灌溉與施肥方式對糯玉米葉綠素與產(chǎn)量的影響

任青 馬娟娟 孫西歡 郭向紅 段勇 李若帆

摘 要：通過糯玉米的大田試驗，研究了全膜雙壟溝播條件下全生育期不同施肥方式與灌水處理對糯玉米葉綠素含量與產(chǎn)量的影響，并分析兩者的相關(guān)性，為探索雙壟溝播條件下糯玉米的合理灌水與施肥提供參考。設(shè)置3種施肥方式與2種控制灌水方式，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，測定每個生育期糯玉米葉片葉綠素含量。試驗結(jié)果表明：①同等灌水條件下，N、K肥采用基施+追施的方式均比一次性基施的產(chǎn)量高，其中基施30%+大喇叭口期追施70%的效果較為顯著;②葉綠素含量在全生育期內(nèi)呈先上升后降低的趨勢，且糯玉米的鮮穗重與葉綠素含量呈線性相關(guān);③N、K肥基施30%+大喇叭口期追施70%與在播種期、拔節(jié)后期到孕穗期兩個時期控水這一處理的糯玉米鮮穗產(chǎn)量最高，為17 026.07 kg/hm2，為最佳灌水施肥處理方式。

關(guān)鍵詞：糯玉米;施肥方式;灌水;葉綠素;產(chǎn)量

中圖分類號：S513?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.11.029

引用格式：任青，馬娟娟，孫西歡，等.灌溉與施肥方式對糯玉米葉綠素與產(chǎn)量的影響[J].人民黃河，2021，43（11）：150-153.

Effects of Irrigation and Fertilization Methods on Chlorophyll Content and Yield of Waxy Corn

REN Qing1， MA Juanjuan1， SUN Xihuan ??GUO Xianghong1， DUAN Yong1， LI Ruofan1

（1.College of Water Resources Science and Engineering， Taiyuan University of Technology，

Taiyuan 030024， China; 2.Jinzhong University， Jinzhong 030600， China）

Abstract： Through field experiments of waxy corn， the effects of different fertilization methods and irrigation treatments on chlorophyll content and yield of waxy corn under full film double ridge and furrow sowing conditions were studied， and the correlation between the two was analyzed. The rational irrigation and fertilization of waxy corn provided a reference. Three kinds of fertilization methods and two kinds of controlled irrigation were set up， and random block design was used to determine the chlorophyll content of waxy corn leaves in each growth period. The experimental results show that： a） under the same irrigation conditions， N and K fertilizers have higher yields by using basal + follow-up application than by using one-time basal application， and the effect of 30%+ 70% follow-up application in the stage of large trumpet opening is more significant; b） the chlorophyll content increases first and then decreases during the whole growth period， and the fresh ear yield of waxy corn is linearly correlated with the chlorophyll content; c） the highest yield of waxy corn fresh ear is 17 026.07 kg/hm2 with N and K fertilizer base application of 30%+ follow-up application of 70% during the period of large bell mouth and water control during sowing period， late jointing period and booting period， which is the best irrigation and fertilization treatment.

Key words： waxy corn; fertilization method; irrigation; chlorophyll; yield

土壤水分含量的變化影響土壤養(yǎng)分的有效性，而水肥是玉米生長中最重要的因素之一，水肥調(diào)控狀況直接影響玉米各項生理生化指標(biāo)、生長指標(biāo)、干物質(zhì)積累和水分利用效率等，最終影響產(chǎn)量[1-2]。相關(guān)研究表明，不同的灌水與施肥處理對玉米的生長、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有不同程度的影響[3-5];施肥可顯著提高玉米的籽粒產(chǎn)量，提高籽粒蛋白與可溶性糖的含量，改善玉米品質(zhì)[6];氮肥追施的玉米葉片葉綠素含量顯著高于不追肥處理[ 7]。葉綠素含量對作物的產(chǎn)量有著重要影響[8-9]，葉片葉綠素含量的增加，可使光能的吸收與轉(zhuǎn)化作用增強(qiáng)，水肥一體化也可提高鮮食甜糯玉米的光能利用率，從而同化更多的有機(jī)質(zhì)使得產(chǎn)量相應(yīng)增加[10-11]。糯玉米因具有較高的黏滯性和適口性而有廣闊的發(fā)展前景[12]，以往研究主要集中在不同生育期水分虧缺、不同施肥方式或水分虧缺與氮素互作對玉米生長、生理指標(biāo)、產(chǎn)量及水分利用率等的影響，在不同施肥方式與灌水結(jié)合對糯玉米的葉綠素與產(chǎn)量的影響方面的研究較少。本研究通過室外試驗，研究不同施肥方式與灌水處理對糯玉米葉綠素含量的變化與產(chǎn)量的影響，旨在探討如何通過不同的水肥處理來提高葉綠素含量，以達(dá)到高產(chǎn)的目的，為糯玉米合理灌溉和施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018年在山西省農(nóng)科院東陽試驗示范基地進(jìn)行。該地區(qū)屬晉中盆地瀟河沖積平原區(qū)，基地內(nèi)地形平坦，地面高程在795～800 m之間。該地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促，年平均氣溫9.8 ℃，降水量418～483 mm，年日照時數(shù)2 662 h，無霜期158 d，表層土壤質(zhì)地為中壤土，理化性狀為pH值8.55、土壤全氮含量0.78 g/kg、有機(jī)質(zhì)含量10.35 g/kg、堿解氮含量52 mg/kg、速效磷含量49.12 mg/kg、速效鉀含量251.29 mg/kg，田間持水量23.11%（質(zhì)量含水量），土壤密度1.2 g/cm3。

1.2 試驗材料與設(shè)計

試驗材料：供試糯玉米品種為晉單糯41號玉米，所施氮肥為尿素，含氮464 g/kg;鉀肥為農(nóng)業(yè)用硫酸鉀，含K2O 510 g/kg;磷肥為粉狀過磷酸鈣，含有效磷（P2O5）160 g/kg。

試驗方法：試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，全膜寬窄行雙壟溝播種植，小區(qū)面積16.8 m2，4次重復(fù)。試驗設(shè)灌水時間和次數(shù)與施肥方式2個因素（見表2），施肥方式設(shè)F0、F1、F2共3種，灌水時間與灌水次數(shù)設(shè) I1與I0 兩個水平，共6個灌水施肥組合處理。施肥量根據(jù)土壤的基礎(chǔ)肥力情況確定，N、P、K三要素的比例約為3∶1∶2，各處理的施肥總量相同，其中N、K肥采用基施+追施的方法，P肥全部采用基施方式。每個小區(qū)所施尿素總量為0.6 kg，過磷酸鈣0.58 kg，硫酸鉀0.36 kg。灌水量根據(jù)不同時期的土壤含水率以及土壤適宜含水率進(jìn)行計算。

1.3 測定項目及方法

葉綠素含量的測定采用乙醇浸提法[13]。

土壤含水率的測定采用烘干法，測定時在每個小區(qū)同一水平方向選取7個點，從種植溝兩株玉米之間往寬行方向取4個點，窄行方向取2個點，每個水平測點之間的距離為10 cm。在同一測點的垂直方向每20 cm為一層，取地下1 m深的土壤測其含水率。

在糯玉米的成熟期，每個小區(qū)隨機(jī)取20株進(jìn)行考種測產(chǎn)，并計算其產(chǎn)量。

本試驗各處理灌水量見表2（根據(jù)各時期土壤含水率及控制適宜含水率計算得出）。

糯玉米全生育期內(nèi)的降雨通過雨量計監(jiān)測，6月、7月、8月降雨量分別為45、109、19 mm。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析和繪圖，采用Duncan法進(jìn)行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水與施肥對葉綠素含量的影響

圖1為不同施肥方式與灌水組合下糯玉米葉綠素含量全生育期的變化規(guī)律。由圖1可知，糯玉米葉片葉綠素含量在全生育期呈先升高后降低的趨勢，在孕穗期—開花期達(dá)到峰值，之后在成熟期下降。在同一生育期內(nèi)，同一施肥方式下，F(xiàn)0I0、F1I0處理的葉綠素含量均高于F0I1、F1I1處理的，但F2I1處理的葉綠素含量比F2I0的高，說明在拔節(jié)后期到孕穗期灌水上限為85%與追施大比例N、K肥時作物的水肥利用率更高，有利于提高葉片的葉綠素含量，從而促進(jìn)糯玉米的產(chǎn)量增加。

葉綠素a是光合作用的中心色素分子，它把光能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為生命所需的化學(xué)能[14]。圖2為不同施肥方式與灌水組合下糯玉米不同時期葉綠素a含量的變化規(guī)律。由圖2可知，葉綠素a的含量在糯玉米的全生育期內(nèi)呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，在開花期達(dá)到最大，之后在成熟期下降，表現(xiàn)出與葉綠素含量同增同降的關(guān)系。以F0I0處理為例進(jìn)行全生育期內(nèi)葉綠素含量與葉綠素a含量之間的相關(guān)性分析，由其線性方程y=0.911 5x-0.012 2（x為葉綠素含量，y為葉綠素a含量）及其Pearson相關(guān)系數(shù)r=0.992可知，葉綠素a與葉綠素有顯著相關(guān)性，葉綠素a的含量在拔節(jié)期到開花期這一成長關(guān)鍵期沒有顯著性差異，成熟期F0I1處理與其他處理間差異性顯著。

葉綠素b在光合作用中主要起吸收和傳遞光能的作用[14]，圖3為不同處理下糯玉米不同時期葉綠素b含量的變化規(guī)律。由圖3可知，玉米葉綠素b含量在全生育期內(nèi)與葉綠素含量、葉綠素a含量呈一致的變化趨勢，均是先緩慢上升，在孕穗期—開花期達(dá)到最大，之后下降，但葉綠素b含量較低。葉綠素b與葉綠素a相比，不同處理間的差異較明顯，說明葉綠素b受施肥、灌水等因素影響較大。

糯玉米葉片葉綠素a、b含量之比在全生育期內(nèi)的變化見圖4，可見葉綠素a/b比值在全生育期內(nèi)呈先降低后上升的變化趨勢。本試驗中糯玉米苗期葉片葉綠素a/b比值較高是因為葉片生長速度較快，所需光合產(chǎn)物較多;拔節(jié)期后隨生育期的變化又升高是因為拔節(jié)期到孕穗期葉綠素a含量的上升速度高于葉綠素b的，孕穗期后的降解速度低于葉綠素b的。從圖中可看出，F(xiàn)0I1處理葉綠素a/b比值隨生育期變化上升較快，F(xiàn)2I1處理葉綠素a/b比值上升較為緩慢，說明F2I1處理可加快葉綠素a含量從拔節(jié)到孕穗期的上升，延緩成熟期的降解。

2.2 不同灌水與施肥對糯玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

從表3可以看出，不同的施肥方式與灌水組合中，糯玉米的產(chǎn)量之間存在明顯差異。同一灌水條件下，N、K肥分次追施均較一次基施的產(chǎn)量有所提高，說明在生育期內(nèi)追肥可提高糯玉米產(chǎn)量。在所有處理中，F(xiàn)2I1處理產(chǎn)量最高，達(dá)到17 026.07 kg/hm2，產(chǎn)量最低的是F0I1處理，為15 901.99 kg/hm2，F(xiàn)2I1處理比F0I1增產(chǎn)7.07%，達(dá)到顯著水平。F0I0與F0I1處理之間及F1I0與F1I1處理之間的產(chǎn)量沒有顯著性差異，所以全生育期I0處理組與I1處理組相比，對糯玉米的增產(chǎn)作用不明顯，這與2018年糯玉米生育期內(nèi)降水較多有關(guān)。F2I1處理的鮮穗重為283.78 g，分別較F0I0、F0I1、F1I0、F1I1、F2I0提高了5.2%、7.1%、2.3%、2.8%、3.1%，F(xiàn)2I1處理的穗長、穗粗、行粒數(shù)與其他處理間沒有顯著性差異，但是均高于其他處理，說明F2I1有利于提高產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而有利于提高糯玉米增產(chǎn)潛力。

2.3 葉綠素含量與產(chǎn)量的相關(guān)性

葉綠素是作物光合作用的重要元素，其含量會直接影響作物的光合作用能力，進(jìn)一步影響作物干物質(zhì)積累，最終影響產(chǎn)量。通過擬合發(fā)現(xiàn)，糯玉米的鮮穗重與葉綠素含量成顯著正相關(guān)，Pearson相關(guān)系數(shù)r=0.855 8，P=0.000<0.01，y=838.25x+13 936（x為葉綠素含量，y為糯玉米的鮮穗重），說明不同的施肥方式與灌水結(jié)合的情況下，糯玉米的鮮穗重的不同與葉綠素含量的變化相關(guān)。

2.4 討 論

有關(guān)研究表明，適宜的水肥交互作用有利于作物的生長，提高作物對水分和養(yǎng)分利用的高效性[14]，達(dá)到較好的節(jié)水節(jié)肥目的，并產(chǎn)生明顯的增產(chǎn)作用。王俊忠等[3]研究發(fā)現(xiàn)玉米葉綠素含量在整個生育期呈單峰曲線變化，先升高后降低，同時發(fā)現(xiàn)分次追肥相比一次性施肥更有利于葉片葉綠素含量的提高，與本試驗結(jié)果一致。劉婕等[15]研究發(fā)現(xiàn)，氮肥施入量和水分對葉片葉綠素含量有顯著影響，施肥條件相同，水分過高、過低均會使葉綠素含量下降。本試驗在不同生育期將土壤水分控制在適宜含水率的范圍，發(fā)現(xiàn)追肥處理下的葉片葉綠素含量高于全部基施處理下的葉綠素含量，全生育期4個時期控水與在播種期、拔節(jié)后期—孕穗期兩個時期控水相比，葉片葉綠素含量差異不明顯，甚至低于在播種期、拔節(jié)后期—孕穗期控制灌水下的葉片葉綠素含量，這可能與2018年當(dāng)?shù)赜衩咨趦?nèi)的降水有關(guān)，具體影響機(jī)理有待進(jìn)一步分析。

牟訪[16]研究表明滴灌水肥一體化能提高葉綠素含量，并且能顯著提高產(chǎn)量。崔吉曉等[17]研究發(fā)現(xiàn)分次施肥可顯著促進(jìn)玉米的籽粒積累量，本試驗研究發(fā)現(xiàn)同一灌水條件下，分次追肥處理的糯玉米產(chǎn)量均高于一次基施處理的糯玉米產(chǎn)量，同一施肥處理下，全生育期4個時期控水處理的產(chǎn)量要高于在播種期、拔節(jié)后期—孕穗期控制灌水處理的，但是差異不明顯，其影響因素需進(jìn)一步研究。本試驗發(fā)現(xiàn)，不同灌水與施肥處理對葉綠素含量產(chǎn)生不同的影響，各處理的葉綠素含量大小表現(xiàn)為F1I0>F1I1>F2I1>F0I0>F2I0>F0I1，N、K肥分次追施處理的葉綠素含量均高于一次基施處理的葉綠素含量，且表現(xiàn)出與糯玉米鮮穗重相同的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)葉片葉綠素含量與糯玉米產(chǎn)量呈線性相關(guān)關(guān)系，該結(jié)論與單明珠等[18]的研究結(jié)論一致，說明不同水肥處理通過對葉綠素含量的影響進(jìn)一步對產(chǎn)量產(chǎn)生影響。

3 結(jié) 論

綜合上述分析與討論可得出以下結(jié)論：①葉綠素含量在全生育期內(nèi)呈先上升后降低的趨勢，N、K肥分次追施對葉片葉綠素含量與產(chǎn)量有明顯的促進(jìn)作用;②在本試驗條件下，F(xiàn)2I1處理即N、K肥基施30%+大喇叭口期追施70%與在播種期、拔節(jié)后期—孕穗期分別控制土壤含水率在適宜含水率水平處理下的葉片葉綠素含量與產(chǎn)量最高，與其他處理間有顯著差異;③在本試驗條件下，糯玉米的鮮穗重與葉片葉綠素含量呈顯著線性相關(guān)關(guān)系，說明不同灌溉與施肥方式可通過對葉綠素含量的影響進(jìn)一步影響糯玉米的產(chǎn)量。

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【責(zé)任編輯 許立新】