氮肥運籌對地下滴灌玉米產量的影響

鄭 文 生

(黑龍江省水利科學研究院，哈爾濱 150080)

0　引　言

地下滴灌是通過埋設于地下的滴灌帶直接將水和養分均勻、準確輸送到作物根部土壤的灌水方法[1-7]。地下滴灌可以根據作物生長情況通過地埋滴灌管適時、適量地將氮肥輸送到作物根系附近，滿足作物生長對水肥的需求，實現農產品品質改善和產量提高的目的[8,9]。本研究目的是開展地下滴灌氮肥運籌管理對玉米產量的影響研究，利用大田試驗，通過設置不同的施氮量和施氮次數，研究地下滴灌氮肥運籌管理對玉米產量的影響，促進水氮調控更加科學合理，為地下滴灌系統應用推廣提供依據[10-14]。

1　材料與方法

1.1　試驗區概況

黑龍江省水利科技試驗研究中心位于東經126°46′，北緯45°22′之間。屬于中溫帶大陸季風性氣候，冬長夏短，四季分明，雨熱同季，光照充足，全年平均氣溫在3～4 ℃之間，無霜期在100～160 d，年平均降水量多介于400～650 mm。每年春季(3-5月)回暖快、干燥、多大風，蒸發量和日照時數均為全年最高，降水少，易發生春旱，素有“十年九春旱”。 在試驗地取土測定土壤基礎理化性狀，土壤類型為黑土，根據國際制土壤質地分類標準，0～60 cm剖面的土壤均為粉壤土，土壤平均干容重為1.32 g/cm3，平均飽和含水率為34.58%，田間持水率為27.07%，凋萎系數為15.04%；速效氮含量為154.4 mg/kg，速效磷含量為40.1 mg/kg，速效鉀含量為376.8 mg/kg，有機質含量為25.07 g/kg，pH值為7.27。

1.2　試驗設計

根據當地玉米種植經驗采用基肥+追肥模式進行，各處理施用基肥一致，純氮量60.0 kg/hm2，有效磷(P2O5)138.0 kg/hm2，有效鉀(K2O)81.0 kg/hm2。玉米品種為東福1號，試驗采用完全組合設計方法，試驗設置追肥次數和追肥量兩個因素。參照劉洋[17]在黑龍江省進行的施肥管理模式，設置施氮次數1次(拔節期)和3次(拔節期、抽穗期和灌漿期)兩個水平。施氮純氮量取60、120、180 kg/hm2三個水平，共6個處理，試驗設計如表1所列。每個處理3次重復，共計18個試驗小區。采用大壟雙行種植形式，壟距130 cm，壟上行距45 cm，壟間行距85 cm，株距30 cm，每個處理的小區面積為長4 m，寬2.6 m，每公頃保苗50 000 株玉米，滴灌帶埋設于大壟窄行中間，埋深30 cm(見圖1)，各處理灌水量相同，灌水次數和灌水時間相同。

表1　試驗設計表

圖1　地下滴灌示意(單位：cm)

(1)灌水。各處理灌水相同，全生育期灌水3次，分別是拔節期(7月11日)、抽穗期(8月2日)和灌漿期(8月20日)，每次灌水量15 mm。

(2)施氮。根據玉米豐產種植經驗在拔節期、抽穗期和灌漿期按照試驗設計隨水追施氮肥(尿素)；使用30 L壓差式施氮罐灌水施氮，在施氮罐的進口和出口分別安裝精度為5%的壓力表，控制通過施氮罐的壓差和系統首部壓力，施氮罐出口壓力恒定為0.10 MPa，壓差控制在0.05 MPa左右。為保證均勻施氮，每次施氮前需要先灌入一定量的清水，系統穩定后進行施氮，最后對系統進行沖洗[15,16]。

1.3　考種測產

考種取樣在每個小區取玉米3株，分別測定玉米穗長、禿尖長、穗行數和行粒數，風干后脫粒，測定百粒重、穗粒重、玉米籽粒含水率，將單位面積的產量折算成質量含水率為14%的標準重量(GB 1353-2009，玉米)。

(1)穗長、禿尖長。用尺量測各小區選取樣本的穗長、禿尖長。

(2)穗粒數。統計玉米穗行數和每行粒數，計算穗粒數。

(3)百粒重。將測產玉米樣品脫粒后隨機數取樣3次，數取百粒并稱其重量，取平均值為百粒重。

1.4　數據處理和統計分析

試驗所得數據用Excel和SPSS19軟件進行統計分析。

2　結果與分析

2.1　對玉米產量構成要素的影響

玉米產量構成要素是穗長、禿尖長、穗粒數和百粒重，表2是不同施氮次數和不同施氮量玉米穗長、禿尖長、穗粒數和百粒重的平均值和方差分析結果。

表2　施氮次數和施氮量對玉米產量構成要素的影響

注：表中同一列中標有相同小寫字母的數字在P=0.05 水平上差異不顯著，相同大寫字母的數字在P=0.01 水平上差異不顯著(LSD 法)；NS 表示差異不顯著，*表示在0.05 水平上差異顯著，**表示在0.01水平上差異顯著。

由表2可知不同施氮次數和施氮量對玉米穗長影響，一次施氮水平各處理之間差異不顯著，三次施氮水平，T3N180處理與T3N60處理之間在0.05水平差異顯著。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米穗長比一次施氮處理增加了0.54%，三次施氮各處理玉米穗長分別比一次施氮處理增加了-1.85%、1.78%、1.74%；通過施氮量和施氮次數對玉米穗長主體間效應的檢驗分析可知，施氮次數、施氮量和交互作用對玉米穗長影響都不顯著。

由表2可知不同施氮次數和施氮量對玉米禿尖長影響，一次施氮各處理之間和三次施氮各處理之間差異都不顯著。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米禿尖長比一次施氮處理增加了-10.26%，三次施氮各處理玉米禿尖長分別比一次施氮處理增加了1.69%、-10.32%、-22.43%；通過施氮量和施氮次數對玉米禿尖長主體間效應的檢驗分析可知，施氮量對玉米禿尖長影響顯著，施氮次數和施氮量與施氮次數的交互作用對玉米禿尖長影響都不顯著。

由表2可知不同施氮次數和不同施氮量對玉米穗粒數影響，一次施氮各處理之間達到了極顯著水平，三次施氮各處理之間差異達到顯著水平。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米穗粒數比一次施氮處理增加了3.51%，三次施氮各處理玉米穗粒數分別比一次施氮處理增加了10.65%、3.46%、-2.12%；通過施氮量和施氮次數對玉米穗粒數主體間效應的檢驗分析可知，施氮量對玉米穗粒數影響達到極顯著水平，施氮次數對玉米穗粒數影響達到顯著水平，施氮量與施氮次數的交互作用對玉米穗粒數影響達到顯著水平。

由表2可知不同施氮次數和不同施氮量對玉米百粒重影響，一次施氮各處理之間和三次施氮各處理之間差異都不顯著。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米百粒重比一次施氮處理增加了-1.19%，三次施氮各處理玉米百粒重分別比一次施氮處理增加了-2.19%、-0.85%、-0.57%，三次施氮處理都比一次施氮處理相同施氮量的處理百粒重有所下降；通過施氮量和施氮次數對玉米百粒重主體間效應的檢驗分析可知，施氮次數、施氮量和交互作用對玉米百粒重影響都不顯著。

2.2　對玉米產量的影響

表3是不同施氮次數和不同施氮量玉米產量的平均值。

表3　玉米產量的平均值

由表3可知，一次施氮各處理之間差異不顯著，在三次施氮條件下，T3N180與T3N60之間在0.05水平差異顯著。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米產量比一次施氮處理提高了7.60%，三次施氮各處理玉米產量分別比一次施氮處理增加了2.29%、11.36%、9.13%，三次施氮處理均比一次施氮處理相同施氮量的處理產量有所提高。

表4是施氮次數和施氮量對玉米產量的主體間效應檢驗結果。

表4　施氮量和施氮次數對玉米產量主體間效應的檢驗

由表4可知，施氮次數對玉米產量影響達到極顯著水平，施氮量、施氮次數和施氮量交互作用對玉米產量影響不顯著，結果與劉洋在東北黑土區膜下滴灌氮運籌管理對玉米產量影響的結果相似[17]。

根據試驗數據進行回歸分析，建立以施氮次數和施氮量為自變量的玉米產量回歸模型。模型如下：

Y=9 861.14+414.00X1+5.15X2(R2=0.681)

式中：Y為玉米產量；X1為施氮次數；X2為施氮量。

對不同施氮次數和施氮量條件下玉米產量回歸模型進行方差分析，結果表明，回歸方程的擬合檢驗F=10.392>F0.01=6.36，檢驗極顯著，模型擬合的好。正確反映了玉米產量與施氮次數和施氮量的關系，同時判定系數R=0.8252，說明自變量解釋了因變量82.52%的變異性，判定系數較好。

表5是不同施氮次數和施氮量條件下玉米產量回歸模型系數顯著性檢驗結果，由表5可知，在施氮次數(X1)、施氮量(X2)兩個因素中，施氮次數(X1)對玉米產量的影響最為顯著，達到1%的極顯著水平，其次是施氮量(X2)，對玉米產量影響達到顯著水平。

表5　回歸方程系數顯著性檢驗

3　結　語

(1)方差分析可知，一次施氮處理隨著施氮量的增加對穗長、禿尖長和百粒重影響不顯著，對穗粒數影響極顯著，三次施氮處理隨著施氮量的增加對禿尖長和百粒重影響不顯著，對穗長和穗粒數影響顯著；主體間效應分析可知，施氮次數、施氮量及交互作用對穗長和百粒重影響不顯著，施氮次數、施氮次數和施氮量的交互作用對禿尖長影響不顯著，施氮量對禿尖長、施氮次數對穗粒數、施氮次數和施氮量的交互作用對穗粒數影響差異顯著，施氮量對穗粒數影響極顯著。

(2)方差分析可知，一次施氮處理隨著施氮量的增加對玉米產量影響不顯著，三次施氮處理隨著施氮量的增加影響顯著；主體間效應分析可知，施氮次數對玉米產量影響極顯著，施氮量、施氮次數和施氮量的交互作用影響不顯著。

(3)回歸分析建立了以施氮次數和施氮量為自變量的玉米產量回歸模型Y=9 861.14+414.00X1+5.15X2(R2=0.681)，檢驗極顯著，模型擬合的好，正確反映了玉米產量與施氮次數和施氮量的關系。

本試驗僅探討了不同施肥方式對產量和產量構成要素的影響，其生理生化指標和產量形成機制需進一步研究。

參考文獻：

[1]陳渠昌，吳忠渤，佘國英. 滴灌條件下沙地土壤水分分布與運移規律[J]. 灌溉排學報，1999，18(1)：28-31.

[2]李久生，楊風艷，栗巖峰. 層狀土壤質地對地下滴灌水氮分布的影響[J]. 農業工程學報，2009，(3)：25-31.

[3]李援農. 不同灌溉方式入滲條件下的土壤空氣阻滲特性試驗研究[D]. 西安：西安理工大學，2007：14-15.

[4]劉曉英. 滴灌條件下土壤水分運動規律的研究[J]. 水利學報，1990，21 (1)：11-21.

[5]蔣樹芳，萬書勤，馮棣，等. 地下滴灌不同埋深對番茄產量和灌溉水利用效率的影響[J].節水灌溉，2015,(8):26-28.

[6]Camp C R. Subsurface drip irrigation: a review[J]. Transactions of the ASAE，1998，41(5)：1 353-1 367．

[7]Ayars J E, Phene C J, Hutmacher R B, et al. Subsurface drip irrigation of row crops: a review of 15 years of research at the Water Management Research Laboratory[J]. Agricultural water management，1999，42(1)：1-27．

[8]銀敏華，李援農，李昊，等.氮肥運籌對夏玉米根系生長與氮素利用的影響[J]. 農業機械學報，2016，47(6)：129-138.

[9]紀德智.不同氮肥對春玉米氮磷鉀吸收與土壤氮素殘留的影響[D]. 哈爾濱：東北農業大學，2014.

[10]Enciso J, Jifon J, Wiedenfeld B. Subsurface drip irrigation of onions: Effects of drip tape emitter spacing on yield and quality[J]. Agricultural Water Management，2007，92(3)：126-130．

[11]Payero J O, Takalson D D, Irmak S, et al. Effect of irrigation amount applied with subsurface drip irrigation on corn evapotranspiration, yield, water use efficiency, and dry matter production in a semiarid climate[J]. Agricultural Water Management，2008，95(8)：895-908．

[12]Stone K C, Bauer P J, Busscher W J, et al. Narrow row corn production with subsurface drip irrigation[J]. Applied Engineering in Agriculture，2008，24(4)：455-464．

[13]Patel N, Tajput T B S. Effect of drip tape placement depth and irrigation level on yield of potato[J]. Agricultural Water Management，2007，88(1/2/3)：209-223．

[14]高金花，周慶瑜，柏宇，等. DSSAT模型在玉米膜下滴灌模式下的應用研究[J]. 水利水電技術，2016，47(4)：145-149.

[15]Li J, Meng Y, Li B. Field evaluation of fertigation uniformity as affected by injector type and manufacturing variability of emitters[J]. Irrigation Science, 2007, 25(2)：117-125.

[16]Li J, Meng Y, Liu Y. Hydraulic performance of differential pressure tanks for fertigation[J]. Transactions of the ASABE, 2006, 49(6)：1 815-1 822.

[17]劉洋，栗巖峰，李久生. 東北黑土區膜下滴灌施氮管理對玉米生長和產量的影響[J].水利學報，2014，45(5)：529-536.