密度、肥量對旱地玉米產量和水分利用率的影響分析

李冬 吳曉男 李洪愷

摘? ? 要：針對甘肅隴東地區玉米產量低而不穩的現象，利用2020年在甘肅鎮原黃土旱塬生態環境重點野外科學觀測站數據，分析不同種植密度及施肥量對玉米不同生育時期水分利用率和最終產量的影響。研究結果表明，在67 500株/hm2施N 150 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2的條件下，水分利用效率最高，達35.3 kg/（mm·hm2）;在相同施肥條件下，高密度（67 500株/hm2）的產量比低密度（45 000株/hm2）有明顯提高。由此可知，在高密度條件下更能有效利用水分。玉米獲得最高產量的土壤水分條件和肥料供應密切相關，與正常供肥相比，低肥條件下土壤水分消耗較高，高密度下產量隨肥料投入的增加顯著提高。

關鍵詞：密度;肥料;水分利用效率;產量

文章編號：1005-2690（2022）07-0025-03? ? ? ?中國圖書分類號：S147;S513? ? ? ?文獻標志碼：B

干旱缺水是全球面臨的重大資源和環境問題，高效利用有限的水資源，提高水分利用效率迫在眉睫。甘肅省鎮原縣地處黃河中游的隴東黃土高原，年日照時數2 249～2 437 h，年均降水量403.8 mm，年均蒸發量1 524.8 mm，無霜期130 d左右，有明顯的半濕潤向半干旱過渡的大陸性溫帶季風氣候特征，即春旱少雨、干燥多風，夏熱伏旱、冰雹頻繁，秋涼多雨，冬干少雪、氣候寒冷。當地耕地面積廣，素有“隴東糧倉”之稱。冬小麥、玉米、油菜是該地區的主要糧食作物，栽培面積大，但產量低而不穩。如何通過協調水肥關系提高旱塬玉米產量，是旱農地區長期研究的一個問題。

在旱地高產栽培理論研究中，水分、品種、肥料、種植密度對旱地玉米的產量、水分利用效率和品質有顯著影響[1-2]。不同的生態條件、玉米品種以及栽培措施決定栽培密度，因此在不同生態條件和栽培方式下，選擇合適的玉米品種及種植密度非常重要[3-4]。覆膜種植是缺水地區最主要的種植模式，隨著降水量依次遞增，覆膜玉米的最適密度和最佳施肥量同時增大，經濟最佳產量則逐漸降低，但N、P肥利用率則逐漸增大[5]。以水定密度，以密度定N、P配合，水肥與密度合理搭配是優化栽培玉米增產的重要途徑。通過對施肥量和密度進行二因素試驗，研究不同栽培條件下旱地玉米的水分利用效率，以期探明水肥協調統一的旱塬玉米高產栽培技術，為水分和N、P肥高效利用和農業可持續發展提供理論依據。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

本次試驗品種為裕豐303。試驗設置兩個密度水平，分別為低密度D1（45 000株/hm2）和高密度D2（67 500株/hm2）;設置不施肥對照（NP1）、低肥（NP2）、中肥（NP3）、高肥（NP4）、超高肥（NP5）、特高肥（NP6）6個肥力梯度，N∶P=1∶1，N、P肥力梯度見表1。

1.2 試驗設計

采用二因素隨機區組設計方法安排試驗，3次重復，小區面積24 m2（4 m×6 m），4 m2的采樣區，20 m2的計產區。小區間道路寬度40 cm，重復間道路寬度60 cm。播前整地：2020年4月4日對試驗地進行小區規劃，將已按比例稱好的肥料按小區撒施，施肥完畢后采用人工深翻整地。起壟覆膜：試驗采用當地推廣的全膜雙壟溝地膜栽培技術，起壟覆膜之后對小區進行最后修整。保護帶采用常規覆膜栽培技術。2020年4月8日按密度、按小區進行人工點播。

2 結果與分析

2.1 不同栽培條件對玉米產量的影響

2.1.1 不同施肥條件對玉米產量的影響

經顯著性分析，肥料的增產效應在1%水平上無顯著差異，在5%水平上NP1與NP3、NP5、NP6存在顯著差異。施肥對玉米有增產效果，但受栽培密度等諸多因素的影響而降低了肥料的增產效果。

由表2可以看出，不管土壤含水量情況如何，低肥處理的玉米產量均明顯低于正常供肥，說明肥料是玉米增產的前提保證。隨著肥料用量增加，產量有了較為明顯的提高，但在低密度的條件下，肥料的增產作用小于高密度。不施肥處理在低密度條件下的產量為7 257.5 kg/hm2，高密度為7 706.25 kg/hm2。在不施肥的條件下，密度對產量的貢獻不是很大，而各施肥處理下玉米產量明顯提高，由此可以得出，玉米產量的增加主要依賴于肥料的作用。低密度下肥料的增產效果依次為NP6>NP3>NP2>NP5>NP4，高密度下依次為NP6>NP5>NP4>NP3>NP2。這表明，高密度處理下玉米產量隨施肥量增加而增大。原因是多方面的，一是依賴于肥料的增產作用，二是因為單位面積穗數增加，在高密度條件下更能有效吸收利用土壤養分。雖然經高密度特高肥（NP6）處理有最大產量（13 117.5 kg/hm2），但其水肥利用效率并不是最佳。

2.1.2 不同栽培密度對玉米產量的影響

圖1顯示了相同施肥條件下密度的增產率。經顯著性分析，密度的增產效果達到了極顯著水平，玉米產量隨密度變化較大，低密度與高密度間產量相差較大。在不施肥處理條件下，低密度的產量為7 257.5 kg/hm2，高密度的產量為7 706.25 kg/hm2。可以看出，在低肥條件下，密度對產量的影響不是很大。密度是決定玉米產量和生理性狀的主要因素之一，產量構成因素中，對產量影響大小順序為收獲穗數、千粒重、穗粒數。隨施肥量、密度增加，玉米增產優勢逐漸凸顯出來，但增產率在NP4之后出現了下降，主要原因是受土壤水分的制約，水分和肥料之間產生了拮抗效應。

本試驗肥料和密度皆有顯著效應，并且密度的效應達到了極顯著水平。在試驗密度范圍內，肥料的平均增產率為38.4%。由于受土壤水分、肥力等因素的影響，致使肥料的增產率呈拋物線走勢，根據相關試驗可以得出最佳的施肥配比，大約是在NP3和NP4間。密度的增產效果要優于肥料，應當提高栽培密度，這樣才能提高作物的產量。需要注意的是，密度不能過高，因為密度過高會導致生長競爭加劇，引起發育不平衡，降低產量。雖然肥料的增產效果不及密度，但對實現作物高產也是必不可少的。尤其在干旱缺水和土壤瘠薄的生產條件下，通過肥料和密度配合調控，能提高玉米產量。AE8CA2CF-A58C-4C88-98AC-1B737D503080

2.2 不同栽培條件對玉米土壤含水量的影響

在相同的水分條件下，整個生育期過程中各處理表現的土壤水分變化規律大致相同。隨作物的生長，0～80 cm土層含水量的變化比較活躍，80～200 cm土層水分變化相對比較穩定，含水量維持在9%～12%。7月玉米進入灌漿期，由于頻繁降水，土壤水分有所回升，耕層土壤含水量保持在13%～15%。苗期耕層土壤含水量保持在12%～15%，由于采用了早期覆膜技術，提高了田間保墑性能。覆膜可加快地表土壤升溫速度，夜間熱量損失較少，為玉米順利播種和苗期快速生長提供了有利條件。高密度栽培處理的小區，由于受吸收點增加的影響，耕層耗水量較大。進入大喇叭口期玉米生長加快，對水分和肥料的需求量增大。與苗期相比，耕層土壤含水量明顯降低，尤其在高密度栽培條件下，對水分的消耗量更大，土壤含水量平均保持在9%左右。玉米經過拔節期后根系迅速下扎，吸收了深層的水分，為玉米快速生長提供了相對充足的水分。因此，40～80 cm土層的含水量下降到了7%～10%。

抽雄期玉米進入了營養生長和生殖生長并進階段，生長代謝旺盛，對水肥的吸收量增加[6]。耕層含水量降低，并且深層的土壤含水量也有所降低。高密度處理的土壤水分消耗量仍高于低密度。玉米生長進入灌漿期，這個階段的生育特點是以生殖生長為主，經開花、吐絲、受精而后進入產量形成階段[7-8]。中耕層含水量出現回升主要是因為該地區集中降水。40～80 cm土層含水量比抽雄期降低了3%，說明降水沒有對深層土壤水分起到補給作用。密度對土壤含水量也有一定的影響，高密度對水分的需求量更大，特別是在中肥、高肥、超高肥的栽培條件下，玉米前期水肥供應充足為后期的水肥吸收作了準備。

2.3 不同密度、施肥處理對玉米水分利用效率及產量的影響

由圖2可以看出，不同施肥條件下，水分利用效率有顯著提高。與不施肥的處理相比，施肥條件下水分利用效率的提高率依次為NP2（25.5%）、NP3（35.82%）、NP4（24.58%）、NP5（25.04%）、NP6（11%）。施肥量在N（150 kg/hm2）、P2O5（150 kg/hm2）的條件下水分利用效率最高，為35.3 kg/（mm·hm2）。高密度（67 500株/hm2）的平均水分利用效率為35.47 kg/（mm·hm2），低密度的平均水分利用效率為27.38 kg/（mm·hm2），高密度栽培比低密度水分利用效率提高了29.54%。在實際生產過程中，應當充分考慮栽培密度，這樣可以提高水分的利用效率，如果栽培密度過大，既會降低作物的產量，也會降低水分的利用率，這對科學生產是非常不利的。在生產和種植過程中，應當有效地提高水分利用率，通過科學施肥和合理密度提高玉米產量。

3 結論

玉米產量隨密度變化較大，低密度與高密度間產量相差2 794 kg/hm2，增產率在32.56%。不施肥處理在低密度條件下的產量為7 257.5 kg/hm2，高密度的產量為7 706.25 kg/hm2。由此可以看出，在低肥條件下，密度對產量的影響不是很大。

施肥與不施肥產量相差438.75～5 407.5 kg/hm2，肥料的增產率達到28.4%～48.1%。施肥與不施肥相比產量有明顯提高。由此可知，一定密度下玉米產量增加主要依賴于肥料的作用。

試驗得出的最佳施肥配比在NP3和NP4之間。密度的增產效應達到極顯著水平，密度的增產效果要優于肥效。雖然高密度的特高肥有著比較明顯的優勢，但是水分利用效率相對較低，所以合理地控制肥料和密度，才能提高玉米產量。

參考文獻：

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（編輯：季 鑫）AE8CA2CF-A58C-4C88-98AC-1B737D503080