基于葉齡管理的氮肥運(yùn)籌模式對(duì)松嫩平原西部膜下滴灌玉米產(chǎn)量及干物質(zhì)積累的影響

劉慧迪，楊克軍，李佐同，王玉鳳，張翼飛，王智慧，付健，谷英楠，楊系玲，吳瓊

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶163319；2.黑龍江省教育廳寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

基于葉齡管理的氮肥運(yùn)籌模式對(duì)松嫩平原西部膜下滴灌玉米產(chǎn)量及干物質(zhì)積累的影響

劉慧迪1，2，楊克軍1，2，李佐同1，2，王玉鳳1，2，張翼飛1，2，王智慧1，2，付健1，2，谷英楠1，2，楊系玲1，2，吳瓊1，2

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶163319；2.黑龍江省教育廳寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

采用膜下滴灌的栽培模式，研究同一氮肥運(yùn)籌對(duì)玉米不同葉齡時(shí)期的產(chǎn)量及干物質(zhì)積累的影響。結(jié)果表明：在葉齡指數(shù)為30%和45%分次等量追施氮肥處理時(shí)，玉米產(chǎn)量、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、干物質(zhì)積累量達(dá)到最大值，且可實(shí)現(xiàn)籽粒產(chǎn)量、干物質(zhì)積累量、花后同化物輸入籽粒量及花后同化物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率分別為15 785.79 kg·hm-2、429.14 g·株-1、14 762.75 kg·hm-2、89.29%。

玉米；膜下滴灌；葉齡指數(shù)；產(chǎn)量；干物質(zhì)積累

松嫩平原是我國重要的糧食生產(chǎn)基地，位于我國東北中西部，是半干旱半濕潤地區(qū)。近些年來，年降水量頻繁出現(xiàn)小于300 mm的情況，且春季低溫干旱頻繁發(fā)生，常造成玉米播期延遲和保苗率低等問題。膜下滴灌施肥可以根據(jù)作物的需求［1］，有效準(zhǔn)確地控制施肥量及施肥時(shí)間進(jìn)行施肥與灌溉，且能夠顯著提高水分和肥料的利用率，增加產(chǎn)量［2］。玉米的穗期（從拔節(jié)到抽穗階段）是玉米一生中生長最快、吸收養(yǎng)分最多、豐產(chǎn)栽培最關(guān)鍵的時(shí)期，因此正確運(yùn)用水肥，同時(shí)滿足兩者需要，對(duì)爭取穗大粒多，奪取豐產(chǎn)極其重要。為使玉米追肥發(fā)揮最大的增產(chǎn)效果，需從玉米植株的外部形態(tài)來確定施肥最佳時(shí)期［3-5］。20世紀(jì)70年代胡昌浩首次對(duì)夏玉米葉齡指數(shù)與穗分化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)性研究，特別是葉齡指數(shù)與穗分化時(shí)期有著明顯的相關(guān)關(guān)系［6］，為玉米指標(biāo)化栽培管理模式的大面積高效推廣應(yīng)用提供了可能。前人針對(duì)玉米膜下滴灌的施肥類型［7］、施肥量［8-9］，施肥頻率等方面開展了大量的研究工作；基于葉齡管理的氮肥運(yùn)籌模式研究，在水稻［10］和棉花［11-12］上的應(yīng)用較為廣泛，在玉米上的研究也主要集中在夏玉米的研究［13］，而對(duì)于松嫩平原西部膜下滴灌春玉米的深入研究則尚無報(bào)道。

試驗(yàn)通過研究在膜下滴灌栽培模式下，基于不同葉齡時(shí)期的氮肥運(yùn)籌模式對(duì)玉米葉面積指數(shù)、葉綠素含量、干物質(zhì)積累與分配及產(chǎn)量形成的影響，以期為完善松嫩平原西部玉米的灌溉與施肥制度、建立玉米節(jié)水節(jié)肥抗旱高產(chǎn)栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及地點(diǎn)

供試玉米品種為“鄭單958”。2014年5月在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)全年降雨量430 mm，有效積溫2 900℃。試驗(yàn)地土壤為草甸土，0～20 cm土層土壤物理化學(xué)性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)26.12 g·kg-1，全氮1.04 g·kg-1，堿解氮133.48 mg·kg-1，速效磷55.00 mg·kg-1，速效鉀32.46 mg·kg-1，pH 8.10。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大壟雙行覆膜栽培模式，4行區(qū)，行長15 m，壟距110 cm，壟上雙行行距40 cm，壟間行距70 cm。試驗(yàn)所用肥料為：尿素（N≥46%）、磷酸二銨（N≥18%，P2O5≥46%）和硫酸鉀（K2O≥50%），其中在底肥水平一致（N：60 kg·hm-2、P2O5：90 kg·hm-2和K2O：120 kg·hm-2）的條件下，分別于葉齡指數(shù)為30%（D1）、45%（D2）、60%（D3）、75%（D4）一次性追施90 kg·hm-2氮肥，在葉齡指數(shù)為30%和45%（D5）、30%和60%（D6）、30%和75%（D7）及30%和100%（D8）時(shí)，分2次等量追施共90 kg·hm-2氮肥，以不追施氮肥處理為對(duì)照（CK）；計(jì)算出各處理的氮肥用量，將氮肥在大容器中溶解，再將此溶液倒入施肥罐中，開啟水泵，30～40 min內(nèi)肥液全部施入，總計(jì)9個(gè)處理，各處理3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)。5月10日播種，播種密度7.5萬株·hm-2。玉米生長過程中根據(jù)土壤墑情適時(shí)灌溉，滴水量由水表和球閥控制，保證各小區(qū)灌水一致。其他田間管理措施同大田膜下滴灌玉米生產(chǎn)，10月8日收獲測(cè)產(chǎn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在每小區(qū)選取具代表性的3株玉米于拔節(jié)期以及拔節(jié)后每隔15 d（分別用JS、15DAJS、30DAJS、45DAJS、60DAJS和75DAJS表示）按葉、莖、鞘、雄穗、雌穗（苞葉、穗軸和籽粒）等器官分解植株，于105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重后稱量，用于干物質(zhì)積累量測(cè)定。同時(shí)選取長勢(shì)均勻的植株3株，用于葉綠素含量的測(cè)定［14］。成熟期收獲考種、計(jì)產(chǎn)（以含水量14%進(jìn)行折算產(chǎn)量）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Execl 2003和SPSS 9.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同葉齡時(shí)期施用氮肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由圖1可以看出，在同一施氮量，不同葉齡時(shí)期追施氮肥處理下，玉米籽粒的產(chǎn)量在D5處理時(shí)，達(dá)到最大值，較于其他處理高出15.16%～48.11%，且與各個(gè)葉齡處理之間差異性顯著（P＜0.05）。在同一追氮量下，玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為D5>D2>D6>D3>D7>D4>D1> D8>CK?？梢?，在膜下滴灌的種植方式下，D5處理更有利于玉米籽粒產(chǎn)量的增加。

圖1 氮肥施用的不同葉齡時(shí)期對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的影響Fig.1 The effect of nitrogen fertilizer application on grain yield during different leaf age periods

2.2 不同葉齡時(shí)期施用氮肥對(duì)玉米葉面積的變化

由表1可知，各葉齡時(shí)期施氮處理組合下，玉米群體LAI呈單峰曲線變化，均在45DAJS時(shí)期出現(xiàn)峰值。整體來看，在15DAJS～30DAJS時(shí)期各處理間的LAI差異并不顯著（P>0.05），而隨著玉米生育進(jìn)程的推進(jìn)，在45DAJS～60DAJS時(shí)期，不同處理間LAI的差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），其中在30DAJS取樣時(shí)期，D5處理高于其他處理1.62%～20.82%，但各個(gè)處理之間差異性并不顯著（P>0.05）；在45DAJS～75DAJS時(shí)期，D5處理下的LAI高于其他處理2.32%～ 19.83%?？梢?，D5處理能夠促進(jìn)玉米群體的LAI較快達(dá)到一定的峰值，且在生育中后期仍能維持較高的LAI，確保群體高光合效率水平。

表1 氮肥施用的不同葉齡時(shí)期對(duì)玉米葉面積指數(shù)變化的影響Table 1 The effect of nitrogen application on leaf area index of maize during different leaf age periods

2.3 不同葉齡時(shí)期施用氮肥下玉米葉綠素含量的變化

由圖2可見，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，玉米葉片葉綠素含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，且在45DAJS時(shí)，達(dá)到最大值。在生育進(jìn)程早期，玉米葉片葉綠素含量差異并不顯著（P>0.05），以D1處理的葉綠素含量最高，在30DAJS～75DAJS時(shí)期各個(gè)處理的葉綠素含量差異顯著（P＜0.05），其中D5處理高于其他處理1.34～27.75 mg·g-1。可見，在膜下滴灌的種植模式下，合理的葉齡時(shí)期追施氮肥能夠促進(jìn)玉米葉綠素含量的提高，且在D5處理時(shí)能夠顯著提高光合利用效率，促進(jìn)光合產(chǎn)物形成，增加干物質(zhì)積累。

圖2 氮肥施用的不同葉齡時(shí)期對(duì)玉米葉片葉綠素含量的影響Fig.2 The effect of nitrogen application on leaf chlorophyll content of maize during different leaf age periods

2.4 不同葉齡時(shí)期施用氮肥下玉米干物質(zhì)分配與積累

由圖3可見，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，玉米干物質(zhì)積累量逐漸增加，在75DAJS取樣時(shí)期達(dá)到最大值。在JS～30DAJS時(shí)，D1處理的干物質(zhì)積累量大于其他處理，45DAJS～75DAJ取樣時(shí)期，D5處理顯著高于其他處理，除D8處理外，各個(gè)分次追肥處理的干物質(zhì)積累量均高于對(duì)照（CK）。在75DAJS時(shí)期，D5處理的干物質(zhì)積累量較其他處理高出5.11%～34.18%。這說明在膜下滴灌的種植方式下，D5處理能夠顯著地增加干物質(zhì)的積累量，促進(jìn)產(chǎn)量的提高。

圖3 氮肥施用的不同葉齡時(shí)期對(duì)玉米植株干物質(zhì)積累的影響Fig.3 The effect of nitrogen application on dry matter in maize plant during different leaf age periods

由表2可見，不同處理的DMT、DMTE、CAA、CPAG均不同，其中除CK與D1處理的DMT差異不顯著（P>0.05）外，與其他各個(gè)處理均呈顯著性差異（P＜0.05），且CK處理的DMTE分別比其他處理高1.61%～11.71%，但各個(gè)處理的CAA及CPAG均顯著高于CK，其中D5處理的CAA高于其他處理9.28%～70.18%。這說明，D5處理能夠獲得適宜的源庫關(guān)系，較好地協(xié)調(diào)生育前期生物量的積累，以及生育后期營養(yǎng)體干重下降，使光合產(chǎn)物從營養(yǎng)體的源向籽粒庫的轉(zhuǎn)移，從而獲得高產(chǎn)。

表2 氮肥施用的不同葉齡時(shí)期對(duì)玉米干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響Table 2 The effect of nitrogen application on dry matter translocation of maize during different leaf age periods

3 討論與結(jié)論

葉齡數(shù)能夠更準(zhǔn)確地判斷穗分化時(shí)期，但當(dāng)品種發(fā)生變化，用來判斷某一穗分化時(shí)期的主莖葉齡數(shù)也發(fā)生變化，而應(yīng)用葉齡指數(shù)可以把不同品種在不同栽培條件下處于同一穗分化時(shí)期，用同一葉齡指數(shù)表示出來，依此推斷出其生育階段，決定田間管理措施［15-16］。據(jù)研究表明：拔節(jié)期（30%葉齡指數(shù)）至抽雄期（88%葉齡指數(shù)）是營養(yǎng)生長與生殖生長同時(shí)并進(jìn)的階段［15］。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，D5處理的產(chǎn)量及干物質(zhì)積累量均高于其他葉齡處理。這可能是因?yàn)樵?0%葉齡指數(shù)，雌穗處于伸長期，雄穗在生長錐未伸長期，是決定節(jié)數(shù)和葉數(shù)的重要時(shí)期，而在45%葉齡指數(shù)時(shí)，雌穗進(jìn)入小花分化期，雄穗處于伸長期，葉片和莖稈生長旺盛，對(duì)氮需求和吸收量較大，且有研究表明在葉齡指數(shù)為60%時(shí)，葉面積已經(jīng)基本形成［17］，而在30%和45%葉齡指數(shù)分次等量追施氮肥時(shí)，能夠促進(jìn)玉米生育后期上部葉片寬大，增加葉面積，提高光合色素含量，使玉米群體光合系統(tǒng)達(dá)到較優(yōu)水平，延長光合持效期，因此，D5處理能夠促進(jìn)玉米干物質(zhì)的積累及產(chǎn)量的提高。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，除D8處理外，各處理的產(chǎn)量及干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為D5＞D2；D6＞D3；D7＞D4，這與呂鵬等研究結(jié)果相似［17］，但在D8處理時(shí)，由于后期追施氮肥過晚造成脫肥，導(dǎo)致花前干物質(zhì)向花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量減少，干物積累下降，進(jìn)而使產(chǎn)量降低。在試驗(yàn)條件下，分次等量追施氮肥時(shí)，D6處理的干物質(zhì)積累量及產(chǎn)量高于D7、D8處理，但低于D5處理，分析其主要原因可能是因?yàn)椴捎媚は碌喂嘧肥┑?，促進(jìn)土壤增溫保墑，水肥互作使玉米提早達(dá)到需肥時(shí)期，而后期在45%葉齡時(shí)期追施氮肥滿足了作物對(duì)氮素的需求，促進(jìn)花前干物質(zhì)向花后籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，增加干物質(zhì)的積累，因而，D5處理較D6處理的產(chǎn)量及干物積累量提高。

在松嫩平原西部膜下滴灌的種植方式下，底肥水平一致，葉齡指數(shù)為30%和45%分2次等量追施氮肥（共90 kg·hm-2）處理，能夠使玉米獲得最佳的肥效表現(xiàn)，促進(jìn)葉面積指數(shù)和葉綠素含量的增加，提高光合作用效率，增加光合產(chǎn)物的合成，進(jìn)而提高玉米干物質(zhì)的積累量，從而獲得高產(chǎn)。

［1］Shirvastava P K，Parikh M M，Sawani N G，et al.Effect of drip irrigation and mulching on tomato yield［J］.Agricultural Water Management，1994，25：179-184.

［2］郭強(qiáng)，于玲玲，徐陽，等.保護(hù)性耕作對(duì)冀東地區(qū)玉米產(chǎn)量和土壤特性的影響［J］.河北科技師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，29（4）：14-16.

［3］Li J，Zhang J，Rao M.Wetting patterns and nitrogen distributions as affected by fertigation strategies from a surface point source［J］.Agricultural Water Management，2004，67（2）：89-104.

［4］鄭國清，段韶芬，閻書波，等.玉米葉齡與器官發(fā)育模擬模型［J］.玉米科學(xué)，2003，11（4）：63-66.

［5］陳小莉，李世清，王瑞軍，等.半干旱區(qū)施氮和灌溉條件下覆膜對(duì)春玉米產(chǎn)量及氮素平衡的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2007，13（4）：652-658.

［6］曹彬，張世杰，孫占育，等.玉米葉齡指數(shù)與穗分化回歸關(guān)系的研究初報(bào)［J］.玉米科學(xué)，2005，13（1）：86-88.

［7］田秀英，王正銀.玉米對(duì)尿素減量與復(fù)合氮肥增效劑配施的響應(yīng)［J］.核農(nóng)學(xué)報(bào)，2006，20（6）：539-543.

［8］宮占元，焦峰.不同氮水平對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，24（1）：1-3.

［9］焦峰，賀海霞，魏賢斌，等.不同氮水平對(duì)馬鈴薯塊莖增長、產(chǎn)量和維生素C含量的影響［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，25（4）：1-3.

［10］楊海生，張洪程，楊連群，等.依葉齡運(yùn)籌氮肥對(duì)優(yōu)質(zhì)水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，7（3）：19-26.

［11］劉新永，田長彥.棉花膜下滴灌水氮耦合效應(yīng)研究［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2007，13（2）：286-291.

［12］Dong H Z，Li W J，Tang W，et al.Yield，quality and leaf senescene of cotton grown at varying planting dates and plant densities in yellow river valley of China［J］.Field Crops Research，2006，98：106-115.

［13］童淑媛，宋鳳斌，徐洪文.玉米抽雄期不同葉位葉片生理特性的研究［J］.江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，25（1）：44-48.

［14］李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［15］郭慶法，王慶成，汪黎明.中國玉米栽培學(xué)［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2004.

［16］于立河，李金峰，鄭桂萍.糧食作物栽培學(xué)［M］.哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

［17］呂鵬，張吉旺，劉偉，等.施氮時(shí)期對(duì)高產(chǎn)夏玉米光合特性的影響［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（2）：576-585.

Effect of Nitrogen Fertilizer Application based on Leaf Age M anagement on Yield and Dry M atter Accumulation of M aize under M ulched Drip Irrigation in W estern Songnen Plain

Liu Huidi1，2，Yang Kejun1，2，Li Zuotong1，2，W ang Yufeng1，2，Zhang Yifei1，2，W ang Zhihui1，2，F(xiàn)u Jian1，2，Gu Yingnan1，2，Yang Xiling1，2，Wu Qiong1，2
（1.College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；2.Key Laboratory of Varieties Improvement and Cultivation of Crops in Cold Region of Heilongjiang Ministry of Education）

Effect of same nitrogen fertilizer application on yield and dry matter accumulation of maize at different leaf ages was studied by useing mulched drip irrigation cultivation model.The results showed that when same amount topdressing nitrogen fertilizer was applied at 30%and 45%leaf age index，the grain yield，leaf area index，chlorophyll content and dry matter accumulation achieved the maximum value，and the resulting grain yield，dry matter accumulation，post-anthesis dry matter accumulation，contribution of post-anthesis assimilates to grains were 15 785.79，429.14，14 762.75，89.29%，respectively.

maize；mulched drip irrigation；leaf age index；yield；dry matter accumulation

S513

A

1002-2090（2016）03-0023-05

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.03.005

2015-05-20

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD07B01-02）；糧豐工程項(xiàng)目（2011BAD16B11-03）；黑龍江省農(nóng)墾總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（HNK125B-07-12）。

劉慧迪（1989-），女，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院2012級(jí)碩士研究生。

楊克軍，男，教授，博士研究生導(dǎo)師，E-mail：byndykj@163.com。