側根少，不施肥時株高生長最慢，施用玉米緩釋肥時利于株高、側根的生長，利于地上生物量的積累。

2.4 玉米成熟期的農藝性狀

由表5可知，玉米成熟期8個不同處理中，處理1地下生物量最多，根總長最短;處理3側根最多、主根最長;處理4地下生物量最少，根體積最小;處理6株高最高，地上生物量最多;不施肥處理株高最矮，地上生物量最少;施用玉米緩釋肥處理根體積最大。可見，施氮磷鉀肥處理在玉米成熟期時，除根體積外其他因素的最大值均出現在這6個處理中，不施肥處理株高最低，施用玉米緩釋肥處理根體積繼續增大。

2.5 玉米產量表現

由表6可知，玉米成熟期8個不同處理中，施用玉米緩釋肥處理平均產量最高，不施肥處理平均產量最低;施氮磷鉀肥處理居中，除處理6外，其余處理間產量相差不大。由于氣象、地力及人為不同因素影響，8個處理3個重復間也有差異。綜合表2至表6可知，8個不同處理間，玉米平均產量與4個時期生理表現有關聯，玉米不施肥處理和緩釋肥處理產量的高低表現，與抽雄期、灌漿期、成熟期一致。施用玉米緩釋肥處理利于玉米抽雄期側根的生長、根體積變大，灌漿期株高的增高、地上生物量的積累和側根伸展，成熟期根體積的擴大。不施肥處理不利于玉米抽雄期、成熟期株高的生長、地上生物量的積累，灌漿期株高的增高。氮磷鉀肥處理間產量不穩定，有高有低。

2.6 生理指標分析

2.6.1 株高 分析玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期株高指標，由圖1可知，前3個時期株高逐漸增高，成熟期玉米植株水分含量下降，生長緩慢，處理7下降最快，不施氮磷鉀肥時，株高受到抑制。

2.6.2 地上、地下生物量 分析玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期地上、地下生物量指標，由圖2、圖3可知，4個時期地上生物量逐漸增多，增長穩定;地下生物量前3個時期逐漸增加但不穩定，成熟期迅速下降，說明灌漿期之后到成熟期之間消耗根部營養最多。

2.6.3 根系形態 分析玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期側根數、根總長、根體積指標，由圖4～圖6 可知，前3個時期受各種因素影響側根數忽多忽少，但總趨勢一致，在成熟期數目達到最多;根總長在灌漿期時達到最長，成熟期波動下降，說明根部營養已經消耗殆盡;根體積在前3個時期迅速變大，灌漿期達到最大，之后開始下降，在成熟期下降到抽雄期以下水平。

3 討論與結論

在2016年大豆4個時期中施用根瘤菌和葉面液肥，均利于根部固氮，大豆成熟期不同處理平均產量相差很大，施用氮磷鉀肥大豆產量最高，施用氮磷鉀肥、根瘤菌和葉面液肥時，大豆產量最低。2017—2018年，玉米植株從大豆固氮后的土壤中汲取營養，再繼續施用氮磷鉀肥效果甚微，和不施肥相比差別不大，反而玉米緩釋肥能發揮不錯的效果。到2019年，亦是如此，不施肥效果最差。

資料顯示，禾本科作物灌溉后及夏季集中降水后會發生硝酸鹽浸出現象[10]，加入豆類作物的種植系統卻減少了氮氧化物的排放，硝酸鹽中氮的淋溶降低[11]。大豆與玉米輪作時，土壤保持不受干擾的免耕管理，每年精確地在相同的種植行上種植作物，并且植物密度的優化創造了一種可持續技術，可最大化玉米產量[12]，并且玉米—大豆輪作對土壤水分的影響可忽略不計[13]。利用玉米—大豆輪作的潛力來解決玉米生產中肥料短缺的問題勢在必行[14]。有專家指出，連續玉米耕作種植，能夠減少土壤中早期磷的吸收，在減少耕作條件下，大豆輪作中的磷吸收刺激與玉米連作一樣容易發生，易出現早期芽生長緩慢的問題[15]，影響后期產量，以后應繼續深入研究大豆、玉米種植系統對作物產量、土壤環境的影響，及時解決問題。

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