趙家乾
(云南省保山市隆陽區(qū)板橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務中心,云南保山 678004)
玉米是我國重要的糧食作物,對保障我國糧食安全起到重要作用。肥料是農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中保持作物持續(xù)增產(chǎn)的關鍵[1],氮肥是其中提高作物產(chǎn)量的重要前提和保證,對作物生長發(fā)育至關重要[2]。然而在生產(chǎn)中,過度施肥破壞了土壤結(jié)構,危害著土壤生態(tài)[3]。研究表明,我國肥料氮素利用率約為30%-35%,與世界先進國家相比還有一定差距[4]。同時,大量施用氮肥會使作物對化肥產(chǎn)生過分依賴,導致土壤有害物質(zhì)累積,對土壤環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響,造成土壤有機質(zhì)含量下降,土壤理化性狀發(fā)生改變,并有惡化的趨勢[5]。這已成為制約作物產(chǎn)量進一步提高、影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素。
研究表明,玉米生育期田間氮素損失主要由前期施氮比例過大造成[6],采用分次施肥可降低氮肥損失及給環(huán)境帶來的危害[7]。通過優(yōu)化氮肥的施用能夠提高肥料利用率,促進作物生長[8]。氮肥后移技術是在總施氮量不變的前提下,適當減少作物生長前期的氮肥施用量,保證生長后期養(yǎng)分的供應,達到增產(chǎn)增效的目的[9]。趙士誠等[10]的研究表明,氮肥減量后移能夠減少硝態(tài)氮的積累,使耕層無機氮供應較好地與作物吸收同步,經(jīng)氮肥減量后移處理的植株干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量均沒有降低,而氮肥利用率卻顯著增加。茍志文等[11]的研究表明,分別在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、花后10天追施氮肥,可有效增加玉米生育后期氮素積累量,提高玉米的氮素供需吻合度,提高產(chǎn)量、氮素收獲指數(shù)和氮肥利用率。侯云鵬等[12]的研究表明,氮肥后移能顯著提高玉米產(chǎn)量,其中在拔節(jié)期和開花期追肥產(chǎn)量最高。代新俊等[13]的研究表明,追氮能顯著提高小麥拔節(jié)期后的含氮量,提高花前氮素轉(zhuǎn)運量和花后氮素積累量,促進氮素向籽粒中的累積,同時增加花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量和花后干物質(zhì)積累量,為產(chǎn)量提高提供了物質(zhì)基礎。因此,本試驗研究氮肥后移在玉米生產(chǎn)中的應用,探討不同處理下玉米的產(chǎn)量、氮肥利用率,以期為優(yōu)化玉米氮肥管理及高產(chǎn)高效栽培提供參考。
試驗于2019年在湖南省龍山縣進行,該地位于東經(jīng)109°13′-109°46′8″,北緯28°46′7″-29°38′4″,屬于亞熱帶大陸性濕潤季風氣候區(qū),全年四季分明,下半年受夏季風影響,降水較豐沛,氣候溫暖濕潤;年平均氣溫15.8℃,年均降雨量為680.3mm;土質(zhì)為黃紅壤,有機質(zhì)含量21.43g/kg,全氮含量1.31g/kg,堿解氮含量84.25mg/kg,速效磷含量34.77mg/kg,速效鉀82.56mg/kg。
試驗玉米品種為“湘農(nóng)玉27號”,肥料為尿素(46% N)、過磷酸鈣(17.5% P2O5)和氯化鉀(60%K2O),購自當?shù)剞r(nóng)資市場。
試驗采用完全隨機設置,以100%基肥為對照,設置4個氮肥后移模式,分別為60%基肥+ 40%拔節(jié)肥(T1),40%基肥+ 60%拔節(jié)肥(T2),40%基肥+30%拔節(jié)肥+30%開花肥(T3),20%基肥+30%拔節(jié)肥+30%開花肥+20%灌漿肥(T4),另設置不施氮處理用于測定氮肥利用率。氮肥(N)施用量為180kg/hm2,磷肥(P5O2)90kg/hm2,鉀肥(K2O)90kg/hm2,磷肥和鉀肥做基肥在播種前施入,每處理3次重復,小區(qū)面積40m2,玉米的種植密度為75 000株/hm2,春玉米于3月28日播種,8月28日收獲,其他田間管理按生產(chǎn)田進行。
1.4.1 玉米干物質(zhì)積累量測定
分別在拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、乳熟期和完熟期取樣,將植株按莖、葉、穗分開,于105℃下殺青30 min,80℃下烘干至恒重,稱重,并計算花后單株干物質(zhì)積累量和花后單株干物質(zhì)貢獻率。
花后單株干物質(zhì)積累量=成熟期單株干物質(zhì)積累量-開花期單株干物質(zhì)積累量。
花后單株干物質(zhì)貢獻率=花后單株干物質(zhì)積累量/成熟期單株干物質(zhì)積累量。
1.4.2 玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素測定
玉米實收測產(chǎn),每個小區(qū)取試驗小區(qū)中間兩行實收測產(chǎn),以14%計算實際產(chǎn)量。各處理選擇10株穗,于室內(nèi)考察穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重、含水量等穗部性狀。
1.4.3 氮肥利用率測定
玉米成熟期采集每小區(qū)玉米植株5株,去根部,洗凈,105℃殺青30min,80℃烘干至恒重,稱重。植株樣品粉碎后過篩,使用元素分析儀測定植株氮含量。公式如下:
氮素吸收利用率(NRE)=(施氮區(qū)作物總吸氮量-不施氮區(qū)作物總吸氮量)/施氮量×100%
氮素偏生產(chǎn)力(NPFP)=施氮區(qū)作物產(chǎn)量/施氮量
氮素農(nóng)學利用率(NAE)=(施氮區(qū)作物產(chǎn)量-不施氮區(qū)作物產(chǎn)量)/施氮量
氮素生理利用率(NPE)=(施氮區(qū)作物產(chǎn)量-不施氮區(qū)作物產(chǎn)量)/(施氮區(qū)作物總吸氮量-不施氮區(qū)作物總吸氮量)
采用Excel 2010統(tǒng)計和計算數(shù)據(jù),采用SPSS 24.0進行差異顯著性分析。
干物質(zhì)積累是玉米產(chǎn)量形成的基礎,由表1可知,氮肥后移顯著影響玉米各生育期干物質(zhì)積累量,拔節(jié)期T1處理和CK沒有顯著差異,其他處理均顯著低于CK,T2、T3和T4處理間差異不顯著。在抽雄期,各處理表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,除了T1處理外其他處理均顯著高于CK,T2、T3和T4分別比CK高出2.91%、6.46%和3.50%,T2和T4處理間差異不顯著。在灌漿期,各處理表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,各處理均顯著高于CK,T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.98%、5.33%、21.72%和18.09%,T1和T2處理間差異不顯著。在乳熟期,各處理表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,處理間差異均顯著,T1、T2、T3和T4分別比CK高出4.75%、8.34%、17.31%和13.31%。在完熟期,各處理均顯著高于CK,T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.73%、7.56%、14.85%和9.28%,T2和T4處理間差異不顯著。花后干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,各處理均顯著高于CK,T1、T2、T3和T4分別比CK高出6.26%、11.29%、21.58%和13.92%,T3處理的花后干物質(zhì)積累量最多?;ê蟾晌镔|(zhì)貢獻率變化趨勢和灌漿期干物質(zhì)相似,各處理均顯著高于CK,T1、T2、T3和T4分別比CK高出2.44%、3.47%、5.85%和4.24%,T1和T2處理間差異不顯著。
表1 氮肥后移對玉米干物質(zhì)積累量的影響
由表2可知,各處理間穗數(shù)和穗行數(shù)沒有顯著差異,行粒數(shù)表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,處理間差異均顯著,T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.20%、6.39%、13.69%和10.66%,T3處理的行粒數(shù)最多。千粒重表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,處理間差異均顯著,T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.11%、4.79%、9.01%和7.59%。各處理產(chǎn)量均顯著高于CK,表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,T1、T2、T3和T4分別比CK高出2.86%、12.11%、22.61%和17.05%,T3處理的產(chǎn)量最高。
表2 氮肥后移對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響
氮肥的利用效率表示氮肥對玉米生產(chǎn)的效果,由表3可知,氮肥后移顯著影響玉米氮肥的利用效率,其中,氮肥吸收利用率表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,處理間差異均顯著,T1、T2、T3和T4分別比CK高出33.55%、49.84%、69.54%和62.53%,T3處理最高。氮肥偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,處理間差異均顯著,T1、T2、T3和T4分別比CK高出8.73%、12.07%、31.61%和18.53%,T3處理最高。氮肥農(nóng)學利用率表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK,處理間差異均顯著,T1、T2、T3和T4分別比CK高出25.82%、54.32%、115.42%和79.56%,T3處理最高。氮肥生理利用率表現(xiàn)為T2>T3>T1>T4>CK,各處理均顯著高于CK,T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.36%、9.62%、5.61%和2.92%,T1和T4處理間差異不顯著,T3處理的氮肥生理利用率最高。
表3 氮肥后移對玉米氮肥利用率的影響
肥料是作物高產(chǎn)的必要條件[14],但在肥料充足供應的情況下,合理科學的施肥是提高作物產(chǎn)量的關鍵,玉米地上部植株干物質(zhì)積累量反映群體的光合能力[15],和產(chǎn)量呈顯著正相關。施肥是提高干物質(zhì)積累量的重要因素[16]。本研究結(jié)果表明,拔節(jié)期CK處理的干物質(zhì)積累量最高,抽雄到成熟期氮肥后移處理的干物質(zhì)劑量均顯著高于CK,主要是由于在前期對照處理氮肥充足,有利于根系的生長,從而促進地上部干物質(zhì)的積累,在生長后期,追施氮肥保證生育后期氮肥的供應,從而促進干物質(zhì)的積累。干物質(zhì)的運轉(zhuǎn)能力和轉(zhuǎn)運效率對產(chǎn)量形成起著決定性作用[17]。研究表明,花前干物質(zhì)積累量提高,能有效促進花前干物質(zhì)向籽粒的運轉(zhuǎn)[18]。有研究表明,花后干物質(zhì)積累對籽粒產(chǎn)量影響顯著,花后干物質(zhì)積累量對籽粒產(chǎn)量貢獻率可達65%以上[19]。施氮顯著增加玉米產(chǎn)量,相同施氮量下,氮肥后移使玉米產(chǎn)量和氮素利用效率均顯著提高[20]。本研究表明,氮肥后移顯著提高了玉米花后干物質(zhì)積累量和花后干物質(zhì)貢獻率,主要是由于氮肥后移通過促進高效葉片生長,增強了后期葉片光合生產(chǎn)效率,促進植株干物質(zhì)的積累。本結(jié)果顯示,氮肥后移處理的玉米行粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均顯著高于對照,主要是由于后期養(yǎng)分的供應有利于建立高效的群體結(jié)構,有利于花后光合物質(zhì)生產(chǎn),提高抗逆能力,進而促進產(chǎn)量進一步提高。
玉米在不同生育期對養(yǎng)分的需求不同[21],根據(jù)玉米養(yǎng)分的需求合理進行施肥不僅能提高玉米產(chǎn)量,還能有效提高氮肥利用率,從而實現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效目標[22]。玉米獲得高產(chǎn)既要保證花前營養(yǎng)器官對氮素的積累,又要滿足花后籽粒灌漿和穗部發(fā)育對氮素的需求[23],而氮肥后移能顯著提高玉米花后氮素向籽粒轉(zhuǎn)運速率,進而提高玉米產(chǎn)量和氮素利用率[24]。隋陽輝等[25]的研究表明,氮肥后移顯著提高春玉米氮素吸收利用率、氮素農(nóng)學利用率和氮肥偏生產(chǎn)力。劉彥卓等[26]的研究表明,氮肥減量后移使水稻源和庫顯著擴大,產(chǎn)量和氮肥利用率顯著提高。本研究表明,氮肥后移顯著提高玉米氮素吸收利用率、氮素偏生產(chǎn)力、氮素農(nóng)學利用率和氮素生理利用率,主要是氮肥后移平衡了玉米營養(yǎng)生長階段與生殖生長階段的養(yǎng)分供給,最終促進玉米產(chǎn)量和氮素吸收利用率及氮素偏生產(chǎn)力的提升。
綜合比較,氮肥后移顯著提高玉米干物質(zhì)積累量、行粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量以及氮素吸收利用率、氮素偏生產(chǎn)力、氮素農(nóng)學利用率和氮素生理利用率。其中,40%基肥+30%拔節(jié)肥+30%開花肥施氮模式下玉米干物質(zhì)積累量最高、產(chǎn)量表現(xiàn)最好,氮肥利用效率最高,是較好的施氮模式。
中國農(nóng)業(yè)文摘-農(nóng)業(yè)工程2022年4期