不同施氮量對(duì)玉米生長(zhǎng)、氮吸收利用及產(chǎn)量的影響

王鵬　李連冰　焦峰　殷奎德　張興梅　肖瑤　李佐同

摘要：于半干旱地區(qū)黑鈣土在自然降雨條件下，設(shè)置4個(gè)施氮處理，N1為0 kg/hm2（CK），N2為120 kg/hm2，N3為150 kg/hm2，N4為180 kg/hm2，小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，研究了不同施氮量對(duì)玉米（Zea mays L.）生長(zhǎng)、氮吸收與產(chǎn)量的影響規(guī)律。結(jié)果表明，成熟期N4處理干物質(zhì)積累量最高，較CK提高了46.62%，差異顯著；N3處理氮吸收量最高，分別較N1和N4提高了28.42%和2.94%，N3顯著高于N1處理；拔節(jié)期，葉片內(nèi)氮分配比例N3、N4顯著低于N1處理，莖內(nèi)分配比例N3、N4顯著高于N1處理，成熟期子粒中氮分配比例最高；氮肥利用率表現(xiàn)出隨著氮肥施用量增加而降低的變化，N4最低，僅為26.30%；玉米產(chǎn)量、可溶性糖、蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖含量不同施氮量處理之間無(wú)顯著差異。綜合分析認(rèn)為，自然降雨條件下玉米氮肥施用量以180 kg/hm2為宜。

關(guān)鍵詞：玉米（Zea mays L.）；氮吸收與利用；氮肥；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S143；S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）22-5544-04

Abstract： The test under natural rainfall then set 4 different nitrogen treatment as N1 was 0 kg/hm2（control）， N2 was 120 kg/hm2， N3 was 150 kg/hm2， N4 was 180 kg/hm2， plot experimental design with three replications， then studied effect of changes of corn growth， nitrogen uptake and yield in different nitrogen. The results showed that： N4 treatment dry matter accumulation highest and higher than control 46.62% and have significant difference with control in harvest； nitrogen uptake N3 treatment highest and was higher than N1，N4 treatment 28.42%，2.94%， N3 was significant higher than N1； the leaf nitrogen distribution ratio N3，N4 was significantly lower than N1 treatment and significantly higher than N1 treatment in stem when on Jointing stage， nitrogen distribution ratio was highest in grain on maturity； the utilization of nitrogen showed reduce with the increase of nitrogen fertilizer and N4 lowest that only 26.30%. there was no significant difference in corn yield， soluble sugar， protein， starch and soluble sugar content between different nitrogen treatment. Comprehensive analysis that nitrogen fertilizer was 180 kg/hm2 best under natural rainfall.

Key words： corn（Zea mays L.）； nitrogen uptake and utilization； nitrogen； yield

玉米（Zea mays L.）是世界上最重要的糧食兼經(jīng)濟(jì)作物，在各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要的地位，因此各國(guó)均把玉米生產(chǎn)放在非常重要的地位[1]。氮是植物生長(zhǎng)需求量最大的營(yíng)養(yǎng)元素之一[2]，玉米生育期內(nèi)供應(yīng)量的高低對(duì)最終產(chǎn)量的形成有巨大的影響。玉米屬于對(duì)氮比較敏感的作物，生產(chǎn)中為提高產(chǎn)量常常大量施用氮肥，據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年玉米生產(chǎn)中施用氮肥量達(dá)到了約82億kg，中國(guó)玉米施氮量占到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥用量的60%以上[3]。黑龍江省是中國(guó)玉米栽培面積較大的省份之一，其產(chǎn)量高低對(duì)中國(guó)糧食安全具有重要影響[4]。近年來(lái)，全球氣候變暖對(duì)玉米生產(chǎn)帶來(lái)了較大影響，特別是自20世紀(jì)90年代以后，黑龍江省的降雨量降低非常顯著，而在21世紀(jì)之初，黑龍江省年平均氣溫又顯著升高，很多地區(qū)出現(xiàn)了水熱不同步現(xiàn)象，同時(shí)降水量分布不均，對(duì)玉米產(chǎn)量的提高帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)[5]。生產(chǎn)中，為提高玉米產(chǎn)量，人們常常采取灌溉的方式來(lái)補(bǔ)充玉米生長(zhǎng)中對(duì)水分的需求，但是關(guān)于自然降雨條件下玉米產(chǎn)量變化的相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究以此為契機(jī)，詳細(xì)研究了自然降雨條件下不同施氮量對(duì)玉米養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量和質(zhì)量的變化規(guī)律，以期為生產(chǎn)中確定最佳的氮肥施用量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在黑龍江省大慶市肇州高科技農(nóng)業(yè)節(jié)約灌溉試驗(yàn)示范管理站園區(qū)內(nèi)（黑龍江省肇州縣肇州鎮(zhèn)）地理位置為N45°42′15.8"，E125°14′38.7"，土壤類型為黑鈣土，玉米品種為雷奧402，前茬作物為玉米，生長(zhǎng)季節(jié)降雨量為399 mm。土壤養(yǎng)分狀況為土壤有機(jī)質(zhì)31.48 g/kg，堿解氮124.3 mg/kg，速效磷11.5 mg/kg，速效鉀161.6 mg/kg，pH 7.8。2013年氣候條件見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用小區(qū)試驗(yàn)， 小區(qū)面積144 m×48 m，每處理3行、行長(zhǎng)6 m，株距0.3 m，行距1.3 m（種植面積51 300株/hm2），每行40株，共計(jì)120株，3次重復(fù)，氮肥施用量和施肥方式見(jiàn)表2。追肥采用人工追肥，在壟中間施入5 cm深，注入追肥用的等量水分，然后覆土。試驗(yàn)于2013年5月14日播種，于6月22日追肥。

1.3 采樣方法與測(cè)定項(xiàng)目

試驗(yàn)分別于玉米拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期、成熟期取玉米整株樣品，105 ℃殺青，70 ℃烘干，烘干后稱量干重，用以計(jì)算玉米干物質(zhì)積累量，然后粉碎，進(jìn)行植株氮磷鉀養(yǎng)分的化驗(yàn)分析。植株全氮測(cè)定采用過(guò)氧化氫-硫酸消化，半微量凱氏定氮法[6]，全磷含量采用釩鉬黃比色法[6]，全鉀含量測(cè)定采用火焰光度法[6]。玉米產(chǎn)量測(cè)定采取小區(qū)測(cè)產(chǎn)的方式，取測(cè)產(chǎn)區(qū)中間1壟10株玉米測(cè)產(chǎn)，同時(shí)每個(gè)處理留樣品化驗(yàn)和質(zhì)量鑒定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel表格處理，差異顯著性檢驗(yàn)采用DPS軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對(duì)玉米干物質(zhì)積累的影響

由圖1可知，玉米干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)出隨著生育期延后一直增加的趨勢(shì)，成熟期達(dá)到最高值。整個(gè)生育期，N4處理的干物質(zhì)積累量始終處于最高值，在拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期、成熟期的干物質(zhì)積累量分別較N1（CK）高1 561.57、1 915.03、3 944.29、6 338.46 kg/hm2，方差分析結(jié)果表明，拔節(jié)期和成熟期N4處理干物質(zhì)積累量均顯著高于對(duì)照，在孕穗期和灌漿期與對(duì)照之間無(wú)顯著差異；拔節(jié)期和孕穗期N2僅次于N4處理，兩個(gè)處理間分別相差586.53、369.19 kg/hm2，無(wú)顯著差異，拔節(jié)期N2顯著高于CK；灌漿期和成熟期N3僅次于N4處理，兩個(gè)生育期分別較N4處理低1 005.31、3 562.61 kg/hm2，成熟期N3顯著低于N4處理，N3與N1處理之間無(wú)顯著差異。從干物質(zhì)積累量上來(lái)看，N4處理可以顯著促進(jìn)玉米干物質(zhì)積累量的增加。

2.2 不同施氮量對(duì)玉米氮吸收的影響

由圖2可知，隨著生育期延后，玉米氮吸收量表現(xiàn)出持續(xù)增加的趨勢(shì)。拔節(jié)期，3個(gè)施用氮肥處理的氮吸收量分別較N1（CK）高7.70、12.54、18.29 kg/hm2，方差分析結(jié)果表明，N4顯著高于N1（CK），N1、N2、N3之間無(wú)顯著差異；孕穗期和灌漿期的氮吸收量N4處理處于最高值，分別較N1（CK）高40.03、71.33 kg/hm2，N4與N1處理之間差異顯著；灌漿期的氮吸收量N3較N4處理低21.99 kg/hm2，兩個(gè)處理之間無(wú)顯著差異，N3與N1之間無(wú)顯著差異；成熟期4個(gè)處理的氮吸收量分別達(dá)到了159.34、197.33、204.62、198.78 kg/hm2，其中，N3處理氮吸收量最高，較N1（CK）提高了28.42%，兩個(gè)處理之間差異顯著，N2、N3與N4處理之間無(wú)顯著差異。

2.3 不同施氮量對(duì)玉米氮分配的影響

由表3可知，不同氮肥施用量對(duì)氮元素在玉米不同器官中的分配具有一定的影響，在拔節(jié)期，葉片中氮肥分配比例隨著氮肥施用量的增加呈降低的趨勢(shì)，其中N1分配比例顯著高于N3、N4處理，莖內(nèi)分配比例隨著氮肥施用量的增加呈升高的趨勢(shì)，其中N3、N4顯著高于N1處理，表明在拔節(jié)期增加氮肥施用量可以促進(jìn)氮元素在莖內(nèi)分配量的增加。孕穗期葉片內(nèi)分配比例仍然以N1最高，N4最低，兩個(gè)處理間無(wú)顯著差異，莖內(nèi)N4分配比例最高，N2最低，無(wú)顯著差異；果皮、果心內(nèi)氮分配比例表現(xiàn)為施肥處理高于無(wú)肥處理，在果心中，N2、N4分配比例顯著高于N1處理，證明在該生育期內(nèi)施肥可以顯著提高果心內(nèi)氮分配比例；灌漿期子粒中氮分配比例最高，果皮中分配比例最低，從不同處理對(duì)氮分配的影響來(lái)看，各器官內(nèi)氮肥施用量不同氮分配比例不會(huì)出現(xiàn)顯著差異；成熟期葉片內(nèi)氮分配比例N1最高，各處理間無(wú)顯著差異，莖、果皮、果心內(nèi)不同處理之間所有施肥處理的氮分配比例相近，無(wú)顯著差異；子粒內(nèi)所有施肥處理的氮分配均高于無(wú)肥處理，其中N3最高，N1最低，兩者無(wú)顯著差異。

2.4 不同施氮量對(duì)玉米氮肥利用率的影響

由表4可知，氮肥施用量不同，在玉米的不同生育期，氮肥的利用率存在著一定的差異。在拔節(jié)期，N4處理氮肥利用率最高，其次為N3處理，N2最低，但是不同處理之間無(wú)顯著差異；孕穗期N4分別高于N2、N3處理3.03個(gè)百分點(diǎn)、10.27個(gè)百分點(diǎn)，無(wú)顯著差異；灌漿期N4最高，N3最低，兩個(gè)處理之間相差14.66個(gè)百分點(diǎn)；成熟期各處理的氮肥利用率表現(xiàn)出隨著氮肥施用量的增加而增加的變化，其中N2分別比N3、N4提高5.99、9.89個(gè)百分點(diǎn)，各處理之間無(wú)顯著差異。

2.5 不同施氮量對(duì)玉米產(chǎn)量質(zhì)量的影響

由表5可知，不同氮肥施用量玉米產(chǎn)量存在一定的差異，N3處理產(chǎn)量最高，分別高于N1、N2、N4處理196.08、757.80、326.42 kg/hm2，所有處理之間無(wú)顯著差異，表明在自然降水條件下，不同施氮量不會(huì)對(duì)玉米產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響；還原糖含量N3處理最高，較N1（CK）提高0.03個(gè)百分點(diǎn)，4個(gè)處理之間無(wú)顯著差異，證明不同施氮處理不會(huì)顯著改變玉米子粒內(nèi)的還原糖含量；淀粉含量?jī)HN3較CK高0.99個(gè)百分點(diǎn)，N2、N4處理均低于CK，4個(gè)處理之間無(wú)顯著差異；蛋白質(zhì)含量N3處理最高，較CK提高了0.60個(gè)百分點(diǎn)，無(wú)顯著差異，N4較CK低0.95個(gè)百分點(diǎn)；可溶性糖含量N2處理最高，分別高于N1、N3、N4處理1.85、3.69、3.32個(gè)百分點(diǎn)，方差分析結(jié)果表明，4個(gè)處理之間無(wú)顯著差異。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，N3處理對(duì)提高玉米子粒產(chǎn)量、淀粉和蛋白質(zhì)含量效果最佳。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，3個(gè)施用氮肥處理的干物質(zhì)積累量均高于對(duì)照，這與在棉花[7]、早熟禾[8]上的研究結(jié)果相似，證明了氮肥對(duì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)有良好的作用，其中氮肥施用量越高，干物質(zhì)積累量越高，N4處理顯著高于對(duì)照，N2、N3處理與對(duì)照之間無(wú)顯著差異；玉米施用氮肥可以促進(jìn)植株對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)的吸收，其中N3處理顯著高于對(duì)照，這與劉慧穎等[9]的研究結(jié)果相似。從玉米氮分配變化上來(lái)看，拔節(jié)期莖內(nèi)氮分配比例表現(xiàn)出隨著氮施用量增加而增加的變化，而葉片表現(xiàn)為氮分配比例降低；成熟期氮肥施用量的不同各器官內(nèi)氮分配比例存在差異，但是差異不顯著，表明氮肥施用量不同對(duì)氮元素在玉米各器官內(nèi)分配的影響較小。不同施肥處理的氮肥利用率在不同生育期表現(xiàn)不同，但是在成熟期表現(xiàn)為隨著氮肥施用量的增加而降低的變化趨勢(shì)，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，N2處理氮肥利用率達(dá)到了36.18%，而N4處理也達(dá)到了26.30%，該結(jié)果與呂麗華等[10]的研究結(jié)果相似，表明玉米的氮肥利用率在自然狀態(tài)下處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。玉米產(chǎn)量、還原糖、蛋白質(zhì)含量N3最高，可溶性糖含量N2處理最高，但是所有處理之間均無(wú)顯著差異，證明不同施氮量不會(huì)對(duì)玉米產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。

2013年氣候條件比較特殊，降雨量偏多，與歷年平均降雨量相比差別較大，因此，2013年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是在特殊年份取得的，不代表該地區(qū)常規(guī)年份的氣候特點(diǎn)，當(dāng)年的數(shù)據(jù)僅供參考。從2013年試驗(yàn)地點(diǎn)的氣象變化上來(lái)看，在5月和8月，試驗(yàn)地點(diǎn)的氣溫均較往年有所提高，而其他月份均低于歷年平均溫度變化；從降水量變化上來(lái)看，試驗(yàn)期間的5月、6月和8月均高于歷年平均值，7月和9月低于歷年平均值。由于降雨量的增加導(dǎo)致了施用氮肥對(duì)玉米產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收發(fā)生了變化，進(jìn)而導(dǎo)致了處理間差異不顯著。綜合分析認(rèn)為，自然降水條件下氮肥施用量以180 kg/hm2為宜。

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（責(zé)任編輯 韓 雪）