榆林沙區(qū)不同有機(jī)肥施用量對滴灌玉米拔節(jié)期生長及生理性狀的影響

李小煒 田麗 白春梅 李曉韜

摘要：采用不同量有機(jī)肥作為基肥，研究有機(jī)肥對沙區(qū)玉米（Zea mays L.）拔節(jié)期生長及生理性狀的影響。結(jié)果表明，隨著有機(jī)肥施用量的加大，拔節(jié)期玉米株高、莖粗、干物質(zhì)積累量、葉綠素SPAD、N含量、P含量、K含量和光合特征等指標(biāo)總體呈增加趨勢。其中，有機(jī)肥施用量在6 750 kg/hm2左右，玉米株高、干重、葉綠素SPAD、光合特征、N含量、P含量、K含量等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最佳狀態(tài)，故施用6 750 kg/hm2左右有機(jī)肥作為基肥，是榆林沙區(qū)拔節(jié)期玉米生長的最佳施肥量。試驗(yàn)也表明，干旱地區(qū)施用有機(jī)肥，能提高水分生產(chǎn)效率，節(jié)約水源。

關(guān)鍵詞：玉米（Zea mays L.）；有機(jī)肥；拔節(jié)期；生長；榆林沙區(qū)

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）07-0044-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.07.010

Effects of Different Organic Fertilizer Application Rates on Growth and Physiological Characteristics of Drip Irrigated Maize at Jointing Stage in Yulin Sandy Area

LI Xiao-wei1，TIAN Li1，BAI Chun-mei2，LI Xiao-tao1

（1.Yulin University，Yulin 719000，Shaanxi，China；2.Yulin Eighth Middle School，Yulin 719000，Shaanxi，China）

Abstract： Treatment with different amount of organic fertilizer as base fertilizer，the effects of organic fertilizer on the growth and physiological characters of maize（Zea mays L.） jointing stage at arid area were studied. The results showed that the plant height，stem diameter，dry matter accumulation，chlorophyll SPAD，N，P，K content and photosynthetic characteristics of maize at jointing stage showed an increasing trend with the increase of organic fertilizer application amount. When the fertilization amount of 6 750 kg/hm2，plant height，dry weight， chlorophyll SPAD，photosynthetic characteristics，N，P，the K content of growth，physiological indicators achieved the best condition，so the application of 6 750 kg/hm2 organic fertilizer as base fertilizer was the optimum fertilization in Yulin Sandy Area at jointing stage of maize growth. The experiment also showed that applying organic fertilizer in arid area could improve water production efficiency and save water source.

Key words： maize（Zea mays L.）； organic fertilizer； jointing stage； growth； Yulin Sandy Area

榆林北部為毛烏素南緣風(fēng)沙草灘區(qū)，面積約15 800 km2，占陜西省榆林市總面積的30%左右，屬于農(nóng)牧交錯地帶，氣候干旱少雨，低溫，特別是農(nóng)田生態(tài)環(huán)境脆弱[1]。在沙區(qū)玉米（Zea mays L.）種植過程中，存在土地貧瘠、保水保肥效率低下、化肥使用過多、肥料利用率低下、成本高、產(chǎn)量低、土壤理化結(jié)構(gòu)進(jìn)一步惡化等問題[2，3]。施用有機(jī)肥能夠給玉米提供大、中、微量元素均衡營養(yǎng)，顯著提高產(chǎn)量，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力[4，5]，維持沙區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)沙區(qū)玉米栽培、土地利用的可持續(xù)發(fā)展。

綠肥是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的有機(jī)結(jié)合體[6]，是一種可再生資源，含有優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)成分，對提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)有很大的促進(jìn)作用[7-9]，也為合理使用有機(jī)肥資源，有機(jī)肥替代部分化肥，實(shí)現(xiàn)2020年化肥使用零增長目標(biāo)做出貢獻(xiàn)[10]。

拔節(jié)期是玉米發(fā)育的關(guān)鍵時期，是生長最旺盛的時期，拔節(jié)期的株高、莖粗、葉綠素含量等指標(biāo)，特別是干物質(zhì)積累量，直接關(guān)系著灌漿期營養(yǎng)物質(zhì)向子粒的轉(zhuǎn)移和最終的產(chǎn)量。但前人對玉米施肥問題的研究多集中于對產(chǎn)量的影響，關(guān)于施用有機(jī)肥對玉米拔節(jié)期生長的影響涉及甚少[11]，而拔節(jié)期玉米生長狀況恰恰是產(chǎn)量的決定因素。故研究有機(jī)肥對玉米拔節(jié)期生理生長的影響，在生產(chǎn)實(shí)踐中具有重大意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于陜西省榆林市榆陽區(qū)北郊國家農(nóng)業(yè)科技示范園（109°43′E，38°23′N），位于毛烏素沙漠邊緣，屬半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年降水383 mm，蒸發(fā)量約1 900 mm，年日照時間2 900 h，≥10 ℃積溫3 000～3 300 ℃，無霜期167 d，土質(zhì)為風(fēng)沙土[12]。試驗(yàn)地容重為1.40 g/cm3，總孔隙度45.68%，田間持水量16.82%。土壤pH 8.34，有機(jī)質(zhì)5.46 g/kg，全鹽1.12 g/kg，速效氮42.28 mg/kg，速效鉀105 mg/kg，速效磷15.42 mg/kg，全磷0.24 g/kg，全氮0.33 g/kg。

1.2 供試品種及肥料

供試玉米品種為陜單609；供試肥料為由綠肥生產(chǎn)的有機(jī)肥，N+P2O5+K2O≥5.0%，有機(jī)質(zhì)≥45%。

1.3 試驗(yàn)方法

設(shè)置5個施肥處理，分別為施有機(jī)肥3 000、 5 250、6 750、8 250 kg/hm2，以不施有機(jī)肥作對照（CK）。有機(jī)肥播前作為基肥一次施入。各處理統(tǒng)一追施N、P、K滴管肥675 kg/hm2。1個處理3個重復(fù)，小區(qū)面積65.2 m2，采用寬窄行設(shè)計，寬行70 cm，窄行40 cm，株距20 cm。采用水肥一體化管理。

1.4 測定指標(biāo)及方法

生長指標(biāo)測定。于拔節(jié)期測量各處理株高、莖粗，各小區(qū)隨機(jī)測量20株。各小區(qū)隨機(jī)抽取長勢平均的玉米4株，分別測量根、莖、葉的干重，80 ℃下烘烤16 h，稱量。

生理指標(biāo)測定。在拔節(jié)期用手持502型SPAD計測定葉綠素含量。光合特征的測定用CI-340手持光合測量儀測定，在晴天，光照較強(qiáng)的11：30、13：00每個小區(qū)隨機(jī)抽取2株，測量2次，測定部位為旗葉葉片中部，測定葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（E）、氣孔導(dǎo)度（C）、胞間CO2濃度（IntCO），計算水分利用率（WUE，Pn/E）。歸一化值植被指數(shù)NDVI每個小區(qū)同一高度隨機(jī)測量20株。

植株N、P、K含量的測定。用H2SO4-H2O2消煮蒸餾法測定全氮含量，用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定全磷含量，用火焰光度計讀取測定[13]全鉀含量。

1.5 統(tǒng)計方法

不同有機(jī)肥施用量下玉米株高、莖粗、各器官干重、SPAD、NDVI、N含量、P含量、K含量差異均采用單因素方差分析（One-way ANOVA）。統(tǒng)計學(xué)分析采用SAS 8.01數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥施用量對玉米拔節(jié)期生長的影響

從圖1a可以看出，在拔節(jié)期隨著有機(jī)肥施用量的增加，株高總體呈顯著增加趨勢（P<0.05），在施肥6 750 kg/hm2左右株高達(dá)到最大，繼續(xù)追加有機(jī)肥，對玉米株高不起促進(jìn)作用。說明在干旱土壤貧瘠地區(qū)，施用有機(jī)肥促進(jìn)株高生長效果顯著。

從圖1b可以看出，隨著有機(jī)肥施用量的增加，莖粗也呈一個增加趨勢，施肥6 750 kg/hm2莖粗相對不施有機(jī)肥對照（CK）、施用3 000和5 250 kg/hm2有機(jī)肥處理顯著增加（P<0.05）。而施肥8 250 kg/hm2和施肥6 750 kg/hm2之間差異不顯著，說明拔節(jié)期最適施肥量在6 750 kg/hm2左右，進(jìn)一步增加施肥，由于玉米對有機(jī)肥需求量有限，不再對莖粗起促進(jìn)作用。

從圖1c可以看出，隨著施肥量的增加，根、莖、葉各器官干物質(zhì)積累多呈顯著增加趨勢（P<0.05），充分說明有機(jī)肥能顯著增加玉米植株對碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。但施用6 750 kg/hm2和8 250 kg/hm2有機(jī)肥處理間根、莖干物質(zhì)差異不顯著（P>0.05），說明施用有機(jī)肥約6 750 kg/hm2后，繼續(xù)增施有機(jī)肥作為基肥，對干物質(zhì)積累作用不大。

從圖1d可以看出，單株干物質(zhì)積累量隨著有機(jī)肥施用量的增加，近似一個拋物線趨勢，在施肥6 750 kg/hm2左右達(dá)到最大，可以推斷，施用6 750 kg/hm2左右有機(jī)肥作為基肥是拔節(jié)期玉米干物質(zhì)積累的最佳施肥量。

綜上可知，在榆林沙區(qū)施用有機(jī)肥能明顯提高拔節(jié)期玉米的生長狀況。株高、莖粗的增加，莖、葉干物質(zhì)積累的增多，為灌漿期的子粒灌漿提供充分的營養(yǎng)儲備，為高產(chǎn)提供基礎(chǔ)。施用6 750 kg/hm2有機(jī)肥作為基肥是拔節(jié)期玉米生長最佳施肥量。

2.2 有機(jī)肥施用量對玉米拔節(jié)期葉綠素含量（SPAD）的影響

從圖2可以看出，隨著有機(jī)肥施用量的增加，葉綠素含量SPAD總體呈一個增加趨勢，因?yàn)殡S著有機(jī)肥施用量的增加，各類營養(yǎng)物質(zhì)增加，特別是N素的增加，能充分促進(jìn)葉綠素的合成。施用有機(jī)肥促進(jìn)葉綠素的合成，進(jìn)一步促進(jìn)光合作用和干物質(zhì)的積累。

2.3 有機(jī)肥施用量對玉米拔節(jié)期歸一化指數(shù)（NDVI）的影響

從圖3可以看出，隨著有機(jī)肥施用量的增加， NDVI總體呈增加趨勢，說明把有機(jī)肥作為基肥施用，能促進(jìn)玉米整體生長的均勻性。

2.4 有機(jī)肥施用量對玉米拔節(jié)期光合特征的影響

由表1可知，隨著有機(jī)肥施用量的增加，玉米凈光合速率呈增加趨勢，因?yàn)殡S著有機(jī)肥施用量的增加，葉綠素含量由于營養(yǎng)物質(zhì)的增加，特別是氮肥的增加，導(dǎo)致葉綠素合成增加，數(shù)量增多，氣孔凈吸收CO2量增多，另外有機(jī)肥中含有多種中、微量元素，能對光合作用起到促進(jìn)作用。但當(dāng)施肥量為8 250 kg/hm2時，凈光合速率反而下降，原因可能是由于有機(jī)肥施用量的增加，N素增多，過多的N導(dǎo)致葉片可溶性蛋白質(zhì)含量下降，引起凈光合速率降低。

氣孔導(dǎo)度未表現(xiàn)出明顯規(guī)律，原因?yàn)椴煌┓侍幚砉嗨肯嗤鴼饪椎膹埡蠣顩r主要有水分因素所決定。胞間CO2濃度隨著施肥量的增加，未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，原因?yàn)榘gCO2濃度和氣孔導(dǎo)度、凈光合速率、當(dāng)時空氣中CO2濃度等多個因素均有關(guān)系。葉片蒸騰速率隨著施肥量的增加，未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，因?yàn)槿~片蒸騰和灌水條件關(guān)系最為密切，而各施肥處理灌水量相同。水分利用率總體呈增加趨勢，說明增加有機(jī)肥施用，能在干旱地區(qū)使有限的水分生產(chǎn)更多的干物質(zhì)。

2.5 有機(jī)肥施用量對玉米拔節(jié)期整株N、P、K含量的影響

隨著有機(jī)肥施用量的增加，玉米整株N含量呈顯著上升趨勢（P<0.05），充分說明了在土地貧瘠的沙區(qū)，土壤本身養(yǎng)分不足，增施有機(jī)肥能充分為玉米N素積累提供充足的N源。隨著有機(jī)肥施用量的增加，P含量在不施有機(jī)肥（CK）、施用3 000 kg/hm2和5 250 kg/hm2有機(jī)肥3個處理整株玉米體內(nèi)積累量呈顯著增加（P<0.05），但在有機(jī)肥施用量增加至 5 250 kg/hm2以后變化不顯著（P>0.05），充分說明玉米對P素的需求量較少，有機(jī)肥施用量超過一定范圍，繼續(xù)增施有機(jī)肥，不會繼續(xù)提高整株玉米P素積累。不同施肥處理K含量隨著有機(jī)肥施用量的增加呈顯著增加趨勢（P<0.05），說明營養(yǎng)貧瘠的沙土自帶K肥遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足玉米生長需求。

3 小結(jié)與討論

沙區(qū)耕地營養(yǎng)物質(zhì)貧瘠，物理結(jié)構(gòu)脆弱，生態(tài)狀況薄弱。改善耕地的肥力狀況，物理化學(xué)性質(zhì)是首要目標(biāo)。應(yīng)放棄過去以高化肥為代價，以掠奪方式破壞生態(tài)為代價的追求高產(chǎn)。保護(hù)沙區(qū)耕地生態(tài)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，重要性應(yīng)高于對產(chǎn)量的追求。大量施用有機(jī)肥是沙區(qū)減施化肥、改善土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)高產(chǎn)的最佳方案。有機(jī)肥作為基肥配施化肥，相對單施化肥，能明顯促進(jìn)玉米拔節(jié)期株高、莖粗、干物質(zhì)積累、葉綠素含量等生長指標(biāo)，并且隨著有機(jī)肥施用量的增加，各項(xiàng)生長指標(biāo)呈明顯增加趨勢，充分說明了土壤貧瘠地區(qū)大量施用有機(jī)肥增產(chǎn)潛力巨大。

隨著有機(jī)肥施用量的增加，光合特性，特別是水分利用率也呈一個增加趨勢，配合水肥一體滴灌技術(shù)，大大節(jié)約農(nóng)業(yè)用水，保護(hù)沙區(qū)生態(tài)。幾個高有機(jī)肥施用量處理，玉米N含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單施化肥處理，這一方面是有機(jī)肥為玉米生長提供N源，另一方面是有機(jī)肥能促進(jìn)作物對無機(jī)態(tài)氮的吸收，提高化肥氮素利用率，減少土壤化肥殘留，促進(jìn)土壤生態(tài)向良性方向發(fā)展。

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