氮磷鉀肥對玉米農(nóng)藝性狀、葉綠素及產(chǎn)量的影響

候麗麗 王偉 崔新菊 劉凡 周大偉 李孟月 茍亞楠

摘? ? 要： 為研究氮磷鉀肥對伊犁河谷玉米產(chǎn)量效應(yīng)的影響，揭示氮磷鉀素對玉米葉綠素及產(chǎn)量構(gòu)成的影響機(jī)制，于2020年在伊犁州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田，以玉米‘京玉16為供試品種，采取完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置不施氮肥（PK）、不施磷肥（NK）、不施鉀肥（NP）、氮磷鉀肥（NPK）4個(gè)試驗(yàn)處理，分析了4種施肥處理對玉米株高、葉綠素含量、干物質(zhì)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響。結(jié)果表明，氮磷鉀肥對玉米抽雄期和成熟期株高影響一致，株高表現(xiàn)為NPK>NK>NP>PK，其中缺失氮肥對玉米植株生長影響嚴(yán)重，與氮磷鉀肥配施呈顯著性差異;隨著生長發(fā)育進(jìn)程，玉米葉片葉綠素a和葉綠素總量呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，在抽雄后30 d葉綠素含量達(dá)到最大值，4種處理玉米葉片葉綠素a和葉綠素總含量在抽雄期均表現(xiàn)出NPK>NP>NK>PK的變化趨勢;NK處理穗長最短，較NPK處理短5.09%，NK處理禿尖最長，比NPK處理長2.67 mm， NP處理玉米穗行數(shù)和行粒數(shù)均大于無氮和無磷處理，比PK行粒數(shù)多出2.13粒，NPK處理的玉米穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和產(chǎn)量均高于無氮無磷無鉀處理。綜上所述，在本試驗(yàn)條件下，平衡施肥可以增加玉米干物質(zhì)量和產(chǎn)量，配施鉀肥對產(chǎn)量效應(yīng)影響低于磷肥，在大田生產(chǎn)中要注重鉀肥的配施。

關(guān)鍵詞：氮磷鉀肥;玉米;產(chǎn)量;葉綠素含量

中圖分類號(hào)：S513? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.05.003

Abstract：This experiment is to study the effect of nitrogen， phosphorus and potassium fertilizers on corn yield in the Yili River Valley， and to reveal the mechanism of the effects of nitrogen， phosphorus and potassium on corn chlorophyll and yield components.The experiment was carried out in the experimental field of the Yili Prefecture Agricultural Science Research Institute in 2020. This experiment took 'Jingyu 16' as the test variety of corn， adopted a completely randomized block design， and set up 4 experimental treatments， namely no nitrogen fertilizer（PK） and no Phosphate fertilizer（NK）， no potassium fertilizer（NP）， nitrogen， phosphorus and potassium fertilizer（NPK）.The effects of four fertilization treatments on corn plant height， chlorophyll content， dry matter quality and yield components were analyzed. Nitrogen， phosphorus， and potassium fertilizers had the same effect on maize tasseling stage and maturity stage. The results showed that the plant height was NPK>NK>NP>PK， and the lack of nitrogen fertilizer had a serious impact on the growth of maize plants， which was significantly different from the combined application of nitrogen， phosphorus and potassium.With the growth and development process， the total chlorophyll a and total chlorophyll of corn leaves showed a trend of first increasing and then decreasing， and the chlorophyll content reached the maximum 30 days after tasseling.The chlorophyll a and total chlorophyll content of corn leaves of the four treatments all showed the changing trend of NPK>NP>NK>PK during the tasseling stage.NK treatment had the shortest ear length， 5.09% shorter than NPK treatment， and NK treatment had the longest bald tip， which was 2.67 mm longer than NPK treatment. The number of ear rows and the number of rows of corn in the NP treatment were greater than that of the nitrogen-free and phosphorus-free treatments， which was 2.13 more than the PK rows. The corn ear length， ear thickness， ear row number， row kernel number， 100-kernel weight and yield of NPK treatment were higher than those of treatment without nitrogen， phosphorus and potassium. In summary， under the experimental conditions， balanced fertilization could increase the dry matter quality and yield of corn， and the effect of combined application of potassium fertilizer on yield was lower than that of phosphate fertilizer. In field production， attention should be paid to the combined application of potassium fertilizer.

Key words： NPK fertilizer; maize; yield; chlorophyll content

伊犁河谷地區(qū)是新疆玉米主產(chǎn)區(qū)之一，種植面積占全疆種植總面積的19.92%[1]，玉米是伊犁地區(qū)種植面積第一的糧食作物，占三大糧食作物種植面積的58.5%。氮磷鉀是玉米生長必需的大量元素，施肥量過少會(huì)顯著降低玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量[2-3]，施肥量過多則會(huì)引起土壤面源污染[4-5]，因此掌握玉米生產(chǎn)技術(shù)和對氮磷鉀素的需肥規(guī)律對伊犁河谷地區(qū)玉米種植非常重要。氮磷鉀缺失對玉米產(chǎn)量有顯著影響，缺鉀、缺磷條件下玉米產(chǎn)量明顯高于缺氮條件[6]，對玉米產(chǎn)量構(gòu)成影響最大的是氮肥，不施氮肥處理區(qū)比氮磷鉀肥處理區(qū)減產(chǎn)50.47%[7]。氮磷鉀對玉米品質(zhì)也有顯著影響，夏澳運(yùn)等[8]在對不同鉀肥水平對玉米胚乳淀粉粒粒度分布及糊化特性的研究中發(fā)現(xiàn)，鉀元素有利于玉米胚乳淀粉粒個(gè)體體積的增大[8]。馬志超等[9]建立了玉米氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，并確定了經(jīng)濟(jì)最佳施肥量。現(xiàn)有研究中對伊犁河谷地區(qū)氮磷鉀肥對玉米農(nóng)藝性狀、葉綠素及產(chǎn)量的影響相對較少。研究氮磷鉀肥缺失條件下，玉米農(nóng)藝性狀、葉綠素及產(chǎn)量的變化規(guī)律，確定氮磷鉀肥對伊犁河谷玉米產(chǎn)量影響效應(yīng)，能夠?yàn)橐晾绾庸然意}土耕作區(qū)土壤培肥改良、合理種植、提高玉米產(chǎn)量提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在伊犁州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田進(jìn)行，位于伊寧市東郊（E81°23′，N43°56′），屬中溫帶半干燥大陸性氣候。2020年平均氣溫為10.1 ℃，年降水量為273.6 mm，年蒸發(fā)量957.1 mm，年日照時(shí)數(shù)2 886.7 h，無霜期213 d。試驗(yàn)地前茬為胡麻，耕作層土壤pH值為7.56，有機(jī)質(zhì)含量為16.87 g·kg-1，全氮含量為0.83 g·kg-1，有效磷含量為37.97 mg·kg-1，速效鉀含量為246 mg·kg-1。

1.2 供試材料

供試玉米品種：‘京玉16。

供試肥料：氮肥以尿素作為氮肥來源;磷肥以過磷酸鈣作為磷肥來源;鉀肥以硫酸鉀作為鉀肥來源。尿素（N>46%）用量為675 kg·hm-2;過磷酸鈣（P2O5>44%）型號(hào)為三環(huán)（云天化股份），用量為375 kg·hm-2;硫酸鉀（K2O>52%）型號(hào)為羅布泊，用量為90 kg·hm-2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)置4個(gè)處理：不施氮肥（PK）、不施鉀肥（NP）、不施磷肥（NK）、施氮磷鉀肥（NPK），每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為50 m2（5 m×10 m），除施肥外，各小區(qū)其他田間管理措施相同。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

株高測定：玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄期、成熟期每小區(qū)選擇具有代表性的植株5株掛牌，用尺子測量植株高度;葉綠素含量測定：抽雄后，每隔15 d采樣1次，各處理選取玉米穗位葉葉片，丙酮/乙醇=1∶1混合液浸提法提取，用UV-1800紫外可見分光光度計(jì)測定;干物質(zhì)、含水量測定：玉米成熟期將每小區(qū)掛牌植株各組織器官分開稱質(zhì)量，105 ℃殺青30 min，85 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量，計(jì)算各組織干物質(zhì)與含水量;測產(chǎn)與取樣考種：在每個(gè)小區(qū)選取中間5行進(jìn)行測產(chǎn)，并折合成標(biāo)準(zhǔn)水分計(jì)算產(chǎn)量，同時(shí)挑選出其中有代表性的植株10株考種，室內(nèi)測定穗長、禿尖、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel整理數(shù)據(jù)，運(yùn)用DPS 7.05軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，使用Origin 2019進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷鉀肥對玉米株高的影響

如圖1所示，氮磷鉀肥對玉米出苗期株高無影響;拔節(jié)期NPK處理植株株高顯著高于PK和NP處理，分別高出4.69%，3.07%，與NK處理無顯著差異，說明磷肥對拔節(jié)期玉米植株生長影響較小;氮磷鉀肥對玉米抽雄期和成熟期株高影響一致，株高表現(xiàn)為NPK>NK>NP>PK，其中缺失氮肥對玉米植株生長影響嚴(yán)重，與氮磷鉀肥配施呈顯著性差異。

2.2 氮磷鉀肥對玉米葉綠素色素含量的影響

葉綠素a和葉綠素b 是植物體中葉綠素的主要組成部分，也是光合作用重要的色素，光合作用的強(qiáng)弱可以由色素含量的多少間接反映。由圖2可以看出，相同施肥處理下，隨著生長發(fā)育進(jìn)程玉米葉片葉綠素a和葉綠素總量呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，其中在抽雄后30 d葉綠素含量達(dá)到最大值;4種處理玉米葉片葉綠素a和葉綠素總含量在抽雄期均表現(xiàn)出NPK>NP>NK>PK的變化趨勢，氮磷鉀肥處理葉綠素含量整體高于氮、磷、鉀肥缺失處理，其中不施氮肥處理（PK）與氮磷鉀（NPK）處理葉綠素含量呈顯著性差異;氮磷鉀肥對葉綠素b的影響小于葉綠素a，在抽雄初期氮磷鉀肥處理葉綠素a/b值顯著高于其他處理。

2.3 氮磷鉀肥對玉米干物質(zhì)及含水量的影響

由表1可知，與PK、NK、NP 3個(gè)處理相比，NPK處理各器官干物質(zhì)積累較高，說明平衡施肥可以增加玉米干物質(zhì)的積累，籽粒干質(zhì)量NPK處理最大，達(dá)到0.63 kg，分別比PK、NK、NP增加14.2%，6.3%，11.1%;莖稈干質(zhì)量最大為NPK，達(dá)到0.63 kg，最小的是PK，為0.39 kg。由此說明，氮肥最影響玉米干物質(zhì)的積累，其次是鉀肥，最小的為磷肥。籽粒含水量PK處理最大，達(dá)到28.19%，分別比NK、NP、NPK高3.13%，4.13%，2.51%。軸的含水量最大為NK處理，達(dá)到64.84%。莖稈含水量從大到小依次為NPK>NP>NK>PK，以氮磷鉀（NPK）處理最高，達(dá)到68.98%，PK處理與NPK處理呈顯著性差異。

2.4 氮磷鉀肥對玉米穗部性狀及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可知，NK處理穗長最短，為190.97 mm，較NPK處理短5.09%。NK處理禿尖最長，為22.49? mm，比NPK處理長2.67 mm，這主要是因?yàn)榱自厥呛怂岷图?xì)胞膜的主要成分，缺磷影響細(xì)胞的分裂和增殖，試驗(yàn)結(jié)果表明，磷肥對玉米穗長和禿尖的影響大于氮肥與鉀肥。NP處理玉米穗行數(shù)和行粒數(shù)均大于無氮和無磷處理，比PK行粒數(shù)多出2.13粒，說明氮肥可以有效增加玉米行粒數(shù)。NPK處理的玉米穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和產(chǎn)量均高于無氮無磷無鉀處理，其中產(chǎn)量與其他處理呈顯著性差異，百粒質(zhì)量與PK處理呈顯著性差異，表明平衡施肥對玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成性狀有較大影響，平衡施肥通過促進(jìn)各產(chǎn)量構(gòu)成因素的綜合提高，最終達(dá)到產(chǎn)量的顯著性提高。

3 結(jié)論與討論

氮磷鉀肥是玉米生長必需的養(yǎng)分，這3種肥料的配合施用對玉米產(chǎn)量有顯著影響。研究表明，氮磷鉀平衡施肥有利于玉米生長且可有效提高玉米產(chǎn)量，通常施肥處理作物株高高于無肥對照，但是在吐絲期之后基本保持穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生大的改變[10-12]，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致：拔節(jié)期NPK處理植株株高顯著高于PK和NP處理，抽雄期和成熟期株高變化不大。

研究表明，種植方式[13]、種植密度[14]、施氮量[15]均對玉米葉綠素含量有影響，而葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)載體，其含量高低直接影響光合作用，進(jìn)而對產(chǎn)量造成影響。樊葉等[16]研究表明，成熟期和吐絲期葉綠素變化規(guī)律有差異，在吐絲期玉米葉片葉綠素色素含量隨著施氮量的增加而增加，氮肥可有效延長葉片的功能期。本研究發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀肥處理葉綠素含量整體高于無肥處理，其中不施氮肥處理（PK）與氮磷鉀（NPK）處理葉綠素含量呈顯著性差異，氮磷鉀肥對葉綠素b的影響小于葉綠素a。

氮磷鉀是植物生長所必需的大量元素，合理配施氮磷鉀肥可有效增加玉米產(chǎn)量。鄧小強(qiáng)[17]研究認(rèn)為，氮素對糯玉米增產(chǎn)效果最大，其次是鉀，再次是磷，這與本研究結(jié)果不同，本試驗(yàn)中的增產(chǎn)效果為：氮肥>磷肥>鉀肥，出現(xiàn)這種結(jié)果不一致的原因主要是地域不同、土壤類別和肥力也不同，新疆土壤肥力多表現(xiàn)為富鉀少磷缺氮[18]，配施鉀肥對產(chǎn)量效應(yīng)影響低于磷肥。配施磷肥對玉米穗部性狀影響較大，能有效增加穗長和降低禿尖長度，這與吳杏紅等[19]研究結(jié)果基本一致。平衡配施化肥對玉米保持高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性能非常有利[20]，本研究結(jié)果對伊犁河谷灰鈣土耕作區(qū)土壤培肥改良、合理種植、提高玉米產(chǎn)量有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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