水肥耦合對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量和肥水利用效率的影響

摘" " 要" "為研究不同水氮耦合模式對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量和水氮利用效率的影響，于西安市臨潼區(qū)開(kāi)展田間裂區(qū)實(shí)驗(yàn)，設(shè)置3個(gè)灌溉梯度和4個(gè)氮肥施用梯度，測(cè)定鮮食玉米生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量，計(jì)算水氮利用效率。結(jié)果表明：在相同灌溉量條件下，鮮食玉米產(chǎn)量隨著氮肥施用量增加而增加，當(dāng)灌水量為350 m3/畝，施氮量為14 kg/畝時(shí)，鮮食玉米產(chǎn)量最高，為692.11 kg/畝，比產(chǎn)量最低的處理增加了29.46%。水分利用效率隨著氮肥施用量增加而逐漸增加，而氮肥利用效率隨著氮肥施用量增加而逐漸降低。

關(guān)鍵詞" " 鮮食玉米；產(chǎn)量；水分利用效率；氮肥利用效率

鮮食玉米營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)。由于其具有生產(chǎn)周期短、市場(chǎng)價(jià)格高、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，鮮食玉米生產(chǎn)已成為綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)。玉米的生長(zhǎng)過(guò)程中，水分和氮素是必不可少的生長(zhǎng)因素，二者對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育以及產(chǎn)量形成起到了至關(guān)重要的作用。然而，在種植過(guò)程中往往過(guò)量灌溉與施肥，造成水肥資源浪費(fèi)且利用效率低，導(dǎo)致土壤出現(xiàn)酸化等問(wèn)題。研究表明，水肥用量和作物產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)，同時(shí)土壤中水分與氮素含量之間存在明顯的耦合效應(yīng)。適宜的水、氮施用量不僅能夠促進(jìn)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成，還可以有效提高水氮利用效率，減少資源浪費(fèi)。目前，圍繞水氮耦合對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響開(kāi)展了大量研究，但有關(guān)水氮耦合效應(yīng)對(duì)鮮食玉米的影響鮮有報(bào)道。以水氮耦合對(duì)鮮食玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量以及水氮利用效率的影響為研究對(duì)象，為西安地區(qū)鮮食玉米節(jié)水減氮、高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)。

1" "材料與方法

1.1" "試驗(yàn)區(qū)概況" "試驗(yàn)于2022年3—6月在陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所臨潼試驗(yàn)示范基地設(shè)施大棚內(nèi)（34°29′51\"N，109°14′14\"E）進(jìn)行。該區(qū)域?qū)俅箨懶耘瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，海拔360 m，年降水量591.8 mm，年平均氣溫13.5 ℃，全年無(wú)霜期219 d，年日照時(shí)數(shù)" "2 052.7 h。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為褐土，耕層（0～20 cm）土壤有機(jī)質(zhì)16.51 g/kg、全氮0.74 g/kg、堿解氮54.87 mg/kg、有效磷24.26 mg/kg、速效鉀234.95 mg/kg、pH值8.36。

1.2" "試驗(yàn)材料" "供試鮮食玉米品種為SK9148，是陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種研究中心選育的品種，主要適于陜西關(guān)中和陜南地區(qū)種植。供試氮肥為尿素（N≥46%），鉀肥為磷酸二氫鉀，磷肥為過(guò)磷酸鈣。

1.3" "試驗(yàn)設(shè)計(jì)" "根據(jù)裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，灌溉量為主處理，分別設(shè)置250 m3/畝、300 m3/畝、350 m3/畝3個(gè)灌溉梯度；氮肥施用量為副處理，分別設(shè)置8 kg/畝、" 10 kg/畝、12 kg/畝、14 kg/畝4個(gè)氮肥施用梯度，共計(jì)12個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表 1 所示。

1.4" "試驗(yàn)方法" "試驗(yàn)區(qū)底肥施用磷酸二氫鉀和過(guò)磷酸鈣。鮮食玉米種植采用35 cm+85 cm寬窄行種植，株距25 cm，一條滴灌帶灌溉兩行玉米，試驗(yàn)小區(qū)示意圖見(jiàn)圖1。每個(gè)小區(qū)設(shè)置3條滴灌帶即為1個(gè)種植單元，種植單元大小為3 m×5 m。滴灌施肥采用“1/4W—1/2N—1/4W”的模式（前1/4 時(shí)間灌清水，中間1/2 時(shí)間施肥，后1/4 時(shí)間灌清水沖洗管網(wǎng)），整個(gè)玉米生育期滴灌6次。其他田間管理方式按照常規(guī)方式管理。

1.5" "項(xiàng)目測(cè)定與方法" "于玉米收獲時(shí)，各小區(qū)隨機(jī)摘取10株進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定株高、莖粗、根莖葉干物質(zhì)量，并計(jì)算玉米產(chǎn)量與水氮利用率。

玉米產(chǎn)量（kg/畝）=（每畝株數(shù)×平均單株穗數(shù)×平均穗粒數(shù)×千粒重）/1000000

水分利用效率（kg/m3）=作物產(chǎn)量（kg/hm2）/作物生育期耗水量（mm）

氮肥利用效率（%）=施氮區(qū)產(chǎn)量（kg/hm2）/施氮量（kg/hm2）

1.6" "數(shù)據(jù)處理" "采用和SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin Pro 2023軟件作圖。

2" "結(jié)果與分析

2.1" "水氮耦合對(duì)鮮食玉米生長(zhǎng)的影響

2.1.1" "水氮耦合對(duì)鮮食玉米株高和莖粗的影響" "如圖2所示，不同水氮耦合處理下，鮮食玉米的株高和莖粗均存在差異。各處理株高依次為W1N2＞W(wǎng)2N4＞W(wǎng)1N3＞W(wǎng)3N3＞W(wǎng)2N2＞W(wǎng)1N1＞W(wǎng)2N1＞W(wǎng)3N4＞W(wǎng)3N2＞W(wǎng)3N1＞W(wǎng)1N4＞W(wǎng)2N3，處理W1N2鮮食玉米株高最高，達(dá)到了207.2 cm，與株高最矮W2N3（191 cm）相比高16.2 cm；不同處理下的莖粗依次為W3N3＞W(wǎng)3N2＞W(wǎng)1N1＞W(wǎng)2N1＞W(wǎng)1N2＞W(wǎng)3N1＞W(wǎng)1N3＞W(wǎng)2N4＞W(wǎng)1N4＞W(wǎng)2N2＞W(wǎng)3N4＞W(wǎng)2N3，其中處理W3N3的鮮莖粗達(dá)到了最大，為26.7 mm，相較于莖粗最細(xì)的W2N3處理（22.92 mm）增加了17.8%?？梢?jiàn)，灌水量300 m3/畝、施氮量12 kg/畝（W2N3處理）時(shí)，不利用鮮食玉米植株生長(zhǎng)。

2.1.2" "水氮耦合對(duì)鮮食玉米根、莖、葉干物質(zhì)量的影響" "如圖3所示，不同水氮處理下，鮮食玉米根、莖、葉的干物質(zhì)量均存在差異，但三者的變化并無(wú)明顯規(guī)律。處理W1N2根系的干物質(zhì)量達(dá)到最大，為14.26 g，相較于最低的W3N1（6.548 g）增加了117.78%；莖干物質(zhì)量最大的是W3N4，為69.45 g，最低的是W2N3，為47.39 g；葉干物質(zhì)量最大的是W2N1，為37.58 g，最低的是W2N3，為29.04 g。表明灌水量過(guò)大而施氮量過(guò)低會(huì)影響鮮食玉米的根系生長(zhǎng)，進(jìn)而影響根系干物質(zhì)量。此外，增加氮肥施用量可以增加鮮食玉米莖的干物質(zhì)量，而減少葉的干物質(zhì)量。

2.2" "水氮耦合對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量的影響" "如圖4所示，不同水氮耦合處理后鮮食玉米產(chǎn)量依次為W3N4＞W(wǎng)2N3＞W(wǎng)2N4＞W(wǎng)1N4＞W(wǎng)3N2＞W(wǎng)2N1＞W(wǎng)3N1＞W(wǎng)3N3＞W(wǎng)1N3＞W(wǎng)2N2＞W(wǎng)1N2＞W(wǎng)1N1。其中處理W3N4的產(chǎn)量最高，為692.11 kg/畝，比產(chǎn)量最低的處理W1N1（534.59 kg/畝）增加了29.46%。在相同灌溉量條件下，隨著氮肥施用量增加，產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，說(shuō)明氮肥有利于鮮食玉米增產(chǎn)，灌溉量和氮肥對(duì)鮮食玉米產(chǎn)量具有協(xié)同作用。

2.3" "水氮耦合對(duì)鮮食玉米水氮利用效率的影響" "如圖5所示，在相同灌溉量條件下，隨著氮肥施用量增加，水分利用效率呈增加趨勢(shì)，表明氮肥可以增加水分利用效率。其中處理W1N4的水分利用效率顯著高于其他處理，達(dá)到了2.58 kg/m3，比水分利用效率最低的處理W3N3（1.7 kg/m3）提高了51.76%。在相同灌溉量條件下，隨著氮肥施用量增加，氮肥利用效率逐漸降低。其中處理W1N4的氮肥利用效率最低，為46.13 kg/kg，比氮肥利用效率最高的處理W2N1（75.67 kg/kg）降低了39.04%。

3" " 討論

水氮耦合作用是調(diào)控植物生長(zhǎng)、促進(jìn)作物增產(chǎn)的重要措施。研究表明，玉米株高和莖粗一般隨著氮肥施用量增加而增加，當(dāng)遇到灌水量較小時(shí)，施氮量過(guò)高有可能抑制作物生長(zhǎng)發(fā)育。本研究中，不同水氮耦合處理對(duì)鮮食玉米的株高和莖粗雖有影響，但無(wú)明顯變化規(guī)律，這可能是由于鮮食玉米與普通玉米對(duì)水分和氮肥的需求存在差異。

研究發(fā)現(xiàn)，水氮耦合對(duì)玉米生長(zhǎng)調(diào)控存在一定的閾值，在一定范圍內(nèi)灌水量和施氮量均與玉米干物質(zhì)量和產(chǎn)量呈正相關(guān)，超過(guò)閾值則會(huì)抑制玉米干物質(zhì)量和產(chǎn)量的增加。本研究中這種變化規(guī)律并不明顯，灌水量和施氮量最大的處理W3N4（350 m3/畝，14 kg/畝）其產(chǎn)量最高，為692.11 kg/畝，并沒(méi)有出現(xiàn)閾值，這可能是因?yàn)轷r食玉米對(duì)水分或者氮素的需要比普通玉米大，如若繼續(xù)增加灌水量或者施氮量可能會(huì)出現(xiàn)閾值而呈現(xiàn)出產(chǎn)量下降的現(xiàn)象。因此，在后續(xù)研究中應(yīng)增加灌水和施氮量，進(jìn)一步明確鮮食玉米對(duì)水分和氮肥的適宜需求量。

合理的水肥調(diào)控能夠提高作物對(duì)水分和肥料的利用效率。張忠學(xué)等研究指出，適當(dāng)?shù)乃置{迫與適度的氮肥施用可以提高作物的水氮利用效率。本研究中，水分利用效率隨著氮肥施用量的增加而增加，氮肥利用效率隨著氮肥施用量的增加而降低，說(shuō)明適當(dāng)?shù)墓?jié)水減氮有助于提高鮮食玉米水氮利用效率。因此，在鮮食玉米種植中應(yīng)當(dāng)適量灌水與施氮肥，防止過(guò)度灌水或者施肥造成玉米減產(chǎn)、水資源浪費(fèi)與環(huán)境污染。

4" "結(jié)論

1）不同水氮耦合處理對(duì)鮮食玉米株高和莖粗影響不顯著，當(dāng)灌水量為300 m3/畝，施氮量為12 kg/畝時(shí)，對(duì)鮮食玉米生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，其株高較低，莖粗較細(xì)。

2）在相同灌溉量條件下，鮮食玉米產(chǎn)量隨著氮肥施用量增加而增加，當(dāng)灌水量為350 m3/畝，施氮量為14 kg/畝時(shí)，鮮食玉米產(chǎn)量達(dá)到最高，為692.11 kg/畝，比產(chǎn)量最低的處理增加了29.46%。

3）水分利用效率隨著氮肥施用量的增加而增加，氮肥利用效率隨著氮肥施用量的增加而降低，說(shuō)明適當(dāng)?shù)墓?jié)水減氮有助于提高鮮食玉米水氮利用效率。

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【基金項(xiàng)目】：陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022NY-072）；陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023-ZDLNY-54）；陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019NY-021）；西安市科技計(jì)劃項(xiàng)目（21NYYF0035）。

陳太春，西安市臨潼區(qū)農(nóng)技推廣服務(wù)中心，郵編710600；竇秉德，戴佳錕，賈俊超， 盧雨欣， 梁建強(qiáng)，馮志珍，陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所。

收稿日期：2024-06-07

*西安市臨潼區(qū)農(nóng)技推廣服務(wù)中心和陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所為共同第一完成單位，馮志珍為通訊作者（E-mail：fzz870508@126.com）