遼東南生態(tài)區(qū)玉米生產(chǎn)節(jié)肥及平衡施肥技術(shù)研究*

趙成昊，葛 超，王孝杰，姚永祥，王秀鳳

（1丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧鳳城 118109； 2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽 110866）

遼東南生態(tài)區(qū)玉米生產(chǎn)節(jié)肥及平衡施肥技術(shù)研究*

趙成昊1，2，葛 超1，王孝杰1，姚永祥1，王秀鳳1

（1丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧鳳城 118109； 2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽 110866）

在遼東南生態(tài)區(qū)鳳城市、海城市和瓦房店市3個試驗地點，連續(xù)3年實施，研究該生態(tài)區(qū)玉米生產(chǎn)節(jié)肥及平衡施肥技術(shù)。結(jié)果表明：減少化肥施用量，高鉀肥（N-P-K＝23-10-22）和控釋肥（N-P-K＝26-12-13）可顯著促進玉米生長，三地平均產(chǎn)量分別為10 978.20 kg／hm2和10 690.65 kg／hm2，二者產(chǎn)量差異性不顯著；其中高鉀肥處理下玉米倒伏率最低為3.04%，灌漿期保護酶活性、可溶性蛋白含量及凈光合速率等指標(biāo)高于其他處理。這也為遼東南生態(tài)區(qū)春玉米的節(jié)肥及平衡施肥提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

玉米；節(jié)肥；平衡施肥；產(chǎn)量

玉米是遼寧省主栽的糧食作物，據(jù)統(tǒng)計玉米在遼寧省播種面積為213.4萬hm2［1］。近年來，隨著玉米新品種的推廣應(yīng)用，中早熟、密植類型品種已經(jīng)成為玉米獲得高產(chǎn)的一條重要途徑。如何采用有效措施，挖掘品種生產(chǎn)潛能，是實現(xiàn)玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵［2］。

氮素是玉米生長最重要的營養(yǎng)元素之一，施用氮肥對玉米有明顯的增產(chǎn)效果。李家康等通過對我國2萬多個農(nóng)戶氮肥施用狀況調(diào)查的數(shù)據(jù)分析表明，有1／3農(nóng)戶氮肥施用過量［3］。高強等也有研究發(fā)現(xiàn)，在春玉米一年一熟的連作體系下，氮肥施用過量、一次性施肥均會導(dǎo)致土壤中無機氮高殘留，使休閑期間氮素?fù)p失增加，易引起環(huán)境污染［4］。磷肥、鉀肥也是玉米生產(chǎn)發(fā)育必需的營養(yǎng)元素，參與許多重要的生理代謝過程。其中，鉀素在作物體內(nèi)可促進作物代謝和生長發(fā)育，促進作物對氮的吸收和蛋白質(zhì)合成，增強作物抗倒能力，還能消除氮肥、磷肥施用過量而產(chǎn)生的不良影響［5～6］。緩釋肥是一種添加抑制劑、穩(wěn)定劑及保護劑的復(fù)合肥料，可控制氮素水解轉(zhuǎn)化釋放，提高磷元素的利用。

目前，遼寧省玉米生產(chǎn)中仍舊存在化肥利用率偏低、化肥施用量大、以及不合理施用等問題，本文通過四種不同類型的施肥方式，研究遼東南地區(qū)施肥與玉米產(chǎn)量的相關(guān)性，為探索玉米節(jié)肥及平衡施肥配套技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2014～2016年，在遼寧省海城市耿莊鎮(zhèn)、鳳城市大堡鄉(xiāng)、瓦房店市太陽辦事處潘大村三地進行。海城試驗田地力狀況：有機質(zhì)含量1.57%，堿解氮 128 mg／kg，有效磷 23 mg／kg，速效鉀87 mg／kg。鳳城試驗田地力狀況：有機質(zhì)含量 1.5%，堿解氮 66 mg／kg，有效磷 58 mg／kg，速效鉀30 mg／kg。瓦房店市試驗田地力狀況：有機質(zhì)含量1.0%，堿解氮89 mg／kg，有效磷69 mg／kg，速效鉀 50 mg／kg。

1.2 試驗材料及方法

試驗設(shè)4個處理：（1）三元素復(fù)合肥（N-P-K＝15-15-15）600 kg／hm2，結(jié)合追肥，大喇叭口期追肥尿素（含 N量46%）150 kg／hm2；總施肥量750 kg／hm2，純氮量159 kg／hm2；（2）有機肥（含 N量15%）150 kg／hm2，三元素復(fù)合肥（N-P-K＝15-15-15）450 kg／hm2，結(jié)合追肥，大喇叭口期追肥尿素（含 N量46%）150 kg／hm2；總施肥量750 kg／hm2，純氮量159 kg／hm2；（3）高鉀肥（N-P-K＝23-10-22）600 kghm2，不追肥；總施肥量 600 kg／hm2，純氮量138 kg／hm2；（4）緩控釋肥料（N-P-K＝26-12-13）600 kg／hm2，不追肥；總施肥量 600 kg／hm2，純氮量156 kg／hm2。每個處理試驗面積為150 m2。隨機區(qū)組，每個處理3次重復(fù)，共12個小區(qū)。田間管理：有機肥播種前施用，其他復(fù)合肥等化肥作為種肥播種時同時施用，其他防控措施同大田管理。品種：良玉99。密度60 000株／hm2。

1.3 形態(tài)生理指標(biāo)及產(chǎn)量測定

于玉米吐絲期調(diào)查莖稈節(jié)間直徑和節(jié)間長，取基部向上第三節(jié)，測量株高和穗位高。于玉米灌漿期，取玉米穗位葉葉片，測定丙二醛（MAD）含量、超氧化物歧化酶（SOD）含量、過氧化物酶（POD）含量和可溶性蛋白含量。采用美國產(chǎn)LI-6400XT便攜式光合測定系統(tǒng)對試驗材料進行凈光合速率測定。收獲前調(diào)查倒伏率，收獲取30 m2測產(chǎn)?？疾焖氩啃誀钆c產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。計算氮肥偏生產(chǎn)力（PFP，kg／kg）＝施氮區(qū)產(chǎn)量／施氮肥量。采用新復(fù)極差法對產(chǎn)量進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對玉米產(chǎn)量的影響

由表1可知，不同肥料處理對玉米產(chǎn)量影響各異。三地三年平均產(chǎn)量，處理3和處理4下玉米產(chǎn)量較高，分別為 10 978.20 kg／hm2和10 690.65 kg／hm2。各地區(qū)、各處理間顯著差異性不同。

海城試驗田處理3產(chǎn)量最高為12 361.05 kg／hm2，處理 4產(chǎn)量其次為 11 886.00 kg／hm2，處理3與處理4產(chǎn)量間差異性不顯著，處理3與處理1、處理2產(chǎn)量差異性顯著；海城試驗田基礎(chǔ)地力狀況氮素、鉀素、有機質(zhì)值適中，高鉀肥與緩釋肥間對產(chǎn)量影響不明顯。

鳳城試驗田處理3產(chǎn)量最高為10 244.40 kg／hm2，處理 4產(chǎn)量其次為 9 829.35 kg／hm2，處理3與處理4、處理1產(chǎn)量差異性不顯著，處理3與處理2產(chǎn)量差異性極顯著；瓦房店試驗田處理4產(chǎn)量最高為10 356.60 kg／hm2，處理3產(chǎn)量其次為10 329.15 kg／hm2，處理4與處理3產(chǎn)量差異性不顯著，與處理1產(chǎn)量差異性顯著，與處理2產(chǎn)量差異性極顯著。鳳城地區(qū)和瓦房店地區(qū)均屬于玉米中低產(chǎn)區(qū)，鳳城試驗田和瓦房店試驗田土壤養(yǎng)分較差，不同類型肥料及施肥方式對玉米產(chǎn)量增加均有一定作用，從減量增效的角度衡量，高鉀肥和緩釋肥對促進玉米產(chǎn)量增加效果更好。

2.2 不同處理對玉米產(chǎn)量與氮素偏生產(chǎn)力的影響

由表2可知，不同地區(qū)、不同肥料處理下對氮肥偏生產(chǎn)力（PFP）影響各異，各個地區(qū)內(nèi)，不同施肥處理間PFP均達到差異性顯著水平。三地平均PFP以處理3和處理4較高，分別為79.55 kg／kg和69.87 kg／kg，均與處理1、處理2間，差異達極顯著水平。處理1與有處理2間差異性不顯著。

2.3 不同處理對玉米植株性狀的影響

由表3可知，不同處理下株高值在282～287 cm之間，各處理間差異性顯著；穗位高在126～128 cm之間，個別各處理間差異性顯著；不同地區(qū)各處理下，均以處理3和處理4值較高。節(jié)間長、節(jié)間長與節(jié)間直徑比值是反映玉米莖稈形態(tài)特征的重要指標(biāo)。玉米莖稈強度與節(jié)間直徑呈正相關(guān)，與節(jié)間長、節(jié)間比值呈負(fù)相關(guān)。各處理下，以處理3節(jié)間直徑值最高為2.10 cm，節(jié)間比值最小為7.17 cm／cm。較好的莖稈強度可降低玉米的倒伏，以處理3下倒伏率最低為3.04%。節(jié)間長、節(jié)間比值、倒伏率，各處理間差異性顯著。

2.4 不同處理對玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

由表4可知，處理3條件下，穗長和穗粗值最高，分別為16.37 cm和5.17 cm，處理3和處理4差異性不顯著。處理3條件下穗行數(shù)最大為20行，但穗行數(shù)各處理間差異性不明顯。行粒數(shù)和百粒重值在處理3條件下較高，分別為31粒和38.67 g，禿尖長值較低為0.53 cm；行粒數(shù)和禿尖長各處理間差異性顯著，百粒重各處理間差異性極顯著。

2.5 不同處理對玉米生理特性的影響

由表5可知，春玉米在灌漿期時，SOD、POD和可溶性蛋白值在處理3和處理4條件下較高，MDA值在處理3和處理4條件下較低，凈光合速率也在處理3時最高為19.15μmolCO2／m2·s。處理3和處理4條件下，除了SOD值間差異性顯著，其余指標(biāo)差異性均為達到顯著。處理3和處理4與處理1和處理間，各個指標(biāo)值差異性均達到顯著水平。

表1 不同處理產(chǎn)量比較Tab le 1 Com parison of yield ofmaize w ith different treatment

表2 不同處理對氮素偏生產(chǎn)力的影響Table 2 The effect of different treatments on nitrogen partial productivity

表3 不同處理對植株性狀的影響Table3 The effect of different treatments on plant character

表4 不同處理穗部性狀比較Table 4 Com parison of panicle traits ofmaize w ith different treatment

表5 不同處理SOD、POD、可溶性蛋白、丙二醛含量和凈光合速率變化Table 5 Change of the SOD、POD、soluble p rotein、MDA content and photosynthetic rate w ith different treatments

3 結(jié)論與討論

肥料對玉米生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，其中氮素是影響玉米產(chǎn)量最重要的礦質(zhì)元素，合理運籌氮素是實現(xiàn)高產(chǎn)的重要措施［7］。現(xiàn)階段大田中普通氮肥利用率低，控釋肥的出現(xiàn)為如何提高肥料利用率以及避免因施肥引起的環(huán)境問題提供了新的思路［8］。尹彩俠等通過田間試驗研究表明，施用控釋氮肥玉米產(chǎn)量較普通氮肥增產(chǎn)720 kg／hm2［9］；葉青等通過對連續(xù) 7年小麥玉米輪作體系中施用控釋肥田間定位試驗玉米收獲后土壤樣品的測定和分析［10］，研究得出控釋氮肥在小麥玉米輪作上一次性基施取得高產(chǎn)的小麥最佳施氮量范圍為120～240 kg／hm2，玉米最佳施氮量范圍為150－300 kg／hm2。在本試驗中研究發(fā)現(xiàn)，較之處理1和處理2，減少總施肥量的情況下，高鉀肥（N-P-K＝23-10-22）和緩控釋肥料（N-P-K＝26-12-13）對三個地區(qū)玉米增產(chǎn)效果明顯，平均產(chǎn)量分別為 10 978.20 kg／hm2、10 690.65 kg／hm2，分別比普通氮肥（處理 1）增產(chǎn) 937.5 kg／hm2、649.95 kg／hm2。高鉀肥和緩控釋肥料所獲得的產(chǎn)量間差異性不顯著。

選擇耐密品種、增加種植密度增產(chǎn)已經(jīng)成為玉米獲得高產(chǎn)的一條重要途徑［11］。如何在增密種植的同時，降低植株倒伏率是實現(xiàn)高產(chǎn)的關(guān)鍵。其中，鉀元素與玉米莖稈抗倒能力相關(guān)。常瑩等人研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)間長／節(jié)間直徑對鉀肥施用量的變化更敏感，鉀肥用量對節(jié)間直徑無顯著影響［12］。崔金虎等研究發(fā)現(xiàn)，鉀肥主要是通過影響玉米百粒重、穗粒重和穗長影響玉米的產(chǎn)量，不同品種間鉀肥對產(chǎn)量性狀的影響不同［13］。本試驗研究與前人的研究結(jié)果相似，高鉀肥處理下玉米倒伏率最低為3.04%，玉米穗長值最高為16.37 cm，百粒重最高為38.67 g。

SOD和POD作為植物體內(nèi)的保護酶，明顯受到氮素水平的影響，鉀素可影響氮素水平。孫群等研究表明，玉米苗期施用適量的氮素可有效提高細(xì)胞保護酶的活性［14］，李貴平等研究發(fā)現(xiàn)，合理的氮磷鉀適宜量可以有效延緩玉米生育后期葉片的衰老，從而促進高產(chǎn)［15］。本試驗研究結(jié)果與之相類似，在玉米灌漿期時，施用高鉀肥條件下，植株葉片SOD和POD等保護酶活性最高，分別為1.96 U／g·FW·h、166.90△OD470／g·FW·min；緩釋肥條件下保護酶活性其次；可溶性蛋白含量最大為2 000.36μg／g；丙二醛含量最低為30.07 nmol／g。玉米葉片的光合作用是物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量構(gòu)成的基礎(chǔ)［16］，結(jié)合光能特性分析看，高鉀肥、緩釋肥條件下光合作用速率高于其他兩種處理，也為玉米產(chǎn)量提高提供又一佐證。

邢月華等曾對遼寧省玉米主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況和農(nóng)田土壤施肥狀況做過分析［17］，其調(diào)查結(jié)果表明，遼寧省玉米主產(chǎn)區(qū)相對重視氮肥的施用，磷、鉀肥的比例相對偏低，養(yǎng)分施用量不足，尤其是鉀肥的比例。通過本研究發(fā)現(xiàn)，四種施肥方式處理下，純氮素含量以高鉀肥最低為138 kg／hm2，其他三種施肥方式處理下純氮素含量在156～159 kg／hm2之間，高鉀肥對玉米起到增產(chǎn)作用很可能是鉀元素促進氮素的吸收和利用。同時，在減少化肥施用總量的前提下，緩釋肥在某些試驗點對玉米產(chǎn)量的增加表現(xiàn)突出，可能與當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境密切相關(guān)。綜上所述，在遼東南生態(tài)區(qū)玉米生產(chǎn)中，優(yōu)選高鉀肥以及緩控釋肥，減少化肥施用總量，從而達到肥料高效使用的目的。

［1］遼寧省統(tǒng)計局.2011遼寧統(tǒng)計年鑒［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.2012.

［2］何萍，金繼運，林葆，等.不同氮、磷、鉀用量下春玉米生物產(chǎn)量及其組分動態(tài)與養(yǎng)分吸收模式研究［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，1998，4（2）：123～130.

［3］李家康，林葆，梁國慶，等.對我國化肥施用前景剖析［J］.磷肥和復(fù)肥，2001，16（2）：1～5.

［4］高強，蔡紅光，黃立華，等.吉林省干旱地區(qū)春玉米連作體系氮素平衡研究［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，37（8）：127～132.

［5］葛超，王孝杰，徐娥，等.化學(xué)調(diào)控劑與鉀肥互作對遼南地區(qū)玉米形態(tài)指標(biāo)及產(chǎn)量的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報，2011，26（增刊）：144～117.

［6］劉淑霞，吳海燕，趙蘭坡，等.不同施鉀量對玉米鉀素吸收利用的影響研究［J］.玉米科學(xué)，2008，16（4）：172～175.

［7］蘇琳，邵國慶，史蓮萍，等.控釋尿素用量與施用方式對玉米產(chǎn)量形成和氮肥利用率的影響［J］.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（7）：63～65.

［8］何緒生，李素霞，李旭輝，等.控效肥料的研究進展［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，1998，4（2）：97～106.

［9］尹彩俠，李前，孔麗麗，等.控釋氮肥在土壤中的釋放特征及其對春玉米養(yǎng)分吸收及氮肥利用率的影響［J］.玉米科學(xué)，2016，24（5）：100～104.

［10］葉青，曹國軍，耿玉輝.控釋氮肥在小麥玉米輪作體系中的養(yǎng)分高效利用研究［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（8）：124～129.

［11］葛超，趙成昊，王孝杰.遼東南地區(qū)玉米中低產(chǎn)田增產(chǎn)潛力分析［J］.遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（3）：10～14.

［12］?，?，閆偉平，孫寧，等.不同鉀肥施用量對玉米抗倒性能及產(chǎn)量的影響［J］.中國土壤與肥料，2014（5）：47～52.

［13］崔金虎，曹慶軍，高亞男，等.鉀肥不同施用量對耐密型春玉米光合速率和產(chǎn)量的影響［J］.玉米科學(xué)，2009，17（6）：93～96.

［14］孫群，梁宗鎖，王渭玲，等.氮對水分虧缺下玉米幼苗膜脂過氧化及光合速率的影響［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2001，10（1）：7～10.

［15］李貴平，劉忠成，彭安龍.不同施肥處理對玉米生育后期葉片保護酶活性及脂膜過氧化作用的影響［J］.黑龍江科技信息，2008（11）：55.

［16］段巍巍，李慧玲，肖凱等.密度對玉米光合生理特性和產(chǎn)量的影響［J］.玉米科學(xué)，2007，15（2）：98～101.

［17］邢月華，汪仁，包紅靜，等.遼寧省玉米主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田土壤施肥狀況調(diào)查［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2010，26（19）：166～169.

Research on Fertilizer Saving and Balanced Fertilization Technologies of Maize Production in the Southeast Liaoning Ecological Region

ZHAO Cheng-hao1，2，GE Chao1，WANG Xiao-jie1，YAO Yong-xiang1，WANG Xiu-feng1
（1．Dandong Academy of Agricultural Sciences，F(xiàn)eng Cheng，Liaoning 118109； 2．Shenyang Agricultural University Agronomy College，Shen Yang，Liaoning 110866）

In the Southeast Liaoning Ecological Region Fengcheng，Haicheng and Wa Fangdian，we studied the fertilizer saving and balanced fertilization technologies ofmaize production with a field experiment from 2014 to 2016.The results showed that，reducing the amount of application of chemical fertilizer，the growth of maize was promoted by compound fertilization（N-P-K＝23-10-22）and controlled release fertilizer（N-P-K＝26-12-13）.The average yield was 10 978.20 kg／hm2and 10 690.65 kg／hm2，but there were no significant differences among compound fertilization（N-P-K＝23-10-22）and controlled release fertilizer（N-P-K＝26-12-13）treatments.The lowest lodging percentage was3.04%among compound fertilization（N-P-K＝23-10-22）treatments.The activities of protective enzyme，soluble protein and photosynthetic rateswere higher than other treatments.Thiswill provide theoretic and practice guide for fertilizer saving and balanced rational fertilization for springmaize in the southeast Liaoning ecological region.

Maize；Fertilizer Saving；Balanced fertilization；Yield

S513.06

A

1002－1728（2017）04－0007－05

10.3969／j.issn.1002－1728.2017.04.002

2017－07－11

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2013BAD07B03）

趙成昊（1982－），男，遼寧沈陽人，助理研究員，在讀博士，主要從事玉米育種及相關(guān)栽培技術(shù)推廣。

E-mail：chenghaozhao1982＠aliyun.com

王孝杰（1964－），男，遼寧鳳城人，研究員，主要從事玉米育種及相關(guān)栽培技術(shù)。

E-mail：wangxiaojie8081＠163.com。王孝杰為共同第一作者。