膜下滴灌條件下不同施肥配比對玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

摘要：在沈陽地區(qū)大田中布設(shè)田間小區(qū)試驗，研究了膜下滴灌條件下氮肥、磷肥和鉀肥的不同配比模式對玉米（Zea mays L.）的生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。試驗設(shè)置了4種不同施肥配比和1個對照，觀測了不同處理下玉米子粒的蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量以及玉米株高、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量等指標。試驗結(jié)果表明，覆膜條件下不同的氮磷鉀施肥配比對玉米生長發(fā)育過程及產(chǎn)量的影響達到顯著水平；覆膜條件下利用滴灌施肥，在施用相同基肥的條件下，氮肥、磷肥和鉀肥配比（N∶P2O5∶K2O）為1.00∶0.50∶0.50時有利于提高玉米干物質(zhì)積累，促進植株生長發(fā)育，顯著提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：膜下滴灌；玉米（Zea mays L.）；肥料配比；生長發(fā)育；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）06-1307-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.007

Abstract： The effects of different fertilizer proportion of nitrogen， phosphate and potash fertilizer on the growth， yield and quality of corn with fertigation by drip irrigation under film was studied in Shenyang. 5 different fertilizer treatments including a comparison treatment were set. The contents of protein， fat and starch， and plant height， leaf area index， dry matter accumulation and yield of corn under different treatments were observed during the whole growth period of corn. The results showed that different NPK fertilization proportions with fertigating by drip irrigation under film had significant effect on the growth， quality and yield of corn. Under the same initial fertilizer condition， proportion of N，P and K was 1.00∶0.50∶0.50 was conducive to the improvement of dry matter accumulation， the growth of plants， quality and yield of corn.

Key words： drip irrigation under plastic film； corn（Zea mays L.）； fertilizer proportion； growth； yield； quality

施肥是提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)的重要措施[1]，滴灌水肥一體化是一項環(huán)境友好的精準農(nóng)業(yè)技術(shù)，該技術(shù)可以控制灌水量、施肥量和灌溉施肥時間，利用滴灌系統(tǒng)把肥料輸送到作物根部周圍，提高肥料利用率，減少化肥消耗量[2，3]。目前，許多學(xué)者針對設(shè)施蔬菜、棉花等作物展開了滴施對作物影響的研究。葛曉光等[3]研究了密度、施肥量和灌水量對甜椒生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響。馮紹元等[4]進行了滴灌棉花水肥耦合效應(yīng)的田間試驗研究，同時建立了滴灌條件下產(chǎn)量與水肥耦合的方程。研究表明施肥是調(diào)控農(nóng)田系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要手段，但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上單純依賴化肥，過量施肥現(xiàn)象十分嚴重[5]，不僅沒有起到增產(chǎn)的效果，大量施用無機化肥對環(huán)境造成巨大壓力[6]。玉米對氮素營養(yǎng)比較敏感，有關(guān)氮肥對玉米產(chǎn)量影響的報道較多[7-9]。針對玉米對水肥耦合的研究多集中在單一種類的肥力對玉米各項指標的影響上，但在滴施條件下不同施肥配比對玉米生產(chǎn)的影響，以及玉米生產(chǎn)中適宜的氮磷鉀施肥配比還沒有深入的研究。

本研究針對大田玉米，在覆膜滴施條件下研究不同的氮磷鉀施肥配比對玉米生產(chǎn)的影響，以找出大田玉米生產(chǎn)的最優(yōu)肥配比方案，為提高水肥利用效率，實現(xiàn)玉米生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、節(jié)水和生態(tài)友好的綜合目標提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗基地進行。試驗基地位于沈陽市沈河區(qū)，北緯41°49′26″，東經(jīng)123°34′72″，海拔高度55 m，年平均氣溫11 ℃，年平均降水量721.9 mm，年平均蒸發(fā)量1 300 mm，無霜期183 d。災(zāi)害天氣主要是春季干旱和夏季暴雨。試驗地土壤為沙性棕壤土，其耕層基礎(chǔ)理化性狀見表1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗材料為玉米，品種為佳玉338。灌溉方式為重力滴灌，滴灌管直徑16 mm，壁厚0.6 mm。滴頭間距30 cm，流量為2.4 L/h。

基于2012年農(nóng)業(yè)部專家組根據(jù)測土配方施肥成果對遼寧不同產(chǎn)量水平的玉米施肥提出的指導(dǎo)建議，試驗將不同的氮、磷、鉀施肥比例作為變量，共設(shè)5個處理，各處理的氮磷鉀施肥量及比例見表2。表中的數(shù)值為玉米整個生育期的追肥總量，生育期內(nèi)分2次追施，每次追施表2中施肥總量的一半，分別于小區(qū)內(nèi)50%玉米達到拔節(jié)期和抽雄期時開始追肥。試驗設(shè)置3個重復(fù)，共計15個試驗小區(qū)，試驗小區(qū)的規(guī)格為3 m×10 m。

1.3 監(jiān)測指標

1.3.1 品質(zhì)指標 玉米子粒的蛋白質(zhì)、可溶性糖和淀粉均用近紅外快速品質(zhì)分析儀監(jiān)測，儀器型號為FOSS INFRATECTM 1241 ANALYZER。

1.3.2 產(chǎn)量指標 在玉米果實成熟期，每個小區(qū)取20株測定產(chǎn)量，并換算成每hm2產(chǎn)量。

1.3.3 生長發(fā)育指標 分別在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期和成熟期，每個處理選擇具有代表性的連續(xù)3株植株作為監(jiān)測樣本。將植株按根、莖、葉分開處理。105 ℃殺青30 min后80 ℃烘干至重量不變，然后稱各部分干物質(zhì)積累量。

在每次重復(fù)中選生長狀況良好、具有代表性的3株玉米植株作為監(jiān)測樣本連續(xù)監(jiān)測。玉米生長狀況每隔7 d觀測1次。株高和葉面積采用鋼卷尺直接測量；莖粗用游標卡尺在地面以上1 cm處量取直徑。在拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期測定株高、莖粗和所有完全展開葉片的長和寬。每次測量時，測定所選植株所有葉片，測量葉片的長和寬，然后利用公式（1）計算葉面積指數(shù)（LAI）。

式中，n為第j株的總?cè)~片數(shù)；m為測定株數(shù)；ρ為種植密度；Lij為第j株玉米的第i葉長；βij為第j株玉米的第i最大葉寬。

1.4 統(tǒng)計分析方法

數(shù)據(jù)分析工具采用SPSS 19.0和Excel軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米植株生長發(fā)育的影響

2.1.1 不同施肥處理對玉米葉面積指數(shù)的影響

由圖1可以看出，葉面積增長快速期是在拔節(jié)期開始到抽穗期前，而灌漿期葉面積指數(shù)也維持較大；不同施肥處理對玉米葉面積指數(shù)影響較大，Ⅳ處理葉面積指數(shù)明顯高于其他處理，各處理葉面積指數(shù)在灌漿期前變化較??；在進入灌漿期后CK處理葉面積指數(shù)相比其他各處理變化較大，都小于其他各處理。各處理葉面積指數(shù)由大到小的順序為Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、CK。

通過不同施肥處理與8月3日灌漿期葉面積指數(shù)的方差分析結(jié)果（表3）可知，顯著性為0.002，達到了極顯著水平（P<0.01）。表明不同施肥處理對葉面積指數(shù)有極顯著影響，不同施肥處理對葉面積有較大影響，施肥處理Ⅳ肥量配比均衡，有利于葉面積的生長。

2.1.2 不同施肥處理對玉米株高的影響 由圖2可以看出，光合面積適宜，光合產(chǎn)物積累多，對干物質(zhì)的形成積累創(chuàng)造了良好的土壤環(huán)境及田間氣候環(huán)境，使植株生育健壯，有利于維持根系活力及綠色葉面積，使玉米保持著活稈成熟。植株高度的生長變化率為Ⅳ>CK>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，拔節(jié)期到灌漿期期間植株Ⅱ和CK高度較其他處理優(yōu)勢明顯，但在灌漿期后，Ⅳ、Ⅲ處理植株生長較快，可能是合理的施肥配比加上充足的雨水使植株加快吸收土壤中的養(yǎng)分，進而使植株快速生長。

對玉米處在灌漿期時的株高進行了方差分析，結(jié)果（表4）顯示，顯著性為0.024，達到了顯著水平（P<0.05），表明不同施肥處理對玉米株高有顯著影響。株高是植株直觀的生理指標，在一定程度上反映了作物根區(qū)對肥吸收的優(yōu)劣和植株的生長狀況。

綜上可知，施肥Ⅳ和Ⅲ對作物的葉面積指數(shù)和高度作用明顯高于其他處理，為作物營養(yǎng)的積累提供了有力的保障。

2.1.3 不同施肥處理對植株干物質(zhì)積累的影響 作物在水、肥和自然因素的作用下，進行光合作用生長發(fā)育，最終表現(xiàn)為作物干物質(zhì)的積累。干物質(zhì)是形成產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，只有積累較多的干物質(zhì)，才能形成高的子粒產(chǎn)量，因此研究不同處理情況下玉米干物質(zhì)的積累，具有重要的意義[9-12]。

由圖3可以看出，經(jīng)過不同施肥處理植株的根莖葉干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)S曲線狀，且各處理差異顯著。植株根和葉的干物質(zhì)積累在拔節(jié)期到大喇叭口期的增長速率最大，在大喇叭口期到灌漿期增長趨于平緩。不同施肥處理的干物質(zhì)積累量大小為Ⅳ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ，在拔節(jié)期和大喇叭口期的施肥促進了植株的生長，加快植株的干物質(zhì)積累，均衡施肥Ⅲ和Ⅳ干物質(zhì)積累量最大，說明均衡施肥促進植株生長，加快植株的有機物質(zhì)的積累。

如表5-7所示，在玉米的整個生育期內(nèi)的干物質(zhì)積累的研究中，以灌漿期為例，對植株根、莖、葉的干物質(zhì)量做方差分析，結(jié)果表明不同施肥處理對根的方差分析顯著性為0.006，達到極顯著水平（P<0.01）；對莖的方差分析顯著性為0.042，達到顯著水平（P<0.05）；對葉的方差分析為0.014，達到顯著水平（P<0.05）。分析結(jié)果表明不同施肥處理對植株根干物質(zhì)、莖干物質(zhì)和葉干物質(zhì)有顯著影響。

2.2 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響

不同施肥處理對玉米的產(chǎn)量有顯著的影響，不同處理的產(chǎn)量由大到小的順序為Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、CK，各施肥處理與CK的產(chǎn)量比較分別增加了20.72%、20.31%、16.03%、10.14%。根據(jù)不同的施肥量與施肥配比可知，Ⅲ和Ⅳ在施肥量較少的情況下，通過N、P、K肥的均衡配施使玉米產(chǎn)量在各個處理中最高。在不均衡施肥配比的處理下玉米的百粒重、行粒數(shù)偏低，突尖長度較長。說明均衡施肥可以增強土壤生產(chǎn)能力、增加玉米產(chǎn)量。而不均衡施肥導(dǎo)致土壤生產(chǎn)能力降低，各項生理指標的構(gòu)成因素均在不同程度有所降低，從而使不均衡施肥的玉米產(chǎn)量降低。

如表9所示，對玉米產(chǎn)量和不同施肥處理做方差分析，顯著性為0.002，達到極顯著水平（P<0.01）。說明不同施肥處理對玉米產(chǎn)量具有顯著影響。

2.3 不同施肥處理對玉米品質(zhì)的影響

2.3.1 不同施肥條件對玉米蛋白質(zhì)含量的影響 由圖6可知，不同施肥處理對玉米子粒蛋白質(zhì)含量的影響順序為Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ=Ⅰ>CK。與CK相比分別增加了33.8%、29.7%、28.4%、28.4%。說明均衡條件下施肥有利于玉米蛋白質(zhì)的合成，提高玉米品質(zhì)。

如表10所示，對玉米蛋白質(zhì)和不同施肥處理做方差分析，顯著性為0.000，達到極顯著水平（P<0.01）。說明不同施肥處理對玉米蛋白質(zhì)有顯著影響。

2.3.2 不同施肥條件對玉米脂肪含量的影響 如圖7可知，玉米子粒中的脂肪含量Ⅳ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>CK，與CK相比分別增加了19.5%、14.6%、12.2%、9.8%。其中I、II、IV較CK增長都在10%以上，說明合理配施有助于玉米脂肪的合成。

如表11所示，對玉米脂肪和不同施肥處理做方差分析，顯著性為0.001，達到極顯著水平（P<0.01）。說明不同施肥處理對玉米脂肪有顯著影響。

2.3.3 不同施肥條件對玉米淀粉含量的影響 由圖8可知，不同施肥處理對玉米子粒淀粉含量的影響順序為CK>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ。與CK相比分別減少2.5%、2.7%、3.2%、4.1%。Ⅳ淀粉含量最低，其次是Ⅱ，CK淀粉含量最高，說明對作物施肥有助于作物提高其可溶性糖的含量，進而降低作物的淀粉含量，并且均衡施肥處理的玉米淀粉含量低于不均衡處理的玉米，說明均衡施肥處理可以提高可溶性糖的含量。

如表12所示，對玉米淀粉和不同施肥處理做方差分析，顯著性為0.024，達到顯著水平（P<0.05）。說明不同施肥處理對玉米淀粉有顯著影響。

通過對玉米品質(zhì)的分析可知，均衡施肥有利于作物的吸收，提高了作物的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量，并且降低了作物淀粉的含量，提高了作物的食用性。

3 結(jié)論

通過田間小區(qū)試驗，研究了不同施肥比例對覆膜條件下玉米的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)影響。對試驗數(shù)據(jù)采用了單因素分析和對比分析，主要有以下結(jié)論：

1）在相同基肥條件下，當(dāng)?shù)?、磷肥和鉀肥比例?.00∶0.50∶0.50時，植株葉面積指數(shù)、株高和干物質(zhì)均較大。

2）當(dāng)?shù)?、磷肥和鉀肥施肥配比?.00∶0.50∶0.50時，施肥量最少，但玉米產(chǎn)量最高。

3）在相同基肥條件下，不追施肥時玉米淀粉含量最高；當(dāng)?shù)?、磷肥和鉀肥施肥配?.00∶0.50∶0.50時，作物的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量均較高。

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