氮素調(diào)控對寒地玉米氮素積累及產(chǎn)量的影響

姜佰文，賈文凱，王春宏，張 迪，于亞利

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030）

玉米是重要的糧食作物，是發(fā)展畜牧業(yè)的優(yōu)質(zhì)飼料和工業(yè)原料，并且成為世界重要的糧食、飼料、經(jīng)濟(jì)兼用作物[1]。我國是玉米生產(chǎn)大國，種植面積和總產(chǎn)量僅次于美國居世界第二位[2]。黑龍江省玉米施肥存在下列問題：同一地區(qū)玉米施肥量差異較大，氮肥施用量和施用時(shí)期不準(zhǔn)確，沒有確定氮肥追施時(shí)期的量化指標(biāo)。

植株體內(nèi)養(yǎng)分的積累分配規(guī)律是合理科學(xué)施肥的重要理論依據(jù)。在玉米氮素積累的研究上前人已經(jīng)做了很多工作，佟屏亞研究了夏玉米氮、磷、鉀積累和分配態(tài)勢[3]；宋海星等進(jìn)行了不同水、氮供應(yīng)條件下夏玉米養(yǎng)分累積動(dòng)態(tài)研究[4]；陳祥等研究了氮磷鉀平衡施肥對夏玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收和累積的影響[5]。趙營等研究了不同供氮水平對夏玉米養(yǎng)分累積、轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量的影響[6]，而施氮時(shí)期大多集中在小麥和寒地水稻上研究比較多[7-9]。本文針對以上問題，對寒地玉米不同施氮時(shí)期和施氮量對氮素積累及產(chǎn)量的影響進(jìn)一步探討。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2008年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行，土壤基礎(chǔ)肥力為：有機(jī)質(zhì)35.2 g·kg-1，堿解氮 146.2 mg·kg-1，速效磷 107.5 mg·kg-1，速效鉀207.6 mg·kg-1，pH 6.63。試驗(yàn)用玉米品種豐禾1號(hào)。供試肥料為尿素（N 46%），重過磷酸鈣（P2O546%）和K2SO4（K2O 50%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)2個(gè)因素，分別為施氮時(shí)期和施氮量（下文用A、B表示）。氮肥施用總量設(shè)3個(gè)水平，施用純氮量（kg·hm-2）分別為：50，100，150（B1、B2、B3）；重過磷酸鈣（P2O5：46%）90 kg·hm-2；硫酸鉀（K2O：50%）75 kg·hm-2。氮肥總量 30%為種肥施用，70%為追肥施用，磷鉀基肥一次性施入。施氮時(shí)期分別為：8葉期、10葉期、12葉期、14葉期（A1、A2、A3、A4）。設(shè)立13個(gè)處理，分別為1-CK（無氮）；2-A1B1；3-A1B2；4-A1B3；5-A2B1；6-A2B2；7-A2B3；8-A3B1；9-A3B2；10-A3B3；11-A4B1；12-A4B2；13-A4B3。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)試驗(yàn)，株距0.35 m，行距0.70 m，設(shè)計(jì)密度為40 816 株·hm-2。小區(qū)面積為 21 m2（3.5 m×6.0 m），每小區(qū)為5行，周邊設(shè)立保護(hù)行。

1.3 測定項(xiàng)目與測定方法

分別于抽雄期、灌漿期、蠟熟期、完熟期進(jìn)行取樣，每小區(qū)取3株，取樣后105℃殺青30 min，75℃下烘干，測定干物重。植株各器官全氮含量，采用H2SO4-H2O2消煮[10]，全自動(dòng)流動(dòng)分析儀進(jìn)行全氮測定。成熟時(shí)每小區(qū)收獲兩行進(jìn)行測產(chǎn)。土壤基礎(chǔ)肥力采用常規(guī)分析方法[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和DPS進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素調(diào)控下玉米各器官的氮素積累

玉米各器官氮素積累量動(dòng)態(tài)變化見圖1。從抽雄期到完熟期，葉片氮素積累量不斷下降；莖稈氮素積累量與葉片相似，抽雄期積累量最大，隨后下降，完熟期有所回升；籽粒氮素積累量從抽雄期到完熟期上升明顯，蠟熟期到完熟期上升。玉米抽雄期以后，葉片和莖中氮素向中籽粒轉(zhuǎn)移，這與張穎研究相一致[11]。

各處理方差分析表明：抽雄期，處理7葉片氮積累量最大，與處理1、處理2差異顯著；處理10莖稈氮積累量最大，與處理1、處理12差異顯著。灌漿期，處理6莖稈氮積累量最大，與處理12、處理13差異顯著。蠟熟期，處理7葉片積累量最高，差異顯著；莖稈處理4氮素積累最大，與處理1、處理2差異顯著；籽粒以處理7積累最大。完熟期葉片、莖稈、籽粒中均以處理7氮素積累最大，與處理1、12、13差異極顯著。比較得出處理7利于氮在完熟期籽粒中的積累，利于氮素由營養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)移，形成高產(chǎn)。

圖1 玉米各器官氮素積累量變化Fig.1 Change of N accumulation of different organs of corn

不同施氮時(shí)期對玉米全株氮素積累量上分析看出，在抽雄期，氮素積累量 A2＞A3＞A1＞A4，經(jīng)方差分析 A2、A3與 A4差異顯著（P＜0.05）；灌漿期，氮素積累量 A2＞A1＞A3＞A4，A2、A1、A3與 A4差異顯著；臘熟期，玉米氮素積累 A2＞A1＞A3＞A4，A2與A3、A4差異顯著；完熟期，氮素積累量 A3＞A2＞A1＞A4，A3、A2、A1與A4差異顯著。施氮時(shí)期對玉米全株氮素積累的影響，由于受施氮時(shí)期以及全株氮素在玉米各器官不同生育期各占比例分配不同而有所變化，A2與A1處理在全生育期全株氮素積累差異是不顯著的，完熟期A3處理氮積累最大，與A2、A1差異不顯著，A2處理能顯著提高玉米抽雄期后全株氮素的積累。不同施氮量對玉米全株氮素積累量上分析看出：玉米不同生育時(shí)期，施氮量對氮素積累量的影響如圖1所示，在抽雄期和灌漿期為B3＞B1＞B2，在臘熟期完熟期為 B3＞B2＞B1，但方差分析差異不顯著，只有抽雄期B3、B1與B2差異顯著，由于氮素積累是由植株干物積累與植株氮素養(yǎng)分吸收的速率共同作用的，因而影響因素復(fù)雜，這點(diǎn)與趙營等研究相一致[6]。

2.2 氮素調(diào)控對玉米產(chǎn)量的影響

結(jié)果見圖2。

圖2 不同處理玉米產(chǎn)量Fig.2 Corn yield in different treatments

從圖2可以看出，施氮時(shí)期以10葉期追肥產(chǎn)量最高，A2、A1與 A3、A4差異顯著（P＜0.05）。施肥量方差分析不顯著，施肥量在本試驗(yàn)中影響不顯著。試驗(yàn)總產(chǎn)量分析，處理7產(chǎn)量最高，達(dá)7 322.3kg·hm-2，比處理1增產(chǎn)36%，比處理11增產(chǎn)19.8%，比處理9增產(chǎn)15.8%。

2.3 氮素調(diào)控下玉米各器官的氮素積累量與產(chǎn)量相關(guān)分析

結(jié)果見圖3。

圖3 抽雄期玉米葉片氮素積累量與玉米產(chǎn)量相關(guān)性Fig.3 Correlation between leaf N accumulation and yield of corn

在玉米生育期各器官氮素積累量與產(chǎn)量關(guān)系的分析中得出，抽雄期葉片中氮素積累量與產(chǎn)量達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)R2=0.7131*，其它時(shí)期其它器官均不相關(guān)，在圖3中我們可以得出，二者成二次相關(guān)曲線，本試驗(yàn)抽雄期葉片氮素積累量在1.55 g·株-1時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高，從而確定氮素積累閾值為1.55 g·株-1，當(dāng)超過或低于這個(gè)值，將達(dá)不到最大產(chǎn)量，因此可為植株氮素營養(yǎng)診斷提供理論依據(jù)。

3 討論

從栽培角度看，氮素調(diào)控是協(xié)調(diào)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的重要手段。前人研究表明，缺氮或缺鉀影響玉米葉片的生長，并導(dǎo)致玉米葉片早衰[12]。在本研究中，設(shè)計(jì)不同的施氮水平和追肥時(shí)期以便探討何種氮素調(diào)控水平下可防止玉米葉片的早衰，并減小氮肥脅迫對籽粒數(shù)減少的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，不同的施氮時(shí)期及施肥量對東北地區(qū)寒地玉米的產(chǎn)量具有一定的影響。以十葉期進(jìn)行追肥，可獲得在本肥料處理下的最高產(chǎn)量，并隨追肥量的增加而增加，但差異不顯著。李明等研究寒地高產(chǎn)玉米肥料對玉米產(chǎn)量調(diào)節(jié)作用發(fā)現(xiàn)氮脅迫減少了籽粒數(shù)[13]，當(dāng)追施尿素量小于231.75 kg·hm-2時(shí)，追肥量增加，每穗粒數(shù)增加，而磷、鉀肥的作用不明顯，這一結(jié)果解釋了為何在本試驗(yàn)中不同施肥量間差異不顯著，且以處理150 kg·hm-2增產(chǎn)效果最佳。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，抽雄期葉片的氮素積累量與玉米產(chǎn)量達(dá)顯著相關(guān)水平，并確定了氮素積累的閾值。

4 結(jié)論

氮素調(diào)控對玉米產(chǎn)量有不同程度的影響，施氮150 kg·hm-2十葉追肥產(chǎn)量最高，施氮時(shí)期以A2＞A1＞A3＞A4，A2、A1與 A3、A4差異顯著。抽雄期莖葉中氮素積累量達(dá)最大，并且10葉期追肥可顯著提高玉米抽雄期后全株氮素的積累。10葉期追肥比12葉期追肥增產(chǎn)7.3%，比14葉期追肥期增產(chǎn)9.1%。

抽雄期玉米葉片氮素積累量和產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)達(dá)R2=0.7131*，并確定氮素積累量閾值為1.55 g·株-1。

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