松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于葉齡指數(shù)的適宜追氮量研究

劉慧迪， 楊克軍， 李佐同， 王玉鳳， 張翼飛， 王智慧， 付 健，谷英楠， 楊系玲， 吳 瓊

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 黑龍江大慶 163319)

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松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于葉齡指數(shù)的適宜追氮量研究

劉慧迪， 楊克軍*， 李佐同， 王玉鳳， 張翼飛， 王智慧， 付 健，谷英楠， 楊系玲， 吳 瓊

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 黑龍江大慶 163319)

【目的】膜下滴灌玉米種植模式在松嫩平原西部大面積推廣，研究該模式下不同葉齡追施不同氮肥量對(duì)玉米的干物質(zhì)積累、 氮肥利用及產(chǎn)量形成的影響，可為建立該種植模式玉米施肥制度提供理論依據(jù)?！痉椒ā?在底施N 60 kg/hm2、 P2O590 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2的條件下，設(shè)置4個(gè)追施尿素態(tài)氮肥水平處理： 0(N0)、 40(N40)、 90(N90)和140(N140)kg/hm2，于葉齡指數(shù)為30%、 45%、 60%和75%時(shí)，隨滴灌進(jìn)行追施，以不追肥為對(duì)照(CK)。測(cè)定了不同處理玉米葉片光合效率、 干物質(zhì)積累和運(yùn)轉(zhuǎn)以及產(chǎn)量，計(jì)算了氮肥的利用率?！窘Y(jié)果】隨著玉米生育進(jìn)程，在一定施肥范圍內(nèi)(0150 kg/hm2)，玉米產(chǎn)量、 葉面積指數(shù)、 葉綠素含量、 干物質(zhì)積累、 植株氮素積累、 氮肥利用率、 氮肥農(nóng)學(xué)效率及氮收獲指數(shù)均隨施氮量的增加而增加，當(dāng)?shù)食^一定數(shù)量時(shí)(200 kg/hm2)，各指標(biāo)增加不明顯，甚至下降。在葉齡指數(shù)為45%時(shí)追施90 kg/hm2氮肥處理，葉面積指數(shù)及葉綠素含量分別為6.92和2.69 mg/g，籽粒產(chǎn)量為11957.89 kg/hm2，干物質(zhì)積累量、 花后同化物輸入籽粒量及花后同化物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率分別為423.76 g/plant、 14451.50 kg/hm2和85.86%；氮肥利用率、 氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別為69.10%和38.38 kg/kg，顯著高于其他處理(P<0.05)。【結(jié)論】在松嫩平原西部膜下滴灌種植模式下，在玉米葉齡指數(shù)為45%時(shí)追施90 kg/hm2氮肥，可顯著提高光合利用率，改善玉米生育后期的氮素吸收和干物質(zhì)積累并增加產(chǎn)量，提高玉米對(duì)氮肥的吸收利用效率。

玉米； 膜下滴灌； 葉齡指數(shù)； 氮肥運(yùn)籌； 松嫩平原

松嫩平原是我國玉米主產(chǎn)區(qū)之一[1]，屬農(nóng)牧過渡地帶和半濕潤向半干旱地區(qū)的過渡帶，年蒸發(fā)量為12001900 mm，遠(yuǎn)大于年降水量，且分布極不均勻，生態(tài)環(huán)境較為脆弱[2]，經(jīng)常出現(xiàn)年降水量小于300 mm的情況[3]，尤其是春季，低溫干旱頻繁發(fā)生，常造成玉米播期延遲和保苗率低等問題。膜下滴灌是將覆膜種植與滴灌相結(jié)合的一種新型節(jié)水灌溉技術(shù)[4]，既有滴灌省水、 省工、 增產(chǎn)、 高效、 適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮了地膜覆蓋技術(shù)保水、 保墑的作用[5-7]。近年來，膜下滴灌栽培技術(shù)已被廣泛用于松嫩平原西部的玉米生產(chǎn)，有效緩解了玉米生育前期低溫冷害和干旱少雨等問題。但松嫩平原西部玉米種植田土壤較瘠薄，保水保肥性較差，目前玉米膜下滴灌在氮肥管理上，大部分農(nóng)戶為了追求高產(chǎn)，仍然沿用傳統(tǒng)常規(guī)種植模式的追肥方式，在玉米拔節(jié)期或大喇叭口期一次性追施大量氮肥，導(dǎo)致氮肥利用率低、 資源浪費(fèi)和環(huán)境污染嚴(yán)重[8-10]。

氮肥運(yùn)籌作為調(diào)控土壤氮素運(yùn)移分布[8]和促進(jìn)作物氮素吸收利用過程[11-12]的重要技術(shù)措施，已逐漸成為滴灌施肥管理研究的熱點(diǎn)問題之一。前人針對(duì)玉米膜下滴灌的施肥類型[13]、 施肥量[14-15]和施肥頻率[16]等方面開展了大量的研究工作。以葉齡制定氮肥運(yùn)籌在水稻[17]和棉花[18-19]上應(yīng)用較為廣泛，在玉米上主要集中在夏玉米的研究[20]。20世紀(jì)70年代胡昌浩等[21]研究表明，玉米穗分化與各營養(yǎng)器官生長(zhǎng)，特別是與葉齡指數(shù)存在著明顯的相關(guān)關(guān)系。從拔節(jié)到抽穗階段是春玉米一生中生長(zhǎng)最快、 吸收養(yǎng)分最多、 豐產(chǎn)栽培最關(guān)鍵的時(shí)期，也是營養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)矛盾突出時(shí)期，因此正確運(yùn)用水肥，同時(shí)滿足兩者需要，對(duì)爭(zhēng)取穗大粒多，奪取豐產(chǎn)極其重要。根據(jù)葉齡指數(shù)的動(dòng)態(tài)發(fā)展，在玉米營養(yǎng)需求關(guān)鍵時(shí)期合理準(zhǔn)確地追施氮肥，可以為玉米標(biāo)準(zhǔn)化栽培管理模式的建立提供理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2013年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)基地(46°37′N， 125°11′E，海拔150 m)進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤為草甸土。0—20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)25.95 g/kg、 全氮1.01 g/kg、 堿解氮134.50 mg/kg、 速效磷54.58 mg/kg、 速效鉀32.42 mg/kg、 pH 8.15。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試玉米品種為“鄭單958”，采用大壟雙行覆膜栽培模式。供試肥料包括尿素(N≥46%)、 磷酸二銨(N≥18%，P2O5≥46%)和硫酸鉀(K2O≥50%)。試驗(yàn)所有處理均底施N 60 kg/hm2、 P2O590 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2。設(shè)定4個(gè)氮素(N)追施水平： 0(N0)、 40(N40)、 90(N90)和140(N140)kg/hm2，追施在葉齡指數(shù)為30%(T30)、 45%(T45)、 60%(T60)和75%(T75)，隨滴灌進(jìn)行。將氮肥充分溶解后倒入施肥罐中，開啟水泵，3040 min內(nèi)肥液全部施入，共灌水200 m3/hm2，以不追肥處理N0為對(duì)照(CK)，總計(jì)13個(gè)處理，各處理3次重復(fù)，共39個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積66 m2(4.4 m×15 m)，隨機(jī)區(qū)組排列。播種密度7.5×104plant/hm2。整個(gè)生育時(shí)期，分別于30%、 45%、 60%和75%葉齡指數(shù)時(shí)期，共進(jìn)行4次灌水，合計(jì)800 m3/hm2，滴水量由水表和球閥控制，保證各小區(qū)灌水一致。其他田間管理措施同大田膜下滴灌玉米生產(chǎn)，10月5日收獲測(cè)產(chǎn)。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

各小區(qū)沿滴灌帶方向隨機(jī)布置3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)選生長(zhǎng)狀況良好、 具代表性的6株玉米植株掛牌標(biāo)記，于拔節(jié)初期以及拔節(jié)后每隔15 d測(cè)定所有完全展開葉片的長(zhǎng)、 寬(展開葉片系數(shù)為0.75)，計(jì)算葉面積指數(shù)(LAI)。

同時(shí)分別于不同取樣時(shí)期在各小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻具代表性的植株6株，其中3株按葉、 莖、 鞘、 雄穗、 雌穗(苞葉、 穗軸和籽粒)等器官分解植株，于105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，將稱重后的樣品磨碎后充分混合，采用H2O2-H2SO4濕灰化法消煮，用凱氏定氮儀(KjelFlex K-360，BüCHI)測(cè)定全氮含量，計(jì)算植株的氮素吸收量。另外3株(吐絲前期自上而下取玉米第3片完全展開葉，吐絲后取穗位葉片)用于葉綠素含量的測(cè)定[22]。成熟期收獲考種、 計(jì)產(chǎn)(以含水量14%折算產(chǎn)量)。

圖1　不同葉齡指數(shù)時(shí)追施氮肥水平對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的影響Fig.1　Effect of the nitrogen application with different leaf age periods and levels on grain yields of maize[注(Note): 柱上不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Different letters above the bars mean significant at 5% level among treatments.]

1.4數(shù)據(jù)處理

氮肥利用率(NUE)=(施氮區(qū)植株總吸氮量-空白區(qū)植株總吸氮量)/施氮量×100%；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(ANUE)=(施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量×100%；

氮收獲指數(shù)(NHI)=籽粒吸氮量/植株氮素累積量×100%[23]。

參照Cox等[24]的方法計(jì)算群體干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量(率)和花后同化物輸入籽粒量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率。

花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量(DMT)=開花期營養(yǎng)器官干重-成熟期營養(yǎng)器官干重；

花前營養(yǎng)體干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率(DMTE)=花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/開花期營養(yǎng)器官干重×100%；

花后同化物輸入籽粒量(CAA)=成熟期籽粒干重-開花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量；

花后同化物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率(CPAG)=干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干重×100%

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 9.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的影響

從圖1可以看出，玉米籽粒產(chǎn)量隨施氮量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，不同追氮時(shí)期產(chǎn)量均在N90處理時(shí)最高，且差異顯著(P<0.05)。在同一追氮量下，不同葉齡進(jìn)行氮肥追施，產(chǎn)量隨施氮量增加至90 kg/hm2時(shí)達(dá)到最高，之后下降。方差分析結(jié)果表明，施氮量、 追施氮肥時(shí)葉齡指數(shù)以及二者的交互作用對(duì)玉米產(chǎn)量影響達(dá)極顯著水平(P<0.01)。在T45N90處理時(shí)玉米籽粒產(chǎn)量最高達(dá)11957.89 kg/hm2，顯著高于N0、 N40和N140處理56.37%、 22.89%和17.78%。

2.2不同氮肥運(yùn)籌模式下玉米葉面積指數(shù)的變化

由表1可知，各葉齡時(shí)期施氮處理組合下，玉米群體葉面積指數(shù)(LAI)呈單峰曲線變化，均在拔節(jié)后45天出現(xiàn)峰值。拔節(jié)后15天時(shí)，不同處理間LAI差異不顯著(P>0.05)，3075天時(shí)，不同處理間LAI差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。在拔節(jié)后30天時(shí)，T30N90處理除了與T45N90處理差異不顯著外，顯著高于其他處理2.13%43.22%；拔節(jié)后4575天時(shí)，T45N90處理LAI分別顯著高于其他處理6.19%35.59%、 10.98%37.24%和7.66%26.15%。經(jīng)方差分析表明，施氮量及葉齡時(shí)期在拔節(jié)后15天時(shí)對(duì)LAI影響顯著(P<0.05)，拔節(jié)后3075天時(shí)，施氮量、 追施氮肥時(shí)葉齡指數(shù)以及二者的交互作用對(duì)LAI影響極顯著(P<0.01)。在同一施氮水平下，LAI由高到低順序?yàn)門45>T60>T30>T75，在同一追施葉齡下，LAI順序?yàn)镹90>N140>N40>N0。這說明膜下滴灌種植模式下，通過合理的氮肥運(yùn)籌可以使玉米群體在生育前期LAI較快達(dá)到一定的峰值，且在T45N90處理時(shí)能夠在生育中后期仍能維持較高的LAI，確保群體高光合效率水平。

表1　不同葉齡時(shí)期和追施氮肥水平玉米葉面積指數(shù)

注(Note): 同列不同字母表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平Values followed by different letters in a column are significantly different among treatments at 0.05% level; *—P<0.05; **—P<0.01.

2.3不同氮肥運(yùn)籌模式玉米葉片葉綠素含量

如圖2所示，在不同葉齡指數(shù)時(shí)期，對(duì)照玉米葉片葉綠素含量在拔節(jié)初到拔節(jié)后30天不斷增加，4575天時(shí)緩慢下降。不同氮追施量處理(N40、 N90和N140)玉米葉片葉綠素含量在拔節(jié)初拔節(jié)后45天內(nèi)迅速增加并達(dá)到峰值，4575天逐漸下降。葉齡指數(shù)為30%或45%時(shí)追施N40、 N90、 N140氮素處理在拔節(jié)后15天開始顯著高于對(duì)照(N0)；而葉齡指數(shù)為60%和75%追施N40、 N90和N140氮素處理時(shí)在拔節(jié)后30天顯著高于對(duì)照。葉齡指數(shù)45%、 施氮量為90 kg/hm2水平時(shí)玉米葉綠素含量分別比同期N0、 N40和N140處理高出1.07、 0.19和0.02 mg/g；相比于葉齡指數(shù)30%、 60%和75%的不同施氮水平處理，分別高出5.93%13.33%、 3.43%14.37%和6.35%14.04%?？偟膩砜矗?葉齡指數(shù)為45%、 追施90 kg/hm2能夠顯著增加玉米功能葉片的葉綠素含量，而追施N140水平時(shí)對(duì)于葉綠素含量的提升作用不明顯。通過方差分析結(jié)果可知，施氮量、 施氮葉齡時(shí)期以及二者的交互作用對(duì)葉綠素含量均具有顯著影響(P<0.05)。

圖2　不同葉齡時(shí)期和追施氮肥水平玉米葉片在拔節(jié)后葉綠素含量變化Fig.2　Effect of the nitrogen application with different leaf age periods and levels on leaf chlorophyll contents of maize

圖3　不同葉齡指數(shù)和追施氮肥水平玉米植株在拔節(jié)后干物質(zhì)重變化Fig.3　Dry matter accumulation in different days after jointing stage of maize affected by different leaf age index for topdressing and different N levels

2.4不同氮肥運(yùn)籌模式下玉米干物質(zhì)的積累與分配

由圖3可以看出，各處理在拔節(jié)初至拔節(jié)后15天干物質(zhì)積累緩慢，1545天干物質(zhì)含量迅速增長(zhǎng)，60天趨于穩(wěn)定，而后略有下降。不同葉齡指數(shù)時(shí)期施氮均能提高玉米的干物質(zhì)積累，拔節(jié)后45天起，各施氮處理均顯著(P<0.05)高于對(duì)照。在拔節(jié)后60天時(shí)，T45N90處理的干物質(zhì)積累量最大，分別比N0、 N40、 N140高223.76、 46.76和24.76 g/plant，相比于葉齡指數(shù)為30%、 60%、 75%時(shí)不同追氮水平處理，分別高出35.64%45.23%、 3.29%20.17%和7.55%22.81%。拔節(jié)后75天，T45N90處理干物質(zhì)積累量仍能維持相對(duì)較高的水平。在葉齡指數(shù)為30%和45%，施氮量為N140時(shí)，干物質(zhì)積累量均顯著低于N90施氮水平，而葉齡指數(shù)為60%和75%時(shí)N90和N140處理間差異不顯著(P>0.05)，且在拔節(jié)后1575天時(shí)，T45N90處理時(shí)的干物質(zhì)積累量均高于其他處理。可見，在膜下滴灌種植方式下，T45N90處理較其他處理更有利于玉米植株干物質(zhì)的積累，但施氮量過高，玉米植株干物質(zhì)積累增加不明顯，甚至限制其進(jìn)一步增加。

由表2可以看出，各處理花前營養(yǎng)體干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量和運(yùn)轉(zhuǎn)率均低于對(duì)照，同一葉齡指數(shù)時(shí)期二者由高到低順序均為N0>N140>N40>N90，而花后同化物輸入籽粒量和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率則均為N90>N140>N40>N0，在葉齡指數(shù)為45%，追施N90處理時(shí)，花后同化物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率較其他追施時(shí)期分別高出19.52%29.76%、 1.24%4.84%和2.99%7.74%。方差分析表明，施氮時(shí)期、 施氮量以及二者間的互作對(duì)花前營養(yǎng)體干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量、 花后同化物輸入籽粒的量和對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率的影響達(dá)極顯著水平(P<0.01)。在N90施肥水平，各追施時(shí)期的營養(yǎng)體干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率均小于N40、 N140處理，但花后同化物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均高于N40、 N140處理，可見，在葉齡指數(shù)為45%，N90施氮水平可促進(jìn)源庫協(xié)調(diào)，使玉米生育后期維持較高的光合效率，有效提高了花后同化物輸入籽粒量(CAA)及對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率(CPAG)，進(jìn)而增加玉米的干物質(zhì)積累，提高產(chǎn)量。

表2　不同葉齡時(shí)期和追施氮肥水平玉米干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、 轉(zhuǎn)運(yùn)率及花前貯藏同化物對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率

注(Note): DMT—花前營養(yǎng)體干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量Dry matter translocation; DMTE—花前營養(yǎng)體干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率Dry matter translocation efficiency; CAA—花后同化物輸入籽粒量Post-anthesis dry matter accumulation; CPAG—花后同化物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率Contribution of post-anthesis assimilates to grains; 同列不同字母表示差異達(dá)到0.05顯著水平Values followed by different letters within a column are significantly different at the 0.05 probability level；**表示處理因素間差異達(dá)0.01顯著水平Mean significantly different between treatment at 0.01 level.

2.5不同氮肥運(yùn)籌模式玉米氮素吸收及利用率

經(jīng)方差分析(表3)可知，施氮葉齡時(shí)期、 施氮量以及二者的交互作用對(duì)玉米的氮素積累量、 氮肥利用率、 氮收獲指數(shù)和氮肥農(nóng)學(xué)利用率均達(dá)極顯著水平(P<0.01)。在拔節(jié)后1560天，各處理玉米群體氮素含量迅速增加，6075天增加緩慢，并在75天達(dá)到峰值，且同一葉齡時(shí)期施氮水平處理均表現(xiàn)為N90>N140>N40>N0，T45N90處理在拔節(jié)后4575天的氮素積累量，始終保持較高水平，且顯著高于其他處理，玉米氮素積累量在拔節(jié)后75天分別比T45N0、 T45N40和T45N140高出103.32、 78.32、 30.53 kg/hm2；同時(shí)，相比于葉齡指數(shù)為30%、 60%、 75%時(shí)不同施氮處理水平，分別高出25.73%44.69%、 3.56%44.69%和12.97%49.24%。

氮肥利用率、 氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮收獲指數(shù)同樣在T45N90處理時(shí)達(dá)到最大值，且顯著高于其他處理(P<0.05)，其中氮肥利用率、 氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別顯著高于其他處理9.37%179.69%和27.09%137.35%；隨著施氮量的增加，氮收獲指數(shù)增加，但在N140處理時(shí)，各個(gè)葉齡時(shí)期處理的氮收獲指數(shù)下降，且總體上葉齡指數(shù)為30%、 45%、 60%時(shí)N90和N140處理差異不顯著(P>0.05)，N0和N40處理以及75%葉齡指數(shù)時(shí)期各氮素水平處理的氮收獲指數(shù)均較低。綜上，在T45N90處理時(shí)可以有效提高膜下滴灌條件下玉米對(duì)氮素的吸收及氮肥利用效率，但過低或過高的施氮量及延遲氮素施用均不利于氮收獲指數(shù)的提高。

表3　不同葉齡指數(shù)和追施氮肥水平玉米氮素吸收(kg/hm2)和利用率

注(Note): NUE—氮肥利用率N use efficiency; NAE—氮肥農(nóng)學(xué)利用率Agronomic efficiency; NHI—氮收獲指數(shù)N harvest index;同列數(shù)值后不同字母表示差異達(dá)到0.05顯著水平Values followed by different letters within a column are significantly different at the 0.05 probability level; *表示處理因素間差異達(dá)0.01顯著水平Mean significantly different between treatments at 0.01 level.

圖4　不同葉齡指數(shù)和不同追施氮肥水平玉米成熟期各器官吸氮量Fig.4　N uptake at maturity of maize under different N top dressing leaf age index and levels[注(Note): 柱上不同字母表示差異達(dá)0.05%顯著水平 Different letters above the bars mean significant at 0.05% level.]

2.6不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)玉米成熟期各器官吸氮量的影響

作物生長(zhǎng)發(fā)育受養(yǎng)分吸收、 同化及轉(zhuǎn)運(yùn)影響，由圖4可以看出，各處理在成熟期葉片、 莖稈+葉鞘、 雄穗、 苞葉以及籽粒的吸氮量均不同。在同一葉齡時(shí)期，葉片、 莖稈+葉鞘、 籽粒的吸氮量均表現(xiàn)為N90>N140>N40>N0，其中在T45N90處理下，葉片、 莖稈+葉鞘的吸氮量分別比N0、 N40、 N140高22.11、 10.05、 12.06 kg/hm2和8.71、 14.81、 0.22 kg/hm2。在玉米成熟期，各施氮處理籽粒吸氮量在T45N90條件下達(dá)最大值，占玉米總吸氮量的49.69%，顯著(P<0.05)高于其他器官，其次為T60N90處理，而T30N40施氮水平的吸氮量最小。雄穗和苞葉的吸氮量在葉齡指數(shù)為45%、 60%、 75%追肥處理時(shí)差異不顯著(P>0.05)。在T45N90處理時(shí)，整株的吸氮量顯著高于其他處理(P<0.05)。綜上，膜下滴灌條件下，在一定施氮范圍內(nèi)(0150 kg/hm2)，玉米成熟期全株吸氮量隨施氮量的增加而增加，但過量施用氮肥，并不能增加籽粒的吸氮量，且在T45N90處理時(shí)有利于增加玉米的吸氮量，提高氮肥利用率。

3　討論

葉齡能夠準(zhǔn)確地判斷穗分化時(shí)期，但不同品種用來判斷穗分化時(shí)期的主莖葉齡也不同，而不同品種在不同栽培條件下處于同一穗分化時(shí)期，可用一致的葉齡指數(shù)推斷出其生育階段，用于決定田間管理措施[25]。根據(jù)葉齡指數(shù)指導(dǎo)玉米在需肥關(guān)鍵時(shí)期進(jìn)行補(bǔ)充氮肥，有利于提高玉米對(duì)氮素的吸收與利用，促進(jìn)干物質(zhì)積累，增加產(chǎn)量[26]。王宜倫等[27]研究表明， 拔節(jié)期(葉齡指數(shù)為30%)到灌漿中期是氮素吸收的關(guān)鍵時(shí)期，且在拔節(jié)期(30%葉齡指數(shù))至抽雄期(88%葉齡指數(shù))是營養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)同時(shí)并進(jìn)的階段[26]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明， 在同一施氮量下，葉齡指數(shù)為45%追施氮肥處理較30%、 60%、 75%葉齡指數(shù)追肥處理的產(chǎn)量提高4.80%12.63%，干物質(zhì)積累量提高5.48%27.26%，氮素積累量提高4.09%15.33%，且氮肥利用率、 氮肥農(nóng)學(xué)利用率顯著高于其他處理。這可能因?yàn)榇藭r(shí)玉米雌穗進(jìn)入小花分化期，雄穗處于伸長(zhǎng)期，葉片和莖稈生長(zhǎng)旺盛，對(duì)氮素需求和吸收量較大，在該葉齡時(shí)期及時(shí)追施氮肥能夠滿足營養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的需要，促進(jìn)穗的分化，更有利于玉米對(duì)氮素的吸收利用，且在生育后期仍保持較高的氮素積累，滿足玉米自身物質(zhì)合成的需要，提高氮素利用效率，促進(jìn)干物質(zhì)積累，最終使產(chǎn)量顯著增加，這與賈文凱[28]研究結(jié)果相似。而在30%葉齡指數(shù)追施氮肥，由于追肥時(shí)期過早，在生育后期氮肥供應(yīng)不足，籽粒只能從葉片及莖稈+葉鞘中吸取養(yǎng)分，減少籽粒對(duì)氮素的吸收量；在75%葉齡指數(shù)追施氮肥，因?yàn)榍捌诘嗜狈?，后期雖供給氮肥，但源庫過小，導(dǎo)致花后同化物輸入籽粒量及花后同化物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率降低，影響葉片和莖稈+葉鞘的氮素向籽粒轉(zhuǎn)移；在60%葉齡指數(shù)追施氮肥處理的產(chǎn)量、 干物質(zhì)積累量及氮素積累量高于30%及75%葉齡指數(shù)追肥處理，但低于45%葉齡指數(shù)追肥處理，分析其主要原因可能是本試驗(yàn)采用膜下滴灌追肥，促進(jìn)土壤增溫保墑，水肥互作使玉米提早達(dá)到需肥時(shí)期，而45%葉齡指數(shù)追施氮肥滿足了作物對(duì)氮素的需求，且有研究表明在葉齡指數(shù)為60%時(shí)，葉面積已經(jīng)基本形成[25]，而在45%葉齡指數(shù)追施氮肥能夠促進(jìn)玉米生育后期上部葉片寬大，增加葉面積，提高光合色素含量，使玉米群體光合系統(tǒng)達(dá)到較優(yōu)水平，延長(zhǎng)光合持效期。因此， 45%葉齡指數(shù)追肥處理較30%、 60%以及75%葉齡指數(shù)追肥處理的干物質(zhì)積累、 氮素積累量、 氮肥利用率以及氮肥農(nóng)學(xué)利用率提高，進(jìn)而增加產(chǎn)量。

合理的施氮量可以促進(jìn)作物養(yǎng)分的吸收和干物質(zhì)的積累，提高氮肥利用效率[29]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明， 在同一葉齡時(shí)期，追施90 kg/hm2氮肥處理較追施40 kg/hm2、 140 kg/hm2氮肥處理玉米產(chǎn)量、 干物質(zhì)積累量、 氮素積累量、 氮肥利用率及氮肥農(nóng)學(xué)利用率有顯著的提高。這可能是因?yàn)槭┑窟^少引起氮素后期吸收不足，雌穗形成延遲，而過量地施用氮肥會(huì)使?fàn)I養(yǎng)體氮素代謝旺盛，導(dǎo)致后期氮素向籽粒中轉(zhuǎn)移量減少[30]，增加敗育粒，對(duì)干物質(zhì)積累量、 氮素吸收與利用及產(chǎn)量形成造成不良影響。在本試驗(yàn)條件下，90 kg/hm2氮肥處理可能是合理的施氮量，且在葉齡指數(shù)為45%追施氮肥能夠調(diào)節(jié)花前干物質(zhì)向花后籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)生育后期干物質(zhì)積累，提高氮肥利用效率，增加產(chǎn)量，起到增源擴(kuò)庫的作用?？梢娫谀は碌喂嗟臈l件下，氮肥的管理既應(yīng)該考慮到施氮量，更應(yīng)該注意追肥的葉齡時(shí)期，以提高氮素的吸收與利用，增加干物質(zhì)積累，從而獲得高產(chǎn)。但本試驗(yàn)只在松嫩平原西部草甸土進(jìn)行了一年的試驗(yàn)，我們今后還將在其他地區(qū)及其他類型土壤上做進(jìn)一步驗(yàn)證。

4　結(jié)論

在松嫩平原西部膜下滴灌的種植方式下，底肥水平一致的基礎(chǔ)上，45%葉齡指數(shù)時(shí)期追施90 kg/hm2氮肥，能夠使玉米獲得最佳的肥效表現(xiàn)?；谟衩兹~齡指數(shù)進(jìn)行合理的氮肥運(yùn)籌，通過有效的增加葉面積指數(shù)和葉綠素含量，提高光合作用效率，促進(jìn)光合產(chǎn)物的合成，進(jìn)而提高植物干物質(zhì)的積累量，且能顯著提高氮肥利用率，為植株生育后期有充足的干物質(zhì)以及氮素向籽粒轉(zhuǎn)移提供保證，從而獲得高產(chǎn)。

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Suitable amount of N topdressing based on leaf age index of maize using mulched drip irrigation technology in Western Songnen Plain

LIU Hui-di, YANG Ke-jun*, LI Zuo-tong, WANG Yu-feng, ZHANG Yi-fei, WANG Zhi-hui,FU Jian, GU Ying-nan, YANG Xi-ling, WU Qiong

(CollegeofAgronomy,HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropGermplasmImprovementandCultivationinColdRegion,Daqing,Heilongjiang163319,China)

【Objectives】 The mulched drip irrigation technology has been extended in the production of maize in Western Songnen Plain. Studying the suitable N fertilizer application amount and leaf age of maize under this technology system will provide a theoretical basis for efficient water and fertilizer efficiency and high-yield maize production.【Methods】 At the basal fertilizer levels of N 60 kg/hm2, P2O590 kg/hm2and K2O 120 kg/hm2, four topdressing levels of N 0, 40, 90 and 140 kg/hm2were top dressed at the leaf age index of 30%, 45%, 60% and 75%, respectively. Drip irrigation equipment was used for the fertilization. The photosynthetic efficiencies, the dry matter accumulation and the grain yields of corn in different growth stages were measured, and the N efficiencies were calculated. 【Results】Along with the advancement of maize growth process, the grain yield, leaf area index, chlorophyll content, dry matter accumulation and nitrogen accumulation of maize, nitrogen utilization efficiency, nitrogen agronomic efficiency and nitrogen harvest index are increased with the raising of nitrogen application rate in a certain range (0-150 kg/hm2) of nitrogen application. When the nitrogen usage exceeds a certain amount (200 kg/hm2), there were no more increases or even fallen in the above items tested. In the treatment of topdressing at the leaf age index of 45% and the nitrogen application rate of 90 kg/hm2, the grain yield reaches to 11957.89 kg/hm2, the leaf area index and chlorophyll content are 6.92 and 2.69 mg/g, the dry matter accumulation amount, post-anthesis assimilate inputs to grains, and contribution of post-anthesis assimilates to grains are 423.76 g/plant, 14451.50 kg/hm2, and 85.86% respectively. And the nitrogen utilization efficiency and nitrogen agronomic efficiency are 69.10% and 38.38%. All the mentioned items are significantly higher than those in the other treatments(P<0.05).【Conclusions】 In Western Songnen Plain under the mulched-drip irrigation condition, the suitable N topdressing amount is 90 kg/hm2, and preparatory leaf age for the practice is at leaf age index of 45%.

maize; mulched drip irrigation; nitrogen topdressing amount; leaf age index; Songnen Plain

2014-12-16接受日期： 2015-05-04網(wǎng)絡(luò)出版日期： 2015-10-10

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD07B01-02)； 糧豐工程項(xiàng)目(2011BAD16B11-03)； 黑龍江省農(nóng)墾總局科技計(jì)劃項(xiàng)目(HNK125B-07-12)資助。

劉慧迪(1989—)， 女， 黑龍江佳木斯人， 碩士研究生， 主要從事玉米高產(chǎn)理論與技術(shù)方面的研究。E-mail:liuhuidilhd@126.com

Tel: 0459-6819170， E-mail: byndykj@163.com

S147.32； S513

A

1008-505X(2016)03-0811-10