糧豆輪作下土壤培肥及養(yǎng)分管理對玉米鐵研58生長生理及產(chǎn)量的影響

朱海榮

摘要：為指導(dǎo)田間土壤培肥及養(yǎng)分管理，對高產(chǎn)玉米品種鐵研58進(jìn)行不同處理試驗，通過玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期的株高、根系形態(tài)指標(biāo)調(diào)查和考種，并對農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量進(jìn)行分析。結(jié)果表明，施用玉米緩釋肥處理有利于玉米抽雄期側(cè)根的生長，根體積變大，有利于灌漿期株高的增高、地上生物量的積累和側(cè)根伸展以及成熟期根體積的擴(kuò)大。2017—2018年，玉米植株從大豆固氮后的土壤中汲取營養(yǎng)，再繼續(xù)施用氮磷鉀肥效果甚微，其產(chǎn)量和不施肥相比差別不大，反而玉米緩釋肥能發(fā)揮不錯的效果。到2019年，亦是如此，不施肥效果最差。研究結(jié)果為糧豆輪作集成示范提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：糧豆輪作;土壤培肥;養(yǎng)分管理;玉米;生長生理;產(chǎn)量

中圖分類號：S513.06 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）23-0079-05

玉米生育期內(nèi)，合理施用氮肥能協(xié)調(diào)營養(yǎng)器官與生殖器官的生長，增加玉米干物質(zhì)量，從而影響玉米產(chǎn)量[1]。玉米對氮素吸收量最多，鉀次之，磷最少[2]。肥料利用率過低，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，而且對環(huán)境造成污染與破壞，大豆固氮可提供綠色的氮肥[3]，施用氮肥可以顯著提高玉米產(chǎn)量，而磷鉀肥對玉米增產(chǎn)影響較小[4]。大豆—玉米輪作是一種用養(yǎng)結(jié)合的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展種植模式，該模式可利用大豆自身的根瘤固氮作用，為下茬作物玉米提供氮素營養(yǎng);另外，玉米收獲后創(chuàng)造的土壤環(huán)境有利于促進(jìn)大豆的生物固氮[5-6]。近年來，遼寧省糧食生產(chǎn)面臨著玉米種植面積劇增、玉米連作焚燒秸稈、大豆產(chǎn)量不穩(wěn)、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)不合理等諸多問題，科學(xué)合理施肥對于實現(xiàn)作物高產(chǎn)高效和環(huán)境友好具有重大意義[7]。各科研單位實行減施化肥，為實現(xiàn)國家提出的“化肥零增長”[8]而一直在努力。 玉米品種鐵研58具有耐密、抗倒、抗旱、耐澇的特點(diǎn)，抗彎孢菌葉斑病、絲黑穗病，生育期為128 d，產(chǎn)量為9 892.5 kg/hm2（水分含量≤14%），具有產(chǎn)量 16 500 kg/hm2 以上的增產(chǎn)潛力，適宜在遼寧大部分地區(qū)種植[9]，為鐵嶺地區(qū)主栽玉米品種。本試驗通過研究鐵嶺地區(qū)氮磷鉀肥、緩釋肥用量對玉米生長、產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響，結(jié)合“玉米—大豆”體系設(shè)置不同肥料施用量處理，為糧豆的合理施肥、鐵嶺地區(qū)玉米生產(chǎn)提供理論依據(jù)，集成玉米—大豆種植模式下玉米高產(chǎn)高效施肥技術(shù)，減少氮素?fù)p失、提高肥料利用率，以更好地指導(dǎo)生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 糧豆輪作供試品種和肥料

玉米供試品種為鐵研58，大豆品種為鐵豐31號，由鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。供試肥料為根瘤菌、葉面液肥、氮磷鉀肥、玉米緩釋肥。

1.2 糧豆輪作技術(shù)措施與田間設(shè)計

整體試驗于2016—2020年在鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗田（海拔69 m，123°48′E、42°14′N） 進(jìn)行。2019年5—9月，總積溫3 350.1 ℃，總降水量 755.5 mm，日照時數(shù)1 600 h。整體試驗以較大面積綜合技術(shù)試驗、示范為主，進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化與組裝;以優(yōu)化組裝后技術(shù)進(jìn)行示范。

1.2.1 輪作方式 大豆—玉米—玉米—玉米—大豆;培肥方式為玉米秸稈深翻還田（25～30 cm）。

1.2.2 耕作方式 第1年大豆茬采用免耕方式，第2年玉米秋季秸稈粉碎-打茬-深翻-粑茬，第3年玉米秸稈秋季高留茬、春季免耕，第4年玉米秋季秸稈粉碎-打茬-深翻-粑茬，第5年大豆免耕。

1.2.3 栽培方式 玉米大壟雙行（或標(biāo)準(zhǔn)壟）、大豆平播窄行密植（或大壟密植）。

1.2.4 施肥方式 玉米、大豆養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦各地優(yōu)化施肥（NE）;玉米追肥時期為拔節(jié)期，種植大豆的處理2、處理3使用根瘤菌劑拌種。

1.2.5 病蟲草害防治 玉米、大豆采用種衣劑拌種、低毒低殘留除草劑。

1.2.6 試驗概況 2016年對超高產(chǎn)大豆鐵豐31號進(jìn)行不同處理試驗，通過大豆分枝期、開花期、鼓粒期、成熟期的株高、地上地下生物量、根系形態(tài)、根瘤干質(zhì)量指標(biāo)調(diào)查和考種，并對農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量進(jìn)行分析;2017、2018年對玉米鐵研58進(jìn)行不同處理試驗，通過玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期的株高、根系形態(tài)指標(biāo)調(diào)查和考種，并對農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量進(jìn)行分析;本試驗為第4年玉米部分，2019年開展區(qū)域糧豆輪作下土壤培肥與施肥技術(shù)及配套機(jī)械集成與示范，共8個處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積72 m2（6行×0.6 m×20 m），每小區(qū)測產(chǎn)面積13.68 m2。2019年5月7日播種，壟上一側(cè)穴播施肥，穴深10～15 cm，施肥后覆蓋2～3 cm 土壤，種子點(diǎn)在另一側(cè)避免燒苗。8個處理（表1）為處理1（NE）、處理2（NE）、處理3（NE）、處理4（NE）、處理5（NE）、處理6（NE）、處理7（CK）、處理8（FP） 。

1.3 調(diào)查記載項目

1.3.1 調(diào)查項目 氣象資料（溫度、降水量、日照）;分別于玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期調(diào)查株高、根系形態(tài)等指標(biāo)，所有處理小區(qū)選取5株長勢相近的玉米植株進(jìn)行考種?？挤N后，對地上、地下生物量 105 ℃ 殺青 30 min，經(jīng) 80 ℃ 烘干至恒質(zhì)量，測定干物質(zhì)積累量，以平均值計數(shù)。

1.3.2 收獲考種 成熟期每個處理選取5株植株對玉米農(nóng)藝性狀進(jìn)行考種，并對所有小區(qū)玉米穗進(jìn)行收獲、測產(chǎn)，測量玉米籽粒水分含量（標(biāo)準(zhǔn)含水量為13.0%）。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米喇叭口期的農(nóng)藝性狀

由表2可知，玉米喇叭口期8個不同處理中，處理1株高最高，地上生物量最多，根總長最短;處理2側(cè)根最多、根體積最大，處理5正好相反;處理6地下生物量最多;不施肥處理根總長最長;施用玉米緩釋肥處理株高最矮，地上、地下生物量最少。可見，施氮磷鉀肥處理在玉米喇叭口期時，除根總長外其他因素數(shù)值出現(xiàn)最大，不施肥處理更利于主根的生長，施用玉米緩釋肥處理抑制這一時期株高的生長、地上地下生物量的積累。

2.2 玉米抽雄期的農(nóng)藝性狀

由表3可知，玉米抽雄期8個不同處理中，處理1株高最高，地上生物量最多，根總長最短，同喇叭口期一致;處理4地下生物量最少，根體積最小;處理5地下生物量最大;處理6側(cè)根最少;不施肥處理株高最矮，地上生物量最少;施用玉米緩釋肥處理側(cè)根最多，根體積最大。可見，施氮磷鉀肥處理在玉米抽雄期時，株高生長快，主根生長不穩(wěn)定、地下生物量積累不穩(wěn)定，側(cè)根少，不施肥時株高和地上生物量生長慢，施用玉米緩釋肥時側(cè)根數(shù)增多，根體積增大。

2.3 玉米灌漿期的農(nóng)藝性狀

由表4可知，玉米灌漿期8個不同處理中，處理1地上生物量最少，與前2個時期相反;處理2地下生物量最多，根體積最大，但主根最短;處理4主根最長;處理5地下生物量最少，根體積最小，與處理2相反;處理6側(cè)根最少，與抽雄期相同;不施肥時株高最矮，與抽雄期相同;施用玉米緩釋肥處理株高最高，地上生物量最多，側(cè)根最多。可見，施氮磷鉀肥處理在玉米灌漿期時，株高、主根生長變慢，地上、地下生物量積累不穩(wěn)定，側(cè)根少，不施肥時株高生長最慢，施用玉米緩釋肥時利于株高、側(cè)根的生長，利于地上生物量的積累。

2.4 玉米成熟期的農(nóng)藝性狀

由表5可知，玉米成熟期8個不同處理中，處理1地下生物量最多，根總長最短;處理3側(cè)根最多、主根最長;處理4地下生物量最少，根體積最小;處理6株高最高，地上生物量最多;不施肥處理株高最矮，地上生物量最少;施用玉米緩釋肥處理根體積最大?？梢姡┑租浄侍幚碓谟衩壮墒炱跁r，除根體積外其他因素的最大值均出現(xiàn)在這6個處理中，不施肥處理株高最低，施用玉米緩釋肥處理根體積繼續(xù)增大。

2.5 玉米產(chǎn)量表現(xiàn)

由表6可知，玉米成熟期8個不同處理中，施用玉米緩釋肥處理平均產(chǎn)量最高，不施肥處理平均產(chǎn)量最低;施氮磷鉀肥處理居中，除處理6外，其余處理間產(chǎn)量相差不大。由于氣象、地力及人為不同因素影響，8個處理3個重復(fù)間也有差異。綜合表2至表6可知，8個不同處理間，玉米平均產(chǎn)量與4個時期生理表現(xiàn)有關(guān)聯(lián)，玉米不施肥處理和緩釋肥處理產(chǎn)量的高低表現(xiàn)，與抽雄期、灌漿期、成熟期一致。施用玉米緩釋肥處理利于玉米抽雄期側(cè)根的生長、根體積變大，灌漿期株高的增高、地上生物量的積累和側(cè)根伸展，成熟期根體積的擴(kuò)大。不施肥處理不利于玉米抽雄期、成熟期株高的生長、地上生物量的積累，灌漿期株高的增高。氮磷鉀肥處理間產(chǎn)量不穩(wěn)定，有高有低。

2.6 生理指標(biāo)分析

2.6.1 株高 分析玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期株高指標(biāo)，由圖1可知，前3個時期株高逐漸增高，成熟期玉米植株水分含量下降，生長緩慢，處理7下降最快，不施氮磷鉀肥時，株高受到抑制。

2.6.2 地上、地下生物量 分析玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期地上、地下生物量指標(biāo)，由圖2、圖3可知，4個時期地上生物量逐漸增多，增長穩(wěn)定;地下生物量前3個時期逐漸增加但不穩(wěn)定，成熟期迅速下降，說明灌漿期之后到成熟期之間消耗根部營養(yǎng)最多。

2.6.3 根系形態(tài) 分析玉米喇叭口期、抽雄期、灌漿期、成熟期側(cè)根數(shù)、根總長、根體積指標(biāo)，由圖4～圖6 可知，前3個時期受各種因素影響側(cè)根數(shù)忽多忽少，但總趨勢一致，在成熟期數(shù)目達(dá)到最多;根總長在灌漿期時達(dá)到最長，成熟期波動下降，說明根部營養(yǎng)已經(jīng)消耗殆盡;根體積在前3個時期迅速變大，灌漿期達(dá)到最大，之后開始下降，在成熟期下降到抽雄期以下水平。

3 討論與結(jié)論

在2016年大豆4個時期中施用根瘤菌和葉面液肥，均利于根部固氮，大豆成熟期不同處理平均產(chǎn)量相差很大，施用氮磷鉀肥大豆產(chǎn)量最高，施用氮磷鉀肥、根瘤菌和葉面液肥時，大豆產(chǎn)量最低。2017—2018年，玉米植株從大豆固氮后的土壤中汲取營養(yǎng)，再繼續(xù)施用氮磷鉀肥效果甚微，和不施肥相比差別不大，反而玉米緩釋肥能發(fā)揮不錯的效果。到2019年，亦是如此，不施肥效果最差。

資料顯示，禾本科作物灌溉后及夏季集中降水后會發(fā)生硝酸鹽浸出現(xiàn)象[10]，加入豆類作物的種植系統(tǒng)卻減少了氮氧化物的排放，硝酸鹽中氮的淋溶降低[11]。大豆與玉米輪作時，土壤保持不受干擾的免耕管理，每年精確地在相同的種植行上種植作物，并且植物密度的優(yōu)化創(chuàng)造了一種可持續(xù)技術(shù)，可最大化玉米產(chǎn)量[12]，并且玉米—大豆輪作對土壤水分的影響可忽略不計[13]。利用玉米—大豆輪作的潛力來解決玉米生產(chǎn)中肥料短缺的問題勢在必行[14]。有專家指出，連續(xù)玉米耕作種植，能夠減少土壤中早期磷的吸收，在減少耕作條件下，大豆輪作中的磷吸收刺激與玉米連作一樣容易發(fā)生，易出現(xiàn)早期芽生長緩慢的問題[15]，影響后期產(chǎn)量，以后應(yīng)繼續(xù)深入研究大豆、玉米種植系統(tǒng)對作物產(chǎn)量、土壤環(huán)境的影響，及時解決問題。

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