氮鉀互作對玉米產(chǎn)量和干物質(zhì)積累的影響

樊 葉，張麗麗，樊琳琳，薛兵東，仇 真，高洪敏，王 靜

(1.丹東農(nóng)業(yè)科學院，遼寧 鳳城 118109；2.桓仁滿族自治縣市場監(jiān)督管理局，遼寧 本溪 117200；3.沈陽工學院，遼寧 沈陽 113122)

玉米作為糧食、經(jīng)濟、飼料于一體的重要作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著極其重要的地位，2015年全國玉米總產(chǎn)量達2.25×108t，位居第一位[1]；我國人多地少，截至2015年末，人均耕地面積僅為0.098 hm2，遠低于世界平均水平[2]，因此，提高玉米單產(chǎn)一直是廣大農(nóng)業(yè)工作者的重要任務。20世紀，肥料對糧食總產(chǎn)的貢獻達1/3，施用肥料可提高玉米單產(chǎn)的40%～50%，截至2010年，肥料對玉米單產(chǎn)的貢獻率雖有所下降，但仍達25.3%，由此可見，肥料對提高玉米產(chǎn)量有著極其重要的作用[3]。生產(chǎn)上肥料施用不科學，浪費現(xiàn)象嚴重，使得肥料利用率低下。有研究表明，我國氮、磷、鉀肥的當季利用率分別為30%～35%，10%～25%，40%～50%，造成了土壤、水體和大氣污染等一系列環(huán)境問題[4-5]，因此，在不影響產(chǎn)量的前提下，做到科學施肥、平衡施肥顯得尤為重要。

氮、鉀是玉米生長發(fā)育中必需的營養(yǎng)元素，在提高玉米產(chǎn)量、改善籽粒品質(zhì)等方面具有重要意義[6-7]。前人關于氮鉀肥配施的研究已有不少報道，王聰宇等[8]在氮鉀配施對玉米產(chǎn)量的影響研究得出，適宜的氮鉀配施可顯著提高玉米產(chǎn)量，氮的影響效果大于鉀；氮鉀互作能顯著提高春玉米的產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量，二者不是簡單的加和關系，而是復雜的協(xié)同和拮抗作用，較施鉀量相比，施氮量對產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量的影響更大[9]；張艷君等[10]對遼寧西部干旱地區(qū)玉米產(chǎn)量的研究表明，氮鉀肥配合施用，增產(chǎn)效果明顯，產(chǎn)量隨著施氮量的提高而增加，同一施氮水平下，產(chǎn)量亦隨施鉀量的升高而增加。寒地玉米的干物質(zhì)積累量隨氮、鉀肥施用量的增加而升高，當超過一定閾值后不升反降，以氮鉀比例為1.5∶1.0處理最適宜，各時期干物質(zhì)積累量的變化趨勢相同[11]。唐浩等[12]采用盆栽試驗的方法對氮鉀水互作對玉米苗期植株的生長規(guī)律探討得出：氮鉀肥的交互作用對玉米植株干物質(zhì)積累量的影響顯著。但在遼東南地區(qū)針對氮鉀配施對玉米產(chǎn)量的影響還鮮見報道。遼東南地區(qū)屬溫帶季風性氣候，雨量充沛且集中，雨熱同期，夏季多暴雨，本試驗針對遼寧省東南部地區(qū)氣候特點，探討了氮鉀互作對玉米產(chǎn)量和干物質(zhì)積累的影響，以期為遼東南地區(qū)玉米氮鉀合理配施提供理論依據(jù)和技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地自然條件

田間試驗于2016年5-9月在遼寧省鳳城市丹東農(nóng)業(yè)科學院試驗基地進行，玉米生育期(2016年5-9月)活動積溫3 159.9 ℃，降雨量816.7 mm，日照時數(shù)992 h。土壤類型為棕壤土，0～20 cm土層有機質(zhì)含量16 g/kg，堿解氮65 mg/kg，有效磷58 mg/kg，速效鉀31 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試品種為丹玉801；供試氮肥為尿素(含氮量≥464 g/kg)，磷肥為過磷酸鈣(含P2O5量≥120 g/kg)，鉀肥為氯化鉀(含K2O量≥600 g/kg)。

1.3 試驗設計

采用二因素裂區(qū)設計，主區(qū)為施氮量，設不施氮(N0)、低氮(N90)、中氮(N180)和高氮(N300)4個水平，施肥量分別為0，90，180，300 kg/hm2；副區(qū)為施鉀量，設置低鉀(K60)和高鉀(K120)2個水平，鉀肥施用量分別為60，120 kg/hm2，各處理施磷量為75 kg/hm2。全部磷、鉀肥和氮肥的40%于播種前一次性基施，剩余的60%氮肥于大喇叭口期一次性追施。試驗共設8個處理，3次重復，小區(qū)面積為48 m2，種植密度5.25萬株/hm2。4月29日播種，9月25日收獲。

1.4 測定項目及方法

收獲前調(diào)查每小區(qū)果穗結實≥20粒的果穗數(shù)量折算穗數(shù)(小區(qū)穗數(shù)×10 000 m2/小區(qū)面積)，收獲后自然風干稱取總穗鮮質(zhì)量，按平均穗重法選取15穗樣棒進行室內(nèi)考種，測定穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒質(zhì)量及籽粒含水量，計算穗粒數(shù)(穗行數(shù)×行粒數(shù))和產(chǎn)量(15穗籽粒重/15穗鮮質(zhì)量×總穗鮮質(zhì)量×10 000 m2/小區(qū)面積)，千粒質(zhì)量和產(chǎn)量按14%含水率折算。

植株干物質(zhì)積累量的測定：分別于拔節(jié)期(莖+葉)、大喇叭口期(莖+葉)、吐絲期(莖+葉+穗+雄穗)、灌漿期(莖+葉+雄穗+苞葉+穗軸+籽粒)和成熟期(莖+葉+雄穗+苞葉+穗軸+籽粒)在每小區(qū)取有代表性植株3株，按器官分解后，在鼓風干燥箱中于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重后測定各器官干物質(zhì)量，計算各時期單株總干物質(zhì)重量，折算公頃干物質(zhì)積累量(單株總干物質(zhì)量×種植密度)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 19.0 軟件進行。

2 結果與分析

2.1 氮鉀肥及其互作對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響

表1結果表明，氮肥和鉀肥對玉米產(chǎn)量的影響均達到極顯著水平，同時氮鉀肥之間還存在交互效應，且達到了極顯著水平，可以反映氮鉀肥及其互作下玉米的產(chǎn)量差異。

表1 不同氮鉀處理對玉米產(chǎn)量影響的方差分析Tab.1 Variance analysis of effects of different N and K treatments on maize yield

注：**.差異在0.01水平顯著。

Note：**.Significant difference at 0.01 level.

由圖1可知，產(chǎn)量隨著施氮量的增加而升高，以N300水平產(chǎn)量最高，K60與K120表現(xiàn)出相同的變化趨勢，說明增加氮肥施用量可提高玉米產(chǎn)量；在同一施氮水平下，K120產(chǎn)量高于K60，說明增施鉀肥可促進玉米產(chǎn)量的提高；在K120水平下，N0、N90、N180和N300分別比K60水平下增產(chǎn)67.45%，44.80%，13.09%，4.67%，說明隨著施氮量的提高，鉀肥的增產(chǎn)幅度降低。8個處理中，N300K120產(chǎn)量最高，達到9 262 kg/hm2，N180K120次之，產(chǎn)量達9 020 kg/hm2，N300K60隨后，產(chǎn)量為8 848 kg/hm2，三者間差異不顯著；N180K60和N90K120處理間差異不顯著，但與N180K120處理間差異極顯著；在不施氮(N0)和低氮(N90)水平下，4個處理間差異均達顯著水平；各處理產(chǎn)量結果說明，在不施氮(N0)水平下，增施鉀肥可顯著提高玉米產(chǎn)量，在低氮(N90)和中氮(N180)水平下，鉀肥的增產(chǎn)效果極顯著，而在高氮(N300)水平下，鉀肥的增產(chǎn)效果不顯著，與高鉀肥(K120)施用量相比，氮肥對低鉀(K60)處理的增產(chǎn)效果更加明顯。

柱上不同字母表示處理間差異達到顯著水平(大寫字母代表P<0.01水平，小寫字母代表P<0.05水平)。圖2-3同。Different letters mean significant difference among treatments (capital.P<0.01，lowercase.P<0.05).The same as Fig.2-3.

處理Treatment穗數(shù)/(穗/hm2)Spikenumber穗粒數(shù)Kernelnumberperear千粒質(zhì)量/g1000?kernelweight施氮量/(kg/hm2)NapplicationrateN037348Bb277．5Cc190．4DdN9049848Aa496．1ABb249．8CcN18052472Aa555．3Aa277．4BbN30052163Aa547．3Aa292．9Aa施鉀量/(kg/hm2)KapplicationrateK6045990a441．0Aa250．6K12049925b497．1Bb254．6變異來源Sourceofvariation氮肥N??????鉀肥K???NS氮肥×鉀肥N×KNSNS??

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達到顯著水平(大寫字母代表P<0.01水平，小寫字母代表P<0.05水平)；*、**分別表示差異在0.05和0.01水平顯著；NS.在0.05水平差異不顯著。表3-4同。

Note：Different letters on the same column mean significant difference (capital.P<0.01，lowercase.P<0.05)；*，**.Significant difference at 0.05 and 0.01 levels；NS.Not significant difference at 0.05 levels.The same as Tab.3-4.

從表2可以看出：氮肥對穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的影響均達到極顯著水平；穗數(shù)與穗粒數(shù)在N180水平下最高，千粒質(zhì)量在N300水平下最大，其中以千粒質(zhì)量對施氮量的反應最為敏感；鉀肥對穗數(shù)的影響顯著，對穗粒數(shù)的影響極顯著，隨著施鉀量的增加，穗數(shù)和穗粒數(shù)均增高，對千粒質(zhì)量的影響不顯著；氮鉀肥對穗數(shù)和穗粒數(shù)的互作效應不顯著，對千粒質(zhì)量的影響達到了極顯著水平。

對8個處理的千粒質(zhì)量結果作圖得出(圖2)，隨著施氮量的增加，千粒質(zhì)量增高(N300>N180>N90>N0)，K60和K120的變化趨勢相同，說明增施氮肥可提高玉米籽粒產(chǎn)量；除在高氮(N300)水平下，低鉀(K60)與高鉀(K120)處理差異不顯著外，在中氮水平下，低鉀與高鉀處理間差異顯著，在其他施氮(N90、N0)水平下，低鉀與高鉀處理間差異極顯著；其中，N300K120、N300K60和N180K120處理千粒質(zhì)量位居前三，分別為295，290，284 g，三者間差異不顯著，N180K60與N90K120處理差異不顯著，但與N180K120處理差異達顯著水平，與產(chǎn)量結果的變化趨勢相同，由此可見：在低氮(N90)和中氮(N180)水平下，增施鉀肥促進了玉米千粒質(zhì)量的提高(N90K120和N180K120)；當鉀肥供給不充足時(K60)，提高氮肥施用量可以增加玉米籽粒產(chǎn)量(N180K60和N300K60)。

圖2 不同氮鉀處理對玉米千粒質(zhì)量的影響Fig.2 Effects of different N and K treatments on 1000-kernel weight of Maize

氮鉀肥及其互作對玉米穗部性狀的方差分析結果如表3所示，可以看出，氮肥對玉米穗長、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)的影響極顯著，氮肥對禿尖長的影響未達到顯著水平，其中，穗長和穗粗在N300水平下最高，穗行數(shù)和行粒數(shù)在N180水平下最大。鉀肥對穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)的影響達到了極顯著水平，三者均隨著施鉀量的增加而增高，對穗長和禿尖長的影響不顯著。氮鉀肥對玉米5個穗部性狀指標的互作效應均未達到顯著水平。

表3 氮鉀肥及其互作對玉米穗部性狀的影響Tab.3 Effects of N，K application rate and their interaction on ear traits of maize

2.2 氮鉀肥及其互作對玉米干物質(zhì)積累的影響

表4結果顯示，氮肥對拔節(jié)期以前植株干物質(zhì)積累量的影響顯著，對拔節(jié)期以后各個時期植株干物質(zhì)積累量的影響均達到極顯著水平，各時期的植株干物質(zhì)積累量均隨施氮量的提高而增加，均以N300水平最高，說明N300水平最有利于植株干物質(zhì)的積累。植株干物質(zhì)積累量受施氮量的影響在吐絲期以后較吐絲期以前更為敏感。鉀肥對植株干物質(zhì)積累量的影響趨勢同氮肥，均隨著施鉀量的增加而增高，但在拔節(jié)期和大喇叭口期差異不顯著，在吐絲期、灌漿中期和成熟期達到極顯著水平，說明鉀肥對植株干物質(zhì)積累的影響在吐絲以后更大。氮鉀肥互作效應僅對成熟期干物質(zhì)積累量有顯著影響。

8個處理干物質(zhì)積累量的結果如圖3所示，可以看出，干物質(zhì)積累量隨施氮量的增加而增高(N300>N180>N90>N0)，K60和K120表現(xiàn)出相同的變化趨勢，說明充足的氮肥是保障玉米植株獲得較高干物質(zhì)積累量的基礎；同一施氮水平下，K120處理的干物質(zhì)積累量均大于K60處理，說明鉀肥可以促進植株干物質(zhì)的積累；8個處理中，以N300K120處理的干物質(zhì)積累量最大，達19 287 kg/hm2，N300K60次之，為18 833 kg/hm2，二者差異不顯著，但與其他6個處理差異均達到極顯著水平；除高氮(N300)水平外，不施氮(N0)、低氮(N90)及中氮(N180)水平下，低鉀(K60)與高鉀(K120)處理間差異均顯著；因此可知，提高氮、鉀肥施用量能夠增加植株干物質(zhì)積累量，促進干物質(zhì)積累，為玉米高產(chǎn)奠定生物量基礎。

表4 氮鉀肥及其互作對玉米干物質(zhì)積累量的影響Tab.4 Effects of N，K application rate and their interaction on dry matter accumulation of maize kg/hm2

圖3 不同氮鉀處理對玉米成熟期干物質(zhì)量的影響Fig.3 Effects of different N and K treatmenton dry matter accumulation in maturity maize

3 討論

氮素是植物需求量最大的營養(yǎng)元素，主要以蛋白質(zhì)的形態(tài)存在于植物體內(nèi)，直接影響著植株的新陳代謝；氮還是葉綠素的組成成分，對植株的光合作用有顯著影響，因此，氮與作物的產(chǎn)量和干物質(zhì)積累有著密切的關系[13]；鉀是植物生長發(fā)育必不可少的營養(yǎng)元素之一，參與植物體內(nèi)多個生理生化反應，對作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有著重要影響，二者在植物的生理代謝過程中既相互促進又相互制約，合理的氮、鉀素供給是實現(xiàn)作物高產(chǎn)的前提，一定范圍內(nèi)，氮素可以促進鉀素的吸收與運輸，同時鉀素也可增強氮素的吸收、運輸、積累和代謝能力，為實現(xiàn)作物高產(chǎn)奠定基礎[14]。大量研究表明，合理的氮鉀肥配施可顯著提高玉米的產(chǎn)量[14-15]，本研究中，隨著氮鉀肥施用量的增加，產(chǎn)量升高，以N300K120處理的產(chǎn)量最大，對比N90K60、N90K120和N180K60處理的產(chǎn)量分析結果得出，前二者差異極顯著，而N90K120和N180K60處理差異不顯著，說明充足的鉀肥供給可以促進植株對氮素的吸收與利用，有利于玉米產(chǎn)量的提高；分析N180K60、N180K120和N300K60處理發(fā)現(xiàn)，在低鉀(K60)水平下，適當增施氮肥亦能促進植株對鉀素的利用效率，從而實現(xiàn)增產(chǎn)；由N180K120、N300K60和N300K120處理的產(chǎn)量結果可知，當植株生長發(fā)育所需的氮、鉀肥得到充足的供給后，氮、鉀肥的增產(chǎn)效果不顯著，本研究與前人的研究結果一致。由此可見，氮、鉀肥對玉米產(chǎn)量的影響不是簡單的加和作用，而是復雜的交互效應，二者相互促進又互相制約，因此，在實際生產(chǎn)中，需要因地制宜，合理配施，從而實現(xiàn)高產(chǎn)高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。

玉米的產(chǎn)量是由單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重3個因素共同決定的，大量研究表明：氮鉀肥對提高穗粒數(shù)和增加千粒質(zhì)量的作用明顯[16-17]，合理的氮鉀肥配施可顯著提高穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量[8，18]。本研究中，增施氮肥可極顯著的提高千粒質(zhì)量，在一定施氮范圍內(nèi)(<180 kg/hm2)，穗粒數(shù)隨施氮量的增加而顯著升高，超過一定范圍后(>180 kg/hm2)則下降，穗數(shù)受氮肥的影響不敏感，除不施氮處理外，其他施氮水平間差異不顯著，鉀肥施用量對穗數(shù)和穗粒數(shù)有顯著影響，且氮鉀肥對千粒質(zhì)量存在極顯著的互作效應，與前人研究結果一致；從千粒質(zhì)量的方差分析結果可以看出，N90K120處理與N90K60差異極顯著，與N180K60差異不顯著，而N300K60、N180K120和N300K120處理間差異均不顯著，與產(chǎn)量結果的變化趨勢相同，說明在低氮(N90)水平下，增施鉀肥有利于促進植株對氮素的吸收與利用，當鉀肥供應不足時(K60水平下)，適當增施氮肥亦能提高植株對鉀素的利用效率，從而提供了植株正常生長所需的營養(yǎng)，進一步促進粒重的增加，實現(xiàn)高產(chǎn)，這與唐浩等[12]的研究結果一致。

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指的是企業(yè)自己去開設一個生鮮運送的完整物流鏈，包括儲貨的冷庫、冷凍車以及物流相關行業(yè)人才和自己的配置送貨指揮中心。這種模式的產(chǎn)生是由于第三方的物流企業(yè)有時配送時間不能自行選擇，送貨地點較為分散時候會耗時較長等問題，有能力的生鮮企業(yè)就開始自己配置物流鏈，這樣一來客戶就滿意了，但是企業(yè)的成本會加大，因為每個地區(qū)都要成立才能保證運送。例如：某企業(yè)自營了物流，自營后每一單的成本約為50元，但是同地區(qū)的其他物流專業(yè)公司，例如其中一非常有知名度的每單是剛超過45 元，其他的物流公司平均下來則是每單40元左右，這個價格不包括客服、前期投入等成本。

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