株間穴施對夏玉米產量和養分吸收的影響

郭 婭，尹煥麗，常 鳳，李嵐濤，趙麗芳，張 倩，王宜倫

（河南農業大學資源與環境學院，鄭州450002）

0 引言

玉米是中國三大糧食作物之一，在中國糧食安全中起到不可替代的重要作用。2017 年中國玉米種植面積達到4239.90 萬hm2，總產量達到2.59 億t，單產約6110.30 kg/hm2[1]。隨著中國人口數量的遞增和耕地面積的不斷減少，農民單方面追求作物產量和經濟效益，存在施肥過量、肥料配比、施肥方式等不合理現象，導致作物吸收利用差，肥料損失、資源浪費[2-3]。為促進農業的可持續發展，IPNI 和IFA 提出“4R”養分管理即選擇正確的肥料品種(Right source)、采用正確的肥料用量(Right rate)、在正確的時間(Right time)將肥料施用在正確的位置上(Right place)。目前大多數研究集中在肥料品種、用量和運籌上，施肥位置的不同直接影響肥效發揮和作物產量，合理的施肥位置是實現作物高產，提高肥料利用率的基礎[4-6]。

目前中國施肥方式有撒施、條施、穴施和灌溉施肥，玉米上的施肥方式主要以條施和穴施為主[7]。表面撒施養分多集中在土壤表面，與根系的接觸面積不夠全面，容易造成養分的損失，資源浪費，而根區施肥可保證肥料與根系活性范圍達到最佳匹配狀態，從而影響養分在土壤中的遷移和轉化，影響根系的形態和分布特征，從而影響作物對養分的吸收和向地上部的轉移，實現增產的目的[8-11]。采用緩釋肥一次性施肥技術不僅能滿足作物生育期養分需求替代常規追肥模式，而且能有效降低氮肥損失，提高氮肥利用效率[12-15]。包膜尿素側下方5 cm 點施成熟期玉米產量，氮磷鉀積累量均最高[4]。華北平原夏玉米氮肥底施8～16 cm 是適宜深度，根系有效吸收磷肥的適宜位置為24 cm[16-17]。控釋氮肥采用株間穴施能夠顯著提高夏玉米產量，減量30%仍能在保證產量的基礎上促進增產[18]。深松30 cm 基礎上氮肥深施15 cm 可促進根系生長，提高玉米產量和氮肥利用率[19]。夏玉米根區施肥優化的施肥位點深度為12 cm[20]。有關夏玉米施肥位置和施肥方式的研究報道多集中在某種單質速效肥料的產量效應、養分吸收或土壤養分盈余等研究方面，關于玉米專用緩釋肥的株間穴施及正位穴施效應鮮見報道。本試驗基于夏玉米專用緩釋肥，研究正位、正行株間穴施和開溝條施3種施肥方式及肥料減量30%穴施對夏玉米產量及養分吸收的影響，以期明確適宜的施肥方式，為夏玉米高產簡化施肥提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年6月—10月，在河南省新鄉市原陽縣河南農業大學現代科教園區(113.56°E，35.63°N)進行。原陽縣屬于溫帶大陸性季風氣候，年平均日照時數約2144.4 h，年平均氣溫15.5℃，年平均降水量573.4 mm，無霜期平均205天。種植制度均為小麥-玉米輪作。土壤基礎理化性狀：pH 7.82，有機質含量18.78 g/kg，有效磷18.86 mg/kg，速效鉀181.49 mg/kg，堿解氮53.87 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗共設5個處理，見表1。

供試肥料為夏玉米專用肥(28-10-12)，其中總氮量的50%為緩釋氮素，選用尿素、包膜尿素（緩釋氮為樹脂、硫黃“雙膜雙控”包膜尿素，釋放期約80天）、大顆粒氯化鉀和磷酸一銨為原料進行摻混，施肥量為750 kg/hm2。對照用過磷酸鈣(P2O516%)、氯化鉀(K2O 60%)。供試玉米品種為‘浚單29’，人工標尺擺播，播種深度3 cm，種植密度為67500株/hm2，試驗小區面積為3.6 m×8 m，3次重復，隨機區組排列。2種穴施施肥方式處理肥料在播種時分別按照不同的施肥位置施入，常規開溝條施在玉米六葉期開溝施入。病蟲草害防治、灌溉等田間管理措施同當地農民習慣一致。

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 土壤樣品分析 在試驗整地前采集耕層土壤，用于測定土壤的基礎理化性狀。用電極法（水土比2.5:1）測定土壤pH 值，重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機質，Olsen 法測定土壤有效磷，NH4OAc 浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀，用堿解擴散法測定土壤堿解氮[21]。

1.3.2 植株樣品分析 玉米成熟期各小區隨機取3株玉米，秸稈與穗分離，在105℃下殺青30 min，溫度調到65 ℃烘干至恒重，然后測其秸稈生物量，籽粒生物量，粉碎后用濃H2SO4-H2O2消煮，AA3 全自動流動注射分析儀測定植株全氮、鉬銻抗比色法(880 nm)測定植株全磷、火焰光度法測定植株全鉀。

表1 不同施肥處理

1.3.3 莖粗和穗位葉葉面積測定 玉米成熟時每個小區標記長勢均勻一致植株5株，量取穗位葉長（從葉領到葉尖）和中部寬度，計算得到夏玉米植株穗位葉面積（長寬乘積法）；莖粗為玉米莖基部的厚度，植株地上部近地面第三間偏平向的莖粗，用游標卡尺測量。

1.3.4 調查與計產 成熟期收獲各小區中間兩行連續30 株玉米，曬干脫粒稱重后，以含水量14%折算作為小區產量，另隨機取10穗考種，調查穗粒數和千粒重。

1.4 計算統計方法

葉面積、增產率、養分積累量的計算見公式(1)、(2)、(3)。

采用Excel 2016、DPS 7.5和Sigmaplot 12.5軟件進行數據統計分析和圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同處理對夏玉米產量及其構成因子的影響

從表2 可以看出，施氮顯著增產9.22%～30.89%，株間穴施(R10)較開溝條施(BF)增產3.70%、較70%R10 顯著增產19.02%。肥料減量30%產量顯著降低12.88%～16.56%，正位穴施與株間穴施產量無顯著差異。株間穴施的穗粒數和千粒重均較高，穗粒數較開溝條施提高4.58%。株間穴施較開溝條施具有較好的增產效果。

2.2 不同處理對夏玉米果穗及植株表觀性狀的影響

施氮增加夏玉米穗粗、穗長和莖粗，分別平均增加6.06%、12.07%和25.61%，顯著增加穗位葉面積47.37%～65.53%。各項表觀性狀均顯示，株間穴施＞開溝條施；肥料減量30%株間穴施和正位穴施差異不顯著（圖1）。株間穴施(R10)夏玉米果穗粗為70%R10的1.88 倍，差異顯著。說明株間穴施通過提高夏玉米果穗及植株表觀性狀提高產量。

2.3 不同處理對夏玉米地上部生物量的影響

圖2表明，施氮顯著提高夏玉米地上部生物量，提高幅度為14.82%～35.27%。R10 地上部生物量最高，為15627 kg/hm2。株間穴施(R10)較開溝條施(BF)地上部生物量提高3.56%，較70%R10顯著提高16.73%；肥料減量30%，地上部生物量顯著降低11.28%～15.12%，株間穴施和正位穴施差異不顯著。株間穴施較開溝條施更有利于地上部的生物量的積累。

2.4 不同處理對夏玉米氮磷鉀養分積累量的影響

如表3 所示，施氮提高玉米植株氮磷鉀養分積累量，分 別 提 高29.99%～85.88% ，9.26%～76.76%和36.34%～69.26%。氮磷鉀養分積累量均以R10 最高，相 當 于CK 處 理 的1.86、1.77 和1.69 倍。株 間 穴 施(R10)較開溝條施(BF)氮磷積累量顯著提高11.24%和19.44%，鉀積累提高6.50%；R10 較70%R10 氮磷積累量顯著提高39.28%和52.47%，鉀積累提高22.03%。肥料減量30%，氮、磷養分吸收顯著降低20.13%～30.07%和21.66%～38.19%，同時降低鉀向地上部的轉移，株間穴施和正位穴施差異不顯著。說明株間穴施主要通過促進氮磷向地上部轉移，進而實現相對開溝條施的增產效果。

3 討論

肥料施用的位置效應是指肥料按不同的施肥位置施入土壤后取得的植物生長效應、肥料利用效應、土壤轉化效應及環境承受效應等綜合效應[4]。施肥位置的不同直接關系到肥效的發揮、作物產量的高低，合理的施肥位置是實現作物高產，提高肥料利用率的基礎[5,8]。Nkebiwe 等[6]對1982 年到2015 年40 個田間試驗的1022 份數據進行meta 分析，結果發現：與撒施相比，位置施肥產量提高3.7%，養分含量提高11.9%。玉米種肥靠近穴播玉米5 cm 不等間距施肥方式產量和肥效指標最高[22]。根際深施有助于玉米氮素吸收，增加產量和肥料利用效率[23]。李子雙等[24]通過兩年田間定位試驗分層次施控釋肥料能顯著提高夏玉米的產量，正位溝施產量略高于側位溝施。本試驗研究表明，株間穴施（種側12.5 cm，種下10 cm）更有利于增產。株間穴施(R10)夏玉米籽粒產量最高為8589.81 kg/hm2較開溝條施產量增加3.70%、較70%R10 顯著增產19.02%；肥料減量30%，株間穴施和正位穴施產量差異不顯著（表2）。株間穴施(R10)玉米地上部生物量最高，為15626.57 kg/hm2（圖2）；株間穴施較開溝條施地上部生物量提高了3.56%；株間穴施(R10)較開溝條施(BF)氮磷積累量顯著提高11.24%和19.44%，鉀積累提高6.50%（表3）。說明株間穴施較正位穴施和開溝條施更有利于夏玉米對氮、磷、鉀養分的吸收，促進地上部的生物量累積，進而增加玉米產量。這與楊云馬等[16]針對華北平原玉米底施氮肥適宜深度為種子正下8～16 cm 不同，可能由于本試驗中使用緩釋肥料采用穴施施肥方式，而其使用尿素采用開溝施肥方式。Wang 等[25]通過根箱試驗研究玉米苗期根系形態及苗重發現，包膜肥料施在種子下方更有利于根系的生長伸長，有利于后期植株對養分的吸收利用，可能由于本試驗采用大田試驗玉米生育期完整，較根箱試驗具有更好的田間環境。有研究表明，緩釋肥料種子側下方5 cm 施用能顯著提高氮磷吸收及玉米產量[26]；張務帥[18]研究也表明株間穴施顯著提高玉米產量。

表2 不同處理對夏玉米產量及其構成因子的影響

表3 不同處理對夏玉米植株氮磷鉀積累量的影響 kg/hm2

中國肥料施用量普遍較高，但作物產量和肥料利用率卻在逐漸下降。在保障玉米穩產、高產前提下合理的減量施肥旨在尋找作物養分需求與土壤養分供應之間的平衡關系，實現作物高產高效的目的[26]。減量施肥一定程度關系到作物的性狀、產量及品質，減施氮肥對烤煙內在化學品質沒有顯著影響，減量30%有效地提高了烤煙的氮肥利用效率[27]。肥料減量40%番茄果實N、P、K 養分含量最高，有利于促進養分吸收，滿足作物需求，有效提高番茄產量，改善番茄品質[28]。6種緩/控釋尿素減量20%(N 180 kg/hm2)較普通尿素(N 225 kg/hm2)玉米籽粒產量差異不顯著[29]。氮肥減施15%不會造成玉米減產[30]；本試驗研究表明，肥料減量30%平均產量為7191.50 kg/hm2，減產14.72%（表2）。肥料減量30%時夏玉米各項農藝指標均下降，R10 農藝指標與其他處理相比較好。減量30%會使地上部養分吸收降低從而使產量降低（表3）。這與尚輝[31]減少氮磷30%玉米產量無明顯下降結果不一致，可能是所用肥料、土壤質地和肥料施用方式不同導致本試驗減肥30%產量明顯下降，具體減少多少肥料用量和常量施肥產量效果一致還需要進一步探索。研究表明，氮肥減施30%較農民習慣施肥量玉米籽粒產量顯著下降[32]，本研究肥料減量30%，使產量顯著下降，不同施肥方式下氮肥減量30%是否具有減產風險，需要進一步探索。因此，株間穴施較開溝條施更有利于夏玉米地上部氮磷鉀養分吸收從而促進產量增加。株間穴施夏玉米專用肥750 kg/hm2具有較好的增產效果，是當前試驗條件下較好的施肥管理措施。。

4 結論

株間全量肥料穴施較開溝條施增產3.70%，地上生物量增加3.56%，氮、磷顯著增加11.24%和19.44%；肥料減量30%，產量顯著降低14.72%。株間穴施較常規開溝條施更有利于夏玉米地上部氮磷鉀養分吸收從而促進產量增加。株間穴施夏玉米專用肥750 kg/hm2具有較好的效果，是當前試驗條件下較好的施肥管理措施。。