深松配施控釋肥對(duì)玉米光合特性及產(chǎn)量的影響

謝國(guó)輝，于曉芳，高聚林，胡樹平，包海柱，王富貴，劉 劍

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019）

控釋肥料是指能按照設(shè)定的釋放率和釋放期來(lái)控制養(yǎng)分釋放的肥料，具有促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物葉面積指數(shù)及物質(zhì)積累量的作用[1-3]。然而，控釋肥的釋放受土壤溫度和水分的影響較大[4-6]，且內(nèi)蒙古地區(qū)日常氣溫低，土溫回升慢，使得該地區(qū)控釋肥的應(yīng)用效果不佳。

合理的耕作方式不僅可以協(xié)調(diào)土壤水肥氣熱間的關(guān)系，還能促進(jìn)作物生長(zhǎng)。前人研究表明[7-9]，深松可以打破犁底層，改變土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤理化特性，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤溫度和保水保墑能力，進(jìn)而改善作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況和提高產(chǎn)量[10]。因此，本研究針對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)的氣候條件，采用深松耕作調(diào)節(jié)土壤溫濕度，進(jìn)而調(diào)控控釋肥養(yǎng)分釋放，以探究深松配施控釋肥對(duì)玉米光合特性及產(chǎn)量的影響。

目前，關(guān)于內(nèi)蒙古地區(qū)耕作方式和控釋肥對(duì)玉米作用效果及機(jī)理的研究比較單一，在耕作方式與控釋肥二者結(jié)合后對(duì)玉米各時(shí)期光合特性的作用效果還鮮見報(bào)道。為此，本研究在包頭市土默特右旗的內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米中心試驗(yàn)基地，進(jìn)行了深松配施控釋肥對(duì)玉米各生育時(shí)期葉片光合、葉綠素等參數(shù)影響的研究，以期為該地區(qū)玉米高產(chǎn)高效種植過(guò)程中采取適宜的耕作和施肥方式提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年和2018年在位于包頭市土默特右旗的內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米中心試驗(yàn)基地（北緯40.57°，東經(jīng)110.52°，海拔1 008.62 m）進(jìn)行。試驗(yàn)地均為沙壤土，0～30 cm 土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為25.94 g/kg、堿解氮含量平均為57.03 mg/kg、速效磷含量平均為9.28 mg/kg、速效鉀含量平均為147.58 mg/kg，pH 值平均為7.6。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，共10 個(gè)處理組合，耕作方式為主區(qū)，施肥模式為副區(qū)，大區(qū)試驗(yàn)，共計(jì)占地0.67 hm2。供試玉米品種為先玉696，種植密度為82 500 株/hm2。其中：耕作方式：深松35 cm（以SS表示）與淺旋15 cm（以RT 表示）。施肥模式：設(shè)置不施氮肥為對(duì)照、兩種耕作方式下分別為CK1和CK2、化肥高產(chǎn)模式（HY）、控釋肥高產(chǎn)模式（CN），具體施肥量見表1。

常規(guī)施肥模式化肥分別選用尿素（含N 46%，均按3∶7 比例分別于拔節(jié)期、大喇叭口期追施）、磷酸二銨（含N 18%、P2O546%，種肥同播）、硫酸鉀（含K2O 50%，種肥同播）；控釋肥配比為28∶14∶10（純N∶P2O5∶K2O 量，種肥同播）。其他田間管理同大田生產(chǎn)。

表1 試驗(yàn)處理及施肥量

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 干物質(zhì)積累量 分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、乳熟期、成熟期選取有代表性、長(zhǎng)勢(shì)均勻的3 株玉米，將各器官分開，分別裝入牛皮紙袋，放入烘箱中105 ℃殺青30 min，80 ℃恒溫烘干后稱重。

1.3.2 葉面積指數(shù) 分別于拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、乳熟期采用Sun Scan（SS1-UM-2.0，Delta-t 英國(guó)）植物冠層分析儀測(cè)定，按對(duì)角線方式取3 點(diǎn)采樣測(cè)定。

1.3.3 凈光合速率 分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、乳熟期，選擇生長(zhǎng)一致且有代表性的3 株植株掛牌標(biāo)記，用美國(guó)LI-COR 公司產(chǎn)LI-6400 光合測(cè)定系統(tǒng)，測(cè)定穗位葉中部的凈光合速率。

1.3.4 葉綠素相對(duì)含量（SPAD） 分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、乳熟期，采用日本美能達(dá)公司生產(chǎn)的手持式SPAD-502 型葉綠素計(jì)，測(cè)定玉米穗位葉中部的葉綠素相對(duì)含量，每葉測(cè)定10 點(diǎn)，每個(gè)處理測(cè)定3 株。

1.3.5 測(cè)產(chǎn)及考種 選擇有代表性、長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株群體（面積為18.0 m2=5.0 m×3.6 m），記錄總株數(shù)、總穗數(shù)、倒伏數(shù)；再連續(xù)取20 穗記錄穗粒數(shù)后全部收獲，待子粒充分晾曬后測(cè)定穗粒數(shù)、千粒重和子粒含水量，并計(jì)算產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 整理數(shù)據(jù)，SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作和施肥方式對(duì)玉米單株干物質(zhì)積累量的影響

由表2可知，不同耕作方式下各時(shí)期玉米單株干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為：CN＞HY＞CK，各處理都在吐絲期至乳熟期干物質(zhì)的階段積累量達(dá)到最大，占整個(gè)生育時(shí)期的31.64%～45.36%。淺旋條件下，CN 的單株干物質(zhì)積累量在各生育時(shí)期分別為53.27，125.89，179.15，293.90，331.80 g，均高于CK和HY，差異顯著，且在拔節(jié)期和大喇叭口期與HY、CK1的增加量差異達(dá)最大，分別提高28.73%，46.43%和14.44，34.30%。深松條件下，CN 的單株干物質(zhì)積累量在各生育時(shí)期分別為57.45，132.05，196.68，314.63，365.58 g，比淺旋條件下的CN 提高4.18，6.16，17.53，20.73，33.78 g，各生育時(shí)期SS-CN 較RT-HY、RT-CN、SS-HY 提高的范圍為7.05%～38.84%，進(jìn)一步增加了各時(shí)期玉米單株干物質(zhì)積累量。說(shuō)明深松配施控釋肥有利于玉米各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量的提高。

表2 不同處理玉米單株干物質(zhì)積累量 g

2.2 不同耕作和施肥方式對(duì)玉米葉面積指數(shù)（LAI）的影響

葉面積指數(shù)（LAI）是影響作物吸收光能、決定作物光能利用效率的重要因素。葉面積的大小不僅決定著葉片光合能力的強(qiáng)弱，還能反映出植株干物質(zhì)的生產(chǎn)能力[11]。不同耕作方式下各時(shí)期玉米葉面積指數(shù)的測(cè)定結(jié)果表明（表3），隨著生育進(jìn)程，各處理葉片葉面積指數(shù)均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，在吐絲期達(dá)最高。淺旋和深松耕作方式各生育時(shí)期的葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為CN 和HY 顯著高于CK1和CK2。淺旋與深松耕作方式下，各生育時(shí)期，CN 的葉面積指數(shù)均高于HY，且均在吐絲期差值達(dá)最大，分別為0.59、0.68。各生育時(shí)期不同耕作方式下，SS-CN 的葉面積指數(shù)在各施肥處理間最大，分別比淺旋控釋肥高產(chǎn)模式提高2.34%、14.71%、3.99%、5.87%。各生育時(shí)期SS-CN 較RT-HY、RT-CN、SS-HY 提高的范圍為2.34%～21.33%，說(shuō)明深松配施控釋肥在各生育時(shí)期有利于葉片葉面積指數(shù)的提高，尤其在吐絲期對(duì)玉米葉面積指數(shù)的增加較為明顯，這不僅有利于玉米葉片光合能力的提高，還增強(qiáng)了玉米灌漿期的物質(zhì)積累能力。

2.3 不同耕作和施肥方式對(duì)玉米凈光合速率（Pn）的影響

由表4可知，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，各處理葉片凈光合速率均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，在大喇叭口期達(dá)最高。淺旋和深松耕作方式各生育時(shí)期的凈光合速率均表現(xiàn)為：CN 和HY 顯著高于CK，CN 較CK 提高的幅度大于HY 較CK 提高的幅度，且在拔節(jié)期、大喇叭口期及吐絲期差異顯著（P＜0.05）。其中，拔節(jié)期不同耕作方式下，CN 的凈光合速率均高于HY，顯著高于CK，且在深松耕作條件下最高，為15.20［μmol/（m2·s）］。大喇叭口期，SS-CN 的凈光合速率最大，分別比SS-CK、SS-HY、RT-CN 高11.52，2.41，3.24［μmol/（m2·s）］。吐絲期，各處理凈光合速率表現(xiàn)為：SS-CN＞SS-HY＞RT-CN＞RT-HY＞SS-CK2＞RT-CK1，且SS-CN 比SS-HY、RT-CN 的凈光合速率分別提高13.60%，13.75%。各生育時(shí)期SS-CN 較RT-HY、RT-CN、SS-HY 提高的范圍為2.80%～20.58%，說(shuō)明深松配施控釋肥在各生育時(shí)期有利于葉片凈光合速率的提高，且在大喇叭口期和吐絲期對(duì)玉米凈光合速率的增加最為明顯。

表3 不同處理的玉米葉面積指數(shù)

表4 不同處理的玉米葉片凈光合速率 μmol（/m·2s）

2.4 不同耕作和施肥方式對(duì)玉米葉綠素相對(duì)含量（SPAD）的影響

由表5可知，各處理葉片的SPAD 值都呈先升高后降低的趨勢(shì)，并在吐絲期達(dá)最大。相同耕作方式下，各生育時(shí)期各處理SPAD 值表現(xiàn)為：CN＞HY＞CK。不同耕作方式下，拔節(jié)期至吐絲期各處理SPAD 值表現(xiàn)為SS-CN＞RT-CN＞SS-HY＞RT-HY＞SS-CK2＞RT-CK1。淺旋條件下，CN 在各生育時(shí)期的SPAD值 分 別 為49.13，57.76，61.10，55.20，顯 著 高 于CK1（P＜0.05），較HY 在拔節(jié)期和大喇叭口期差異顯著（P＜0.05），分別提高21.12%，10.63%。深松條件下，CN 在拔節(jié)期至吐絲期玉米葉片SPAD 值均顯著高于CK2和HY（P＜0.05），且在拔節(jié)期差異最大，分別相差11.15 和7.12。SS-CN 與RT-CN 相比，在各生育時(shí)期分別提高5.78%，3.83%，7.15%，7.75%。各生育時(shí)期SS-CN 較RT-HY、RT-CN、SS-HY 提高的范圍為1.48%～24.18%，說(shuō)明深松配施控釋肥有利于玉米各生育時(shí)期葉綠素相對(duì)含量的提高，較高的葉綠素相對(duì)含量不僅保證了玉米葉片可以更長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行光合作用，還為凈光合速率的提高奠定了基礎(chǔ)。

2.5 不同耕作和施肥方式對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表6可知，不同耕作方式下，CN 和HY 的產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。其中，淺旋條件下，CN 和HY 分別比CK1增產(chǎn)13.42%，12.83%；深松耕作方式也使產(chǎn)量提高，CN 和HY 分別比CK2增產(chǎn)19.88%，10.82%，CN 提高的幅度較HY 大，且深松條件下CN 的產(chǎn)量最高，為14.41 t/hm2。SS-CN 產(chǎn)量較各處理提高7.94%～22.43%。

表5 不同處理的玉米葉片SPAD 值

從產(chǎn)量構(gòu)成因素上看，各處理千粒重表現(xiàn)為深松大于淺旋，其中深松條件下CN 處理的千粒重最高，為324.10 g，且顯著高于其他處理（P＜0.05）。穗粒數(shù)除SS-CK2外，各處理間差異不顯著（P＞0.05）。有效穗數(shù)各處理間差異不顯著（P＞0.05）。說(shuō)明深松配施控釋肥有利于提高玉米的產(chǎn)量，這主要是由于提高了玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素中的千粒重所致。

表6 不同處理的玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

3 討論與結(jié)論

李立娟[12]等研究表明，深松耕作可以提高玉米后期葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量，有利于玉米后期地上部物質(zhì)向子粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。楊俊剛等[13]研究認(rèn)為，控釋肥能顯著增加成熟期子粒穗粒數(shù)，促進(jìn)灌漿期間子粒的灌漿速率，增加灌漿期子粒的日增重，從而提高產(chǎn)量。大量研究認(rèn)為[14-16]，控釋肥可以提高玉米葉片的SPAD 值、葉面積指數(shù)及群體光合速率。其中，不同種類的控釋肥可提高大喇叭口期葉面積指數(shù)5.7%～17.3%[17]，吐絲期至成熟期的玉米群體光合速率16.27%～37.02%[18]及吐絲期至成熟期SPAD 值6.49%～14.67%[19]。同時(shí)，秦淑俊等[20]研究結(jié)果表明，深松和控釋尿素處理均有利于玉米葉面積指數(shù)的提高，兩者耦合可使玉米開花后葉面積指數(shù)提高更為顯著。

本試驗(yàn)研究表明，深松配施控釋肥顯著提高了拔節(jié)期、大喇叭口期和吐絲期玉米葉片的SPAD 值、LAI 和凈光合速率。光合特性的提高促進(jìn)了玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，提高了玉米拔節(jié)期和大喇叭口期的干物質(zhì)積累量，為玉米產(chǎn)量的提高奠定了基礎(chǔ)，并通過(guò)提高玉米子粒千粒重顯著提升了玉米產(chǎn)量。其中玉米子粒千粒重由303.71 g 提升到324.10 g，產(chǎn)量由13.35 t/hm2提升到14.41 t/hm2。說(shuō)明深松配施控釋肥有利于玉米光合特性的提高，并可以為玉米干物質(zhì)積累及后期子粒建成提供更有力的保障。

綜合分析認(rèn)為，深松配施控釋肥可以提高玉米葉面積指數(shù)、凈光合速率和葉片SPDA 值，增加干物質(zhì)積累量，從而提升玉米千粒重和產(chǎn)量。