配方施肥對滴灌玉米生理生長及產(chǎn)量的影響

摘 要：【目的】研究新疆南疆地區(qū)配方施肥對滴灌玉米生理生長及產(chǎn)量影響。

【方法】以玉米品種新玉31號為供試材料，采取多點(diǎn)對比重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計，設(shè)置4個處理：（1）配方施肥處理（OPT）；N 15 kg/667m2，P2O5 11.5 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2；（2）配方施肥無氮處理（OPT-N）；N 0 kg/667m2，P2O5 11.5 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2；（3）配方施肥無磷處理（OPT-P）；N 15 kg/667m2，P2O5 0 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2;（3）配方施肥無鉀處理（OPT-P），N 15 kg/667m2，P2O5 0 kg/667m2，K2O 0 kg/667m2，分析不同配方施肥對滴灌玉米農(nóng)藝性狀、光合特性（凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、細(xì)胞間隙CO2濃度（Ci））、產(chǎn)量及肥料利用效率的變化。

【結(jié)果】（1）配方施肥處理玉米株高、葉面積、光合特性和產(chǎn)量呈現(xiàn)最佳效果。（2）配方施肥處理比配方施肥無氮處理、配方施肥無磷處理、配方施肥無鉀處理提高經(jīng)濟(jì)效益分別為602.4、316.8、220.8元/667m2。（3）玉米產(chǎn)量與凈光合速率、蒸騰速率、株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長均呈現(xiàn)線性關(guān)系，其中產(chǎn)量與凈光合速率的相關(guān)性較高，穗長、穗粗、禿尖長與產(chǎn)量相關(guān)性亦較高，凈光合速率、穗長、穗粗、禿尖長一定程度上能體現(xiàn)產(chǎn)量，而其他指標(biāo)雖具有相關(guān)性，但代表性不強(qiáng)。

【結(jié)論】N 15 kg/667m2、P2O5 11.5 kg/667m2、K2O 6 kg/667m2 配方處理可作為新疆南疆玉米節(jié)本增效的配方施肥組合。

關(guān)鍵詞：滴灌玉米；配方施肥；生理生長；產(chǎn)量

中圖分類號：S27 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-4330（2024）04-0878-07

0 引 言

【研究意義】玉米是新疆主要的糧食作物之一，種植面積僅次于小麥［1-3］。氮、磷、鉀養(yǎng)分含量影響作物生長發(fā)育狀況和產(chǎn)量。新疆南疆為灌溉農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)用水利用效率尚需提高。氮、磷、鉀是玉米生長發(fā)育所需的大量營養(yǎng)元素，高效施肥可以增加土壤速效養(yǎng)分含量以供應(yīng)作物吸收利用，對玉米產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大［4］。采用水肥一體化模式可以顯著提高作物水肥利用效率，因此，在灌水條件下合理運(yùn)籌氮、磷、鉀肥，最大程度發(fā)揮肥料正交互作用［5］。研究新疆南疆配方施肥對滴灌玉米生理生長的影響，對提高玉米產(chǎn)量有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】李利敏等［6］、曹環(huán)等［7］研究發(fā)現(xiàn)，合理的氮磷鉀配比有效提高產(chǎn)量，氮肥增產(chǎn)效果最明顯，鉀肥其次，磷肥最小，產(chǎn)量隨肥料施用量增加呈先增加后降低的趨勢。柴育紅等［8］、夏厚禹［9］研究表明，測土配方施肥模式下，氮肥利用率和鉀肥利用率接近全國平均值；磷肥利用率低于全國平均值；薛垠鑫等［10］通過設(shè)置不同氮肥、磷肥和鉀肥配比，研究玉米株高、光合速率及產(chǎn)量的施肥效應(yīng)，結(jié)果表明，最適宜肥料配施量為氮肥287 kg/hm2、磷肥144 kg/hm2、鉀肥300 kg/hm2。最佳的氮肥、磷肥和鉀肥配比具有明顯的區(qū)域性，唐漢等［11］、梁飛等［2］、郭玲玲［12］對其他區(qū)域進(jìn)行了測土配方施肥條件下玉米適宜的氮肥、磷肥和鉀肥配施研究，顯示區(qū)域差異性明顯。【本研究切入點(diǎn)】目前相關(guān)研究主要集中在氮、磷、鉀配施對農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量等方面，但對于水肥一體化條件下配方施肥研究較少，且集中在新疆南疆地區(qū)的研究成果更是鮮見報道。需研究滴灌條件下配方施肥對玉米生理生長及產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】在新疆南疆干旱區(qū)條件下，以玉米品種新玉31號為供試材料，比較分析不同配方施肥方式下玉米生理生長及產(chǎn)量的變化規(guī)律，分析新疆南疆玉米最佳養(yǎng)分施用配比，為干旱區(qū)滴灌玉米合理施肥提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2022年在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院拜城農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站進(jìn)行。該試驗(yàn)站氣候類型屬溫帶大陸性干旱型氣候，年均降水量170 mm，蒸發(fā)量1 538 mm。年均氣溫7.6℃，≥10℃有效積溫3 316℃，無霜期163 d。土壤質(zhì)地砂壤土，肥力中等。0～40 cm：基礎(chǔ)肥力土壤容重1.36 g/cm3，有機(jī)質(zhì)23.59 g/kg，全氮0.89 g/kg，堿解氮34.93 mg/kg，速效磷21.81 mg/kg，速效鉀120.92 mg/kg，pH值7.89。

供試玉米品種為新玉31號，供試肥料為庫車?yán)瞿蛩兀ê琋 46%），磷肥用富過磷酸鈣（含P2O5 30%），鉀肥用硫酸鉀（含K2O 52%）。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計

田間試驗(yàn)采用多點(diǎn)對比重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計，設(shè)置4個處理：（1）配方施肥處理（OPT）；（2）配方施肥無氮處理（缺氮素，OPT-N）；（3）配方施肥無磷處理（缺磷素，OPT-P）；（4）配方施肥無鉀處理（缺鉀素，OPT-K）。小區(qū)面積3.7 m×13 m，共48.1 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。各小區(qū)其他田間管理措施相同。表1

1膜4行種植，行距配置（30+50+30+60） cm，株距25 cm，小區(qū)面積48.1 m2。4月20日播種，4月29日出苗。供試肥料為庫車?yán)瞿蛩兀ê琋46%），磷肥用富過磷酸鈣（含P2O5 30%），鉀肥用硫酸鉀（含K2O 50%）。氮肥40%作基肥，60%分3次分別在大喇叭口期、開花期和灌漿期滴灌，隨水追施（每次20%），磷肥和鉀肥一次性作基肥，在犁地前施入。

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 樣品指標(biāo)

土壤： pH 值、有機(jī)質(zhì)、無機(jī)氮、有效磷、有效鉀；

植株、籽粒：氮、磷、鉀養(yǎng)分含量由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所測試。

1.2.2.2 生長指標(biāo)

玉米開花期測定株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長等生長指標(biāo)。

1.2.2.3 光合指標(biāo)

于2021年5月15～17日10：00～20：00連續(xù)3日測定各小區(qū)玉米光合指標(biāo)，使用Li-6400便攜式光合測定儀測定凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）的日變化，每2 h測定1次。每個處理選取3株玉米，測定前標(biāo)注葉片（定點(diǎn)測定），取平均值。

1.2.2.4 產(chǎn)量及肥料利用效率

產(chǎn)量：成熟期，每小區(qū)隨機(jī)選取 10 株，將地上部全部收獲，秸稈和籽粒分開，風(fēng)干后計算籽粒產(chǎn)量。

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg） = （配方施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量－不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量） /施氮量；

磷肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg） = （配方施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量－不施磷區(qū)籽粒產(chǎn)量） /施磷量；

鉀肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg） = （配方施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量－不施鉀區(qū)籽粒產(chǎn)量） /施鉀量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel2016和SPSS20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，用origin軟件進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方施肥對玉米農(nóng)藝性狀的影響

研究表明，配方施肥處理（OPT）的玉米株高大于其它處理，缺素處理（OPT-N、OPT-P、OPT-K）均有不同程度的降低，OPT-N株高最小，缺氮對玉米株高的影響最為顯著。缺素對玉米穗位高無明顯影響，但OPT-N和OPT-P處理降低玉米穗位高較為明顯。缺素處理均減少了玉米穗長、穗粗及禿尖長，其中OPT-N減少最多，其他處理間穗長、穗粗及禿尖長差距較小。表2

2.2 不同配方施肥對玉米生物量性狀的影響

研究表明，缺素處理均不同程度地降低了玉米生物量，與OPT相比，OPT-N的相對生物量為78.51%，OPT-P的相對生物量為89.86%，OPT-K的相對生物量為92.73%，OPT-N處理下生物量影響最大，其次是OPT-P處理，不施鉀肥影響較小。OPT和OPT-K最高為0.46，而OPT-N最低，為0.44。表3

2.3 不同配方施肥對玉米光合特性的影響

研究表明，缺氮素處理玉米的凈光合速率（Pn）、蒸騰強(qiáng)度（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）值最低。但在缺磷素處理和缺鉀素處理時這些特性的增長趨勢并不明顯，甚至在OPT-K時，蒸凈光合速率、蒸騰速率Tr和氣孔導(dǎo)度Gs有一定提高。在各種處理組合中，凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均在OPT-K達(dá)到最大，但與OPT差異性較小，分別為19.51 μmol/（m2·s）、6.98 mmol/（m2·s） 、0.36 μmol/（m2·s）；胞間CO2濃度在OPT出現(xiàn)最大值，為284.13 μmol/（m2·s）。玉米在OPT-K和OPT處理中的光合性能最好，N素和P素的缺失對玉米葉片光合特性的影響較為顯著。表4

2.4 不同配方施肥對玉米實(shí)測產(chǎn)量的影響

研究表明，OPT的實(shí)測產(chǎn)量最高，為974 kg/667m2，OPT-K的實(shí)測產(chǎn)量有所減少，相當(dāng)于OPT的90.55%；OPT-P實(shí)測產(chǎn)量進(jìn)一步降低，相當(dāng)于OPT的86.44%；OPT-N的實(shí)測產(chǎn)量更低，相當(dāng)于OPT的74.23.0%，不同缺素對玉米產(chǎn)量均有影響，影響程度OPT-N＞OPT-P＞OPT-K處理。其中OPT-N、OPT-P、OPT-K產(chǎn)量分別相差251、132、92 kg/667m2。氮肥農(nóng)學(xué)利用率、磷肥農(nóng)學(xué)利用率、鉀肥農(nóng)學(xué)利用率分別為16.73、11.48、15.33 kg/kg。表5

2.5 產(chǎn)量與玉米生理生長指標(biāo)的相關(guān)性

研究表明，產(chǎn)量作為玉米最重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，與生理生長存在一定關(guān)系。玉米產(chǎn)量與凈光合速率、蒸騰速率、株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長均呈現(xiàn)線性關(guān)系，決定系數(shù)R2分別為0.62、0.12、0.64、0.52、0.76、0.65、0.72，產(chǎn)量與光合指標(biāo)、生長指標(biāo)存在一定相關(guān)性，尤其是產(chǎn)量與凈光合速率的相關(guān)性較高，同時穗長、穗粗、禿尖長也與產(chǎn)量相關(guān)性較高，凈光合速率、穗長、穗粗、禿尖長一定程度上能反映產(chǎn)量，而其他指標(biāo)雖具有相關(guān)性，但代表性不強(qiáng)。圖1

3 討 論

農(nóng)作物與氮磷鉀施肥量以及比例長期處于拮抗和促進(jìn)的動態(tài)平衡當(dāng)中，并與作物生理生長、產(chǎn)量之間相互影響［13］。在新疆干旱區(qū)圍繞著滴灌技術(shù)條件下配方施肥的研究已有文獻(xiàn)報道［14-15］，只有當(dāng)?shù)租浭┓柿啃?yīng)達(dá)到最優(yōu)時，才能達(dá)到最佳的省肥、增產(chǎn)效果。合理氮磷鉀施肥量調(diào)控著玉米生理生長指標(biāo)進(jìn)而影響產(chǎn)量［16］。黃梓源等［17］、張麗光等［18］研究結(jié)果表明，缺素會降低玉米光合特性，最佳氮磷鉀施肥量會提高葉片光合作用。試驗(yàn)顯示，缺氮素處理玉米的凈光合速率（Pn）、蒸騰強(qiáng)度（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）值最低，與上述研究結(jié)果一致。

株高、穗位高、穗長、穗粗及禿尖長指標(biāo)是玉米生長速率的最直接體現(xiàn)，側(cè)面反映了吸收水肥基本情況，一定程度上影響作物產(chǎn)量［19］。研究結(jié)果表明，配方施肥會增加株高、穗位高、穗長、穗粗及禿尖長，與王繼芳等［20］研究結(jié)果一致。試驗(yàn)條件下，配方施肥處理的玉米株高、穗位高、穗長、穗粗及禿尖長大于其它處理，缺素處理均有不同程度的降低，與王帥［21］研究結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

4.1

配方施肥處理N 15 kg/667m2，P2O5 11.5 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2組合下滴灌玉米農(nóng)藝性狀、光合特性（凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、細(xì)胞間隙CO2濃度（Ci））、產(chǎn)量及肥料利用效率的效果最佳。

4.2 玉米產(chǎn)量與凈光合速率、蒸騰速率、株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長均呈現(xiàn)線性關(guān)系，其中產(chǎn)量與凈光合速率的相關(guān)性較高，同時穗長、穗粗、禿尖長也與產(chǎn)量相關(guān)性較高，凈光合速率、穗長、穗粗、禿尖長一定程度上能反映產(chǎn)量，而其他指標(biāo)雖具有相關(guān)性，但代表性不強(qiáng)。

4.3 新疆南疆滴灌玉米氮磷鉀施肥量在N 15 kg/667m2，P2O5 11.5 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2時，可最大限度地提高玉米產(chǎn)量。

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