密度、肥量對(duì)旱地玉米產(chǎn)量和水分利用率的影響分析

李冬 吳曉男 李洪愷

摘? ? 要：針對(duì)甘肅隴東地區(qū)玉米產(chǎn)量低而不穩(wěn)的現(xiàn)象，利用2020年在甘肅鎮(zhèn)原黃土旱塬生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)站數(shù)據(jù)，分析不同種植密度及施肥量對(duì)玉米不同生育時(shí)期水分利用率和最終產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果表明，在67 500株/hm2施N 150 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2的條件下，水分利用效率最高，達(dá)35.3 kg/（mm·hm2）;在相同施肥條件下，高密度（67 500株/hm2）的產(chǎn)量比低密度（45 000株/hm2）有明顯提高。由此可知，在高密度條件下更能有效利用水分。玉米獲得最高產(chǎn)量的土壤水分條件和肥料供應(yīng)密切相關(guān)，與正常供肥相比，低肥條件下土壤水分消耗較高，高密度下產(chǎn)量隨肥料投入的增加顯著提高。

關(guān)鍵詞：密度;肥料;水分利用效率;產(chǎn)量

文章編號(hào)：1005-2690（2022）07-0025-03? ? ? ?中國(guó)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：S147;S513? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

干旱缺水是全球面臨的重大資源和環(huán)境問(wèn)題，高效利用有限的水資源，提高水分利用效率迫在眉睫。甘肅省鎮(zhèn)原縣地處黃河中游的隴東黃土高原，年日照時(shí)數(shù)2 249～2 437 h，年均降水量403.8 mm，年均蒸發(fā)量1 524.8 mm，無(wú)霜期130 d左右，有明顯的半濕潤(rùn)向半干旱過(guò)渡的大陸性溫帶季風(fēng)氣候特征，即春旱少雨、干燥多風(fēng)，夏熱伏旱、冰雹頻繁，秋涼多雨，冬干少雪、氣候寒冷。當(dāng)?shù)馗孛娣e廣，素有“隴東糧倉(cāng)”之稱(chēng)。冬小麥、玉米、油菜是該地區(qū)的主要糧食作物，栽培面積大，但產(chǎn)量低而不穩(wěn)。如何通過(guò)協(xié)調(diào)水肥關(guān)系提高旱塬玉米產(chǎn)量，是旱農(nóng)地區(qū)長(zhǎng)期研究的一個(gè)問(wèn)題。

在旱地高產(chǎn)栽培理論研究中，水分、品種、肥料、種植密度對(duì)旱地玉米的產(chǎn)量、水分利用效率和品質(zhì)有顯著影響[1-2]。不同的生態(tài)條件、玉米品種以及栽培措施決定栽培密度，因此在不同生態(tài)條件和栽培方式下，選擇合適的玉米品種及種植密度非常重要[3-4]。覆膜種植是缺水地區(qū)最主要的種植模式，隨著降水量依次遞增，覆膜玉米的最適密度和最佳施肥量同時(shí)增大，經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量則逐漸降低，但N、P肥利用率則逐漸增大[5]。以水定密度，以密度定N、P配合，水肥與密度合理搭配是優(yōu)化栽培玉米增產(chǎn)的重要途徑。通過(guò)對(duì)施肥量和密度進(jìn)行二因素試驗(yàn)，研究不同栽培條件下旱地玉米的水分利用效率，以期探明水肥協(xié)調(diào)統(tǒng)一的旱塬玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)，為水分和N、P肥高效利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)品種為裕豐303。試驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)密度水平，分別為低密度D1（45 000株/hm2）和高密度D2（67 500株/hm2）;設(shè)置不施肥對(duì)照（NP1）、低肥（NP2）、中肥（NP3）、高肥（NP4）、超高肥（NP5）、特高肥（NP6）6個(gè)肥力梯度，N∶P=1∶1，N、P肥力梯度見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法安排試驗(yàn)，3次重復(fù)，小區(qū)面積24 m2（4 m×6 m），4 m2的采樣區(qū)，20 m2的計(jì)產(chǎn)區(qū)。小區(qū)間道路寬度40 cm，重復(fù)間道路寬度60 cm。播前整地：2020年4月4日對(duì)試驗(yàn)地進(jìn)行小區(qū)規(guī)劃，將已按比例稱(chēng)好的肥料按小區(qū)撒施，施肥完畢后采用人工深翻整地。起壟覆膜：試驗(yàn)采用當(dāng)?shù)赝茝V的全膜雙壟溝地膜栽培技術(shù)，起壟覆膜之后對(duì)小區(qū)進(jìn)行最后修整。保護(hù)帶采用常規(guī)覆膜栽培技術(shù)。2020年4月8日按密度、按小區(qū)進(jìn)行人工點(diǎn)播。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培條件對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

2.1.1 不同施肥條件對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

經(jīng)顯著性分析，肥料的增產(chǎn)效應(yīng)在1%水平上無(wú)顯著差異，在5%水平上NP1與NP3、NP5、NP6存在顯著差異。施肥對(duì)玉米有增產(chǎn)效果，但受栽培密度等諸多因素的影響而降低了肥料的增產(chǎn)效果。

由表2可以看出，不管土壤含水量情況如何，低肥處理的玉米產(chǎn)量均明顯低于正常供肥，說(shuō)明肥料是玉米增產(chǎn)的前提保證。隨著肥料用量增加，產(chǎn)量有了較為明顯的提高，但在低密度的條件下，肥料的增產(chǎn)作用小于高密度。不施肥處理在低密度條件下的產(chǎn)量為7 257.5 kg/hm2，高密度為7 706.25 kg/hm2。在不施肥的條件下，密度對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)不是很大，而各施肥處理下玉米產(chǎn)量明顯提高，由此可以得出，玉米產(chǎn)量的增加主要依賴(lài)于肥料的作用。低密度下肥料的增產(chǎn)效果依次為NP6>NP3>NP2>NP5>NP4，高密度下依次為NP6>NP5>NP4>NP3>NP2。這表明，高密度處理下玉米產(chǎn)量隨施肥量增加而增大。原因是多方面的，一是依賴(lài)于肥料的增產(chǎn)作用，二是因?yàn)閱挝幻娣e穗數(shù)增加，在高密度條件下更能有效吸收利用土壤養(yǎng)分。雖然經(jīng)高密度特高肥（NP6）處理有最大產(chǎn)量（13 117.5 kg/hm2），但其水肥利用效率并不是最佳。

2.1.2 不同栽培密度對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

圖1顯示了相同施肥條件下密度的增產(chǎn)率。經(jīng)顯著性分析，密度的增產(chǎn)效果達(dá)到了極顯著水平，玉米產(chǎn)量隨密度變化較大，低密度與高密度間產(chǎn)量相差較大。在不施肥處理?xiàng)l件下，低密度的產(chǎn)量為7 257.5 kg/hm2，高密度的產(chǎn)量為7 706.25 kg/hm2。可以看出，在低肥條件下，密度對(duì)產(chǎn)量的影響不是很大。密度是決定玉米產(chǎn)量和生理性狀的主要因素之一，產(chǎn)量構(gòu)成因素中，對(duì)產(chǎn)量影響大小順序?yàn)槭斋@穗數(shù)、千粒重、穗粒數(shù)。隨施肥量、密度增加，玉米增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯出來(lái)，但增產(chǎn)率在NP4之后出現(xiàn)了下降，主要原因是受土壤水分的制約，水分和肥料之間產(chǎn)生了拮抗效應(yīng)。

本試驗(yàn)肥料和密度皆有顯著效應(yīng)，并且密度的效應(yīng)達(dá)到了極顯著水平。在試驗(yàn)密度范圍內(nèi)，肥料的平均增產(chǎn)率為38.4%。由于受土壤水分、肥力等因素的影響，致使肥料的增產(chǎn)率呈拋物線(xiàn)走勢(shì)，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)可以得出最佳的施肥配比，大約是在NP3和NP4間。密度的增產(chǎn)效果要優(yōu)于肥料，應(yīng)當(dāng)提高栽培密度，這樣才能提高作物的產(chǎn)量。需要注意的是，密度不能過(guò)高，因?yàn)槊芏冗^(guò)高會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，引起發(fā)育不平衡，降低產(chǎn)量。雖然肥料的增產(chǎn)效果不及密度，但對(duì)實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)也是必不可少的。尤其在干旱缺水和土壤瘠薄的生產(chǎn)條件下，通過(guò)肥料和密度配合調(diào)控，能提高玉米產(chǎn)量。AE8CA2CF-A58C-4C88-98AC-1B737D503080

2.2 不同栽培條件對(duì)玉米土壤含水量的影響

在相同的水分條件下，整個(gè)生育期過(guò)程中各處理表現(xiàn)的土壤水分變化規(guī)律大致相同。隨作物的生長(zhǎng)，0～80 cm土層含水量的變化比較活躍，80～200 cm土層水分變化相對(duì)比較穩(wěn)定，含水量維持在9%～12%。7月玉米進(jìn)入灌漿期，由于頻繁降水，土壤水分有所回升，耕層土壤含水量保持在13%～15%。苗期耕層土壤含水量保持在12%～15%，由于采用了早期覆膜技術(shù)，提高了田間保墑性能。覆膜可加快地表土壤升溫速度，夜間熱量損失較少，為玉米順利播種和苗期快速生長(zhǎng)提供了有利條件。高密度栽培處理的小區(qū)，由于受吸收點(diǎn)增加的影響，耕層耗水量較大。進(jìn)入大喇叭口期玉米生長(zhǎng)加快，對(duì)水分和肥料的需求量增大。與苗期相比，耕層土壤含水量明顯降低，尤其在高密度栽培條件下，對(duì)水分的消耗量更大，土壤含水量平均保持在9%左右。玉米經(jīng)過(guò)拔節(jié)期后根系迅速下扎，吸收了深層的水分，為玉米快速生長(zhǎng)提供了相對(duì)充足的水分。因此，40～80 cm土層的含水量下降到了7%～10%。

抽雄期玉米進(jìn)入了營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)階段，生長(zhǎng)代謝旺盛，對(duì)水肥的吸收量增加[6]。耕層含水量降低，并且深層的土壤含水量也有所降低。高密度處理的土壤水分消耗量仍高于低密度。玉米生長(zhǎng)進(jìn)入灌漿期，這個(gè)階段的生育特點(diǎn)是以生殖生長(zhǎng)為主，經(jīng)開(kāi)花、吐絲、受精而后進(jìn)入產(chǎn)量形成階段[7-8]。中耕層含水量出現(xiàn)回升主要是因?yàn)樵摰貐^(qū)集中降水。40～80 cm土層含水量比抽雄期降低了3%，說(shuō)明降水沒(méi)有對(duì)深層土壤水分起到補(bǔ)給作用。密度對(duì)土壤含水量也有一定的影響，高密度對(duì)水分的需求量更大，特別是在中肥、高肥、超高肥的栽培條件下，玉米前期水肥供應(yīng)充足為后期的水肥吸收作了準(zhǔn)備。

2.3 不同密度、施肥處理對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響

由圖2可以看出，不同施肥條件下，水分利用效率有顯著提高。與不施肥的處理相比，施肥條件下水分利用效率的提高率依次為NP2（25.5%）、NP3（35.82%）、NP4（24.58%）、NP5（25.04%）、NP6（11%）。施肥量在N（150 kg/hm2）、P2O5（150 kg/hm2）的條件下水分利用效率最高，為35.3 kg/（mm·hm2）。高密度（67 500株/hm2）的平均水分利用效率為35.47 kg/（mm·hm2），低密度的平均水分利用效率為27.38 kg/（mm·hm2），高密度栽培比低密度水分利用效率提高了29.54%。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮栽培密度，這樣可以提高水分的利用效率，如果栽培密度過(guò)大，既會(huì)降低作物的產(chǎn)量，也會(huì)降低水分的利用率，這對(duì)科學(xué)生產(chǎn)是非常不利的。在生產(chǎn)和種植過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)有效地提高水分利用率，通過(guò)科學(xué)施肥和合理密度提高玉米產(chǎn)量。

3 結(jié)論

玉米產(chǎn)量隨密度變化較大，低密度與高密度間產(chǎn)量相差2 794 kg/hm2，增產(chǎn)率在32.56%。不施肥處理在低密度條件下的產(chǎn)量為7 257.5 kg/hm2，高密度的產(chǎn)量為7 706.25 kg/hm2。由此可以看出，在低肥條件下，密度對(duì)產(chǎn)量的影響不是很大。

施肥與不施肥產(chǎn)量相差438.75～5 407.5 kg/hm2，肥料的增產(chǎn)率達(dá)到28.4%～48.1%。施肥與不施肥相比產(chǎn)量有明顯提高。由此可知，一定密度下玉米產(chǎn)量增加主要依賴(lài)于肥料的作用。

試驗(yàn)得出的最佳施肥配比在NP3和NP4之間。密度的增產(chǎn)效應(yīng)達(dá)到極顯著水平，密度的增產(chǎn)效果要優(yōu)于肥效。雖然高密度的特高肥有著比較明顯的優(yōu)勢(shì)，但是水分利用效率相對(duì)較低，所以合理地控制肥料和密度，才能提高玉米產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王同朝，馬超，杜園園，等.不同種植密度對(duì)玉米新品種豫單998產(chǎn)量的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，21（6）：35-39.

[2]楊粉團(tuán)，方向前，邊少鋒，等.玉米群體及調(diào)優(yōu)栽培技術(shù)研究進(jìn)展[J].雜糧作物，2008，14（4）：14-20.

[3]馬國(guó)勝，薛吉全，路海東.不同類(lèi)型飼用玉米品種群體生理指標(biāo)的研究[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2006，21（5）：20-26.

[4]李明，楊克軍，劉鋼，等.寒地高產(chǎn)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，8（5）：9-13.

[5]張勝，郭新利，遲玉亭.春玉米噸糧田產(chǎn)量構(gòu)成因素及其指標(biāo)研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000，10（S1）：11-16.

[6]陳志國(guó)，高樹(shù)仁，王宏祥.土壤水分對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2014（1）：8-9.

[7]鄭越馨，戴長(zhǎng)雷，李治軍，等.基于高效灌溉的肇州縣玉米需水量分析與計(jì)算[J].黑龍江大學(xué)工程學(xué)報(bào)，2017，8（4）：7-12.

[8]劉戰(zhàn)東，肖俊夫，劉祖貴，等.高產(chǎn)條件下夏玉米需水量與需水規(guī)律研究[J].節(jié)水灌溉，2011（6）：4-6.

（編輯：季 鑫）AE8CA2CF-A58C-4C88-98AC-1B737D503080