糧棉輪作模式下氮磷鉀施用量對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

王樹林，祁虹，王燕，張謙，馮國藝，林永增，梁青龍

（河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所，農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊050051）

糧棉輪作模式下氮磷鉀施用量對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

王樹林，祁虹，王燕，張謙，馮國藝，林永增*，梁青龍

（河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所，農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊050051）

為了明確河北省中南部干旱半干旱地區(qū)棉區(qū)棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作種植模式下玉米季的適宜施肥量，為生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)施肥提供理論依據(jù)，在大田條件下采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將N、P2O5、K2O施用量均分別設(shè)置0、75、150、225、300 kg/hm2計(jì)5個水平，研究了各肥料不同施用水平對玉米產(chǎn)量構(gòu)成及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：隨著施N量的增加，玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量均呈先增加后降低的變化趨勢，其中，施N量為225 kg/hm2時所有指標(biāo)值均最高，在施N量≤225 kg/hm2時產(chǎn)量隨著施N量的增加而逐漸顯著提高，而施N量＞225 kg/hm2時產(chǎn)量增加不再明顯；隨著施P2O5量的增加，玉米百粒重和產(chǎn)量呈略有降低的趨勢，但不同施肥量處理的調(diào)查指標(biāo)差異均不顯著；隨著施K2O量的增加，玉米穗粒數(shù)和產(chǎn)量呈逐漸增加趨勢，但不同施肥量處理的產(chǎn)量差異均不顯著。在當(dāng)前糧棉輪作模式下，玉米季適宜的施肥量為N 225 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2，免施磷肥。

糧棉輪作；氮磷鉀；玉米；產(chǎn)量

河北省既是種糧大省，又是植棉大省，糧棉爭地矛盾歷來十分突出[1，2]，近年來隨著國家對糧食安全問題的日益重視，如何增加糧食產(chǎn)量成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題。河北省中南部地區(qū)為傳統(tǒng)旱地棉花產(chǎn)區(qū)，隨

著水利條件的改善，該區(qū)具備了種植糧食的生產(chǎn)條件，但受水資源限制[3]，若完全改種糧食仍存在地下水供給不足的問題。針對這一現(xiàn)狀，我們在河北省中南部傳統(tǒng)一熟旱地棉區(qū)開展了棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作種植模式研究。

轉(zhuǎn)變種植制度會引起土壤養(yǎng)分含量發(fā)生一些變化。關(guān)于肥料對作物生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，前人研究多集中在1種作物上，如不同肥料用量對棉花的影響[4～7]、氮磷鉀肥對玉米產(chǎn)量的影響[8～10]、氮磷鉀肥對小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[11～14]。但在糧棉輪作兩年三熟種植模式中卻涉及棉花、小麥和玉米3種作物，而棉花的需肥特點(diǎn)與小麥和玉米明顯不同。因此，利用3種作物需肥規(guī)律差異和傳統(tǒng)棉區(qū)土壤養(yǎng)分含量特點(diǎn)，制定經(jīng)濟(jì)、高效的施肥原則，對減少化肥投入、降低環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效具有重要意義。截至目前，有關(guān)糧棉輪作兩年三熟種植模式下玉米氮磷鉀肥料的運(yùn)籌研究較少。本研究即在上述背景下開展的，旨為新種植模式下制定合理的施肥措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)在河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所威縣試驗(yàn)站（威縣棗元鄉(xiāng)東張莊村）進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤為沙壤土，肥力中等。2014年種植棉花；10月28日播種小麥（冀麥585），小麥播種前測定0～20 cm耕層土壤養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)7.6 g/kg、全氮0.565 g/kg、速效磷24.8 mg/kg、速效鉀112 mg/kg。2015年6月13日播種玉米，品種為先玉688。所施氮肥為尿素（N含量46.4%），磷肥為重過磷酸鈣（P2O5含量46.0%），鉀肥為氯化鉀（K2O含量60.0%），均自市場購買。

采用定位試驗(yàn)，始于2014年小麥播種前。按照氮、磷、鉀設(shè)置3個單因素試驗(yàn)，每種肥料用量均設(shè)5個梯度（表1）。小區(qū)長10.0 m、寬6.0 m，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。201 4年10月28日小麥播種前，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的肥料施用量施肥；2015年6月13日玉米播種前，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)繼續(xù)定位施肥，施肥量同小麥季，播后灌水。試驗(yàn)區(qū)所有氮肥處理施P2O5150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，所有磷肥處理施純N 225 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，所有鉀肥處理施純N 225 kg/hm2和P2O5150 kg/hm2，且所有肥料均為一次性底施。玉米行距60 cm、株距30 cm，收獲密度5.2萬株/hm2。其他管理措施同大田常規(guī)。

玉米收獲前，每小區(qū)取3行，收獲全部果穗，稱量鮮重；曬干、脫粒后，稱籽粒干重。再根據(jù)3行取樣株數(shù)、小區(qū)總株數(shù)和小區(qū)面積，折算出各處理籽粒含水量為14%時的產(chǎn)量。每個處理取10個果穗，調(diào)查穗長、穗粗、穗粒數(shù)和百粒重。利用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)的氮、磷、鉀肥料施用量（kg/hm2）Table1 Rates of N，P2O5and K2O in the experiment

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥施用量對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

施氮處理的玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量均顯著＞N0處理（表2）。表明氮肥對玉米產(chǎn)量和4個產(chǎn)量構(gòu)成性狀均有較大影響，施用氮肥通過顯著促進(jìn)4個產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)的綜合提高，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的大幅度提高。

施氮處理下，隨著氮肥施用量的增加，玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量均呈先增加后降低的變化趨勢，其中，N75處理的指標(biāo)值均最低，除穗粗外，其他指標(biāo)均顯著＜N150、N225和N300處理；N225處理指標(biāo)值均最高，但產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)與N150和N300處理差異均不顯著，而產(chǎn)量顯著＞N150處理但與N300處理差異不顯著。

可以看出，在當(dāng)前糧棉輪作模式下，氮肥是影響

玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，其經(jīng)濟(jì)施用量為225 kg/hm2。

表2 氮肥施用量對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table2 Effect of nitrogen rate on maize yield and yield components

2.2 磷肥施用量對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

施磷處理的玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量與P0處理差異均不顯著，且不同施磷量處理的指標(biāo)差異也均不顯著，其中，百粒重和產(chǎn)量有隨施磷量增加而略微降低的趨勢（表3）。表明施用磷肥對提高玉米百粒重和產(chǎn)量影響不大，對玉米產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響均不顯著。因此，在當(dāng)前糧棉輪作模式下，玉米季可以免施磷肥。

關(guān)于磷肥用量對玉米產(chǎn)量的影響，前人的研究結(jié)果不盡相同。吳建宏[15]在土壤速效磷含量9.1 mg/kg條件下的研究結(jié)果顯示，磷肥用量達(dá)到180 kg/hm2時玉米產(chǎn)量開始下降。而黃瑩等[16]在土壤速效磷含量6.99 mg/kg條件下的研究結(jié)果顯示，施用磷肥對玉米產(chǎn)量及地上部生物量無顯著影響。本試驗(yàn)條件下土壤速效磷含量高達(dá)24.8 mg/kg，土壤速效磷的供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出玉米生長發(fā)育的需求量，而土壤速效磷含量偏高是由于在長期棉花連作條件下過量施磷但棉花對磷肥需求量小造成的。因此導(dǎo)致在糧棉輪作種植模式下，增施磷肥并未對玉米產(chǎn)量產(chǎn)生太大影響。

表3 磷肥施用量對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table3 Effect of phosphorus rate on maize yield and yield components

2.3 鉀肥施用量對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

施鉀處理的玉米穗長、穗粒數(shù)和產(chǎn)量顯著＞K0處理，而穗粗和百粒重與K0處理差異均不顯著（表4）。表明鉀肥對玉米穗長、穗粒數(shù)和產(chǎn)量有較大影響，施用鉀肥通過顯著促進(jìn)玉米穗長增大、穗粒數(shù)增多，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的明顯提高。

施鉀處理下，隨著鉀肥施用量的增加，玉米穗粒數(shù)呈逐漸增多趨勢，其中，K225與K300處理差異不顯著，但二者均顯著＞K75和K150處理，而K75與K150處理差異不顯著；穗長、穗粗和百粒重變化均較小，不同施鉀量處理的指標(biāo)值差異均不顯著；產(chǎn)量呈逐漸增加趨勢，但不同施鉀量處理的差異均不顯著。

可以看出，在當(dāng)前糧棉輪作模式下，鉀肥是影響玉米產(chǎn)量的主要因素，玉米季施用鉀肥75 kg/hm2即可明顯提高產(chǎn)量。

表4 鉀肥施用量對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table4 Effect of potassium rate on maize yield and yield components

3 結(jié)論與討論

關(guān)于氮磷鉀三大肥料對玉米產(chǎn)量的影響，前人在夏玉米和春玉米上進(jìn)行了大量研究。田惠萍等[9]發(fā)現(xiàn)，玉米各生育時期對氮、磷、鉀素的需求量，以氮最高，鉀次之，磷最少；皇甫湘榮等[10]研究表明，氮肥的效應(yīng)大于鉀肥；陳英取等[17]認(rèn)為，玉米合適的N、P2O5、K2O施用量比例為1∶0.35∶1，肥料效應(yīng)順序?yàn)榈锯洠玖住?/p>

在河北省中南部傳統(tǒng)一熟旱地棉花產(chǎn)區(qū)，采取棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作模式，分析了氮磷鉀不同施用量時玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的變化，結(jié)果顯示，施用氮肥和鉀肥均具有明顯的增產(chǎn)效果，其中，氮肥的效應(yīng)高于鉀肥。施用鉀肥具有明顯的增產(chǎn)效果，但施鉀條件下不同水平處理的產(chǎn)量差異并不顯著，與前人的研究結(jié)果[18，19]基本一致。本研究條件下，增施磷肥未表現(xiàn)出增產(chǎn)效果，原因與傳統(tǒng)連作棉田大量施用磷肥，而棉花對磷素吸收偏少導(dǎo)致土壤中磷素

含量偏高有關(guān)[20]。根據(jù)本研究結(jié)果，認(rèn)為在當(dāng)前棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作模式下，玉米季適宜的N用量為225 kg/hm2、K2O用量為75 kg/hm2，免施磷肥。

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Effects of Nitrogen and Phosphorus and Potassium Rates on Maize Yield and Yield Components in Cotton-wheat-maize Rotation System

WANG Shu-lin，QI Hong，WANG Yan，ZHANG Qian，F(xiàn)ENG Guo-yi，LIN Yong-zeng*，LIANG Qing-long
（Cotton Research Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Science，Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area，Ministry of Agriculture，Shijiazhuang 050051，China）

The aim of this experiment was to identify the optimum fertilizer rates for maize in cottonwheat-maize rotation system in the arid and semi-arid areas of central and south of Hebei Province，and provide theoretical basis for economic fertilization in production.Adopting randomized block design in fields five treatments（0，75，150，225，300 kg/hm2）for each N，P2O5，K2O were designed to study the effect of fertilizer rates on maize yield and yield components.The results showed that with the increase of nitrogen grains per ear，hundred-grain weight and maize yield increased firstly then decreased，and when nitrogen rate reached 225 kg/hm2the values were all the highest，and less than or equal to 225 kg/hm2，the yield increased with the increase of nitrogen rate，while the nitrogen rate greater than 225 kg/hm2,the yield increasing was not obvious.With the increase of P2O5hundred-grains weight and maize yield decreased，but there were no significant differences betweeen treatments.With th e increase of K2O rate，grains per ear and yield increased gradually，and utilizing potassium increased yield significantly but there were no significant differences between treatments of utilizing potassium.For maize in cotton-wheat-maize rotation system the optimum fertilizer amount was N 225kg/hm2，K2O 75kg/hm2and without P2O5.

Cotton-wheat-maize rotation system；Nitrogen and phosphorous and potassium；Maize；Yield

S513

A

1008-1631（2016）04-0030-04

2016-02-16

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“渤海糧倉科技示范工程”（2013BAD05B00）

王樹林（1978-），男，河北巨鹿人，副研究員，主要從事棉花栽培與麥棉兩熟雙高產(chǎn)栽培技術(shù)研究工作。E-mail：wshl1001@sohu.com。

林永增（1963-），男，河北威縣人，研究員，主要從事棉花栽培與生理生態(tài)研究。E-mail：zaipei@sohu.com