南疆春播玉米不同配方施肥對玉米生長發育的影響

張文龍王冀川朱錦泉

(1.塔里木大學，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆農業科學院拜城農業試驗站/國家土壤質量阿克蘇觀測實驗站，新疆 阿克蘇 843000)

引言

作為我國主要的糧食作物，玉米在種植面積和產量方面占據首要地位[1，2]，同時在新疆也是主要的糧食作物之一，僅次于小麥[3]。近年來，新疆通過推廣玉米高產品種、滴灌技術以及水肥一體化技術成功提升了玉米產量。然而，伴隨著化肥使用量的增加，過量施肥和不合理的施肥結構導致了化肥流失率上升。氮、磷、鉀是影響玉米生長和產量的3大關鍵養分，在滴灌條件下，國內外學者在玉米配方施肥方面的研究取得了一系列成果。如，李利敏等[6]和曹環等[7]研究指出，合理的氮磷鉀配比能夠有效提高產量，其中氮肥的效果最為顯著，其次是鉀肥，磷肥效果最小。此外，隨著肥料施用量的增加，產量呈現先增加后降低的趨勢。柴育紅等[8]和夏厚禹[9]研究表明，在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水平，而磷肥利用率則低于平均水平。薛垠鑫等[10]通過設置不同氮肥、磷肥和鉀肥配比，對玉米株高、光合速率及產量的肥效進行研究表明，最適宜的肥料配施量為氮肥287kg·hm-2、磷肥144kg·hm-2、鉀肥300kg·hm-2。當然，最佳的氮、磷、鉀肥配比具有明顯的區域性。唐漢等[11]、梁飛等[12]、郭玲玲[13]對其他區域黃淮海地區、遼寧地區、新疆地區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，具有明顯區域差異性。當前研究主要集中氮、磷、鉀配施對農藝性狀、產量等指標的研究，對于水肥一體化條件下配方施肥研究較少，在南疆地區的研究成果更是寥寥無幾。為解釋滴灌條件下配方施肥對玉米生理生長及產量的影響，本試驗在南疆地區以正播“新玉31號”為供試材料，通過比較分析不同配方施肥方式對玉米生理生長及產量的變化規律，旨在確定南疆地區玉米最佳養分施用配比，為南疆干旱區玉米合理施肥提供理論和技術依據。

1 材料和方法

1.1 試驗概況

試驗地點在新疆農業科學院拜城農業試驗站進行，位于新疆拜城縣康其鄉庫爾瑪村，海拔1174.98m，E81°91′54.38″，N41°79′68.42″。屬溫帶大陸性干旱型氣候，年均降水量170mm，蒸發量1538mm；年均氣溫7.6℃，≥10℃有效積溫3316℃，無霜期163d。試驗供試作物為玉米，品種選“新玉31號”，肥料選用庫車昆侖牌尿素(N：46%)，磷肥用富過磷酸鈣(P2O5：30%)，鉀肥用硫酸鉀(K2O：50%)。一膜4行種植，行距配置30cm加50cm加30cm加60cm，株距25cm，小區面積48.1m2。4月20日播種，4月29日出苗，玉米生長期間滴灌9～10次，每次灌水定額30～600m3·hm-2。土壤為棕漠土，播種前土壤養分狀況見表1。

表1 0～20cm供試土壤的養分狀況

根據當地玉米種植實際情況，在阿克蘇地區15個鄉鎮選擇120個有代表性的農戶地里開展長期取土化驗和施肥調查，掌握不同區域、作物、農戶施肥品種、施肥方式以及施肥量等基礎信息，探索建立施肥臺賬制度為優化科學施肥方案奠定基礎。

1.2 試驗設計

田間試驗采用多點重復對比試驗設計，本年度安排3個點進行，試驗設置為4個處理，即配方施肥處理(OPT)，配方施肥無氮處理(OPT-N)，配方施肥無磷處理(OPT-P)，配方施肥無鉀處理(OPT-K)。小區面積3.7m×13m，共48.1m2，隨機區組排列，重復3次。氮磷鉀施用量要根據當地生產實際，試驗采用滴灌灌溉方式，各小區其他田間管理措施相同。

供試肥料為庫車昆侖尿素(N：46%)，磷肥用富過磷酸鈣(P2O5：30%)，鉀肥用硫酸鉀(K2O：50%)。本試驗氮肥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，各處理施肥量見表2。

表2 處理肥料用量

1.3 測定項目及方法

1.3.1 樣品采集與測定

1.3.1.1 土壤分析項目

pH值、有機質、無機氮、有效磷、有效鉀。

1.3.1.2 植株、籽粒分析項目

氮、磷、鉀養分含量。依據國家標準NYT 2017-2011植物中氮、磷、鉀的測定。

所有測試樣品委托新疆農科院土壤肥料與農業節水研究所進行。

1.3.2 生長指標

在玉米開花期測定株高、穗位高、穗長、穗粗等生長指標。在成熟期測定禿尖、產量等指標。

2 結果與分析

2.1 不同配肥處理對玉米生育期的影響

由表3可知，在同一施肥時期不同施肥量各處理對玉米生育期沒有明顯的影響。

2.2 不同配肥處理對玉米農藝性狀的影響

由表4可知，不同缺素處理對玉米農藝性狀有一定的影響，配方施肥處理(OPT)玉米株高、穗長、穗粗等農藝性狀均優于缺乏氮磷鉀元素處理，禿尖長度較不同缺素處理短，經方差分析，差異顯著(P<0.05)，缺氮處理對玉米穗位高度也有一定影響(P<0.05)，其他元素缺乏對玉米穗位高沒有明顯的影響。

2.3 不同配肥處理對玉米生物量的影響

由表5可知，缺素處理都不同程度的降低了玉米生物量，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%，表明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。從收獲指數來看，OPT和OPT-K最高為0.46，而OPT-N最低為0.44。

2.4 不同配肥處理對玉米產量結果表現

由表6可知，各缺素處理對玉米的畝穗數、單穗籽粒重、穗粒數和百粒重均有不同程度的降低影響，進而對總籽粒產量產生了影響。在所有處理中，OPT處理取得了最高的玉米籽粒產量，達1071kg·667m-2。具體而言，OPT-N對玉米籽粒產量的影響最顯著，減產高達31.6%；其次是OPT-P，減產為12.6%；而OPT-K處理減產程度為10.3%。通過方差分析，這些差異均顯著(p<0.05)。綜上所述，不同缺素處理對玉米產量均有顯著影響，其影響程度排序為OPT-N>OPT-P>OPT-K。

表3 玉米施肥時期及物候期記載表

表4 玉米生育性狀統計分析

表5 玉米生物量統計分析

表6 玉米理論產量及產量構成

2.5 不同配肥處理玉米養分利用率

由表7可知，OPT-N處理明顯降低了玉米的氮素吸收量，同時也降低了玉米的磷、鉀吸收量。OPT-P明顯降低了玉米的氮、磷吸收量，但沒有降低了玉米的鉀吸收量。OPT-K明顯降低了玉米的鉀吸收量，同時也降低了玉米的氮、磷吸收量。表明不施肥明顯限制了玉米的養分吸收。

配方施肥(OPT)處理，氮、磷、鉀肥的利用率分別為40.97%、27.64%、59.12%。深入研究了正播玉米測土配方施肥情況下氮肥、磷肥和鉀肥的肥料利用率，為農民玉米施肥提供了理論支持。整體而言，配方施肥處理在各項指標上均優于缺素處理，明顯提高了玉米產量。相較之下，在缺素處理中，各缺素不同程度地減低了玉米產量，其中缺氮的影響最為顯著，其次是缺磷，而缺鉀的影響最小。

表7 玉米養分吸收量

2.6 產量與玉米生理生長指標的相關性分析

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。玉米產量與其他指標間的相關關系見圖1。由圖1可知，玉米產量與株高、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0.64、0.52、0.76、0.65、0.72，根據擬合方程可知，產量與生長指標存在一定相關性，穗長、穗粗、禿尖長也與產量相關性較高，這也直接說明凈穗長、穗粗、禿尖長一定程度上能反映產量水平，而其他指標雖具有相關性，但代表性不強。

圖1 產量與玉米生理生長指標的相關性分析

3 結論

試驗研究區域土壤施肥狀況和大田不同配肥處理試驗結果來看，N、P、K元素缺任何一個都會對玉米生長發育和產量形成有一定的影響，說明為了獲得高產，需要進行合理培肥，具體哪種元素肥料有多大程度上影響玉米生長發育或不同元素肥料對玉米生長發育具體以什么方式影響需要進一步研究。根據試驗研究結果，初步推薦研究區域滴灌玉米氮磷鉀施肥量分別控制在N 225kg·hm-2，P2O5172.5kg·hm-2，K2O 90kg·hm-2左右，可最大限度地確保玉米產量達到節本增效的目的。