北疆膜下滴灌玉米氮磷配施效應研究

梁飛曾 勝 和 王國棟 張 磊 陳 云

(新疆農(nóng)墾科學院農(nóng)田水利與土壤肥料研究所/新疆生產(chǎn)建設兵團植物營養(yǎng)與肥料學會，新疆石河子83200)

我國的化肥的生產(chǎn)量和消費量已居于世界第一[1]，占全世界化肥產(chǎn)量的三分之一，而且每年以2－3%消耗量進行增加[2]。自2006年，我國的氮肥消費量已經(jīng)占據(jù)了世界氮肥消費量的40%[3]，磷肥消費量約占世界消費量的25%[4]。我國分別于1997年和2006年基本滿足了國內(nèi)氮肥和磷肥的自給自足;但是我國的磷礦石的存儲量僅為7億噸，只能維持30～40年得國內(nèi)磷肥需求[2];另外，2009年我國氮肥的施用量是1990年的2倍，但糧食產(chǎn)量僅增加22%[3]。在化肥的生產(chǎn)和施用中，氮磷的消費比例普遍受到世界各國的關注[5]。因此，如何提高肥料利用率、充分發(fā)揮化肥的作用，對中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義。

玉米在我國是列于稻谷之后的第二大主要糧食作物，產(chǎn)量占我國糧食總產(chǎn)量的26.9%，總產(chǎn)量居世界第二位[6]，而北疆玉米膜下滴灌技術(shù)的應用也剛剛起步，其膜下滴灌施肥技術(shù)相應參數(shù)和規(guī)范模式亟待完善。在膜下滴灌玉米施肥過程中存在的主要問題是:農(nóng)民在施肥習慣上為獲得較高產(chǎn)量，過量或不合理施用肥料，往往注重偏施氮肥，而忽視了磷、鉀肥配合施用對玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量構(gòu)成和養(yǎng)分吸收的促進作用[7]。這些問題不僅限制了滴灌玉米產(chǎn)量的提高，也增加了肥料投入成本，影響了經(jīng)濟效益。為此，本研究在膜下滴灌條件下研究了氮磷平衡施肥對玉米生長的影響，以期找出北疆膜下滴灌玉米生產(chǎn)的最適合氮磷配比，為膜下滴灌玉米節(jié)水高效栽培提高理論基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2011年在新疆兵團農(nóng)八師石河子市總場進行。土壤為灰漠土，質(zhì)地壤質(zhì)，肥力中上，前茬棉花，耕層有機質(zhì)含量9.4～12.2 g/kg、堿解氮130.00 mg/kg左右、速效磷(P2O5)25.00 mg/kg左右、速效鉀(K2O)300.00 mg/kg左右、有效鋅0.9～1.1 mg/kg、有效錳8.1～8.4 mg/kg、有效硼2.8～3.1 mg/kg、土壤容重1.21～1.24 g/cm3。供試玉米品種鄭單958，供試肥料為尿素(N46%)、磷酸一銨(12－60－0)、硫酸鉀(K2O 50%)。

1.2 試驗設計

試驗采用氮磷比例與施肥時期二因素設計，處理9個(見表2)，重復3次，共計27個小區(qū)，小區(qū)面積48 m2(2.4×20 m)，總面積0.129 6 hm2。每個處理施氮300 kg/hm2，施鉀60 kg/hm2，各生育期氮、磷比例1:0.2或0.4(見表2)，氮磷鉀全部隨水滴施。

灌溉方式采用滴灌，設1個灌水量水平，總灌水量5 400 m3/hm2。每個處理采用單獨施肥裝置，基本設施可滿足試驗要求。播種采用30+80 cm等行距，2行1管。全生育期灌水8次，隨水施肥6次;灌水時間、灌水量和肥料施用比例及次數(shù)按照生育期進行分配(見表1)。其它管理同大田生產(chǎn)。

表1 不同時期氮磷分配比例表

表2 氮鉀肥用量與灌水量分配及磷肥施用時期劃分表

1.3 測定項目及方法

整株干物質(zhì)取樣:每個小區(qū)隨機取10株，在實驗室洗凈烘干，按器官(籽粒、莖稈、穗軸和苞葉)分類，105℃殺青，80℃烘干，稱取生物量;在玉米成熟期調(diào)查其有效株數(shù)、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等;另外收獲時每個小區(qū)分別取3個2 m2測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)均采用SPSS16.0與Excel 2003進行分析，Sigma Plot進行繪圖，用LSD進行多重比較確定差異的顯著性。

2 結(jié)果分析

2.1 不同處理對滴灌玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

不同處理玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)構(gòu)成因素變化見表3所示。根據(jù)考種分析，在本試驗條件下，除空白對照處理外，其它各施肥處理玉米穗長、穗行數(shù)、穗數(shù)、千粒重與產(chǎn)量結(jié)果基本一致，穗長15.07～16.25 cm，千粒重67.54～70.81 g，穗列數(shù)12.70～15.65，穗行數(shù)28.70～30.20，有效穗數(shù)105 915～110 895萬株/hm2、每公頃株數(shù)各處理差異不大，均在11.5萬株左右。

表3 不同處理對滴灌玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.2 不同處理對滴灌玉米產(chǎn)量的影響

圖1 不同處理對滴灌玉米產(chǎn)量的影響

試驗結(jié)果表明，在本試驗條件下，氮磷鉀肥隨水滴施不同配比均有較好的增產(chǎn)效果，較空白對照每公頃增產(chǎn)4 110.15～5 088.75 kg，增產(chǎn)率在43.74%～54.16%之間，各施肥處理平均為49.21%。從生育期氮磷養(yǎng)分不同配比處理對比來看，第3處理即氮磷配比前期為1:0.2、中期0.4、后期0.2處理產(chǎn)量最高，每公頃較空白對照增產(chǎn)5 089.2 kg，增產(chǎn)率為54.16%。其次是第4處理即氮磷配比前期為1:0.2、中期0.4、后期0.4處理每公頃較空白對照增產(chǎn)4 940.25 kg，增產(chǎn)率為52.57%。再次為第7處理即氮磷配比前期為1:0.4、中期0.4、后期0.2處理，每公頃較空白對照增產(chǎn)4 849.8 kg，增產(chǎn)率為51.60%。第5處理即氮磷配比前期為1:0.4、中期0.2、后期0.2處理產(chǎn)量最低，每公頃較空白對照增產(chǎn)4 110.15 kg，增產(chǎn)率為43.7%(表3－2)。經(jīng)方差分析，各施肥處理與空白對照處理產(chǎn)量差異極顯著F值為6.48(F0.01=3.14)。經(jīng)多重比較，施肥處理之間第3、4、7處理與第5處理產(chǎn)量差異顯著。這說明適宜的氮磷比例與時期提高滴灌玉米產(chǎn)量促進玉米增產(chǎn)。

2.3 產(chǎn)量構(gòu)成因素對籽粒產(chǎn)量的影響

相關分析(表4)表明，產(chǎn)量與單位有效穗數(shù)、穗長、穗行數(shù)呈極顯著線正相關，與穗列數(shù)、千粒重呈線性正相關;千粒重與穗長、穗行數(shù)呈極顯著線正相關，與有效穗數(shù)、穗列數(shù)呈線性正相關;穗長與有效穗數(shù)、穗行數(shù)呈極顯著線正相關，與穗列數(shù)呈正相關，但均未達顯著水平。

表4 滴灌玉米產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關系數(shù)

3 小結(jié)與討論

3.1 氮磷比例對滴灌玉米產(chǎn)量的影響

氮磷平衡施肥對滴灌玉米的生長有著重要的作用。陳祥等[7]研究發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀平衡施肥能夠提高夏玉米的穗長及千粒重，對增產(chǎn)有明顯作用。本實驗條件下，氮磷施用比例前中后期分別為1:0.2、1:0.4、1:0.2的時候產(chǎn)量最高，增產(chǎn)54.16%。表明適宜的氮磷配比對滴灌玉米增產(chǎn)具有很好的作用。其主要機理在于，適宜的氮磷鉀配比能有效的促進玉米植株生育前期總生物量的累積，以及生育后期干物質(zhì)從營養(yǎng)體向籽粒的轉(zhuǎn)移，在生育后期達到較高的粒重增長速率與較高的營養(yǎng)體干重下降速率，從而獲得較高的籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)。

3.2 不同時期滴灌玉米氮磷需求比例分析

養(yǎng)分積累是作物產(chǎn)量形成的基礎。宋海星[9]、趙營[10]等研究認為，夏玉米生物量積累曲線與N、P、K養(yǎng)分積累曲線基本一致，都呈“S”形。本研究表明，氮磷施用比例前中后期分別為1:0.2、1:0.4、1:0.2的時產(chǎn)量最高，氮磷施用比例前中后期分別為1:0.2、1:0.4、1:0.4的時候產(chǎn)量次之，與養(yǎng)分累積的“S”型理論相一致。其主要機理可能在于:氮肥用量對玉米株高、穗位的影響較顯著，磷肥和鉀肥對玉米籽粒的發(fā)育及產(chǎn)量的形成有重要影響[8]。因此，玉米生育前期氮磷配比較小，中后期氮磷比例較大;以前中后期氮磷鉀配比1:0.2:0.2、1:0.4:0.2、1:0.2:0.2最佳。

3.3 最佳氮磷配比及施肥時期推薦

綜上所述，在該肥力的土壤上，氮磷平衡施肥有顯著增產(chǎn)和提高氮肥利用率的作用，氮肥與磷、鉀肥的配合施用應該得到足夠的重視。在本實驗條件下，氮磷鉀的比例前期以1:0.2，中后期以1:04左右為最佳。綜合本研究結(jié)果和當?shù)赝寥罈l件，為保證穩(wěn)定的土壤肥力，建議在中高產(chǎn)田滴灌玉米生產(chǎn)實踐中適量施用氮肥，按玉米生育時期控施磷肥，配施鋅等微量元素肥料，以保證在取得高產(chǎn)，同時取得較好的經(jīng)濟效益。有關滴灌玉米配方肥的關鍵技術(shù)有待進一步研究優(yōu)化。

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