緩釋肥施用方式對夏玉米群體生長和產量的影響

陳召月 段巍巍 王貴彥 李奔 陳宗培

摘要：比較緩釋肥在不同施用方式下對夏玉米生長及產量的影響，為夏玉米簡化高產栽培提供理論依據。設置農戶習慣施肥（F1）、緩釋肥常規施用（F2）和緩釋肥優化施用（F3） 3個處理，研究夏玉米群體生長、干物質積累與轉運以及產量構成特性對不同施用方式的響應。結果表明，吐絲后F2和F3處理的葉面積指數、群體總光合勢和凈同化率均顯著高于F1處理。F2、F3處理的干物質積累總量較F1處理分別顯著提高7.13%、13.28%。Logistic方程解析表明，F3處理的干物質平均和最大增長速率均顯著高于其他處理。與F1處理相比，F2和F3處理顯著降低了花前干物質轉運對籽粒的貢獻率，顯著提高了花后干物質積累對籽粒的貢獻率。F3處理的穗粒數顯著高于F1處理，F2和F3處理較F1處理分別增產7.39%、11.45%。可見，緩釋肥優化施用較其他處理能保障夏玉米生育后期擁有良好的生長狀態，促進了干物質的積累，提高了最終產量。但若無配套施肥機械，緩釋肥常規施用也可被選為保產且生長良好的施肥方式。

關鍵詞：夏玉米;緩釋肥;群體生長;干物質;分層

中圖分類號：S513.06 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）05-0092-05

玉米是重要的糧食、飼料和經濟作物，其增產、穩產對我國糧食安全和農業可持續發展具有重要作用。玉米生育過程中吸肥能力強、需肥量大，肥料對產量的提升作用占到40%～60%。因此，施肥在農業生產中是至關重要的一步[1]。在玉米種植過程中，常因植株高大，后期施肥操作不便、勞動力短缺以及勞動力成本較高等原因，農民多采用一次性底施復合肥的施肥方式，常使作物生長后期發生脫肥早衰[2]。近年來，緩釋肥料的應用逐漸成為解決該問題的新途徑，緩釋肥的養分釋放較緩慢、肥效持久穩定，能改善植株光合特性，促進生育后期干物質積累[3]，作為底肥一次性施用能滿足全生育期養分需求，且使植株在生長后期維持較高的根系數量及活性，提高根系對養分的吸收能力，比在常規施肥量減少20%情況下，獲得與分次施用普通尿素相同的產量[4]，并符合節省勞動力投入的需求。前人研究表明，肥料深施較表施可增強土壤供氮能力，增加作物單株根質量和根體積，提高根系活力和根際土壤酶活性[5]，作物后期長勢良好，增加地上部干物質和氮素積累量，肥料利用率由撒施肥的30%提升至50%，增產率達34.1%～50.8%[6]。分層施肥可改善傳統施肥造成的“上肥下瘦”現象，肥料在壟體內分布合理，能降低速效氮的損失，比常規分次施肥增產12.1%[7]。生產中將緩釋尿素結合深松能打破常規耕作形成的犁底層，改善土壤通氣性，增強土壤酶活性和增加亞硝酸細菌數量，促進玉米花后氮素吸收利用[8]。條帶深松結合緩釋肥較淺旋、免耕能更有效地調控土壤養分供應狀況，有利于作物光合性能的改善，促進花后干物質的積累，玉米增產效果顯著[9]。

目前，玉米緩釋肥的研究主要集中在肥料施用量、肥料利用率以及耕作方式對緩釋肥效應的影響方面，對玉米群體生長和干物質積累等影響方面研究較少。因此，本研究通過田間試驗比較緩釋肥不同施用方式對夏玉米產量和干物質積累的影響，進一步分析群體生長、干物質積累與轉運特征，為夏玉米簡化高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

試驗田位于河北省邢臺市寧晉縣賈家口鎮白木村（115°7′23″E、37°36′51″N），該地屬暖溫帶大陸性季風氣候。玉米生長季降雨量為238.8 mm，平均氣溫為25.7 ℃。前茬作物為冬小麥。供試土壤為輕壤質潮土，pH值8.37，有機質含量20.8 g/kg，全氮含量1.18 g/kg，堿解氮含量42.7 mg/kg，有效磷含量8.9 mg/kg，速效鉀含量164 mg/kg。

1.2 試驗設計

以鄭單958為材料，試驗采用隨機區組設計，共設置3個處理：農戶習慣施肥方式（F1）：肥料類型為復合肥，施肥深度8 cm;緩釋肥常規施用方式（F2）：氮肥類型為緩釋尿素，緩釋期60 d，磷肥為磷酸一銨，鉀肥為氯化鉀，混勻后施于8 cm土壤;緩釋肥優化施用方式（F3）：肥料類型與F2相同，30%氮肥施于0～15 cm土壤，70%氮肥與磷鉀肥混勻后施于15～30 cm土壤。施肥量均為N 225 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。F1和F2處理應用普通玉米精播機播種，F3處理應用兩肥異位分層施肥精播機播種。行距60 cm，播種量7.2萬株/hm2。小區面積為72 m2（12 m×6 m），每個處理重復3次。2019年6月20日播種，10月3日收獲，田間管理措施與常規高產田相同。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 測定項目

分別于拔節期、大喇叭口期、吐絲期、乳熟期、成熟期取樣，每個重復取長勢均勻的3株測定全部葉片的長度和寬度;后將植株置于 105 ℃ 烘箱中殺青30 min，隨后再80 ℃烘干至恒質量，稱量并計算干物質量。成熟時每小區收獲2行10 m進行測產，考察產量構成與穗部性狀，包括穗數、穗行數、行粒數、百粒質量等。

1.3.2 計算公式

營養器官干物質轉運量=營養器官最大干質量-成熟期營養器官干質量;

營養器官干物質轉移率=營養器官干物質轉運量/營養器官最大干質量×100%;

營養器官干物質轉運對籽粒的貢獻率=營養器官干物質轉運量/籽粒干質量×100%;

花后干物質積累量=成熟期干質量-吐絲期干質量;

花后干物質積累量對籽粒的貢獻率=花后干物質積累量/籽粒干質量×100%;

葉面積指數（LAI）=單株葉面積×單位土地面積株數/單位土地面積;

光合勢=×（t2-t1）;

凈同化率=×。

式中：LAI1、LAI2分別為t1、t2時間的葉面積;m1為t1時的干質量;m2為t2時的干質量。

1.3.3 干物質積累動態擬合

采用Logistic方程Y=K/（1+ae-bt）擬合夏玉米干物質增長過程中最大干物質增長速率及其出現的時間。式中：Y為干物質積累量;t為苗后天數;a、b為待定系數;K為干物質積累量理論最大值。

1.4 試驗數據處理

運用Excel 2010和SPSS 19.0進行數據處理，Origin 8.0軟件進行繪圖，使用Curve Expert 1.38軟件進行擬合。

2 結果與分析

2.1 不同施肥方式夏玉米群體生長表現

2.1.1 葉面積指數

由圖1可知，各處理葉面積指數均呈現先升高后降低的趨勢，在吐絲期達到最大值，此后，葉片相繼衰老，葉面積指數減小。拔節期至大喇叭口期各處理間無顯著差異;吐絲期F2和F3處理之間無顯著差異，但均顯著高于F1處理;乳熟期各處理間差異顯著，表現為F3>F2>F1;成熟期F1顯著低于其他處理，F2與F3處理間差異不顯著。可見，F1處理生育后期綠葉面積顯著減少，葉片功能期較短，植株衰老進程較快。

2.1.2 光合勢

由表1可知，各處理吐絲期前光合勢增加較緩，吐絲后顯著增加，成熟期明顯減少。拔節到吐絲期各處理間差異不顯著;吐絲到乳熟期F1處理的光合勢顯著低于其他處理，其余處理間無顯著差異;乳熟期到成熟期表現為F3最高，F2次之，F1最低;總光合勢表現為F3處理最高，與F2處理差異不顯著，但兩者較F1處理分別顯著提高了9.16%、6.77%。可見，F2和F3處理在生育后期都能保持較高的綠葉面積，其中，F3處理優勢最明顯。

2.1.4 凈同化率

由表2可知，各處理在全生育期內凈同化率均呈現先增加后降低的趨勢。拔節期到大喇叭口期各處理間無顯著差異; 大喇叭口期到吐絲期和吐絲期到乳熟期F2和F3處理差異不顯著，但均顯著高于F1;乳熟期到成熟期F3處理的凈同化率最高，與F2差異不顯著，但均顯著高于F1。可見，F2和F3處理具有較高的凈同化率，F3處理表現最優，而F1處理在生育中后期光合生產能力變弱凈同化率較低。

2.2 不同施肥方式夏玉米干物質積累與轉運的特征

2.2.1 干物質積累動態

由圖2可知，拔節期和大喇叭口期各處理的干物質積累量無顯著差異;處理間的差異隨生育進程變大，吐絲期F3處理的干物質積累量顯著高于F1和F2處理，分別高出7.46%、694%;乳熟期F2和F3處理的干物質積累量分別較F1處理高4.68%、10.28%，F3處理較F2處理高5.80%，3個處理間差異顯著;成熟期F2和F3處理的干物質積累量分別較F1處理高7.13%和1328%，F3處理較F2處理高5.74%。可見，吐絲期后F3處理干物質生產能力最強，F2處理次之，F1處理的干物質生產能力最低。

運用Logistic方程以苗后天數為自變量，干物質積累為因變量，對玉米干物質積累過程進行擬合。由表3可知，各處理的最大干物質積累潛力表現為F3>F2>F1;F1處理的最大積累速率出現的時間顯著早于其他處理，為60.81 d;F3處理的干物質最大積累速率和平均積累速率最高，較F2處理分別顯著增加8.20%和5.74%，較F1處理分別顯著增加1340%和13.29%。可見，F2和F3處理有較高的干物質積累速率，并推遲了干物質最大積累速率出現時間，而F1處理的最大和平均積累速率偏低，最大積累速率出現的時間較早，理論干物質積累量最少。

2.2.2 干物質轉運

由表4可知，F1處理的營養器官干物質轉運量和轉運率最高;F1處理的營養器官干物質轉運對籽粒的貢獻率最高，為22.89%，與其他處理差異顯著。F3處理的花后干物質積累量顯著高于F2和F1，較兩者分別顯著提高4.68%、19.16%，F2處理較F1處理顯著提高13.83%;花后干物質積累對籽粒的貢獻率表現為F3處理最高，為87.29%，F2處理為85.20%，F1處理最低，僅為7711%。可見，F1處理花后光合產物的積累無法滿足籽粒灌漿的需要， 花前干物質轉運量對籽粒的貢獻占優勢，而F3處理花后干物質積累能力較強，對籽粒的貢獻較大，F2處理次之。

2.3 不同施肥方式夏玉米穗部性狀和產量特征

由表5可知，各處理的穗行數、行粒數和穗數差異不顯著。F2和F3處理之間的每穗粒數差異不顯著，但均顯著高于F1處理;百粒質量表現為F3處理顯著高于F2和F1處理;F3處理的產量顯著高于F2和F1處理，分別提高3.78%和11.45%，F2較F1處理顯著提高了7.39%;各處理的收獲指數表現為F2處理最高，F1與F3處理差異不顯著。可見，與F1處理相比較，F2處理主要通過增加穗粒數來提高產量，而F3處理通過增加穗粒數和百粒質量促進產量的進一步增加。

3 討論與結論

3.1 緩釋肥施用方式對干物質形成的影響

研究表明，施用緩釋肥后玉米在生長后期仍具有較高的葉面積指數，能延長葉片功能期，保證玉米充分的光合作用[10]。本研究取得相似結果，F2比F1處理在吐絲以后維持較高的葉面積指數、群體總光合勢和凈同化率，乳熟期和成熟期的葉面積指數、群體總光合勢和凈同化率均較高。氮肥深施能提高植株根系活力，減緩花后葉片早衰[11]。分層施肥將部分肥料適當深施于根系密集區域，養分供應充足，根系生長良好，葉面積指數顯著高于傳統施肥方式，能提高光合作用強度和改善玉米生長情況。本研究表明，F3處理的葉面積指數、群體總光合勢和凈同化率均為各處理中最高，這是由于該處理能持續為玉米生長提供充足的養分，防止后期脫肥早衰，還能促進根系縱深分布，增強植株獲取營養的能力，促進地上部穩定生長，為干物質的形成和積累奠定基礎。

3.2 緩釋肥施用方式對干物質積累和轉運特征的影響

生育期內干物質的積累水平決定著籽粒產量的高低。玉米從吐絲到成熟干物質積累總量是籽粒產量的重要組成部分，對籽粒貢獻率達78%～84%[14]。緩釋肥與常規肥料相比能顯著改善植株對氮素的吸收，減少收獲后土壤堿解氮盈余量，提高花后干物質積累量。本研究認為，吐絲到成熟期F2處理的干物質積累量、干物質最大和平均增長速率顯著高于F1處理，這與前人的研究結果[17]一致。有研究表明，在深施基礎上施用緩釋尿素，可提高深層土壤無機氮含量，獲得較高的氮素利用率和干物質積累量[18]。與常規施肥相比，條帶深松條件下深施緩釋肥的氮肥利用效率和花后干物質積累量顯著增加，有利于根系下扎和提高根系活力[19]。本研究表明，F3處理的干物質積累量、干物質最大和平均增長速率顯著高于F2、F1處理，這是因為F3處理能擴大根系與緩釋肥料接觸面積，增加根系生物量和根系活性的同時，促進根際土壤酶和土壤營養物質的生成，減緩深層根系衰老，滿足玉米全生育期養分需求，增強作物干物質生產能力，提高干物質積累量。

干物質的分配和轉運也是決定玉米籽粒產量高低的重要因素之一。劉克禮等研究指出，玉米營養器官干物質轉運量對籽粒產量的貢獻率不宜過高，超過20%會導致葉片早衰，影響產量形成[20]。緩釋肥能提高花后植株的氮素積累，滿足籽粒對氮素的需求，但營養器官干物質轉運量在不同品種和環境條件下存在差異[21]。肥料分層施用能使作物生長后期保持較高的生長活性，產量主要源于花后的干物質積累，花前營養器官干物質轉運率和對籽粒產量貢獻率較低[22]。本研究結果表明，花前干物質轉運量、轉運率和對籽粒的貢獻率表現為：F1>F2>F3，花后干物質積累對籽粒貢獻率表現為：F3>F2>F1。這是因為F1處理花后光合產物較少，籽粒發育的負反饋作用使營養器官中大量營養物質向籽粒轉移過多;F2處理花后碳氮代謝較平衡，產量源于花前和花后干物質協同作用;F3處理花后仍能夠積累較多的光合產物，花后干物質積累對籽粒貢獻率高。緩釋肥優化施用和常規施用均能促進干物質的積累，更好地協調植株營養生長和生殖生長，提高花后干物質積累對籽粒的貢獻率。

3.3 緩釋肥施用方式對產量的影響

與普通尿素相比緩釋肥施用能提高玉米穗行數和百粒質量，產量能提高2.22%～1882%[23]。玉米深松時將氮肥適當深施較淺施能改善單株根系生長狀況，增加玉米穗粒數，增產效果明顯。研究表明，緩釋尿素與常規尿素分層配施較常規尿素表施能顯著增加玉米穗粒數[24]。本研究結果表明，與F1處理相比F3處理的穗粒數和百粒質量顯著提高，F2處理具有較多的穗粒數。F3和F2處理較F1處理分別顯著增產11.45%、7.39%，F3較F2處理顯著增產3.78%。綜上，緩釋肥優化施用和緩釋肥常規施用取得較農戶習慣施肥更高的產量，其中緩釋肥優化施用結合了土壤立體施用和緩釋肥料的應用形成了完整的一次性施肥方式，是增產增效最佳的施肥方式。但若無配套施肥機械，緩釋肥常規施用也可被選為保產且植株良好生長的施肥方式。

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