氮肥、磷肥和鉀肥對(duì)制種玉米養(yǎng)分吸收狀況及產(chǎn)量的影響

氮肥、磷肥和鉀肥對(duì)制種玉米養(yǎng)分吸收狀況及產(chǎn)量的影響

玉米是世界上的五種作物之一，在中國(guó)和世界的糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)中國(guó)的食品安全起著關(guān)鍵作用。河西地區(qū)常年制種玉米種植面積達(dá)6~7萬(wàn)hm2,種子產(chǎn)量占全國(guó)玉米播種量的45%。但是人們往往習(xí)慣把重點(diǎn)放在偏施氮肥上,忽略了氮、磷、鉀配施對(duì)玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分的吸收及生長(zhǎng)發(fā)育的影響,導(dǎo)致玉米產(chǎn)量不高,經(jīng)濟(jì)潛力不能完全地發(fā)揮出來(lái),并對(duì)環(huán)境造成污染。因此,研究玉米的營(yíng)養(yǎng)特性,科學(xué)施肥,加強(qiáng)對(duì)養(yǎng)分循環(huán)的調(diào)控,提高增產(chǎn)效率和肥料利用率,減少環(huán)境污染,在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中具有極其重要的作用。1材料和方法1.1常用的幾種方式試驗(yàn)區(qū)位于甘肅省張掖市高臺(tái)縣駱駝城鄉(xiāng)新建村。生產(chǎn)條件、生產(chǎn)方式及土壤性狀在河西中部綠洲地區(qū)有一定代表性。試驗(yàn)區(qū)屬典型大陸性氣候,海拔1401m,年日照時(shí)數(shù)3088.8h,年平均氣溫7.6℃,年平均降水量104.4mm,多集中在7、8、9這3個(gè)月,年蒸發(fā)量1911.8mm,全年無(wú)霜期149天。試區(qū)土壤類(lèi)型為灌漠土,土壤基礎(chǔ)肥力見(jiàn)表1。1.2植物基因型及生物量t4本試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)水平的處理:①T1(CK,不施肥對(duì)照);②T2(CK1,農(nóng)民習(xí)慣施肥N400kg/hm2,P2O5135kg/hm2,K2O75kg/hm2);③T3(N1P2K1,N180kg/hm2,P2O5180kg/hm2,K2O90kg/hm2);④T4(N2P2K1,N270kg/hm2,P2O5180kg/hm2,K2O90kg/hm2);⑤T5(N3P2K1,N360kg/hm2,P2O5180kg/hm2,K2O90kg/hm2);⑥T6(N4P2K1,N450kg/hm2,P2O5180kg/hm2,K2O90kg/hm2);⑦T7(N3P1K1,N360kg/hm2,P2O590kg/hm2,K2O90kg/hm2);⑧T8(N3P2K0,N360kg/hm2,P2O5180kg/hm2,K2O0kg/hm2)。完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù)。試驗(yàn)小區(qū)面積30.0m2,供試玉米品種為益豐29號(hào),播種方式為覆膜穴播,按寬窄行播,即寬行60cm,窄行40cm,母本種植密度為61000株/hm2。母本播種時(shí)間為2011年4月10日,父本一期播種時(shí)間為2011年4月18日,父本二期播種時(shí)間為2011年4月22日,母本與父本行數(shù)比例為7︰1。施肥方式為條施、深施(10~15cm),施肥后澆水灌溉。農(nóng)民習(xí)慣施肥為不施底肥,分別在拔節(jié)期、喇叭口期追肥,氮肥兩個(gè)時(shí)期施用比例為1︰1,磷、鉀肥在拔節(jié)期一次性施入。試驗(yàn)處理分別在拔節(jié)期、喇叭口期、抽雄期追肥,氮肥3個(gè)時(shí)期施用比例為3︰5︰2,磷肥3個(gè)時(shí)期施用比例為3︰2︰0,鉀肥3個(gè)時(shí)期施用比例為3︰2︰0,分別在苗期、拔節(jié)期、拔節(jié)后期、喇叭口期、喇叭口后期、抽雄期灌水6次。2011年10月10日收獲。分別在玉米的苗期、拔節(jié)期、喇叭口期、抽雄期及成熟期采植株樣。每小區(qū)采5株,殺青,粉碎備用。植物樣品氮、磷、鉀采用土壤農(nóng)化分析常規(guī)方法測(cè)定。數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。養(yǎng)分吸收量(kg/hm2)=測(cè)得的養(yǎng)分含量(%)×干生物量(kg)×密度;養(yǎng)分收獲指數(shù)=籽粒中的養(yǎng)分吸收量/整個(gè)植株的養(yǎng)分吸收量。2結(jié)果與分析2.1增施氮肥對(duì)種子累積的影響圖1表明,施肥對(duì)制種玉米干生物量的累積有明顯的促進(jìn)作用。T5處理干生物量最高為311.69g/株,比T1、T2、T3、T4、T6、T7和T8處理分別多77.91、26.84、36.36、18.71、24.52、23.08和18.42g/株,顯著高于不施肥處理和農(nóng)民常規(guī)施肥處理。成熟期,制種玉米的生殖器官所占比例高于營(yíng)養(yǎng)器官,生殖器官占地上部分干重的50%~55%,其中籽粒占38%~45%,各處理中籽粒最重為T(mén)5處理,籽粒占地上部分干重的43%,為135.25g/株,比T1、T2、T3、T4、T6、T7和T8處理分別多45.69、10.21、17.03、9.79、9.55、8.50和4.61g/株。在磷肥、鉀肥定量的條件下,比較T3、T4、T5和T6處理,說(shuō)明在一定施氮量范圍內(nèi),增施氮肥有利于提高植物干物質(zhì)的累積,當(dāng)?shù)蔬^(guò)量時(shí),即T6處理,干物質(zhì)累積量反而下降。T5與T7處理比較,說(shuō)明增施磷肥可以提高制種玉米的干物質(zhì)累積量,這與李生秀和高亞軍研究結(jié)果一致。T5與T8處理比較,說(shuō)明在氮肥、磷肥定量的條件下,施鉀肥與不施鉀肥對(duì)制種玉米干物質(zhì)的累積量影響差異不顯著。2.2施鉀量對(duì)過(guò)程中各器官含氮量的影響制種玉米各器官的含氮規(guī)律為籽粒>葉片>莖桿>穗軸>苞葉(表2),與T1處理相比,各處理各器官含氮量均有提高,說(shuō)明施氮可以促進(jìn)玉米各器官含氮量的增加。在磷肥、鉀肥一定量的條件下,葉片、莖稈和穗軸的含氮量隨著施氮量的增加而顯著增加,籽粒和苞葉的含氮量提高不顯著。當(dāng)?shù)适┯昧俊?60kg/hm2時(shí),增施氮肥對(duì)含氮量的影響不顯著;在氮肥、鉀肥施用量一定的條件下,磷肥對(duì)制種玉米各器官含氮量影響不顯著;施用鉀肥可以顯著提高穗軸中的含氮量,對(duì)其他器官影響不顯著。各施肥處理與T1處理相比,全株氮含量的增幅為13.0%~24.0%。制種玉米各器官的含磷規(guī)律為籽粒>葉片>穗軸>苞葉>莖桿,與T1處理相比,各處理各器官含磷量均有提高,說(shuō)明施肥可以促進(jìn)玉米各器官含磷量的增加。在氮肥、鉀肥施用量一定的條件下,增施磷肥可以顯著提高制種玉米的籽粒和苞葉的含磷量,對(duì)葉片、莖稈和穗軸的影響不顯著;增施氮肥可顯著提高苞葉中的含磷量;施用鉀肥對(duì)制種玉米各器官的含磷量影響不顯著。各施肥處理與T1處理相比,全株磷含量的增幅為9.0%~21.2%。制種玉米各器官的含鉀規(guī)律為穗軸>莖桿>苞葉>葉片>籽粒,與T1處理相比,施鉀肥可以促進(jìn)制種玉米各器官含鉀量的增加。在氮肥、磷肥施用量一定的條件下,苞葉、穗軸和籽粒的含鉀量均顯著提高。T8與T1相比,除葉片外,各器官含鉀量均顯著提高,這說(shuō)明氮肥、磷肥的施用可以促進(jìn)制種玉米對(duì)鉀素的利用。各施肥處理與T1處理相比,全株鉀含量的增幅為1.1%~12.1%。2.3施肥對(duì)經(jīng)營(yíng)主體吸收量的影響?zhàn)B分吸收量是衡量作物生長(zhǎng)狀況和大田養(yǎng)分移出量的重要參數(shù),施肥可以不同程度地影響植株體內(nèi)的養(yǎng)分濃度以及養(yǎng)分在植株各器官的分配。制種玉米各器官的吸氮量規(guī)律為籽粒>葉片>莖桿>穗軸>苞葉。表3表明,施肥有利于制種玉米對(duì)氮素的吸收,施肥處理各器官的吸氮量均顯著高于不施肥處理,其中T5處理吸氮量最大,各器官的吸氮量均顯著高于農(nóng)民常規(guī)施肥處理。在磷肥、鉀肥施用量一定時(shí),制種玉米各器官的吸氮量隨著施氮量的增加而顯著增加。當(dāng)?shù)适┯昧繛?60kg/hm2時(shí),比較T5和T7處理,施磷肥可顯著提高苞葉、穗軸和籽粒的吸氮量,提高幅度分別為1.1%、29.5%和9.4%;比較T5和T8處理,施鉀肥可顯著提高莖稈和穗軸的吸氮量,提高幅度分別為20.4%和19.3%。當(dāng)?shù)实氖┯昧?gt;360kg/hm2時(shí),施氮肥過(guò)量導(dǎo)致產(chǎn)量下降,制種玉米各器官的吸氮量除葉片外均呈下降趨勢(shì),而葉片的氮代謝關(guān)鍵酶活性促進(jìn)了葉片對(duì)氮的吸收。當(dāng)施氮量為≤360kg/hm2時(shí),隨著氮肥用量的增加,制種玉米對(duì)氮素的吸收也明顯增加,葉片、莖桿、苞葉、穗軸和籽粒的增加幅度分別為13.9%~30.9%、13.1%~45.3%、21.2%~48.2%、19.0%~64.8%和45.9%~82.6%。各施肥處理與T1處理相比,全株氮的吸收量的增幅為33.0%~65.3%。制種玉米各器官的吸磷量規(guī)律為籽粒>莖桿>葉片>穗軸>苞葉。表3表明,施肥有利于制種玉米對(duì)磷素的吸收。施肥處理各器官的吸磷量均顯著高于T1處理,其中T5處理吸磷量最大;由于氮肥、磷肥在土壤中的交互作用影響了制種玉米對(duì)磷元素的吸收,合理的氮磷配比能促進(jìn)制種玉米對(duì)磷的吸收,反之,則抑制磷的吸收。在施磷量為180kg/hm2時(shí),比較T3、T4、T5、T6和T8處理,隨著氮肥用量的增加,玉米的吸磷量隨之增加,增加幅度穗軸>苞葉>籽粒>莖桿>葉片,分別為3.0%~26.6%、7.9%~21.3%、7.7%~17.7%、2.4%~14.2%和0.2%~6.6%。當(dāng)?shù)?、鉀肥施用量一定時(shí),比較T5和T7處理,各器官的吸磷量隨著施磷量的增加而增加,增加幅度苞葉>穗軸>籽粒>莖桿>葉片,分別為28.3%、19.2%、16.8%、11.9%和10.2%。當(dāng)?shù)?gt;360kg/hm2時(shí),氮磷比例失調(diào),玉米的吸磷量反而降低。各施肥處理與T1處理相比,全株磷的吸收量的增幅為32.8%~60.0%。制種玉米各器官吸鉀量規(guī)律為莖桿>穗軸>籽粒>葉片>苞葉。表3表明,施肥處理各器官的吸鉀量均顯著高于T1處理,說(shuō)明施肥有利于制種玉米對(duì)鉀元素的吸收。T5處理的吸鉀量與T4、T6和T7處理差異不顯著,但顯著高于其他處理。當(dāng)鉀肥、磷肥施用量一定時(shí),比較T3、T4、T5和T6處理,制種玉米全株的平均吸鉀量隨著施氮量的增加而增加,當(dāng)施氮量>360kg/hm2時(shí),制種玉米的吸鉀量下降。當(dāng)?shù)?、鉀肥施用量一定時(shí),比較T5和T7處理,制種玉米的吸鉀量隨著施磷量的增加而增加,但增加幅度沒(méi)有氮肥明顯。T5處理顯著高于T8處理,說(shuō)明施鉀肥對(duì)作物對(duì)鉀元素的吸收有促進(jìn)作用。各施肥處理與T1處理相比,全株鉀的吸收量的增幅為25.2%~49.5%。2.4施肥量對(duì)種子養(yǎng)分吸收的影響?zhàn)B分收獲指數(shù)是指籽粒中營(yíng)養(yǎng)元素的累積量與作物營(yíng)養(yǎng)元素吸收的總量的比值,該指標(biāo)反映了養(yǎng)分向籽粒中轉(zhuǎn)移的狀況。表4表明,施肥有助于提高制種玉米的養(yǎng)分收獲指數(shù)。在氮、磷、鉀的收獲指數(shù)比較中,各處理均顯著高于T1處理,增幅分別為8.7%~11.9%、11.6%~17.4%、18.4%~28.9%。氮肥施用量為450kg/hm2時(shí),氮的養(yǎng)分收獲指數(shù)有所下降。在氮肥用量一定的情況下,隨著施磷量的增加,養(yǎng)分收獲指數(shù)變化不明顯。制種玉米的養(yǎng)分收獲指數(shù)與王雁敏等研究的商品春玉米養(yǎng)分收獲比較,制種玉米磷收獲指數(shù)高0.14左右,氮、鉀收獲指數(shù)基本持平。這是因?yàn)橹品N玉米的產(chǎn)量比商品玉米低,但制種玉米對(duì)鉀元素的利用效率更高。由表5可以看出,T5處理的產(chǎn)量最高(8250.0kg/hm2);施肥處理的產(chǎn)量均顯著高于不施肥處理,增產(chǎn)幅度為32.0%~51.0%;與農(nóng)民常規(guī)施肥處理相比,T3處理由于施氮量過(guò)低,所以產(chǎn)量低于T2處理,T4、T6和T8處理與T2處理的產(chǎn)量差異不顯著,T5處理比T2處理產(chǎn)量高8.2%。在施氮量為180~360kg/hm2時(shí),制種玉米產(chǎn)量隨著氮肥用量的增加而增加,當(dāng)?shù)视昧?gt;360kg/hm2時(shí),制種玉米的產(chǎn)量下降。在氮肥用量一定時(shí),增施磷肥產(chǎn)量也隨之增加,但增加效果沒(méi)有氮肥明顯。由于當(dāng)?shù)赝寥浪傩р浐控S富,所以施鉀肥對(duì)制種玉米的產(chǎn)量影響不顯著,但是施鉀肥有利于土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)平衡,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)說(shuō),推薦施鉀肥。在此試驗(yàn)條件下,氮是制種玉米產(chǎn)量的第一限制因子,磷對(duì)產(chǎn)量的影響也比較明顯,最后是鉀。在制種玉米的生產(chǎn)中推薦施肥量為N360kg/hm2,P2O5180kg/hm2,K2O90kg/hm2。在不同氮、磷、鉀肥配比下,每生產(chǎn)100kg籽粒,制種玉米吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分分別為N:2.06~2.28kg,P2O5:0.54~0.61kg和K2O:2.11~2.42kg。最高產(chǎn)量T5處理的每生產(chǎn)100kg籽粒養(yǎng)分吸收量為N2.25kg,P2O50.60kg和K2O2.40kg,該處理的養(yǎng)分吸收比例為3.73︰1︰3.97。合理配施氮肥、磷肥和鉀肥,促進(jìn)了養(yǎng)分比例的協(xié)調(diào)供給,明顯增加了制種玉米各器官的養(yǎng)分含量及養(yǎng)分吸收量。3玉米養(yǎng)分收獲指數(shù)t5(1)施肥對(duì)制種玉米干生物量的累積有明顯的促進(jìn)作用,增施氮、磷肥有利于提高制種玉米干物質(zhì)的累積,當(dāng)?shù)蔬^(guò)量時(shí),干物質(zhì)累積量反而有所下降。(2)各處理與不施肥相比,制種玉米植株氮、磷、鉀的養(yǎng)分含量分別增加了13.0%~24.0%、9.0%~