緩釋氮對砂姜黑土區夏玉米干物質積累和產量影響及相關分析

邢永鋒，周文偉，許衛猛，陳國立，魏常敏，李桂芝，宋萬友，萬彥偉，周恩忠，李偉房

（河南省周口市農業科學院，河南周口 466001）

0 引言

【研究意義】砂姜黑土在河南省面積較大、分布較廣，是小麥、玉米主要種植區的一個土壤類型，其耕地面積332.71×104hm2，占全省耕地總面積的37.14%[1、2]，其特點是土壤結構不良，土質黏重，有機質含量低，營養元素缺乏[3]。當前在玉米生產中高產與高肥水、高效矛盾較為突出[4、5]?！狙芯窟M展】Dordas等[6、7]指出，普通尿素由于其速溶性的特點，一次性基施通常造成玉米生育前期氮肥過量而后期營養供應不足的狀況[8]，周寶元等[5]研究發現，緩釋氮相比于普通氮肥，在一次性基施后提高了土壤氮素供應與作物需氮的時空吻合度?！颈狙芯壳腥朦c】緩釋氮與玉米產量及關系分析，已有研究較多[9-10]。但有關砂姜黑土區緩釋氮對夏玉米干物質積累和產量的影響文獻較少。需研究砂姜黑土區緩釋氮對夏玉米干物質積累和產量的影響。【擬解決的關鍵問題】在沿淮砂姜黑土澇漬區以硫包衣尿素為供試肥料，研究在砂姜黑土條件下，緩釋氮對夏玉米干物質積累量與產量的關系分析，砂漿黑土區夏玉米減肥增效、合理施肥，為生產實際提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2019年在河南省周口市農科院基地（N33°37′39″E114°47′40″）進行。土壤類型為砂姜黑土。0～30 cm土層含有機質18.3 g/kg速氮37.23 mg/kg，速效磷6.80 mg/kg，速效鉀196.9 mg/kg，試驗田具有良好的排灌條件。試驗玉米品種為北青340。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

玉米品種密度為6×104株/hm2等行距種植，小區面積24 m2，完全隨機排列，3次重復。設置不施肥（C0）、緩釋氮70 kg/hm2（C70）、140 kg/hm2（C140）、210 kg/hm2（C210）、280 kg/hm2（C280）5種 水平。

1.2.2 測定指標

在拔節期（V6）、抽雄期（VT）、灌漿期（R3）、成熟期（R6），于各小區選取代表性植株5株，并將葉片、莖鞘（莖、葉鞘、雄穗）、穗（穗軸、苞葉、穗柄）和子粒4部分，在105℃條件下殺青4 h，在60℃條件下烘干，至恒定后稱重。

1.3 數據處理

V6干重（X1）、R3葉重（X3）、R6籽粒（X12）是對行粒數（Y）極顯著的變量，V6葉重（X1）、R6籽粒干重（X12）對行粒數（Y）正的變量，而R3葉重（X3）對行粒數（Y）負的變量，分析每個變量（X）與行粒數（Y）的偏相關、t測驗值。

數據采用excel進行處理，用dps9.5軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同緩釋氮水平對夏玉米干物質積累的影響

2.1.1 群體干物質量動態

研究表明，同一氮肥水平下，地上部干物質積累量隨著生育進程的推進呈逐漸增加的趨勢；同一生育時期不同氮肥水平下，拔節期前群體干物質量隨氮肥增加而增加，抽雄后群體干物質積累量隨緩釋氮量的增加呈先增后降的變化趨勢，大小關系為C0＜C70＜C140＜C280＜C210，其中以C210干物質量最大，適量的緩釋氮肥供應有利于玉米群體的生長發育。表1

表1 不同生育時期群體干物質積累Table 1 Dry matter accumulation of population at different growth stages（kg/hm2）

2.1.2 葉干物質量動態

研究表明，整個生育期玉米葉片干物質積累量，隨著生育時期的推進，呈現出先增加后降低變化趨勢，其中以灌漿期值最大；同一生育時期不同氮肥水平下，拔節期前葉干物質量隨氮肥增加而增加，抽雄后玉米葉片的干物質積累量隨緩釋氮量的增加葉片干物質積累量呈先増后降的變化趨勢，其中以C210值最大，一定范圍內施氮能夠提高玉米葉片的干物質積累量。表2

表2 不同生育時期葉片干物質量積累Table 2 Dry matter accumulation of leaves at different growth stages（kg/hm2）

2.1.3 莖+鞘干物質量動態

研究表明，整個生育期玉米莖+鞘合計干物質積累量，隨著生育時期的推進呈現出先增加而后降低的變化趨勢，其中以灌漿期最大；同一生育時期不同氮肥水平下，拔節期前莖和鞘干物質量隨氮肥增加而增加，抽雄后玉米莖和鞘的干物質積累量隨緩釋氮量的增加莖和鞘干物質積累量呈先増后降的變化趨勢，其中以C210值最大，適量的緩釋氮有利于莖稈在總干物質量中的協調分配。表3

表3 不同生育時期莖+鞘合計干物質量積累Table 3 Dry matter accumulation of stem and sheath at different growth stages（kg/hm2）

2.1.4 穗部干物質量動態

研究表明，軸+包葉的干物質量積累從灌漿期到成熟期呈現降低趨勢，且隨緩釋氮施用量增加在灌漿期呈現先増后降趨勢，處理間差異顯著，而在成熟期呈現降低趨勢且在0～210 mg/kg施氮條件下差異不顯著；籽粒干物質量積累從灌漿期到成熟期逐漸增大，且灌漿期及成熟期隨緩釋氮施用量增加籽粒干物質量積累呈先升高后下降趨勢，成熟期C210處理籽粒干物質積累最高，高于其他處理6.5～28.4，施氮有利于提高夏玉米籽粒干物質積累，促進植株光合產物向籽粒的轉運。表4

表4 不同生育時期穗部干物質量積累Table 4 Dry matter accumulation of panicle at different growth stages（kg/hm2）

2.2 不同緩釋氮水平下的產量及其構成因素變化

研究表明，在不同緩釋氮肥條件下，夏玉米穗行數之間存在不同差異性，其中以C210處理穗最長，達到15.6行，大小順序為C210＞C280＞C140＞C70＞C0，C210與C140、C280差異不顯著，與其它處理均達到顯著差異水平；行粒數以C210值最大，達到31.55粒，與其它處理相比均達到顯著行差異；產量以C210最大為8 531.65 t/hm2高于其它處理22.5%～68.3%并且各處理差異顯著，適量的緩釋氮肥供應是夏玉米高產的物質基礎，促進了產量性狀的協調生長，從而有利于高產。表5

表5 產量性狀變化Table 5 Analysis of Yield character

2.3 緩釋氮對器官干物質量與產量因素相關性

研究表明，R6莖+鞘、R6莖+鞘干重與產量性狀呈負相關且，其它器官干物質重與產量性狀均呈正相關關系，且V6葉重、VT葉重、R3葉重、R6葉重、V6莖+鞘、VT莖+鞘、R3軸+苞、R6籽粒重與產量性狀相關系數達0.84～0.94呈極顯著關系。表6

表6 器官干物質量與產量因素相關性Table 6 Correlation analysis of dry matter accumulation and Componets of yield

2.4 緩釋氮對器官干物質量與產量回歸分析

2.4.1 不同生育時期器官干物質量與穗行數回歸分析

研究表明，選出了R3葉片重（X3）、R3軸+苞葉（X9）、R6軸+苞葉重（X10）是對穗行數（Y）極顯著的變量，R3葉片重（X3）對穗行數（Y）正的變量，而R3軸+苞葉（X9）及R6軸+苞葉干重（X10）對穗行數（Y）負的變量，建立了穗行數的最優線性回歸方程：Y=4.750 976 73+0.004 780 314 635X3-0.002 093 486 292 9X9-0.002 810 622 853 7X10復相關系數R=0.997 836，F值=76.761 2，X3、X9、X10與Y之間存在著極顯著的線性回歸關系，多元決定系數R2=0.992 859穗行數的99.78%是由X3、X9、X10等3個因素決定的，剩余因素對穗行數的影響僅為0.71%，可以用該回歸方程來預測穗行數。表7

表7 器官干物質量與穗行數偏相關關系Table 7 The value of partial correlation of row number and organ dry matter quality

2.4.2 不同生育時期器官干物質量與行粒數回歸

研究表明，不同生育時期，器官干物質積累和行粒數之間有真實密切的關系。建立了行粒數的最優線性回歸方程：Y=23.459 147 29+0.010 705 418 317X1-0.014 524 868 479X3+0.006 440 606 599X12復相關系數R=0.993 389，F值=24.962 3X1、X3、X12與Y之間存在著極顯著的線性回歸關系，多元決定系數R2=0.986 823，行粒數的98.682 3%是由X1、X3、X12等3個因素決定的，剩余因素對行粒數的影響僅為1.3177%，可以用該回歸方程來預測行粒數。表8

表8 器官干物質量與行粒數的偏相關關系Table 8 The value of partial correlation of grain number and organ dry matter quality

2.4.3 不同生育時期器官干物質量與千粒重回歸方程

研究表明，R6葉重（X4）、R3軸+苞葉重（X9）、R6軸+苞葉重（X10）是對千粒重（Y）極顯著的變量，R6葉重（X4）對千粒重（Y）正的變量，R3軸+苞葉重（X9）R6軸+苞葉重（X10）對千粒重（Y）負的變量，每個變量（X）與千粒重（Y）的偏相關、t測驗值，建立了千粒重的最優線性回歸方程：Y=285.489 892 3+0.040 627 866 72X4-0.016 644 138 306X9-0.043 011 337 23X10復相關系數R=0.996 423，F值=46.348 2X4、X9、X10與Y之間存在著極顯著的線性回歸關系，多元決定系數R2=0.992 859千粒重的99.29%是由X4、X9、X10等3個因素決定的，剩余因素對千粒重的影響僅為0.71%，可以用該回歸方程來預測千粒重。表9

表9 器官干物質量與千粒重的偏相關關系Table 9 The value of partial correlation of 1000-grain weight and organ dry matter quality

2.5 緩釋氮對器官干物質量與產量因素通徑分析

2.5.1 不同生育時期器官干物質量與穗行數通徑系數

研究表明，R3葉片重（X3）、R3軸+苞葉（X9）、R6軸+苞葉重（X10）的干物質積累量決定了穗行數變異的99.78%三個生育時期器官干物質積累因素的直接通徑系數大小依次為R3葉片重（X3）＞R3軸+苞葉（X9）＞R6軸+苞葉重（X10），在各間接通徑系數中，R3軸+苞葉對穗行數有正向效應（X9→X3→Y=2.483 2），R6軸+苞葉干物質（X10）通過R3軸+苞葉（X9）對穗行數也有正向效應（X10→X9→Y=1.916），其余間接通徑系數為負值，砂漿黑土區夏玉米在緩釋氮施用過程中一定要適當兼顧R3葉片重的適量提高。表10

表10 干物質積累量與穗行數通徑系數Table 10 Dry matter correlation and row number analysis

2.5.2 不同生育時期器官干物質量與行粒數通徑系數

研究表明，V6葉干重（X1）、R3葉重（X3）、R6籽粒（X12）的干物質積累量決定了產量變異的0.986 82%三個生育時期干物質積累因素對行粒數的直接通徑系數大小依次為R6籽粒（X12）＞R3葉重（X3）＞拔V6葉干重（X1），在各間接通徑系數中對產量有正向效應的有，V6葉干重（X1）通過R6籽粒（X12）（X1→X12→Y=2.715 4）、R3葉重（X3）通過R6籽粒（X12）（X3→X12→Y=3.165 2）、R6籽粒（X12）通過V6葉干重（X1）（X12→X1→Y=0.648 4）其余間接通徑系數為負值，整個生育期內，器官干物質之間存在相互協調的關系問題。表11

表11 干物質積累量與行粒數通徑系數Table 11 Dry matter distribution and yield path analysis

2.5.3 不同生育時期器官干物質量與千粒重通徑系數

研究表明，R6軸+苞葉重（X10）的干物質積累量決定了千粒重變異的99.286%三個生育時期干物質積累因素的直接通徑系數大小依次為R6葉重（X4）＞R3軸+苞葉重（X9）＞R6軸+苞葉重（X10）的干物質量，在各間接通徑系數中，R3軸+苞葉重（X9）通過R6葉重（X4），對產量有正向效應（（X9）→（X4）→Y=4.470 1），R6軸+苞葉重（X10）通過R6葉重（X4）對產量也有正向效應（X4→X10→Y=3.356 4），其余間接通徑系數為負值，各生育時期器官干物質之間仍然存在相互協調的關系，在緩釋氮施用過程中應協調兼顧各生育時期器官的協調生長。表12

表12 干物質積累量與產量通徑系數Table 12 Dry matter distribution and yield path analysis

3 討論

3.1 作物生長過程中較高生物產量是獲得較高經濟產量的物質基礎[12]。玉米產量形成包括三部分，即開花吐絲前營養器官的干物質積累部分轉運到子粒中的部分、灌漿期后直接積累于子粒中的部分、營養器官積累后轉運到子粒中的部分[13、14]。緩釋氮肥具有控釋、緩釋的肥效供應特點，通過肥效的緩、控的作用保證了作物生長發育過程良好的氮肥供應[15]，特別是在玉米生育的中、后期，促進了器官營養物質向籽粒轉移和積累[16]。

3.2 逐步回歸分析僅反映對主要因素相關顯著的指標[17]，試驗通過不同生育時期12個器官干物質量與產量因素的相關關系，得相關系數矩陣，結果顯示R3莖+鞘、R6莖+鞘的干物質量與產量因素為負相關關系，其余各生育時期器官干物質量與產量因素之間均顯著正相關，施入氮肥主要影響作物的單位面積粒數從而提高產量[18、19]，可能原因是緩釋氮肥保證了各生育時期的氮素供應，形成了充分而又適宜的葉面積指數及光合效率，促進奠定了器官干物質適宜積累及較高的轉運，奠定了夏玉米在生育中、后期生長和生產性能[20、21]。

4 結論

210 kg/hm2硫包衣尿素的處理可改善灌漿期中前期干物質量積累速率及積累量，特別是在玉米生育后期保持較高的光合作用能力與充足的氮素供應，可提高葉片生理活性，保證較高的光合效能，獲得較高的產量和生物量，減肥增效，緩釋氮210 kg/hm2可作為砂姜黑土區夏玉米推薦氮素施用量。