不同施肥措施對夏玉米田間群體微環境的影響

聶勝委，張巧萍，張玉亭，段俊枝，韓偉鋒，寶德俊，黃紹敏

（1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，河南鄭州450002；2.河南省農業科學院農業經濟信息研究所，河南鄭州450002）

不同施肥措施對夏玉米田間群體微環境的影響

聶勝委1，張巧萍1，張玉亭1，段俊枝2，韓偉鋒1，寶德俊1，黃紹敏1

（1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，河南鄭州450002；2.河南省農業科學院農業經濟信息研究所，河南鄭州450002）

以長期不施肥（CK）為對照，研究單施氮肥（N2）、氮鉀配施（N2K）、氮磷配施（N2P）、氮磷鉀配施（N1PK，N2PK，N3PK，N4PK）對夏玉米田間群體微環境的影響。結果表明，不施肥或缺素施肥（CK，N2，N2K，N2P）措施對玉米大喇叭口期、灌漿期的群體內地面溫度改變較少，溫度較高，氮磷鉀肥配施（N1PK，N2PK，N3PK，N4PK）措施對群體內地面溫度改變較大，溫度較低，二者溫度相差0.2～12.0℃，差異達到顯著或極顯著水平；不施肥或缺素施肥（CK，N2，N2K）處理對玉米大喇叭口期的群體冠層溫度影響較小，溫度較高，氮磷鉀肥配施（N2PK，N3PK，N4PK）處理的群體冠層溫度較低，二者溫度相差0.2～7.0℃；不同施肥措施對大喇叭口期、灌漿期群體內相對濕度，大喇叭口期群體內CO2含量影響較小。通過合理施肥可以改善田間群體微環境，提高玉米的抗逆能力，獲得較高的產量。

施肥措施；玉米季；群體；微環境；影響

施肥對玉米生長、發育以及產量均有非常顯著的影響[1-2]，施用有機肥和化肥對作物有極好的增產效果和持續的增產作用[3-5]；長期施用有機肥與化肥可持續提高玉米產量[6]。在土壤肥力較低情況下，氮磷配施可顯著提高夏玉米生物產量和籽粒產量[7-9]；在干旱年和豐水年，氮磷配施、有機無機肥配施均具有較好的增產效果[10]。氮肥單施的增產作用受水分影響較大，隨著年限的增加，增產作用下降；有機肥配施化肥則受水分影響較小，增產作用則有逐年遞增趨勢[11-12]。在黃淮海平原，施NPK肥的玉米產量最高，施NP肥雖獲得較高產量，但是沒有可持續性[13]；在甘肅平涼，小麥/玉米輪作條件下，長期氮磷肥配施糞肥或者秸稈肥較不施肥、單施氮肥以及氮磷配施的處理相比，可持續獲得較高產量[14]。在南方紅壤上，長期施用有機肥或與化肥配施可以極大地提高玉米產量和增強肥效[6]；NPK化肥配施有機肥玉米產量顯著高于不施肥或者單施無機肥的處理[15]；氮肥單施時玉米對N的農學效率降低，而NPK配施時N的農學效率有上升趨勢[16]。

此外，輪作條件下，長期高施氮量比低施氮量能增加8%的作物殘茬覆蓋度；小麥/玉米輪作，玉米施用廄肥或者秸稈還田配施NPK化肥可以降低近1/2的輪作效應[17]。有機肥和氮肥配施能明顯降低叢枝菌（AM）真菌對玉米的侵染率（MCP）、叢枝著生率（ACP）以及侵入點數（NE）等[18]；而且隨著施用量增加，玉米葉片SPAD值增大[19]。化肥和秸稈配施在促進玉米生長的同時還能延緩葉片衰老，更大程度地增加穗粒數，提高千粒質量和干物質積累速率[20]；有機肥配施氮肥或氮磷鉀肥配施能夠促進夏玉米葉片氮代謝，增強吐絲后期穗位葉硝酸還原酶活性，增加游離氨基酸和蛋白質含量，改善葉片熒光反應[21]；提高玉米籽實氨基酸總量及必需氨基酸含量[22]。長期施用有機肥、NPK、有機肥配施化肥可明顯提高微生物量和堿性磷酸酶活性以及玉米對磷的吸收[23]。與常規施肥相比，調控施肥的玉米群體的N2O排放總量、碳強度降低70%以上，產量顯著增加[24]。

農田小氣候（微環境）是指農田中作物層里形成的特殊氣候，不同農作物、植株密度、株行距、行向、生育期以及葉面積大小等都能形成特定的小氣候[25]。種群分布較均勻的行株距處理較非均勻處理能夠明顯降低近地面空氣溫度和0～5 cm土壤溫度，增加空氣相對濕度，減少棵間蒸發，降低湍流熱通量和土壤熱通量，改變近地面微氣候[26]。研究發現，改變耕作措施也可以改變群體微環境，粉壟耕作對小麥灌漿期群體冠層溫度、群體內地表溫度以及群體內CO2濃度影響較大[27]；在玉米生長季，粉壟耕作后效能夠有效降低土壤溫度，比CK的土壤溫度低1～2℃，同時提高了土壤濕度，降低了群體內溫度[28]。

玉米是我國重要的糧飼、能源和經濟作物，其生產在保障糧食安全、維護社會穩定等方面意義重大。前人有關施肥對玉米生長、發育及產量等方面研究的較多，而關于不同施肥措施對玉米群體微環境的報道則較少。因此，本試驗研究了不同施肥措施對玉米田間群體微環境的影響，旨在為制定合理施肥措施，增強玉米對不良因子的防御能力，獲得高產提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于鄭州國家潮土土壤肥力與肥料效益長期監測站（113°40′E，34°47′N），氣候類型為暖溫帶季風氣候，年平均氣溫14.4℃，＞10℃積溫約5 169℃，年平均降雨量645 mm，無霜期224 d，年日照時數約2 400 h，土壤類型為潮土。試驗開始于1990年，試驗開始時土壤樣品的養分情況為：pH值8.3，土壤有機質（SOM）10.1 g/kg，土壤堿解氮（Alka li-hydrolysableNitrogen）76.6mg/kg，有效磷（Olsen-P）6.5 mg/kg，有效鉀（Exchangeable K）74.5 mg/kg，土壤全氮（Total N）0.65 g/kg，土壤全磷（Total P）0.64 g/kg，土壤全鉀（Total K）16.9 g/kg。通過多年定位施肥，土壤養分在不同施肥措施下逐漸分化趨于穩定。

1.2 試驗設計

試驗小區為完全隨機排列，小區面積為45 m2，每個處理重復3次。本研究選取其中的8個處理，分別為：（1）N2（單施尿素）；（2）N2P（施氮磷肥，不施鉀肥）；（3）N2K（施氮鉀肥，不施磷肥）；（4）N1PK（低量氮肥和磷鉀肥）；（5）N2PK（平衡施肥）；（6）N3PK（高量氮肥和磷鉀肥）；（7）N4PK（高量氮肥和磷鉀肥）；（8）CK（不施肥）。各處理的施肥量如表1所示。N1，N2，N3，N4分別表示不同的施氮量，N2為適宜施氮量，N1相當于N2施肥量的75%，N3相當于N2施肥量的125%，N4相當于N2施肥量的150%。施肥選用的氮肥為尿素（CO（NH2）2），磷肥為磷酸二氫鈣（Ca（H2PO4）2），鉀肥為硫酸鉀（K2SO4）。磷肥、鉀肥作基肥一次施入，氮肥的基追比為6∶4。供試玉米品種為浚單20，等行距種植，行距60 cm，株距19 cm，密度為6.75萬株/hm2，分別在2013，2014年當年6月上旬播種，至當年的9月中下旬收獲。其他田間管理措施各處理均一致。

表1 各處理氮、磷、鉀肥料的施用量 kg/hm2

1.3 測定項目及方法

在玉米大喇叭口期（2013-07-25，2014-07-22）、灌漿期（2013-08-24，2014-08-20）測定田間群體冠層溫度、群體內地表溫度（℃）、群體內二氧化碳含量（CO2，mg/L）、群體內空氣相對濕度（%）、群體內環境溫度（℃）以及最上部完全展開葉SPAD值等指標，成熟期各處理實收測產。

玉米群體冠層和群體內地表溫度用紅外線測溫儀測定，群體內二氧化碳含量（CO2，mg/L）、相對濕度（%）、溫度（℃）用CO2Meter計測定，葉片葉綠素用SPAD計測定。

1.4 數據分析

數據采用Excel，DPS等軟件進行整理分析，用LSD法比較處理間差異性，P≤0.05，P≤0.01表示顯著、極顯著差異水平。

2 結果與分析

2.1 不同施肥措施對玉米產量的影響

從圖1可以看出，CK，N2，N2P，N2K處理的玉米籽粒產量較低，2013，2014年分別為2.07，2.37，6.61，4.06 t/hm2和1.63，1.89，3.28，2.99 t/hm2。N1PK，N2PK，N3PK，N4PK處理的玉米籽粒產量較高，顯著或極顯著高于不施肥或缺素施肥處理，2013，2014年分別為7.74，9.37，8.47，9.49 t/hm2和6.46，6.61，8.60，8.07 t/hm2。

2.2 不同施肥措施對玉米葉片葉綠素含量的影響

葉綠素含量受施肥的影響較明顯。由表2可知，2013年玉米大喇叭口期上部完全展開葉葉綠素（SPAD）含量，CK處理最低，SPAD值為26.36，極顯著低于其他處理；N1PK（35.39），N2（36.17），N2K（36.57）稍高，但是顯著或極顯著低于N2P（45.86），N2PK（41.43），N3PK（45.29），N4PK（44.30）處理。灌漿期穗位葉SPAD值，CK（28.76）處理最小，顯著低于其他處理；N1PK（49.24），N2（41.45），N2K（42.48）處理高于CK，但是均極顯著低于N2P（55.12），N2PK（55.06），N3PK（55.24），N4PK（55.10）處理。

表2 玉米大喇叭口期（上部完全展開葉）、灌漿期（穗位葉）葉片SAPD值比較

2014年與2013年趨勢接近，玉米大喇叭口期上部完全展開葉葉綠素（SPAD）含量，CK（31.38），N2（34.24），N2K（30.51）處理較低；N2P，N2PK，N4PK，N3PK處理較高，SPAD值分別為44.52，46.72，46.88，49.04；CK，N1PK，N2，N2K處理極顯著低于其他處理，而N2P，N2PK，N4PK，N3PK處理間差異不顯著。玉米灌漿期，N2P，N2PK，N4PK，N3PK處理的穗位葉葉綠素含量較高，SPAD值分別為53.95，53.71，55.08，49.49；而 CK（30.95），N2（47.06），N1PK（45.41），N2K（45.19）處理的SPAD值較小，其中，CK處理極顯著低于施肥處理，N2，N1PK，N2K處理顯著或極顯著低于N2P，N2PK，N4PK處理。

2.3 不同施肥措施對玉米群體內地面溫度的影響從表3可以看出，2013年玉米大喇叭口期，CK（34.09℃），N2（34.13℃）處理地面溫度較高，極顯著高于其他處理，N2K（32.62℃），N2P（32.43℃）處理次之，顯著或極顯著高于N2PK（31.37℃），N3PK（31.13℃），N4PK（31.32℃）處理。灌漿期則延續這一趨勢，CK（36.04℃）處理的地面溫度最高，顯著或極顯著高于其他處理（N2除外）；N2，N2K，N2P次之，N2，N2K，N2P處理顯著或極顯著高于N3PK，N4PK處理，其他處理地面溫度則相對較低。

表3 不同施肥措施對玉米大喇叭口期、灌漿期群體內地面溫度的影響 ℃

2014年與2013年趨勢接近，玉米大喇叭口期，CK，N2，N2P，N2PK處理群體地面溫度較高，溫度范圍在41～49℃，N1PK（39.89℃），N4PK（39.74℃），N2K（39.81℃），N3PK（36.74℃）地面溫度稍低，溫度范圍在36～40℃，比其他處理低1～12℃；CK，N2處理顯著或極顯著高于N1PK，N2K，N2PK，N3PK，N4PK處理。玉米灌漿期，CK，N2處理顯著或極顯著高于N1PK，N2PK，N3PK，N4PK處理。

2.4 不同施肥措施對玉米群體冠層溫度的影響

從表4可以看出，2013年玉米大喇叭口期，CK，N1PK，N2，N2K處理的冠層溫度稍高，N2P， N2PK，N4PK，N3PK施肥處理的冠層溫度略低。灌漿期，N1PK，N2，N2K，N2P，N2PK，N3PK，N4PK處理的冠層溫度均低于CK（34.53℃），其中，N3PK（32.31℃），N4PK（33.19℃）顯著或極顯著低于CK，溫度差分別為2.22，1.34℃。

2014年，玉米大喇叭口期，CK，N2，N2K，N1PK，N2P，N2PK處理的冠層溫度較高，均超過35℃，其中，N2（38.90℃）處理溫度最高；N4PK（33.92℃），N3PK（33.33℃）處理的溫度較低，顯著或極顯著低于N2處理。灌漿期各處理間冠層的溫度差異較小。

表4 不同施肥措施對玉米大喇叭口期、灌漿期群體冠層溫度的影響 ℃

2.5 不同施肥措施對玉米群體內二氧化碳、相對濕度的影響

作物群體內二氧化碳（CO2）含量處于動態平衡之中，受大氣CO2含量、土壤CO2釋放量的影響較大，2014年大喇叭口期各處理的群體內CO2含量在處理間差異不大，而灌漿期則有一定差異，群體內CO2含量以N3PK（368.75 mg/L）處理最高，顯著高于CK（348.75 mg/L），N2（352.33 mg/L）處理（圖2），分別高出20.00，16.42 mg/L。而玉米群體內相對濕度，在大喇叭口期、灌漿期，2013，2014年不同施肥措施對玉米群體內的相對濕度影響較小，各處理間差異不顯著（圖3，4）。

3 結論與討論

本研究中，不施肥或缺素施肥（CK，N2，N2P，N2K）處理的玉米籽粒產量較低，而氮磷鉀配施（N1PK，N2PK，N3PK，N4PK）處理的玉米籽粒產量較高，這與以往的研究結論[4，6]相一致，說明本研究選取的試驗材料是正確的。在群體內地面溫度方面，玉米大喇叭口期，2013年CK，N2處理的地面溫度較高，極顯著高于其他處理；2014年，CK，N2，N2P處理群體的地面溫度較高，N4PK，N3PK地面溫度稍低，比其他處理低1～12℃。同樣，群體冠層溫度的調控上也較為明顯，2013年，N2P，N2PK，N4PK，N3PK施肥處理的冠層溫度略低，比CK，N1PK，N2，N2K處理的冠層溫度要低0.5～2℃；2014年，CK，N2，N2K處理的冠層溫度較高，N1PK，N2P，N2PK，N4PK，N3PK處理的溫度較低，其中，N3PK，N4PK處理顯著或極顯著低于N2處理。這說明，在其他管理措施一致下，改變施肥措施可以有效地增強玉米群體對微環境的調控能力。而溫度因子的改善很大程度受玉米光合作用、蒸騰作用以及群體葉面積等的影響較大，而這些又反映在葉片葉綠素含量上。本研究中，N2PK，N3PK，N4PK處理的葉綠素含量高于CK，N2，N2K，N2P處理，葉片SPAD值要高6～30個單位，這正好說明氮磷鉀肥配施能夠提高玉米的光合、蒸騰等功能，促進夏玉米葉片的代謝，改善葉片熒光反應[21]，進而調控微環境中的溫度因子。氮磷鉀肥配合施用取得較高的產量，說明玉米群體對不良環境因子的防御能力較強。

研究初步得出，不施肥或缺素施肥（CK，N2，N2K，N2P）措施對玉米大喇叭口期、灌漿期的群體內地面溫度改變較少，溫度較高，氮磷鉀肥配施（N1PK，N2PK，N3PK，N4PK）措施對群體內地面溫度改變較大，溫度較低，二者溫度相差0.2～12℃，差異達到顯著或極顯著水平。不施肥或缺素施肥（CK，N2，N2K）處理對玉米大喇叭口期的群體冠層溫度影響較小，溫度較高，氮磷鉀肥配施（N2PK，N3PK，N4PK）處理的群體冠層溫度較低，二者溫度相差0.2～7℃。施肥措施對灌漿期群體CO2含量的影響較大，群體CO2含量以N3PK（368.75 mg/L）處理最高，顯著高于CK（348.75 mg/L），N2處理（352.33 mg/L），分別高出20.00，16.42 mg/L。此外，施肥措施對玉米群體內相對濕度影響較小。通過合理施肥可以改善田間群體微環境，提高玉米的抗逆能力，獲得較高的產量。

此外，本研究是在大田條件下進行的，受多種因素的影響較大，所得結論是暫時的，還有待于進一步研究和驗證。

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Effect of Various Fertilization Practices on Micro-environment of Summer Maize's Group

NIE Shengwei1，ZHANGQiaoping1，ZHANGYuting1，DUANJunzhi2，HANWeifeng1，BAODejun1，HUANGShaomin1
（1.Institute ofPlant Nutrient and Environmental Resources，Henan AcademyofAgricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China；2.Institute ofAgricultural Economyand Information，Henan AcademyofAgricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China）

In this manuscript,micro-environment of summer maize's group under various fertilization practices,such as CK（no fertilizer）,N2（inorganic N fertilizer）,N2K（inorganic N and K fertilizer）,N2P（inorganic N and P fertilizer）,NPK（inorganic N and P and K fertilizer,N1PK,N2PK,N3PK,N4PK）,was studied.The results showed that there were little effects of no fertilizer or absent fertilization treatments（CK,N2,N2K,N2P）on maize's group inner ground temperature at belling mouth stage and filling stage, respectively,and had higher temperature values.While NPK fertilization treatments（N1PK,N2PK,N3PK,N4PK）had great influences on group inner ground temperature and had lower temperature values,about 0.2-12.0℃was lower compared with no fertilizer or absent fertilization treatments.Similarly,there were little effects ofnofertilizer or absent fertilization treatments（CK,N2,N2K）on maize's group canopytemperature at bellingmouth stage,and had higher temperature values.While NPK fertilization treatments（N2PK,N3PK,N4PK）had great influences on group canopy temperature and had lower temperature values,about 0.2-7.0℃ was lower compared with no fertilizer or absent fertilization treatments.Moreover,there were little effects ofvarious fertilizations on maize's group relativity humidity at belling mouth stage and filling stage,respectively.And there were little effects on carbon dioxide concentrations at belling mouth stage. So,the micro-environment could be improved through suitable fertilizations and obtained higher yields.

fertilization practices;summer maize season;group;micro-environment;effect

S513.062

：A

：1002-2481（2017）01-0054-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.01.15

2016-07-06

國家自然科學基金項目（31301284）；“十二五”科技支撐計劃項目（2012BAD14B08）；河南省農業科學院優秀青年科技基金項目（2013YQ15）

聶勝委（1979-），男，河南汝州人，副研究員，博士，主要從事長期定位施肥、農田受損生態系統修復以及循環農業等研究工作。