一次性施肥方式在夏玉米上的應用效果

嚴旖旎， 石曉旭， 劉海翠， 單海勇， 劉旭杰， 張 晉， 劉 建， 李 贏， 楊美英

(江蘇沿江地區農業科學研究所/南通市循環農業重點實驗室，江蘇南通 226001)

玉米是我國三大糧食作物之一，其種植面積居世界首位，在我國糧食安全中起到不可替代的重要作用[1]。隨著城市化進程的推進，農村人口大量向城鎮遷移，老齡化程度加劇[2]，農村勞動力短缺，影響農業產業發展，嚴重威脅國家糧食安全。宋明元等的研究表明，肥料的種類和施肥方式是影響玉米產量的關鍵因素之一[3]。當前我國農民習慣的玉米施肥方式以“一底三追”為主，且追施多采用撒施，導致部分肥料的養分分布于離根較遠的土體，運移到根系效率很低，肥料易通過氨揮發、徑流、淋洗等途徑損失；農民為了保證產量而施肥過量，不僅降低了肥料的利用效率，也對環境造成污染[4]。合理的一次性施肥方式可以減少施肥次數和勞動力投入，還可以改善玉米的冠層結構及光合特性，是玉米高產高效的重要施肥方式[5]。葉綠素含量對作物產量有重要影響，葉片葉綠素含量的增加，可使光能的吸收與轉化作用增強[6-7]。Xu等研究發現，合理的施肥量和施肥方式能夠保證玉米生長期內的養分供需平衡，增加玉米葉片的葉綠素含量，延長葉面積指數高值持續期，提高其光合速率，從而改善玉米光合性能、提高產量[8-10]。任青等發現，不同施肥方式可通過對葉綠素含量的影響進一步影響糯玉米的產量[11]。前人的研究多集中于不同階段肥料的施用量和施用方式，對一次性施肥條件下玉米產量形成和光合特性的影響研究較少。本研究以蘇玉30為試驗材料，通過比較一次性帶施、條施、穴施3種施肥方式對玉米產量和葉片光合特性的影響，以期為玉米高產穩產栽培技術的推廣提供理論支持和研究方向。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與設計

試驗于2021年6月24日在江蘇沿江地區農業科學研究所薛窯基地進行，土質為沙壤土，0～20 cm土層含有機質20.2 g/kg、全氮1.30 g/kg、堿解氮103.92 mg/kg、有效磷50.97 mg/kg、速效鉀 91.83 mg/kg。

選用玉米品種蘇玉30(國審玉2011022)為試驗材料。蘇玉30由江蘇沿江地區農業科學研究所選育，適宜在江蘇省中南部種植，是江蘇省大面積推廣品種。

2021年6月24日播種，密度為67 500株/km2。株距20 cm，行距窄行30 cm、寬行103 cm。肥料一次性基施，設置3個人工模擬機械直播施肥方式：帶施、條施、穴施，復合肥1 364 kg/km2(N ∶P2O5∶K2O=22 ∶9 ∶9)。設置對照(CK)為常規施肥方式，基肥 ∶5.5葉期追肥 ∶11.5葉期追肥= 3.0 ∶2.5 ∶4.5，2次追肥分別在7月19日和8月9日。每個處理重復3次，每次重復為1個小區，小區面積為92.05 m2(13.80 m×6.67 m)。于9月27日統一收獲。夏玉米生育期氣溫變化見圖1。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 玉米農藝性狀 每個小區選取5株發育一致、健康的玉米植株，定株定點測定拔節期、大喇叭口期、籽粒充實期的株高(cm)，籽粒充實期的穗位高(cm)、莖粗(cm)。

1.2.2 玉米葉片光合參數 采用LI6800便攜式光合測定儀，于成熟期測定各處理的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率。

1.2.3 玉米棒三葉SPAD值和葉片老化指數 于玉米灌漿期、成熟期分2次測定各處理棒三葉(穗位葉及穗上第1葉和穗下第1葉)的SPAD值(采用SPAD-502便攜式測定儀測定)，并計算葉片老化指數：葉片老化指數=1/2(穗位葉SPAD值+穗下葉SPAD值)/穗上葉SPAD值×100。

1.2.4 玉米銹病感染情況 于玉米灌漿期、成熟期分2次測定各處理玉米銹病感染情況，采用目測法調查測產行中植株群體的發病狀況，重點調查棒三葉。根據病情級別劃分標準(表1)，記載每個處理的病級[12]。 每個處理3次重復，每次重復隨機選擇50株長勢相同的玉米植株，觀察其棒三葉的發病狀況，并記錄其等級，各級別病株發生比率=病情級別所占的株數÷50×100%。采用銹病感染指數計算銹病感染情況，銹病感染指數=1×1級病株發生比率+3×3級病株發生比率+5×5級病株發生比率+7×7級病株發生比率+9×9級病株發生比率。

1.2.5 玉米產量及其構成因素 收獲所有小區的玉米，稱出其凈穗產量(kg/hm2)，脫粒機脫粒后稱出其籽粒產量(kg/hm2)，每個處理取10個果穗，分別測量其穗長(cm)、穗行數、單穗總粒數、穗軸質量(g)、粒質量(g)，取平均值。

1.3 統計分析

運用Excel 2010對試驗數據進行整理，用DPS數據處理系統進行數據的多重比較，用SPSS 17.0對數據進行方差分析。

表1 玉米南方銹病病情級別劃分標準

1.4 相關參數計算

產值(元/hm2)=產量(kg/hm2)×玉米單價(元/kg)；

農資投入(元/hm2)=種子成本(750元/hm2)+肥料成本(復合肥2 700元/hm2)；

農機和人工投入(元/hm2)=耕整地(750元/hm2)+播種(750元/hm2)+打藥(750元/hm2)+施肥(750元/hm2)+收獲(750元/hm2)；

收益(元/hm2)=產值(元/hm2)-農資投入(元/hm2) -農機和人工投入(元/hm2)。

2 結果與分析

2.1 一次性施肥方式下玉米的農藝性狀

由表2可知，一次性施肥方式對玉米農藝性狀無顯著影響(P>0.05，下同)。3種施肥方式與CK的變化趨勢一致；其中，帶施條件下的籽粒充實期株高和穗位高相對較高，但差異不明顯。籽粒充實期株高已經定型。

表2 一次性施肥方式下玉米的農藝性狀

2.2 一次性施肥方式下玉米灌漿期和成熟期葉片的光合參數

由表3可知，一次性施肥方式對玉米灌漿期葉片光合參數具有顯著影響(P<0.05)。與CK相比，條施、帶施、穴施條件下的凈光合速率分別提高了5.1%、10.3%、19.2%，且在穴施條件下提高最多；條施、穴施均降低了胞間CO2濃度和氣孔導度；帶施、穴施條件下蒸騰速率分別提高了20.0%、22.9%。由表4可知，一次性施肥方式對玉米成熟期葉片光合參數無顯著影響。與CK相比，3種一次性施肥方式下蒸騰速率顯著增加，而凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導度無顯著變化。

表3 一次性施肥方式下玉米灌漿期的葉片光合參數

表4 一次性施肥方式下玉米成熟期的葉片光合參數

2.3 一次性施肥方式下玉米灌漿期和成熟期棒三葉的SPAD值和葉片老化指數

一次性施肥方式對玉米灌漿期和成熟期棒三葉SPAD值和葉片老化指數影響不顯著(表5、表6)。與CK相比，3種一次性施肥方式下玉米灌漿期葉片老化指數相對較高，但無顯著差異。且帶施、條施、穴施下玉米成熟期葉片老化指數較CK分別下降了1.86%、8.13%、3.33%，在條施條件下葉片老化指數下降幅度較大，但總體差異不顯著。

表5 一次性施肥方式下玉米灌漿期棒三葉的SPAD值和葉片老化指數

2.4 一次性施肥方式下玉米灌漿期和成熟期的銹病感染情況

夏玉米生育后期易受銹病影響[13]，試驗地玉米灌漿期和成熟期均受到不同程度的銹病感染影響。在玉米灌漿期，與CK相比，穴施條件下1級感染情況顯著降低，下降了75.54%；而3級感染情況顯著升高，提高了42.03%；5級感染情況無顯著變化。帶施、條施條件下對銹病感染情況無顯著影響(表7)。在玉米成熟期，與CK相比，帶施條件下的7級感染情況顯著升高，提高了10.76倍，其他施肥方式條件下的銹病感染情況無顯著變化(表8)。

表6 一次性施肥方式下玉米成熟期棒三葉的SPAD值和葉片老化指數

表7 一次性施肥方式下玉米灌漿期的銹病感染情況

表8 一次性施肥方式下玉米成熟期的銹病感染情況

2.5 一次性施肥方式下玉米的產量構成因素

一次性施肥方式對玉米產量構成因素影響不顯著(表9)。與CK相比，穴施條件下玉米的穗長、穗行數、單穗總粒數、穗軸質量、粒質量分別提高了3.82%、5.56%、9.81%、5.43%、7.92%；帶施條件下的禿尖長下降了60.00%，但其變化幅度都不顯著。

2.6 一次性施肥方式下玉米的產量和經濟效益

3種一次性施肥方式間玉米的凈穗產量和籽粒產量均無顯著差異， 但與CK相比均有不同程度的提高。與CK相比，帶施、條施、穴施條件下玉米的凈穗產量分別提高2.80%、0.83%、1.56%，籽粒產量分別提高2.15%、1.10%、2.54%，穴施條件下籽粒產量相對較高，但差異不顯著(圖2)。玉米的收益主要受產量和投入的影響(表10)。玉米價格為2.0元/kg，常規復合肥(22-9-9)價格為 2.0元/kg。3種一次性施肥方式均顯著增加了玉米種植的經濟效益，分別增加了21.6%、19.5%、22.3%，具體體現在施肥次數的減少，減少了農機人工成本，優化了施肥方式，且穴施條件下的收益最高。

表9 一次性施肥方式下玉米的產量構成因素

表10 一次性施肥方式對玉米經濟效益的影響 元/hm2

2.7 相關性分析

由表11可知，凈穗產量與籽粒產量呈極顯著正相關，與灌漿期葉片老化指數呈顯著負相關；籽粒產量與灌漿期葉片老化指數呈顯著負相關；穗長與穗粒數呈極顯著正相關；禿尖長與銹病感染指數呈顯著負相關。

表11 產量及其構成因素與葉片光合特性的相關性分析結果

3 討論

一次性施肥主要是指在作物生長期內只進行一次性施肥，整個生育期內不再追肥[14-15]。玉米穴施肥技術是指將肥料一次性呈穴狀施入玉米根系活躍生長區域的土壤中，即肥料處于玉米的側下方，且與植株保持一定的距離[16]。條施是指將肥料一次性施于2行植株之間的施肥溝中。帶施是指將肥料一次性呈帶狀均勻施于2行植株之間。一次性施肥因其勞動用工少、施肥工序簡化，已經逐漸成為廣泛推行的技術措施[17-19]。一些研究已經證實，全生育期一次性施肥能夠保證作物高產，提高肥料利用率[17-20]。

本研究結果表明，不同的一次性施肥方式對玉米農藝性狀和玉米產量構成因素均無顯著影響。而凈穗產量、籽粒產量與穗長均呈正相關關系，可見農藝性狀良好可改善玉米的產量構成，增加玉米的產量[21]。與CK相比，3種處理的一次性施肥方式能在減少施肥次數的基礎上保證穩產，減少了用工成本。本研究發現，不同的一次性施肥方式對成熟期凈光合速率、灌漿期、成熟期棒三葉SPAD值無顯著影響，但與CK相比，3種一次性施肥方式在灌漿期凈光合速率上均有顯著提高。由相關性分析結果可知，凈穗產量、籽粒產量與成熟期凈光合速率均呈正相關關系，這與前人的研究結果[22]一致。除了施肥效應，土壤、氣候等因素對作物的影響也不容忽視[23-26]。 夏季南方銹病暴發，玉米感染情況嚴重。與CK相比，灌漿期穴施條件對銹病感染情況具有顯著影響，1級感染情況顯著降低，下降了75.54%；而3級感染情況顯著升高，提高了42.03%。與CK相比，成熟期帶施條件下的7級感染情況顯著升高，提高了10.76倍。而銹病對于玉米葉片的損害較嚴重，灌漿期可能導致玉米葉片葉綠素含量下降而影響葉片光合速率，進而影響產量。因此，穴施對玉米銹病感染情況的影響更明顯，可能是施肥方式導致土壤理化性質發生變化，也可能與2021年夏季持續高溫有關，具體原因有待進一步研究。

研究發現，適當的穴施或條施可顯著提高肥料利用率、減少養分損失[27-28]。姜超強等發現，一次性根區穴施比分次施氮、一次性條施分別增產8.8%、9.8%(P<0.05)[29]。本研究條件下，與CK相比，帶施、條施、穴施條件下玉米的凈穗產量分別提高了2.80%、0.83%、1.56%，籽粒產量分別提高了2.15%、1.10%、2.54%，且穴施條件下籽粒產量相對較高，這與前人的研究結果相似；而條施條件下增產效果不明顯。王火焰等研究發現，一次性穴施肥料養分的釋放與玉米的養分吸收相互匹配，較高濃度條件可以持續供應90 d，從而滿足玉米生育期的氮肥需求，提高了肥料的利用效率[30-31]。由此可見，一次性穴施的施肥方式能提高肥料養分利用率，從而達到高產穩產的目標。由于條施化肥施在相鄰玉米植株間，化肥利用率較低；而穴施肥技術避免了因化肥分散分布、沒有針對特定種子而造成的浪費現象[32]，且在不影響產量的前提下，有較好的農藝性狀和抗病效應，節工節本，經濟效益高。

4 結論

一次性施肥方式在夏玉米種植推廣上具有重要意義。與常規的施肥方式相比，一次性施肥可緩解江蘇省肥料利用方式不當、肥料施用頻繁、農村用工短缺等問題，且均可以在不影響產量的前提下，節工節本；穴施方式更能在一定程度上達到玉米增產的效果。但本試驗只是一個預試驗，在一次性穴施肥料的基礎上，能否通過農藝措施及肥料的配比提高增產潛力，有待驗證。實際生產中農民多采用帶施和條施的施肥方式，且多是表面撒施，易造成肥料流失，降低肥料利用率；而人工穴施因需在植株側身挖穴深施，較費時費力。因此，在玉米一次性穴施的基礎上，優化并推廣玉米穴施機具的使用，在玉米的種植推廣及高效穩產上意義重大。