株間穴施對夏玉米產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響

郭 婭，尹煥麗，常 鳳，李嵐?jié)?，趙麗芳，張 倩，王宜倫

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州450002）

0 引言

玉米是中國三大糧食作物之一，在中國糧食安全中起到不可替代的重要作用。2017 年中國玉米種植面積達(dá)到4239.90 萬hm2，總產(chǎn)量達(dá)到2.59 億t，單產(chǎn)約6110.30 kg/hm2[1]。隨著中國人口數(shù)量的遞增和耕地面積的不斷減少，農(nóng)民單方面追求作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，存在施肥過量、肥料配比、施肥方式等不合理現(xiàn)象，導(dǎo)致作物吸收利用差，肥料損失、資源浪費[2-3]。為促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，IPNI 和IFA 提出“4R”養(yǎng)分管理即選擇正確的肥料品種(Right source)、采用正確的肥料用量(Right rate)、在正確的時間(Right time)將肥料施用在正確的位置上(Right place)。目前大多數(shù)研究集中在肥料品種、用量和運籌上，施肥位置的不同直接影響肥效發(fā)揮和作物產(chǎn)量，合理的施肥位置是實現(xiàn)作物高產(chǎn)，提高肥料利用率的基礎(chǔ)[4-6]。

目前中國施肥方式有撒施、條施、穴施和灌溉施肥，玉米上的施肥方式主要以條施和穴施為主[7]。表面撒施養(yǎng)分多集中在土壤表面，與根系的接觸面積不夠全面，容易造成養(yǎng)分的損失，資源浪費，而根區(qū)施肥可保證肥料與根系活性范圍達(dá)到最佳匹配狀態(tài)，從而影響?zhàn)B分在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化，影響根系的形態(tài)和分布特征，從而影響作物對養(yǎng)分的吸收和向地上部的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)增產(chǎn)的目的[8-11]。采用緩釋肥一次性施肥技術(shù)不僅能滿足作物生育期養(yǎng)分需求替代常規(guī)追肥模式，而且能有效降低氮肥損失，提高氮肥利用效率[12-15]。包膜尿素側(cè)下方5 cm 點施成熟期玉米產(chǎn)量，氮磷鉀積累量均最高[4]。華北平原夏玉米氮肥底施8～16 cm 是適宜深度，根系有效吸收磷肥的適宜位置為24 cm[16-17]?？蒯尩什捎弥觊g穴施能夠顯著提高夏玉米產(chǎn)量，減量30%仍能在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上促進(jìn)增產(chǎn)[18]。深松30 cm 基礎(chǔ)上氮肥深施15 cm 可促進(jìn)根系生長，提高玉米產(chǎn)量和氮肥利用率[19]。夏玉米根區(qū)施肥優(yōu)化的施肥位點深度為12 cm[20]。有關(guān)夏玉米施肥位置和施肥方式的研究報道多集中在某種單質(zhì)速效肥料的產(chǎn)量效應(yīng)、養(yǎng)分吸收或土壤養(yǎng)分盈余等研究方面，關(guān)于玉米專用緩釋肥的株間穴施及正位穴施效應(yīng)鮮見報道。本試驗基于夏玉米專用緩釋肥，研究正位、正行株間穴施和開溝條施3種施肥方式及肥料減量30%穴施對夏玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響，以期明確適宜的施肥方式，為夏玉米高產(chǎn)簡化施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年6月—10月，在河南省新鄉(xiāng)市原陽縣河南農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科教園區(qū)(113.56°E，35.63°N)進(jìn)行。原陽縣屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均日照時數(shù)約2144.4 h，年平均氣溫15.5℃，年平均降水量573.4 mm，無霜期平均205天。種植制度均為小麥-玉米輪作。土壤基礎(chǔ)理化性狀：pH 7.82，有機(jī)質(zhì)含量18.78 g/kg，有效磷18.86 mg/kg，速效鉀181.49 mg/kg，堿解氮53.87 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個處理，見表1。

供試肥料為夏玉米專用肥(28-10-12)，其中總氮量的50%為緩釋氮素，選用尿素、包膜尿素（緩釋氮為樹脂、硫黃“雙膜雙控”包膜尿素，釋放期約80天）、大顆粒氯化鉀和磷酸一銨為原料進(jìn)行摻混，施肥量為750 kg/hm2。對照用過磷酸鈣(P2O516%)、氯化鉀(K2O 60%)。供試玉米品種為‘浚單29’，人工標(biāo)尺擺播，播種深度3 cm，種植密度為67500株/hm2，試驗小區(qū)面積為3.6 m×8 m，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。2種穴施施肥方式處理肥料在播種時分別按照不同的施肥位置施入，常規(guī)開溝條施在玉米六葉期開溝施入。病蟲草害防治、灌溉等田間管理措施同當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣一致。

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 土壤樣品分析 在試驗整地前采集耕層土壤，用于測定土壤的基礎(chǔ)理化性狀。用電極法（水土比2.5:1）測定土壤pH 值，重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)，Olsen 法測定土壤有效磷，NH4OAc 浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀，用堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮[21]。

1.3.2 植株樣品分析 玉米成熟期各小區(qū)隨機(jī)取3株玉米，秸稈與穗分離，在105℃下殺青30 min，溫度調(diào)到65 ℃烘干至恒重，然后測其秸稈生物量，籽粒生物量，粉碎后用濃H2SO4-H2O2消煮，AA3 全自動流動注射分析儀測定植株全氮、鉬銻抗比色法(880 nm)測定植株全磷、火焰光度法測定植株全鉀。

表1 不同施肥處理

1.3.3 莖粗和穗位葉葉面積測定 玉米成熟時每個小區(qū)標(biāo)記長勢均勻一致植株5株，量取穗位葉長（從葉領(lǐng)到葉尖）和中部寬度，計算得到夏玉米植株穗位葉面積（長寬乘積法）；莖粗為玉米莖基部的厚度，植株地上部近地面第三間偏平向的莖粗，用游標(biāo)卡尺測量。

1.3.4 調(diào)查與計產(chǎn) 成熟期收獲各小區(qū)中間兩行連續(xù)30 株玉米，曬干脫粒稱重后，以含水量14%折算作為小區(qū)產(chǎn)量，另隨機(jī)取10穗考種，調(diào)查穗粒數(shù)和千粒重。

1.4 計算統(tǒng)計方法

葉面積、增產(chǎn)率、養(yǎng)分積累量的計算見公式(1)、(2)、(3)。

采用Excel 2016、DPS 7.5和Sigmaplot 12.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

從表2 可以看出，施氮顯著增產(chǎn)9.22%～30.89%，株間穴施(R10)較開溝條施(BF)增產(chǎn)3.70%、較70%R10 顯著增產(chǎn)19.02%。肥料減量30%產(chǎn)量顯著降低12.88%～16.56%，正位穴施與株間穴施產(chǎn)量無顯著差異。株間穴施的穗粒數(shù)和千粒重均較高，穗粒數(shù)較開溝條施提高4.58%。株間穴施較開溝條施具有較好的增產(chǎn)效果。

2.2 不同處理對夏玉米果穗及植株表觀性狀的影響

施氮增加夏玉米穗粗、穗長和莖粗，分別平均增加6.06%、12.07%和25.61%，顯著增加穗位葉面積47.37%～65.53%。各項表觀性狀均顯示，株間穴施＞開溝條施；肥料減量30%株間穴施和正位穴施差異不顯著（圖1）。株間穴施(R10)夏玉米果穗粗為70%R10的1.88 倍，差異顯著。說明株間穴施通過提高夏玉米果穗及植株表觀性狀提高產(chǎn)量。

2.3 不同處理對夏玉米地上部生物量的影響

圖2表明，施氮顯著提高夏玉米地上部生物量，提高幅度為14.82%～35.27%。R10 地上部生物量最高，為15627 kg/hm2。株間穴施(R10)較開溝條施(BF)地上部生物量提高3.56%，較70%R10顯著提高16.73%；肥料減量30%，地上部生物量顯著降低11.28%～15.12%，株間穴施和正位穴施差異不顯著。株間穴施較開溝條施更有利于地上部的生物量的積累。

2.4 不同處理對夏玉米氮磷鉀養(yǎng)分積累量的影響

如表3 所示，施氮提高玉米植株氮磷鉀養(yǎng)分積累量，分 別 提 高29.99%～85.88% ，9.26%～76.76%和36.34%～69.26%。氮磷鉀養(yǎng)分積累量均以R10 最高，相 當(dāng) 于CK 處 理 的1.86、1.77 和1.69 倍。株 間 穴 施(R10)較開溝條施(BF)氮磷積累量顯著提高11.24%和19.44%，鉀積累提高6.50%；R10 較70%R10 氮磷積累量顯著提高39.28%和52.47%，鉀積累提高22.03%。肥料減量30%，氮、磷養(yǎng)分吸收顯著降低20.13%～30.07%和21.66%～38.19%，同時降低鉀向地上部的轉(zhuǎn)移，株間穴施和正位穴施差異不顯著。說明株間穴施主要通過促進(jìn)氮磷向地上部轉(zhuǎn)移，進(jìn)而實現(xiàn)相對開溝條施的增產(chǎn)效果。

3 討論

肥料施用的位置效應(yīng)是指肥料按不同的施肥位置施入土壤后取得的植物生長效應(yīng)、肥料利用效應(yīng)、土壤轉(zhuǎn)化效應(yīng)及環(huán)境承受效應(yīng)等綜合效應(yīng)[4]。施肥位置的不同直接關(guān)系到肥效的發(fā)揮、作物產(chǎn)量的高低，合理的施肥位置是實現(xiàn)作物高產(chǎn)，提高肥料利用率的基礎(chǔ)[5,8]。Nkebiwe 等[6]對1982 年到2015 年40 個田間試驗的1022 份數(shù)據(jù)進(jìn)行meta 分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與撒施相比，位置施肥產(chǎn)量提高3.7%，養(yǎng)分含量提高11.9%。玉米種肥靠近穴播玉米5 cm 不等間距施肥方式產(chǎn)量和肥效指標(biāo)最高[22]。根際深施有助于玉米氮素吸收，增加產(chǎn)量和肥料利用效率[23]。李子雙等[24]通過兩年田間定位試驗分層次施控釋肥料能顯著提高夏玉米的產(chǎn)量，正位溝施產(chǎn)量略高于側(cè)位溝施。本試驗研究表明，株間穴施（種側(cè)12.5 cm，種下10 cm）更有利于增產(chǎn)。株間穴施(R10)夏玉米籽粒產(chǎn)量最高為8589.81 kg/hm2較開溝條施產(chǎn)量增加3.70%、較70%R10 顯著增產(chǎn)19.02%；肥料減量30%，株間穴施和正位穴施產(chǎn)量差異不顯著（表2）。株間穴施(R10)玉米地上部生物量最高，為15626.57 kg/hm2（圖2）；株間穴施較開溝條施地上部生物量提高了3.56%；株間穴施(R10)較開溝條施(BF)氮磷積累量顯著提高11.24%和19.44%，鉀積累提高6.50%（表3）。說明株間穴施較正位穴施和開溝條施更有利于夏玉米對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)地上部的生物量累積，進(jìn)而增加玉米產(chǎn)量。這與楊云馬等[16]針對華北平原玉米底施氮肥適宜深度為種子正下8～16 cm 不同，可能由于本試驗中使用緩釋肥料采用穴施施肥方式，而其使用尿素采用開溝施肥方式。Wang 等[25]通過根箱試驗研究玉米苗期根系形態(tài)及苗重發(fā)現(xiàn)，包膜肥料施在種子下方更有利于根系的生長伸長，有利于后期植株對養(yǎng)分的吸收利用，可能由于本試驗采用大田試驗玉米生育期完整，較根箱試驗具有更好的田間環(huán)境。有研究表明，緩釋肥料種子側(cè)下方5 cm 施用能顯著提高氮磷吸收及玉米產(chǎn)量[26]；張務(wù)帥[18]研究也表明株間穴施顯著提高玉米產(chǎn)量。

表2 不同處理對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

表3 不同處理對夏玉米植株氮磷鉀積累量的影響 kg/hm2

中國肥料施用量普遍較高，但作物產(chǎn)量和肥料利用率卻在逐漸下降。在保障玉米穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)前提下合理的減量施肥旨在尋找作物養(yǎng)分需求與土壤養(yǎng)分供應(yīng)之間的平衡關(guān)系，實現(xiàn)作物高產(chǎn)高效的目的[26]。減量施肥一定程度關(guān)系到作物的性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)，減施氮肥對烤煙內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)沒有顯著影響，減量30%有效地提高了烤煙的氮肥利用效率[27]。肥料減量40%番茄果實N、P、K 養(yǎng)分含量最高，有利于促進(jìn)養(yǎng)分吸收，滿足作物需求，有效提高番茄產(chǎn)量，改善番茄品質(zhì)[28]。6種緩/控釋尿素減量20%(N 180 kg/hm2)較普通尿素(N 225 kg/hm2)玉米籽粒產(chǎn)量差異不顯著[29]。氮肥減施15%不會造成玉米減產(chǎn)[30]；本試驗研究表明，肥料減量30%平均產(chǎn)量為7191.50 kg/hm2，減產(chǎn)14.72%（表2）。肥料減量30%時夏玉米各項農(nóng)藝指標(biāo)均下降，R10 農(nóng)藝指標(biāo)與其他處理相比較好。減量30%會使地上部養(yǎng)分吸收降低從而使產(chǎn)量降低（表3）。這與尚輝[31]減少氮磷30%玉米產(chǎn)量無明顯下降結(jié)果不一致，可能是所用肥料、土壤質(zhì)地和肥料施用方式不同導(dǎo)致本試驗減肥30%產(chǎn)量明顯下降，具體減少多少肥料用量和常量施肥產(chǎn)量效果一致還需要進(jìn)一步探索。研究表明，氮肥減施30%較農(nóng)民習(xí)慣施肥量玉米籽粒產(chǎn)量顯著下降[32]，本研究肥料減量30%，使產(chǎn)量顯著下降，不同施肥方式下氮肥減量30%是否具有減產(chǎn)風(fēng)險，需要進(jìn)一步探索。因此，株間穴施較開溝條施更有利于夏玉米地上部氮磷鉀養(yǎng)分吸收從而促進(jìn)產(chǎn)量增加。株間穴施夏玉米專用肥750 kg/hm2具有較好的增產(chǎn)效果，是當(dāng)前試驗條件下較好的施肥管理措施。。

4 結(jié)論

株間全量肥料穴施較開溝條施增產(chǎn)3.70%，地上生物量增加3.56%，氮、磷顯著增加11.24%和19.44%；肥料減量30%，產(chǎn)量顯著降低14.72%。株間穴施較常規(guī)開溝條施更有利于夏玉米地上部氮磷鉀養(yǎng)分吸收從而促進(jìn)產(chǎn)量增加。株間穴施夏玉米專用肥750 kg/hm2具有較好的效果，是當(dāng)前試驗條件下較好的施肥管理措施。。