緩釋氮對(duì)砂姜黑土區(qū)夏玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量影響及相關(guān)分析

邢永鋒，周文偉，許衛(wèi)猛，陳國(guó)立，魏常敏，李桂芝，宋萬友，萬彥偉，周恩忠，李偉房

（河南省周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南周口 466001）

0 引言

【研究意義】砂姜黑土在河南省面積較大、分布較廣，是小麥、玉米主要種植區(qū)的一個(gè)土壤類型，其耕地面積332.71×104hm2，占全省耕地總面積的37.14%[1、2]，其特點(diǎn)是土壤結(jié)構(gòu)不良，土質(zhì)黏重，有機(jī)質(zhì)含量低，營(yíng)養(yǎng)元素缺乏[3]。當(dāng)前在玉米生產(chǎn)中高產(chǎn)與高肥水、高效矛盾較為突出[4、5]?！狙芯窟M(jìn)展】Dordas等[6、7]指出，普通尿素由于其速溶性的特點(diǎn)，一次性基施通常造成玉米生育前期氮肥過量而后期營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足的狀況[8]，周寶元等[5]研究發(fā)現(xiàn)，緩釋氮相比于普通氮肥，在一次性基施后提高了土壤氮素供應(yīng)與作物需氮的時(shí)空吻合度?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】緩釋氮與玉米產(chǎn)量及關(guān)系分析，已有研究較多[9-10]。但有關(guān)砂姜黑土區(qū)緩釋氮對(duì)夏玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響文獻(xiàn)較少。需研究砂姜黑土區(qū)緩釋氮對(duì)夏玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在沿淮砂姜黑土澇漬區(qū)以硫包衣尿素為供試肥料，研究在砂姜黑土條件下，緩釋氮對(duì)夏玉米干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量的關(guān)系分析，砂漿黑土區(qū)夏玉米減肥增效、合理施肥，為生產(chǎn)實(shí)際提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2019年在河南省周口市農(nóng)科院基地（N33°37′39″E114°47′40″）進(jìn)行。土壤類型為砂姜黑土。0～30 cm土層含有機(jī)質(zhì)18.3 g/kg速氮37.23 mg/kg，速效磷6.80 mg/kg，速效鉀196.9 mg/kg，試驗(yàn)田具有良好的排灌條件。試驗(yàn)玉米品種為北青340。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

玉米品種密度為6×104株/hm2等行距種植，小區(qū)面積24 m2，完全隨機(jī)排列，3次重復(fù)。設(shè)置不施肥（C0）、緩釋氮70 kg/hm2（C70）、140 kg/hm2（C140）、210 kg/hm2（C210）、280 kg/hm2（C280）5種 水平。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

在拔節(jié)期（V6）、抽雄期（VT）、灌漿期（R3）、成熟期（R6），于各小區(qū)選取代表性植株5株，并將葉片、莖鞘（莖、葉鞘、雄穗）、穗（穗軸、苞葉、穗柄）和子粒4部分，在105℃條件下殺青4 h，在60℃條件下烘干，至恒定后稱重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

V6干重（X1）、R3葉重（X3）、R6籽粒（X12）是對(duì)行粒數(shù)（Y）極顯著的變量，V6葉重（X1）、R6籽粒干重（X12）對(duì)行粒數(shù)（Y）正的變量，而R3葉重（X3）對(duì)行粒數(shù)（Y）負(fù)的變量，分析每個(gè)變量（X）與行粒數(shù)（Y）的偏相關(guān)、t測(cè)驗(yàn)值。

數(shù)據(jù)采用excel進(jìn)行處理，用dps9.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同緩釋氮水平對(duì)夏玉米干物質(zhì)積累的影響

2.1.1 群體干物質(zhì)量動(dòng)態(tài)

研究表明，同一氮肥水平下，地上部干物質(zhì)積累量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈逐漸增加的趨勢(shì)；同一生育時(shí)期不同氮肥水平下，拔節(jié)期前群體干物質(zhì)量隨氮肥增加而增加，抽雄后群體干物質(zhì)積累量隨緩釋氮量的增加呈先增后降的變化趨勢(shì)，大小關(guān)系為C0＜C70＜C140＜C280＜C210，其中以C210干物質(zhì)量最大，適量的緩釋氮肥供應(yīng)有利于玉米群體的生長(zhǎng)發(fā)育。表1

表1 不同生育時(shí)期群體干物質(zhì)積累Table 1 Dry matter accumulation of population at different growth stages（kg/hm2）

2.1.2 葉干物質(zhì)量動(dòng)態(tài)

研究表明，整個(gè)生育期玉米葉片干物質(zhì)積累量，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，呈現(xiàn)出先增加后降低變化趨勢(shì)，其中以灌漿期值最大；同一生育時(shí)期不同氮肥水平下，拔節(jié)期前葉干物質(zhì)量隨氮肥增加而增加，抽雄后玉米葉片的干物質(zhì)積累量隨緩釋氮量的增加葉片干物質(zhì)積累量呈先増后降的變化趨勢(shì)，其中以C210值最大，一定范圍內(nèi)施氮能夠提高玉米葉片的干物質(zhì)積累量。表2

表2 不同生育時(shí)期葉片干物質(zhì)量積累Table 2 Dry matter accumulation of leaves at different growth stages（kg/hm2）

2.1.3 莖+鞘干物質(zhì)量動(dòng)態(tài)

研究表明，整個(gè)生育期玉米莖+鞘合計(jì)干物質(zhì)積累量，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)呈現(xiàn)出先增加而后降低的變化趨勢(shì)，其中以灌漿期最大；同一生育時(shí)期不同氮肥水平下，拔節(jié)期前莖和鞘干物質(zhì)量隨氮肥增加而增加，抽雄后玉米莖和鞘的干物質(zhì)積累量隨緩釋氮量的增加莖和鞘干物質(zhì)積累量呈先増后降的變化趨勢(shì)，其中以C210值最大，適量的緩釋氮有利于莖稈在總干物質(zhì)量中的協(xié)調(diào)分配。表3

表3 不同生育時(shí)期莖+鞘合計(jì)干物質(zhì)量積累Table 3 Dry matter accumulation of stem and sheath at different growth stages（kg/hm2）

2.1.4 穗部干物質(zhì)量動(dòng)態(tài)

研究表明，軸+包葉的干物質(zhì)量積累從灌漿期到成熟期呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，且隨緩釋氮施用量增加在灌漿期呈現(xiàn)先増后降趨勢(shì)，處理間差異顯著，而在成熟期呈現(xiàn)降低趨勢(shì)且在0～210 mg/kg施氮條件下差異不顯著；籽粒干物質(zhì)量積累從灌漿期到成熟期逐漸增大，且灌漿期及成熟期隨緩釋氮施用量增加籽粒干物質(zhì)量積累呈先升高后下降趨勢(shì)，成熟期C210處理籽粒干物質(zhì)積累最高，高于其他處理6.5～28.4，施氮有利于提高夏玉米籽粒干物質(zhì)積累，促進(jìn)植株光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。表4

表4 不同生育時(shí)期穗部干物質(zhì)量積累Table 4 Dry matter accumulation of panicle at different growth stages（kg/hm2）

2.2 不同緩釋氮水平下的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素變化

研究表明，在不同緩釋氮肥條件下，夏玉米穗行數(shù)之間存在不同差異性，其中以C210處理穗最長(zhǎng)，達(dá)到15.6行，大小順序?yàn)镃210＞C280＞C140＞C70＞C0，C210與C140、C280差異不顯著，與其它處理均達(dá)到顯著差異水平；行粒數(shù)以C210值最大，達(dá)到31.55粒，與其它處理相比均達(dá)到顯著行差異；產(chǎn)量以C210最大為8 531.65 t/hm2高于其它處理22.5%～68.3%并且各處理差異顯著，適量的緩釋氮肥供應(yīng)是夏玉米高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，促進(jìn)了產(chǎn)量性狀的協(xié)調(diào)生長(zhǎng)，從而有利于高產(chǎn)。表5

表5 產(chǎn)量性狀變化Table 5 Analysis of Yield character

2.3 緩釋氮對(duì)器官干物質(zhì)量與產(chǎn)量因素相關(guān)性

研究表明，R6莖+鞘、R6莖+鞘干重與產(chǎn)量性狀呈負(fù)相關(guān)且，其它器官干物質(zhì)重與產(chǎn)量性狀均呈正相關(guān)關(guān)系，且V6葉重、VT葉重、R3葉重、R6葉重、V6莖+鞘、VT莖+鞘、R3軸+苞、R6籽粒重與產(chǎn)量性狀相關(guān)系數(shù)達(dá)0.84～0.94呈極顯著關(guān)系。表6

表6 器官干物質(zhì)量與產(chǎn)量因素相關(guān)性Table 6 Correlation analysis of dry matter accumulation and Componets of yield

2.4 緩釋氮對(duì)器官干物質(zhì)量與產(chǎn)量回歸分析

2.4.1 不同生育時(shí)期器官干物質(zhì)量與穗行數(shù)回歸分析

研究表明，選出了R3葉片重（X3）、R3軸+苞葉（X9）、R6軸+苞葉重（X10）是對(duì)穗行數(shù)（Y）極顯著的變量，R3葉片重（X3）對(duì)穗行數(shù)（Y）正的變量，而R3軸+苞葉（X9）及R6軸+苞葉干重（X10）對(duì)穗行數(shù)（Y）負(fù)的變量，建立了穗行數(shù)的最優(yōu)線性回歸方程：Y=4.750 976 73+0.004 780 314 635X3-0.002 093 486 292 9X9-0.002 810 622 853 7X10復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.997 836，F(xiàn)值=76.761 2，X3、X9、X10與Y之間存在著極顯著的線性回歸關(guān)系，多元決定系數(shù)R2=0.992 859穗行數(shù)的99.78%是由X3、X9、X10等3個(gè)因素決定的，剩余因素對(duì)穗行數(shù)的影響僅為0.71%，可以用該回歸方程來預(yù)測(cè)穗行數(shù)。表7

表7 器官干物質(zhì)量與穗行數(shù)偏相關(guān)關(guān)系Table 7 The value of partial correlation of row number and organ dry matter quality

2.4.2 不同生育時(shí)期器官干物質(zhì)量與行粒數(shù)回歸

研究表明，不同生育時(shí)期，器官干物質(zhì)積累和行粒數(shù)之間有真實(shí)密切的關(guān)系。建立了行粒數(shù)的最優(yōu)線性回歸方程：Y=23.459 147 29+0.010 705 418 317X1-0.014 524 868 479X3+0.006 440 606 599X12復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.993 389，F(xiàn)值=24.962 3X1、X3、X12與Y之間存在著極顯著的線性回歸關(guān)系，多元決定系數(shù)R2=0.986 823，行粒數(shù)的98.682 3%是由X1、X3、X12等3個(gè)因素決定的，剩余因素對(duì)行粒數(shù)的影響僅為1.3177%，可以用該回歸方程來預(yù)測(cè)行粒數(shù)。表8

表8 器官干物質(zhì)量與行粒數(shù)的偏相關(guān)關(guān)系Table 8 The value of partial correlation of grain number and organ dry matter quality

2.4.3 不同生育時(shí)期器官干物質(zhì)量與千粒重回歸方程

研究表明，R6葉重（X4）、R3軸+苞葉重（X9）、R6軸+苞葉重（X10）是對(duì)千粒重（Y）極顯著的變量，R6葉重（X4）對(duì)千粒重（Y）正的變量，R3軸+苞葉重（X9）R6軸+苞葉重（X10）對(duì)千粒重（Y）負(fù)的變量，每個(gè)變量（X）與千粒重（Y）的偏相關(guān)、t測(cè)驗(yàn)值，建立了千粒重的最優(yōu)線性回歸方程：Y=285.489 892 3+0.040 627 866 72X4-0.016 644 138 306X9-0.043 011 337 23X10復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.996 423，F(xiàn)值=46.348 2X4、X9、X10與Y之間存在著極顯著的線性回歸關(guān)系，多元決定系數(shù)R2=0.992 859千粒重的99.29%是由X4、X9、X10等3個(gè)因素決定的，剩余因素對(duì)千粒重的影響僅為0.71%，可以用該回歸方程來預(yù)測(cè)千粒重。表9

表9 器官干物質(zhì)量與千粒重的偏相關(guān)關(guān)系Table 9 The value of partial correlation of 1000-grain weight and organ dry matter quality

2.5 緩釋氮對(duì)器官干物質(zhì)量與產(chǎn)量因素通徑分析

2.5.1 不同生育時(shí)期器官干物質(zhì)量與穗行數(shù)通徑系數(shù)

研究表明，R3葉片重（X3）、R3軸+苞葉（X9）、R6軸+苞葉重（X10）的干物質(zhì)積累量決定了穗行數(shù)變異的99.78%三個(gè)生育時(shí)期器官干物質(zhì)積累因素的直接通徑系數(shù)大小依次為R3葉片重（X3）＞R3軸+苞葉（X9）＞R6軸+苞葉重（X10），在各間接通徑系數(shù)中，R3軸+苞葉對(duì)穗行數(shù)有正向效應(yīng)（X9→X3→Y=2.483 2），R6軸+苞葉干物質(zhì)（X10）通過R3軸+苞葉（X9）對(duì)穗行數(shù)也有正向效應(yīng)（X10→X9→Y=1.916），其余間接通徑系數(shù)為負(fù)值，砂漿黑土區(qū)夏玉米在緩釋氮施用過程中一定要適當(dāng)兼顧R3葉片重的適量提高。表10

表10 干物質(zhì)積累量與穗行數(shù)通徑系數(shù)Table 10 Dry matter correlation and row number analysis

2.5.2 不同生育時(shí)期器官干物質(zhì)量與行粒數(shù)通徑系數(shù)

研究表明，V6葉干重（X1）、R3葉重（X3）、R6籽粒（X12）的干物質(zhì)積累量決定了產(chǎn)量變異的0.986 82%三個(gè)生育時(shí)期干物質(zhì)積累因素對(duì)行粒數(shù)的直接通徑系數(shù)大小依次為R6籽粒（X12）＞R3葉重（X3）＞拔V6葉干重（X1），在各間接通徑系數(shù)中對(duì)產(chǎn)量有正向效應(yīng)的有，V6葉干重（X1）通過R6籽粒（X12）（X1→X12→Y=2.715 4）、R3葉重（X3）通過R6籽粒（X12）（X3→X12→Y=3.165 2）、R6籽粒（X12）通過V6葉干重（X1）（X12→X1→Y=0.648 4）其余間接通徑系數(shù)為負(fù)值，整個(gè)生育期內(nèi)，器官干物質(zhì)之間存在相互協(xié)調(diào)的關(guān)系問題。表11

表11 干物質(zhì)積累量與行粒數(shù)通徑系數(shù)Table 11 Dry matter distribution and yield path analysis

2.5.3 不同生育時(shí)期器官干物質(zhì)量與千粒重通徑系數(shù)

研究表明，R6軸+苞葉重（X10）的干物質(zhì)積累量決定了千粒重變異的99.286%三個(gè)生育時(shí)期干物質(zhì)積累因素的直接通徑系數(shù)大小依次為R6葉重（X4）＞R3軸+苞葉重（X9）＞R6軸+苞葉重（X10）的干物質(zhì)量，在各間接通徑系數(shù)中，R3軸+苞葉重（X9）通過R6葉重（X4），對(duì)產(chǎn)量有正向效應(yīng)（（X9）→（X4）→Y=4.470 1），R6軸+苞葉重（X10）通過R6葉重（X4）對(duì)產(chǎn)量也有正向效應(yīng)（X4→X10→Y=3.356 4），其余間接通徑系數(shù)為負(fù)值，各生育時(shí)期器官干物質(zhì)之間仍然存在相互協(xié)調(diào)的關(guān)系，在緩釋氮施用過程中應(yīng)協(xié)調(diào)兼顧各生育時(shí)期器官的協(xié)調(diào)生長(zhǎng)。表12

表12 干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量通徑系數(shù)Table 12 Dry matter distribution and yield path analysis

3 討論

3.1 作物生長(zhǎng)過程中較高生物產(chǎn)量是獲得較高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)[12]。玉米產(chǎn)量形成包括三部分，即開花吐絲前營(yíng)養(yǎng)器官的干物質(zhì)積累部分轉(zhuǎn)運(yùn)到子粒中的部分、灌漿期后直接積累于子粒中的部分、營(yíng)養(yǎng)器官積累后轉(zhuǎn)運(yùn)到子粒中的部分[13、14]。緩釋氮肥具有控釋、緩釋的肥效供應(yīng)特點(diǎn)，通過肥效的緩、控的作用保證了作物生長(zhǎng)發(fā)育過程良好的氮肥供應(yīng)[15]，特別是在玉米生育的中、后期，促進(jìn)了器官營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移和積累[16]。

3.2 逐步回歸分析僅反映對(duì)主要因素相關(guān)顯著的指標(biāo)[17]，試驗(yàn)通過不同生育時(shí)期12個(gè)器官干物質(zhì)量與產(chǎn)量因素的相關(guān)關(guān)系，得相關(guān)系數(shù)矩陣，結(jié)果顯示R3莖+鞘、R6莖+鞘的干物質(zhì)量與產(chǎn)量因素為負(fù)相關(guān)關(guān)系，其余各生育時(shí)期器官干物質(zhì)量與產(chǎn)量因素之間均顯著正相關(guān)，施入氮肥主要影響作物的單位面積粒數(shù)從而提高產(chǎn)量[18、19]，可能原因是緩釋氮肥保證了各生育時(shí)期的氮素供應(yīng)，形成了充分而又適宜的葉面積指數(shù)及光合效率，促進(jìn)奠定了器官干物質(zhì)適宜積累及較高的轉(zhuǎn)運(yùn)，奠定了夏玉米在生育中、后期生長(zhǎng)和生產(chǎn)性能[20、21]。

4 結(jié)論

210 kg/hm2硫包衣尿素的處理可改善灌漿期中前期干物質(zhì)量積累速率及積累量，特別是在玉米生育后期保持較高的光合作用能力與充足的氮素供應(yīng)，可提高葉片生理活性，保證較高的光合效能，獲得較高的產(chǎn)量和生物量，減肥增效，緩釋氮210 kg/hm2可作為砂姜黑土區(qū)夏玉米推薦氮素施用量。