華北地區夏玉米滴灌施肥的肥料效應

李格，白由路，楊俐蘋，盧艷麗，王磊，張靜靜，張銀杰

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華北地區夏玉米滴灌施肥的肥料效應

李格，白由路，楊俐蘋，盧艷麗，王磊，張靜靜，張銀杰

（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所/農業農村部作物營養與施肥重點開放實驗室，北京 100081）

【】通過研究華北地區中低產土壤條件下不同氮、磷、鉀肥施用量在滴灌夏玉米上的肥料效應，從而優化滴灌施肥系統，為夏玉米高效滴灌施肥提供理論依據，推進水肥一體化技術。通過兩年田間試驗，以鄭單958為供試品種，滴灌帶設置為一管帶兩行，氮磷鉀分別設4個處理，其中氮肥處理為0、144、180、216 kg·hm-2（記為N0、N1、N2、N3），磷肥處理為0、72、90、108 kg·hm-2（記為P0、P1、P2、P3），鉀肥處理為0、72、90、108 kg·hm-2（記為K0、K1、K2、K3），氮磷鉀肥料分4次滴施，以研究不同處理對夏玉米產量及不同生育時期干物質積累的影響，分析不同處理下肥料的利用率。（1）華北地區中低產田條件下夏玉米產量隨施氮磷肥的用量呈拋物線性變化，當施氮量為180 kg·hm-2，施磷量為90 kg·hm-2時，作物產量最高；當氮磷肥施用量超過最高產量施肥量時，作物產量隨施氮磷用量的提高呈下降趨勢，但氮肥處理的下降程度差異不顯著，而磷肥施用量超過90 kg·hm-2時，作物產量隨施磷量的提高顯著下降（＜0.05）；在本處理中，夏玉米產量隨施鉀量的提高，均呈增加趨勢。（2）不同施肥處理對夏玉米生育前期干物質積累幾乎沒有影響，在灌漿期與收獲期時干物質積累與施氮量、施磷量均呈拋物線性變化，變化趨勢與產量基本相同。（3）不同處理的氮磷鉀肥利用率不同，分別為33.39%—58.44%、14.15%—28.88%、54.70%—65.75%，當夏玉米產量最高時的氮、磷、鉀肥利用率兩年平均為51.21%、28.88%、65.75%；在最高產量條件下，氮、磷、鉀肥的平均農學效率分別為8.08、11.41和8.83 kg·kg-1；偏生產力分別為59.88、119.75和100.65 kg·kg-1。在華北地區中低產土壤滴灌施肥條件下，最適宜的氮磷施用量分別為180 kg·hm-2和90 kg·hm-2，當施氮量超過180 kg·hm-2、施磷量超過90 kg·hm-2時，夏玉米產量會出現下降，但隨施鉀量的提高，產量有增加的趨勢。滴灌施肥可獲得較高的氮磷鉀肥利用率，分別為51.21%和28.88%和65.75%。

夏玉米；滴灌施肥；肥料利用率；作物產量；干物質積累量

0 引言

【研究意義】玉米作為我國重要的糧食作物，其產量高低直接影響國家糧食安全和玉米產業的發展。化肥的施用為提高糧食單產、保障我國糧食安全做出了巨大的貢獻。然而隨著化肥的施用，化學肥料的負面作用日益顯現，所以，高效利用化學肥料，提高肥料養分利用效率對保證糧食安全、保護生態環境、節約養分資源、提高農業生產效益都有十分重要的意義[1-2]。目前灌溉施肥被認為是一種高效利用水分和養分的有效方法，滴灌施肥以其較高的肥料利用率、較小的環境污染等獨特的性能和優點被世界各國廣泛采用[3-10]。【前人研究進展】早在1958年BRYAN 和THOMAS[11]在美國阿肯色州對三種肥料使用輔泵和封閉罐系統兩種注肥方式的研究結果表明灌溉施肥具有較好的均勻性。MAMDOUH等[12]在埃及半干旱地區進行田間滴灌試驗的結果表明，240 kg·hm-2的施氮量較120 kg·hm-2的施氮量兩年平均提高小麥產量34.4%。20世紀90年代滴灌技術開始應用于大田作物，并逐步滲透到發展中國家，我國諸多學者[13-21]也對此進行了研究。張經廷等[13]的研究結果為：滴灌條件下，相較于磷鉀肥，玉米對氮肥更敏感。鄧蘭生等[14]通過盆栽試驗表明滴灌施氮處理能顯著提高氮肥利用率，其增幅達8.75%—21.50%，滴灌有利于玉米對氮肥的吸收及生物量的積累。喬健等[16]研究表明滴灌施肥可以顯著提高拔節期至成熟期夏玉米的干物質積累量，增大穗粒數和百粒重，有效提高產量。楊明達等[19]研究指出地下滴灌和地表滴灌均具有良好的灌水均勻度，滴頭流速與產量呈顯著的正線性相關。李金鑫等[20]的研究結果表明適中的水肥耦合模式可以提高產量2.8%，提高肥料利用率28.55%。【本研究切入點】近年來國內學者對滴灌條件下作物的肥料效應研究多集中在新疆、吉林等干旱、半干旱地區，對華北地區夏玉米滴灌施肥條件下的肥料田間效應研究較少，且大多集中于單一氮肥的施用研究，磷、鉀肥施用的研究鮮見報道。華北地區雖屬半濕潤區，但其夏玉米各生育階段輕旱時有發生且水肥利用率低下[22]，對農業生產造成了巨大影響，研究華北地區玉米滴灌水肥一體化的肥料效應，不僅解決階段性干旱問題，而且減少環境污染，同時利于養分及水資源高效利用。【擬解決的關鍵問題】通過滴灌施肥田間試驗，研究不同氮、磷、鉀施用量對夏玉米產量、干物質積累以及養分利用率的影響，為華北地區中低產土壤條件下的夏玉米水肥一體化技術提供科學依據，增強農業可持續發展能力。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2017—2018年在中國農業科學院國際農業高新技術產業園（河北廊坊）進行。該區域年平均溫度為11.9℃，無霜期為183 d，降水量為554.9 mm，屬暖溫帶大陸性季風氣候。土壤類型為潮土，土壤質地為砂質壤土，屬中低產土壤。種植制度為冬小麥夏玉米輪作，一年兩熟。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試作物與土壤 供試玉米品種為鄭單958，河南金博士種業股份有限公司生產。

國家測土配方施肥中心用ASI法[23]對供試土壤的化學性質進行了測定，其性質如表1所示。

1.2.2 供試肥料與滴灌帶規格 供試氮肥為普通尿素（CO(NH2)2），含N 46%，內蒙古博大實地化學有限公司生產；磷肥為磷酸一銨（NH4H2PO4），含N 12%、P2O560%，湖北鄂中化工有限公司生產；鉀肥為氯化鉀（KCl），含K2O 62%，俄羅斯烏拉爾鉀肥股份公司生產。滴灌帶管徑16 mm，壁厚0.2 mm，選用內鑲貼片式滴頭，滴頭間距10 cm，滴頭標稱流量2 L·h-1。

表1 供試土壤基礎化學性質

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 試驗采用田間試驗，隨機區組設計，設置10個處理（其中N2、P2、K2 3個處理由于施肥量一致，因此共用1個小區），重復3次。施肥量由國家測土配方施肥中心采用ASI法推薦[23]，以N、P2O5、K2O分別為180、90、90 kg·hm-2作為中等水平用量，然后各增減20%設置處理，具體試驗設計如表2所示。小區面積32 m2，玉米行距60 cm，株距25 cm。滴灌方式為一管帶兩行，所有肥料按生育時期分4次滴灌施完，分別于玉米苗期滴施20% N、50% P2O5、40% K2O，大喇叭口期滴施50% N、40% P2O5、30% K2O，吐絲期滴施20% N、10% P2O5、20% K2O，灌漿期滴施10% N、10% K2O。其他田間管理按傳統方式進行。夏玉米于2017年6月13日播種，10月12日收獲，2018年6月17日播種，10月10日收獲。

1.3.2 植株樣品采集與測定 分別于玉米拔節期、大喇叭口期、吐絲期、灌漿期、收獲期取各小區代表性玉米植株地上部，其中灌漿期與收獲期將葉片、莖稈、籽粒分開，105℃殺青30 min后75℃烘干并稱重，計算地上部干物質積累量。在樣品養分分析前，將玉米地上部樣品全部粉碎過篩，用于測定植株氮、磷、鉀含量，樣品采用濃H2SO4-H2O2法消煮，流動分析儀（Seal AA3）測定全氮、全磷[24-25]，原子吸收法測定全鉀。

1.3.3 產量及產量結構的測定 收獲期分別將每個小區全部收獲測定其產量，并進行考種。考種的指標為穗長、穗粗、穗行數、穗粒數、百粒重等。

表2 試驗設計

1.4 相關指標計算

地上部氮/磷/鉀素積累量（nitrogen/phosphorus/ potassium accumulation above ground, kg·hm-2）=地上部干物重×地上部干物質含氮/磷/鉀量；

氮/磷/鉀肥利用率（nitrogen/phosphorus/potassium fertilizer use efficiency）=（施肥區植株地上部氮/磷/鉀素積累量-不施肥區植株地上部氮/磷/鉀素積累量）/施氮/磷/鉀肥量×100%；

肥料農學效率（agronomic efficiency of applied fertilizer, kg·kg-1）=（施肥區產量-不施肥區產量）/施肥量；

肥料偏生產力（partial factor productivity of fertilizer, kg·kg-1）=施肥區產量/施肥量。

1.5 統計分析

試驗數據采用Excel 2003和The SAS System for Windows V8進行統計分析和作圖，多重比較采用LSD法（＜0.05）。

2 結果

2.1 不同處理對夏玉米產量及其構成因素的影響

2.1.1 施氮量的影響 由表3可見，在華北中低產條件下，夏玉米產量隨施氮量的變化呈拋物線性變化，當施肥量達到180 kg·hm-2時，作物產量最高，之后，隨施氮量的提高，夏玉米產量出現下降的趨勢，但下降的程度沒有達到顯著水平。通過與不施氮肥處理相比較，不同年份表現出的增產幅度不同，2017年最大施氮增幅為12.84%，而2018年的最大增幅度為19.09%。兩年結果表明，在整體夏玉米產量較高的年份，施氮的增產幅度減少。通過比較夏玉米的產量構成因素，不同年份影響產量的構成因素不同，在產量較低的年份，穗粒數對施氮肥的反應更為敏感，表現為隨施氮量提高，穗粒數增幅較快，而過量施肥時，穗粒數下降也較快；不同年份夏玉米百粒重表現也不同，在產量較高的年份，當過量施用氮肥時，百粒重下降明顯，而在產量較低的年份，過量施用氮肥對百粒重幾乎沒有影響。兩年結果均表明，隨著施氮量的提高作物產量增加，當超過180 kg·hm-2時，夏玉米產量均有一定程度的減產，但差異不顯著。

表3 不同施肥處理的夏玉米產量及其產量構成因素

同列不同字母表示差異在5%顯著水平。下同

Values within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. The same as below

2.1.2 施磷量的影響 由表3可見，在華北中低產條件下，和氮肥效應一樣，夏玉米產量隨施磷量的變化呈拋物線性變化，當施肥量在72—90 kg·hm-2時，每增施1 kg磷肥可以平均增產40.40 kg·hm-2；當施肥量達到90 kg·hm-2時，作物產量最高，之后，隨施磷量的提高，夏玉米產量出現下降的趨勢，且下降程度達到顯著（＜0.05）水平。通過與不施磷肥處理相比較，不同年份表現出的增產幅度不同，2017年最大施磷增幅為7.19%，而2018年的最大增幅度為14.84%。兩年結果表明，在夏玉米整體產量較低的年份，施磷的增產幅度較高。通過比較夏玉米的產量構成因素，不同年份影響產量的構成因素不同，在產量較高的年份，穗粒數對施磷肥的反應更為敏感，表現為隨施磷量提高，穗粒數增幅較快，而過量施肥時，穗粒數下降也較快；不同年份夏玉米百粒重表現也不同，在產量較低的年份，百粒重隨施磷量表現為先增加后減少，當施磷量超過90 kg·hm-2時百粒重下降明顯，而在產量較高的年份，過量施用磷肥對百粒重幾乎沒有影響。兩年結果均表明，隨著施磷量的提高作物產量增加，當超過90 kg·hm-2時，夏玉米產量均有一定程度的減產，且差異顯著（＜0.05）。

2.1.3 施鉀量的影響 由表3可見，在華北中低產條件下，夏玉米產量隨施鉀量的變化呈拋物線性變化，當施肥量在72—108 kg·hm-2時，每增施1 kg鉀肥僅可平均增產0.71%，增產程度未達顯著水平。通過與不施鉀肥處理相比較，不同年份表現出的增產幅度不同，2017年最大施鉀增幅為6.44%，而2018年的最大增幅為13.67%。兩年結果表明，在整體夏玉米產量較低的年份，施鉀的增產幅度增加。通過比較夏玉米的產量構成因素，不同年份影響產量的構成因素均為百粒重，在產量較高的年份，隨施鉀量提高，百粒重增幅較快，而過量施肥時，百粒重則緩慢下降；在產量較低的年份，百粒重隨施鉀量緩慢增加。兩年結果均表明，隨著施鉀量的提高作物產量增加，當超過72 kg·hm-2時，夏玉米產量均有一定程度的增產，但差異不顯著。

2.2 不同處理對夏玉米地上部干物質積累量的影響

2.2.1 不同施氮量的影響 各處理夏玉米干物質積累有相同的趨勢，自出苗至成熟，夏玉米干物質逐漸增多。從圖1可以看出，夏玉米生育前期，施氮量對干物質積累幾乎沒有影響，吐絲期時氮肥用量對干物質積累仍未達顯著水平，之后干物質積累量迅速增加，灌漿期與收獲期時干物質積累與施氮量均呈拋物線性變化，當施肥量達到180 kg·hm-2時，夏玉米干物質積累量最高，之后，隨施氮量的提高，夏玉米干物質積累量出現下降的趨勢，且下降的程度達到顯著（＜0.05）水平。通過與不施氮肥處理相比較，不同年份表現出的干物質積累量增幅相近，2017年、2018年施氮最大增幅分別為29.85%、31.45%。

圖1 不同施氮量對夏玉米地上部干物質積累量的影響

2.2.2 不同施磷量的影響 從圖2可以看出，夏玉米整個生育期間，生育前期不同施磷量對干物質積累影響不大，灌漿期、收獲期通過與不施磷肥處理相比較，不同年份表現出的干物質積累量增幅不同，2017年灌漿期和收獲期施磷最大增幅分別為10.06%和8.56%，而2018年灌漿期和收獲期最大增幅分別為25.50%和16.59%。兩年結果表明，夏玉米生育后期各處理差異較大，特別是收獲期，干物質積累量對施磷量反應更敏感，表現為干物質積累量隨施磷量的提高迅速增加，且增加程度達到顯著（＜0.05）水平；當施肥量達到90 kg·hm-2時，夏玉米干物質積累量最高；之后，隨施磷量的提高，夏玉米干物質積累量出現下降的趨勢，但不同年份下降程度不同，在夏玉米產量整體較高的年份，每多施1 kg磷肥降低干物質積累量21.14 kg·hm-2，而在產量較低的年份，每多施1 kg磷肥相應降低干物質積累量66.12 kg·hm-2。

2.2.3 不同施鉀量的影響 從圖3可以看出，夏玉米生育前期整體干物質積累量較低，變化差異不大，后期夏玉米干物質積累量隨施鉀量的提高而增加，當施肥量達到90 kg·hm-2時，增加幅度變小且未達到顯著水平。灌漿期、收獲期通過與不施鉀肥處理相比較，不同年份表現出的干物質積累量增幅不同，2017年灌漿期和收獲期施鉀最大增幅分別為7.89%和9.53%，而2018年灌漿期和收獲期最大增幅分別為23.50%和14.91%。兩年結果均表明，夏玉米生育后期隨著施鉀量的提高作物干物質積累量增加，當超過90 kg·hm-2時，夏玉米干物質積累量增加幅度減少，且差異并不顯著。

圖2 不同施磷量對夏玉米地上部干物質積累量的影響

圖3 不同施鉀量對夏玉米地上部干物質積累量的影響

2.3 不同處理對夏玉米肥料利用率的影響

2.3.1 施氮量的影響 由表4可見，在華北中低產條件下，夏玉米氮肥利用率隨施氮量的變化呈下降趨勢，施氮量由144 kg·hm-2提高到216 kg·hm-2時，兩年平均氮肥利用率由58.44%降低到33.39%。氮肥農學效率隨施氮量的變化呈拋物線性變化，當施肥量達到180 kg·hm-2時，作物氮肥農學效率最高，之后，隨施氮量的提高，夏玉米氮肥農學效率出現下降的趨勢，但兩年的變化幅度不一致，在夏玉米產量整體較高的年份氮肥農學效率隨施氮量的增降程度大于產量較低的年份。氮肥偏生產力隨施氮量增加呈降低的趨勢，且各處理差異達顯著（＜0.05）水平。

2.3.2 施磷量的影響 由表5可見，在華北中低產條件下，夏玉米磷肥利用率隨施磷量的變化呈拋物線性變化，當施肥量達到90 kg·hm-2時，兩年平均磷肥利用率為28.88%，之后，隨施肥量的提高，2017年磷肥利用率增加幅度不大，差異未達顯著水平，2018年磷肥利用率則出現下降的趨勢，但差異仍未達顯著水平。磷肥農學效率隨施磷量的變化較敏感，表現為隨施磷量提高，磷肥農學效率增幅較快，而過量施肥時，磷肥農學效率下降也較快。兩年結果均表明，隨著施磷量的提高夏玉米磷肥偏生產力均有一定程度的下降，且各處理差異達顯著（＜0.05）水平。

2.3.3 施鉀量的影響 由表6可見，在華北中低產條件下，夏玉米鉀肥利用率隨施鉀量的提高呈增加趨勢，施肥量由72 kg·hm-2提高到108 kg·hm-2時，兩年平均鉀肥利用率由54.70%升高到65.75%，但不同年份表現出的變化幅度不一致，在夏玉米整體產量較高的年份，鉀肥利用率隨施鉀量的提高均勻增加，而在產量較低的年份，當施肥量達到90 kg·hm-2時，鉀肥利用率隨施鉀量提高的增幅減少。鉀肥農學效率和鉀肥偏生產力均隨施鉀量的提高呈下降趨勢，但兩者下降程度不一致，鉀肥農學效率下降程度未達顯著水平，而鉀肥偏生產力下降程度達顯著（＜0.05）水平。

表4 夏玉米氮肥利用率

表5 夏玉米磷肥利用率

表6 夏玉米鉀肥利用率

3 討論

3.1 氮磷鉀肥滴施對夏玉米產量及干物質積累的影響

推進水肥一體化技術已經成為當今農業農村發展新動能的趨勢，已有研究[26-27]表明與常規施肥相比滴灌施肥可以促進作物吸收從而有效提高肥料利用率，未來肥料施用技術研究的重點應是如何根據作物的養分吸收規律優化滴灌施肥系統從而實現水肥資源高效利用。施氮水平影響玉米產量構成因素從而影響產量，朱金龍等[28]的研究結果表明產量和地上部干物質隨施氮量提高而增加，但過高施氮量導致干物質和產量降低。本研究的結果表明，施氮與不施氮相比可平均增產8.95%—15.96%，夏玉米產量隨施肥量的變化呈拋物線性變化，當施氮量超過180 kg·hm-2時，作物產量隨施氮量的提高呈下降趨勢但未達顯著差異，與前人研究[29-30]結果較為一致。張國橋等[31]的研究表明，在滴灌條件下所施磷肥100%隨水分次滴施較磷肥60%基施+40%追施可增加滴灌玉米的穗粒數和千粒重，顯著提高產量10%—25%。劉凱等[32]的研究結果表明隨施磷量提高，夏玉米產量呈現先升高后降低的趨勢，磷肥偏生產力、磷肥農學利用效率和磷肥吸收效率呈現下降趨勢，磷素收獲指數沒有顯著變化。本研究結果為施磷與不施磷相比平均增產3.18%— 11.01%，當施磷量超過90 kg·hm-2時，作物產量隨施磷量的提高呈下降趨勢，且達顯著（＜0.05）差異，與前人研究結果一致。本試驗條件下施鉀與不施鉀相比兩年平均增產8.51%—10.06%，而當施鉀量在72—108 kg·hm-2時，夏玉米產量隨施鉀量的提高均有一定程度的增產，但差異不顯著，與王宜倫等[33]的研究結果相似。產量較高的年份氮、磷、鉀分別平均增產9.34%、4.51%、5.77%，而在產量較低的年份氮、磷、鉀分別平均增產16.70%、8.35%、12.67%，兩年數據表明不同肥料對夏玉米整體增產效果大小順序為氮肥＞鉀肥＞磷肥。

3.2 滴灌施肥對抑制玉米減產的作用

2018年，玉米普遍減產，以本試驗為例，在不施肥氮、磷、鉀情況下，2018年玉米產量較2017年分別下降21.3%、22.5%和21.8%。但是，通過施用肥料，在最高產量情況下，僅減產16.9%，與不施肥相比，抑制玉米產量下降4個百分點以上，說明施肥對抑制減產有重要的作用。通過對不同時期玉米干物質積累量的分析，其抑制減產的作用主要表現在施肥促進了灌漿期和收獲期的干物質積累。所以，在重視施肥對玉米增產作用的同時，施肥對減少玉米在不利環境下的減產作用也必須受到重視。

3.3 滴施對氮磷鉀肥料利用率的影響

肥料利用效率是評價施肥是否合理的重要指標。本試驗條件下氮肥利用率為33.39%—58.44%，其中最高產量下的氮肥利用率為51.21%，而常規施肥條件下該地區施用尿素的氮肥利用率一般為30%左右，施用脲甲醛、包膜尿素等緩控釋化處理的氮肥類型其氮肥利用率為40%—58%[34-35]。本試驗中N1處理的氮肥利用率平均最高達58.44%，可能是由于施氮量對根系生長有顯著影響，氮缺乏會促進根系生長伸長，這有助于增加根系與土壤的接觸面積，從而提高氮的空間有效性。而肥料過度使用可能導致土壤中高濃度的養分，從而抑制根系生長，不利于作物氮素吸收[36]。李青軍等[37]認為磷肥應堅持基施為主的原則，推薦氮肥全部追施，鉀肥50%基施、50%滴施，磷肥一部分基施、一部分滴灌追施，但磷肥追施比例不超過總磷量的50%。本地區常規施肥條件下磷肥利用率一般為20%左右，鉀肥利用率一般為35%—47%[38]，而本試驗氮磷鉀肥則為全部滴施，最高產量下磷肥、鉀肥利用率可達28.88%、65.75%，均高于本地區常規施肥條件下的肥料利用率，這可能是由于本試驗磷鉀肥滴施的次數與分配比例更適合本地區夏玉米的生長發育規律。本研究表明滴灌施肥能夠顯著提高肥料利用率，這與鄧蘭生[14]、XUE等[39]的研究結果相一致。其中兩年的磷肥利用率低磷水平比中磷水平低，這可能是低磷條件下磷肥成為土壤養分限制因子，影響植株生長發育[40]從而導致較低的肥料利用率。

3.4 華北平原滴灌施肥的限制條件

華北平原屬北溫帶季風氣候區，雨熱同季，大部分降雨多集中在夏玉米生長季節，夏玉米生長季節基本不用灌溉即可滿足玉米對水分的要求，在本試驗的兩年中均是這樣，所以，在華北平原夏玉米種植過程中，以灌溉施肥為主要農業措施的節水效應很難體現，這也是當地滴灌施肥技術難以推廣的重要原因。但是，以滴灌施肥來提高肥料養分利用率、減少施肥勞動投入則較為明顯，所以，在華北平原合適的施肥方式需要進一步探討。

4 結論

在華北地區中低產土壤上，滴灌施肥條件下，最適宜的氮、磷施用量分別為180 kg·hm-2和90 kg·hm-2，當施氮超過180 kg·hm-2、施磷量超過90 kg·hm-2時，夏玉米產量會出現下降，隨施鉀量的提高，產量有增加的趨勢。滴灌施肥可獲得較高的氮、磷、鉀肥利用率，分別為51.21%和28.88%和65.75%。

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Effect of Drip Fertigation on Summer Maize in North China

LI Ge, BAI YouLu, YANG LiPing, LU YanLi, WANG Lei, ZHANG JingJing, ZHANG YinJie

(Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081)

【】 The experiment was carried out to study the fertilizer effects of different nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer application rates on summer maize under low-yield soil conditions in North China, and provided a theoretical basis for high-efficiency drip fertigation of summer maize, in order to optimize drip fertigation system and promote the technology of water and fertilizer integration. 【】Maize variety “Zhengdan 958” was used as materials in the two-year field experiment. Under the condition of one tube with two rows of drip fertigation belts, the experiment was subjected to four treatments for nitrogen, phosphorus and potassium respectively, of which nitrogen fertilizer treatments were 0, 144, 180, and 216 kg·hm-2(denoted as N0, N1, N2, and N3, respectively), phosphate fertilizer treatments were 0, 72, 90, and 108 kg·hm-2(denoted as P0, P1, P2, and P3, respectively) and potassium fertilizer treatments were 0, 72, 90, and 108 kg·hm-2(denoted as K0, K1, K2, and K3, respectively). The nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers were divided into four times by drip fertigation. The study analyzed the effects of different nitrogen, phosphate and potassium application rates on crop yield and the dry matter in different growing stages of summer maize, and analyzed the fertilizer use efficiency. 【】 (1) The yield of summer maize under the conditions of low-yield field in North China showed a parabolic linear change with the rates of nitrogen and phosphorus fertilizer. The crop yield was the highest when the nitrogen application was 180 kg·hm-2and the phosphorus application was 90 kg·hm-2. When the nitrogen and phosphorus fertilizer application exceeded the maximum yield fertilization amount, the crop yield decreased with the increase of nitrogen and phosphorus application, but the difference of nitrogen fertilizer treatment was not significant. And when the application rate of phosphate fertilizer exceeded 90 kg·hm-2, the yield of crop decreased significantly with the increase of phosphorus application (＜0.05). In this treatment, the yield of summer maize increased with the amount of potassium applied. (2) Different fertilization treatments had little effect on the dry matter accumulation of summer maize in the early growth stage. The change of crop yield and the dry matter accumulation showed the same parabolic linear change along with the increase of nitrogen application rate and phosphorus application rate in the filling period and harvesting period. (3) The use efficiencies of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers were 33.39%-58.44%, 14.15%-28.88% and 54.70%-65.75%, respectively. The nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer average use efficiencies were 51.21%, 28.88% and 65.75%, respectively, when the yield of summer maize was the highest. The average agronomic efficiency of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers were 8.08 kg·kg-1, 11.41 kg·kg-1and 8.83 kg·kg-1, respectively, under the highest yield conditions. At this point, the average partial factor productivity of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers were 59.88 kg·kg-1, 119.75 kg·kg-1and 100.65 kg·kg-1, respectively.【】Under the conditions of drip fertigation in low-yield soil in North China, the optimum nitrogen and phosphorus application were 180 kg·hm-2and 90 kg·hm-2, respectively. The yield of summer maize would decrease when nitrogen application exceeded 180 kg·hm-2or phosphorus application rate surpassed 90 kg·hm-2, but the yield of summer maize would increase along with the increase of potassium application. Drip fertigation could obtain higher nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer use efficiency, which was 51.21%, 28.88% and 65.75%, respectively.

summer maize; drip fertigation; fertilizer use efficiency; crop yield; dry matter accumulation

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.11.008

2018-12-17；

2019-02-26

國家科技支撐計劃課題（2015BAD23B02）

李格，E-mail：lige_gege@126.com。通信作者白由路，E-mail：baiyoulu@caas.cn

（責任編輯 李云霞）