配方施肥對滴灌玉米生理生長及產量的影響

摘 要：【目的】研究新疆南疆地區配方施肥對滴灌玉米生理生長及產量影響。

【方法】以玉米品種新玉31號為供試材料，采取多點對比重復試驗設計，設置4個處理：（1）配方施肥處理（OPT）；N 15 kg/667m2，P2O5 11.5 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2；（2）配方施肥無氮處理（OPT-N）；N 0 kg/667m2，P2O5 11.5 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2；（3）配方施肥無磷處理（OPT-P）；N 15 kg/667m2，P2O5 0 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2;（3）配方施肥無鉀處理（OPT-P），N 15 kg/667m2，P2O5 0 kg/667m2，K2O 0 kg/667m2，分析不同配方施肥對滴灌玉米農藝性狀、光合特性（凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、細胞間隙CO2濃度（Ci））、產量及肥料利用效率的變化。

【結果】（1）配方施肥處理玉米株高、葉面積、光合特性和產量呈現最佳效果。（2）配方施肥處理比配方施肥無氮處理、配方施肥無磷處理、配方施肥無鉀處理提高經濟效益分別為602.4、316.8、220.8元/667m2。（3）玉米產量與凈光合速率、蒸騰速率、株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長均呈現線性關系，其中產量與凈光合速率的相關性較高，穗長、穗粗、禿尖長與產量相關性亦較高，凈光合速率、穗長、穗粗、禿尖長一定程度上能體現產量，而其他指標雖具有相關性，但代表性不強。

【結論】N 15 kg/667m2、P2O5 11.5 kg/667m2、K2O 6 kg/667m2 配方處理可作為新疆南疆玉米節本增效的配方施肥組合。

關鍵詞：滴灌玉米；配方施肥；生理生長；產量

中圖分類號：S27 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2024）04-0878-07

0 引 言

【研究意義】玉米是新疆主要的糧食作物之一，種植面積僅次于小麥［1-3］。氮、磷、鉀養分含量影響作物生長發育狀況和產量。新疆南疆為灌溉農業，農業用水利用效率尚需提高。氮、磷、鉀是玉米生長發育所需的大量營養元素，高效施肥可以增加土壤速效養分含量以供應作物吸收利用，對玉米產量貢獻較大［4］。采用水肥一體化模式可以顯著提高作物水肥利用效率，因此，在灌水條件下合理運籌氮、磷、鉀肥，最大程度發揮肥料正交互作用［5］。研究新疆南疆配方施肥對滴灌玉米生理生長的影響，對提高玉米產量有實際意義。【前人研究進展】李利敏等［6］、曹環等［7］研究發現，合理的氮磷鉀配比有效提高產量，氮肥增產效果最明顯，鉀肥其次，磷肥最小，產量隨肥料施用量增加呈先增加后降低的趨勢。柴育紅等［8］、夏厚禹［9］研究表明，測土配方施肥模式下，氮肥利用率和鉀肥利用率接近全國平均值；磷肥利用率低于全國平均值；薛垠鑫等［10］通過設置不同氮肥、磷肥和鉀肥配比，研究玉米株高、光合速率及產量的施肥效應，結果表明，最適宜肥料配施量為氮肥287 kg/hm2、磷肥144 kg/hm2、鉀肥300 kg/hm2。最佳的氮肥、磷肥和鉀肥配比具有明顯的區域性，唐漢等［11］、梁飛等［2］、郭玲玲［12］對其他區域進行了測土配方施肥條件下玉米適宜的氮肥、磷肥和鉀肥配施研究，顯示區域差異性明顯。【本研究切入點】目前相關研究主要集中在氮、磷、鉀配施對農藝性狀、產量等方面，但對于水肥一體化條件下配方施肥研究較少，且集中在新疆南疆地區的研究成果更是鮮見報道。需研究滴灌條件下配方施肥對玉米生理生長及產量的影響。【擬解決的關鍵問題】在新疆南疆干旱區條件下，以玉米品種新玉31號為供試材料，比較分析不同配方施肥方式下玉米生理生長及產量的變化規律，分析新疆南疆玉米最佳養分施用配比，為干旱區滴灌玉米合理施肥提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2022年在新疆農業科學院拜城農業試驗站進行。該試驗站氣候類型屬溫帶大陸性干旱型氣候，年均降水量170 mm，蒸發量1 538 mm。年均氣溫7.6℃，≥10℃有效積溫3 316℃，無霜期163 d。土壤質地砂壤土，肥力中等。0～40 cm：基礎肥力土壤容重1.36 g/cm3，有機質23.59 g/kg，全氮0.89 g/kg，堿解氮34.93 mg/kg，速效磷21.81 mg/kg，速效鉀120.92 mg/kg，pH值7.89。

供試玉米品種為新玉31號，供試肥料為庫車昆侖尿素（含N 46%），磷肥用富過磷酸鈣（含P2O5 30%），鉀肥用硫酸鉀（含K2O 52%）。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

田間試驗采用多點對比重復試驗設計，設置4個處理：（1）配方施肥處理（OPT）；（2）配方施肥無氮處理（缺氮素，OPT-N）；（3）配方施肥無磷處理（缺磷素，OPT-P）；（4）配方施肥無鉀處理（缺鉀素，OPT-K）。小區面積3.7 m×13 m，共48.1 m2，隨機區組排列，重復3次。各小區其他田間管理措施相同。表1

1膜4行種植，行距配置（30+50+30+60） cm，株距25 cm，小區面積48.1 m2。4月20日播種，4月29日出苗。供試肥料為庫車昆侖尿素（含N46%），磷肥用富過磷酸鈣（含P2O5 30%），鉀肥用硫酸鉀（含K2O 50%）。氮肥40%作基肥，60%分3次分別在大喇叭口期、開花期和灌漿期滴灌，隨水追施（每次20%），磷肥和鉀肥一次性作基肥，在犁地前施入。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 樣品指標

土壤： pH 值、有機質、無機氮、有效磷、有效鉀；

植株、籽粒：氮、磷、鉀養分含量由新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所測試。

1.2.2.2 生長指標

玉米開花期測定株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長等生長指標。

1.2.2.3 光合指標

于2021年5月15～17日10：00～20：00連續3日測定各小區玉米光合指標，使用Li-6400便攜式光合測定儀測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）的日變化，每2 h測定1次。每個處理選取3株玉米，測定前標注葉片（定點測定），取平均值。

1.2.2.4 產量及肥料利用效率

產量：成熟期，每小區隨機選取 10 株，將地上部全部收獲，秸稈和籽粒分開，風干后計算籽粒產量。

氮肥農學利用率（kg/kg） = （配方施肥區籽粒產量－不施氮區籽粒產量） /施氮量；

磷肥農學利用率（kg/kg） = （配方施肥區籽粒產量－不施磷區籽粒產量） /施磷量；

鉀肥農學利用率（kg/kg） = （配方施肥區籽粒產量－不施鉀區籽粒產量） /施鉀量。

1.3 數據處理

使用Excel2016和SPSS20.0進行數據統計分析，用origin軟件進行圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 不同配方施肥對玉米農藝性狀的影響

研究表明，配方施肥處理（OPT）的玉米株高大于其它處理，缺素處理（OPT-N、OPT-P、OPT-K）均有不同程度的降低，OPT-N株高最小，缺氮對玉米株高的影響最為顯著。缺素對玉米穗位高無明顯影響，但OPT-N和OPT-P處理降低玉米穗位高較為明顯。缺素處理均減少了玉米穗長、穗粗及禿尖長，其中OPT-N減少最多，其他處理間穗長、穗粗及禿尖長差距較小。表2

2.2 不同配方施肥對玉米生物量性狀的影響

研究表明，缺素處理均不同程度地降低了玉米生物量，與OPT相比，OPT-N的相對生物量為78.51%，OPT-P的相對生物量為89.86%，OPT-K的相對生物量為92.73%，OPT-N處理下生物量影響最大，其次是OPT-P處理，不施鉀肥影響較小。OPT和OPT-K最高為0.46，而OPT-N最低，為0.44。表3

2.3 不同配方施肥對玉米光合特性的影響

研究表明，缺氮素處理玉米的凈光合速率（Pn）、蒸騰強度（Tr）、氣孔導度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）值最低。但在缺磷素處理和缺鉀素處理時這些特性的增長趨勢并不明顯，甚至在OPT-K時，蒸凈光合速率、蒸騰速率Tr和氣孔導度Gs有一定提高。在各種處理組合中，凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度均在OPT-K達到最大，但與OPT差異性較小，分別為19.51 μmol/（m2·s）、6.98 mmol/（m2·s） 、0.36 μmol/（m2·s）；胞間CO2濃度在OPT出現最大值，為284.13 μmol/（m2·s）。玉米在OPT-K和OPT處理中的光合性能最好，N素和P素的缺失對玉米葉片光合特性的影響較為顯著。表4

2.4 不同配方施肥對玉米實測產量的影響

研究表明，OPT的實測產量最高，為974 kg/667m2，OPT-K的實測產量有所減少，相當于OPT的90.55%；OPT-P實測產量進一步降低，相當于OPT的86.44%；OPT-N的實測產量更低，相當于OPT的74.23.0%，不同缺素對玉米產量均有影響，影響程度OPT-N＞OPT-P＞OPT-K處理。其中OPT-N、OPT-P、OPT-K產量分別相差251、132、92 kg/667m2。氮肥農學利用率、磷肥農學利用率、鉀肥農學利用率分別為16.73、11.48、15.33 kg/kg。表5

2.5 產量與玉米生理生長指標的相關性

研究表明，產量作為玉米最重要的經濟指標，與生理生長存在一定關系。玉米產量與凈光合速率、蒸騰速率、株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長均呈現線性關系，決定系數R2分別為0.62、0.12、0.64、0.52、0.76、0.65、0.72，產量與光合指標、生長指標存在一定相關性，尤其是產量與凈光合速率的相關性較高，同時穗長、穗粗、禿尖長也與產量相關性較高，凈光合速率、穗長、穗粗、禿尖長一定程度上能反映產量，而其他指標雖具有相關性，但代表性不強。圖1

3 討 論

農作物與氮磷鉀施肥量以及比例長期處于拮抗和促進的動態平衡當中，并與作物生理生長、產量之間相互影響［13］。在新疆干旱區圍繞著滴灌技術條件下配方施肥的研究已有文獻報道［14-15］，只有當氮磷鉀施肥量效應達到最優時，才能達到最佳的省肥、增產效果。合理氮磷鉀施肥量調控著玉米生理生長指標進而影響產量［16］。黃梓源等［17］、張麗光等［18］研究結果表明，缺素會降低玉米光合特性，最佳氮磷鉀施肥量會提高葉片光合作用。試驗顯示，缺氮素處理玉米的凈光合速率（Pn）、蒸騰強度（Tr）、氣孔導度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）值最低，與上述研究結果一致。

株高、穗位高、穗長、穗粗及禿尖長指標是玉米生長速率的最直接體現，側面反映了吸收水肥基本情況，一定程度上影響作物產量［19］。研究結果表明，配方施肥會增加株高、穗位高、穗長、穗粗及禿尖長，與王繼芳等［20］研究結果一致。試驗條件下，配方施肥處理的玉米株高、穗位高、穗長、穗粗及禿尖長大于其它處理，缺素處理均有不同程度的降低，與王帥［21］研究結果一致。

4 結 論

4.1

配方施肥處理N 15 kg/667m2，P2O5 11.5 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2組合下滴灌玉米農藝性狀、光合特性（凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、細胞間隙CO2濃度（Ci））、產量及肥料利用效率的效果最佳。

4.2 玉米產量與凈光合速率、蒸騰速率、株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長均呈現線性關系，其中產量與凈光合速率的相關性較高，同時穗長、穗粗、禿尖長也與產量相關性較高，凈光合速率、穗長、穗粗、禿尖長一定程度上能反映產量，而其他指標雖具有相關性，但代表性不強。

4.3 新疆南疆滴灌玉米氮磷鉀施肥量在N 15 kg/667m2，P2O5 11.5 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2時，可最大限度地提高玉米產量。

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