全 文 :植物营养与肥料学报 2016,22(3):811-820 doi牶1011674/zwyf.14564
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-12-16 接受日期:2015-05-04 网络出版日期:2015-10-10
基金项目:国家科技支撑计划项目(2013BAD07B01-02);粮丰工程项目(2011BAD16B11-03);黑龙江省农垦总局科技计划项目(HNK125B
-07-12)资助。
作者简介:刘慧迪(1989—),女,黑龙江佳木斯人,硕士研究生,主要从事玉米高产理论与技术方面的研究。Email:liuhuidilhd@126com
通信作者 Tel:0459-6819170,Email:byndykj@163com
松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于叶龄指数的
适宜追氮量研究
刘慧迪,杨克军,李佐同,王玉凤,张翼飞,王智慧,付 健,
谷英楠,杨系玲,吴 琼
(黑龙江八一农垦大学农学院,寒地作物种质改良与栽培重点实验室,黑龙江大庆 163319)
摘要:【目的】膜下滴灌玉米种植模式在松嫩平原西部大面积推广,研究该模式下不同叶龄追施不同氮肥量对玉米
的干物质积累、氮肥利用及产量形成的影响,可为建立该种植模式玉米施肥制度提供理论依据。【方法】在底施N
60kg/hm2、P2O590kg/hm
2和K2O120kg/hm
2的条件下,设置4个追施尿素态氮肥水平处理:0(N0)、40(N40)、
90(N90)和140(N140)kg/hm2,于叶龄指数为 30%、45%、60%和 75%时,随滴灌进行追施,以不追肥为对照
(CK)。测定了不同处理玉米叶片光合效率、干物质积累和运转以及产量,计算了氮肥的利用率。【结果】随着玉
米生育进程,在一定施肥范围内(0 150kg/hm2),玉米产量、叶面积指数、叶绿素含量、干物质积累、植株氮素
积累、氮肥利用率、氮肥农学效率及氮收获指数均随施氮量的增加而增加,当氮肥超过一定数量时(200kg/hm2),
各指标增加不明显,甚至下降。在叶龄指数为45%时追施90kg/hm2氮肥处理,叶面积指数及叶绿素含量分别为
692和269mg/g,籽粒产量为1195789kg/hm2,干物质积累量、花后同化物输入籽粒量及花后同化物对籽粒的
贡献率分别为42376g/plant、1445150kg/hm2和8586%;氮肥利用率、氮肥农学利用率分别为6910%和3838
kg/kg,显著高于其他处理(P<005)。【结论】在松嫩平原西部膜下滴灌种植模式下,在玉米叶龄指数为45%时追
施90kg/hm2氮肥,可显著提高光合利用率,改善玉米生育后期的氮素吸收和干物质积累并增加产量,提高玉米对
氮肥的吸收利用效率。
关键词:玉米;膜下滴灌;叶龄指数;氮肥运筹;松嫩平原
中图分类号:S14732;S513 文献标识码:A 文章编号:1008-505X(2016)03-0811-10
SuitableamountofNtopdressingbasedonleafageindexofmaize
usingmulcheddripirrigationtechnologyinWesternSongnenPlain
LIUHuidi,YANGKejun,LIZuotong,WANGYufeng,ZHANGYifei,WANGZhihui,
FUJian,GUYingnan,YANGXiling,WUQiong
(ColegeofAgronomy,HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropGermplasmImprovementand
CultivationinColdRegion,Daqing,Heilongjiang163319,China)
Abstract:【Objectives】Themulcheddripirigationtechnologyhasbeenextendedintheproductionofmaizein
WesternSongnenPlain.StudyingthesuitableNfertilizerapplicationamountandleafageofmaizeunderthis
technologysystemwilprovideatheoreticalbasisforeficientwaterandfertilizereficiencyandhighyieldmaize
production.【Methods】AtthebasalfertilizerlevelsofN60kg/hm2,P2O590kg/hm
2andK2O120kg/hm
2,four
topdressinglevelsofN0,40,90and140kg/hm2weretopdressedattheleafageindexof30%,45%,60% and
75%,respectively.Dripirigationequipmentwasusedforthefertilization.Thephotosyntheticeficiencies,thedry
materaccumulationandthegrainyieldsofcornindiferentgrowthstagesweremeasured,andtheNeficiencies
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
werecalculated.【Results】Alongwiththeadvancementofmaizegrowthprocess,thegrainyield,leafareaindex,
chlorophylcontent,drymateraccumulationandnitrogenaccumulationofmaize,nitrogenutilizationeficiency,
nitrogenagronomiceficiencyandnitrogenharvestindexareincreasedwiththeraisingofnitrogenapplicationratein
acertainrange(0-150kg/hm2)ofnitrogenapplication.Whenthenitrogenusageexceedsacertainamount(200
kg/hm2),therewerenomoreincreasesorevenfalenintheaboveitemstested.Inthetreatmentoftopdressingat
theleafageindexof45% andthenitrogenapplicationrateof90kg/hm2,thegrainyieldreachesto1195789
kg/hm2,theleafareaindexandchlorophylcontentare692and269mg/g,thedrymateraccumulation
amount,postanthesisassimilateinputstograins,andcontributionofpostanthesisassimilatestograinsare42376
g/plant,1445150kg/hm2,and8586% respectively.Andthenitrogenutilizationeficiencyandnitrogen
agronomiceficiencyare6910% and3838%.Althementioneditemsaresignificantlyhigherthanthoseinthe
othertreatments(P<005).【Conclusions】InWesternSongnenPlainunderthemulcheddripirigation
condition,thesuitableNtopdressingamountis90kg/hm2,andpreparatoryleafageforthepracticeisatleafage
indexof45%.
Keywords:maize;mulcheddripirigation;nitrogentopdressingamount;leafageindex;SongnenPlain
松嫩平原是我国玉米主产区之一[1],属农牧过
渡地带和半湿润向半干旱地区的过渡带,年蒸发量
为1200 1900mm,远大于年降水量,且分布极不
均匀,生态环境较为脆弱[2],经常出现年降水量小
于300mm的情况[3],尤其是春季,低温干旱频繁发
生,常造成玉米播期延迟和保苗率低等问题。膜下
滴灌是将覆膜种植与滴灌相结合的一种新型节水灌
溉技术[4],既有滴灌省水、省工、增产、高效、适用
性强的优点,又发挥了地膜覆盖技术保水、保墒的
作用[5-7]。近年来,膜下滴灌栽培技术已被广泛用
于松嫩平原西部的玉米生产,有效缓解了玉米生育
前期低温冷害和干旱少雨等问题。但松嫩平原西部
玉米种植田土壤较瘠薄,保水保肥性较差,目前玉米
膜下滴灌在氮肥管理上,大部分农户为了追求高产,
仍然沿用传统常规种植模式的追肥方式,在玉米拔
节期或大喇叭口期一次性追施大量氮肥,导致氮肥
利用率低、资源浪费和环境污染严重[8-10]。
氮肥运筹作为调控土壤氮素运移分布[8]和促
进作物氮素吸收利用过程[11-12]的重要技术措施,已
逐渐成为滴灌施肥管理研究的热点问题之一。前人
针对玉米膜下滴灌的施肥类型[13]、施肥量[14-15]和
施肥频率[16]等方面开展了大量的研究工作。以叶
龄制定氮肥运筹在水稻[17]和棉花[18-19]上应用较为
广泛,在玉米上主要集中在夏玉米的研究[20]。20
世纪70年代胡昌浩等[21]研究表明,玉米穗分化与
各营养器官生长,特别是与叶龄指数存在着明显的
相关关系。从拔节到抽穗阶段是春玉米一生中生长
最快、吸收养分最多、丰产栽培最关键的时期,也
是营养生长与生殖生长矛盾突出时期,因此正确运
用水肥,同时满足两者需要,对争取穗大粒多,夺取
丰产极其重要。根据叶龄指数的动态发展,在玉米
营养需求关键时期合理准确地追施氮肥,可以为玉
米标准化栽培管理模式的建立提供理论基础。
1 材料与方法
11 试验点概况
试验于2013年在黑龙江八一农垦大学试验基
地(46°37′N,125°11′E,海拔150m)进行,试验地土
壤为草甸土。0—20cm土层土壤有机质 2595
g/kg、全氮101g/kg、碱解氮13450mg/kg、速效
磷5458mg/kg、速效钾3242mg/kg、pH815。
12 试验设计
供试玉米品种为“郑单958”,采用大垄双行覆
膜栽培模式。供试肥料包括尿素(N≥46%)、磷酸
二铵(N≥18%,P2O5≥46%)和硫酸钾(K2O≥
50%)。试验所有处理均底施N60kg/hm2、P2O590
kg/hm2和 K2O120kg/hm
2。设定4个氮素(N)追
施水平:0(N0)、40(N40)、90(N90)和140(N140)
kg/hm2,追施在叶龄指数为 30%(T30)、45%
(T45)、60%(T60)和75%(T75),随滴灌进行。将
氮肥充分溶解后倒入施肥罐中,开启水泵,30 40
min内肥液全部施入,共灌水200m3/hm2,以不追肥
处理N0为对照(CK),总计13个处理,各处理3次
重复,共 39个小区,小区面积 66m2(44m×15
m),随机区组排列。播种密度75×104plant/hm2。
整个生育时期,分别于30%、45%、60%和75%叶
龄指数时期,共进行4次灌水,合计800m3/hm2,滴
水量由水表和球阀控制,保证各小区灌水一致。其
218
3期 刘慧迪,等:松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于叶龄指数的适宜追氮量研究
他田间管理措施同大田膜下滴灌玉米生产,10月5
日收获测产。
13 测定项目与方法
各小区沿滴灌带方向随机布置3个测试点,在
每个测试点选生长状况良好、具代表性的6株玉米
植株挂牌标记,于拔节初期以及拔节后每隔15d测
定所有完全展开叶片的长、宽(展开叶片系数为
075),计算叶面积指数(LAI)。
同时分别于不同取样时期在各小区选取长势均
匀具代表性的植株6株,其中3株按叶、茎、鞘、雄
穗、雌穗(苞叶、穗轴和籽粒)等器官分解植株,于
105℃杀青30min,80℃烘干至恒重,将称重后的样
品磨碎后充分混合,采用 H2O2-H2SO4湿灰化法消
煮,用凯氏定氮仪(KjelFlexK-360,BüCHI)测定全
氮含量,计算植株的氮素吸收量。另外3株(吐丝
前期自上而下取玉米第3片完全展开叶,吐丝后取
穗位叶片)用于叶绿素含量的测定[22]。成熟期收获
考种、计产(以含水量14%折算产量)。
图1 不同叶龄指数时追施氮肥水平对玉米籽粒产量的影响
Fig.1 Efectofthenitrogenapplicationwithdiferentleafageperiodsandlevelsongrainyieldsofmaize
[注(Note):柱上不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Diferentletersabovethebarsmeansignificantat5% levelamongtreatments.]
14 数据处理
氮肥利用率(NUE)=(施氮区植株总吸氮量 -
空白区植株总吸氮量)/施氮量×100%;
氮肥农学利用率(ANUE)=(施氮区产量 -空
白区产量)/施氮量×100%;
氮收获指数(NHI)=籽粒吸氮量/植株氮素累
积量×100%[23]。
参照Cox等[24]的方法计算群体干物质转运量
(率)和花后同化物输入籽粒量及其对籽粒贡献率。
花前营养器官干物质转运量(DMT)=开花期
营养器官干重-成熟期营养器官干重;
花前营养体干物质转运率(DMTE)=花前营养
器官干物质转运量/开花期营养器官干重×100%;
花后同化物输入籽粒量(CAA)=成熟期籽粒
干重-开花前营养器官干物质转运量;
花后同化物对籽粒的贡献率(CPAG)=干物质
转运量/成熟期籽粒干重×100%
采用MicrosoftExcel2003和SPSS90进行试验
数据整理与统计分析。
2 结果与分析
21 不同氮肥运筹模式对玉米籽粒产量的影响
从图1可以看出,玉米籽粒产量随施氮量的增
加呈现先升高后降低的趋势,不同追氮时期产量均
在N90处理时最高,且差异显著(P<005)。在同
一追氮量下,不同叶龄进行氮肥追施,产量随施氮量
增加至90kg/hm2时达到最高,之后下降。方差分
析结果表明,施氮量、追施氮肥时叶龄指数以及二
者的交互作用对玉米产量影响达极显著水平(P<
001)。在 T45N90处理时玉米籽粒产量最高达
1195789kg/hm2,显著高于 N0、N40和 N140处理
5637%、2289%和1778%。
22 不同氮肥运筹模式下玉米叶面积指数的变化
由表1可知,各叶龄时期施氮处理组合下,玉米
群体叶面积指数(LAI)呈单峰曲线变化,均在拔节
后45天出现峰值。拔节后 15天时,不同处理间
LAI差异不显著(P>005),30 75天时,不同处
理间LAI差异达显著水平(P<005)。在拔节后30
天时,T30N90处理除了与 T45N90处理差异不显著
外,显著高于其他处理213% 4322%;拔节后45
75天时,T45N90处理 LAI分别显著高于其他处
理619% 3559%、1098% 3724%和766%
2615%。经方差分析表明,施氮量及叶龄时期在
拔节后15天时对LAI影响显著(P<005),拔节后
318
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
30 75天时,施氮量、追施氮肥时叶龄指数以及二
者的交互作用对LAI影响极显著(P<001)。在同
一施氮水平下,LAI由高到低顺序为 T45>T60>
T30>T75,在同一追施叶龄下,LAI顺序为 N90>
N140>N40>N0。这说明膜下滴灌种植模式下,通
过合理的氮肥运筹可以使玉米群体在生育前期 LAI
较快达到一定的峰值,且在 T45N90处理时能够在
生育中后期仍能维持较高的 LAI,确保群体高光合
效率水平。
表1 不同叶龄时期和追施氮肥水平玉米叶面积指数
Table1 Leafareaindexofmaizeafectedbyleafageindexfornitrogentopdressingandamount
处理
Treatment
拔节后天数Daysafterjointing(d)
15 30 45 60 75
叶龄指数(%) CK 056ab 435d 531d 427e 390d
Leafageindex 30 057a 602a 635b 497c 417c
45 054b 597a 663a 544a 452a
60 055ab 551b 645b 506b 430b
75 056ab 520c 615c 486d 415c
氮追施量(kg/hm2) N0 056a 435d 531d 427d 390c
Ntopdressingamount N40 055a 541c 609c 481c 417b
N90 057a 587a 672a 534a 450a
N140 055a 574b 646b 510b 418b
叶龄指数Leafageindex(L) 0005 137 037 056 027
氮追施量Ntopdressingamount(N) 0004 067 096 085 042
L×N 494 0032 008 014 006
注(Note):同列不同字母表示处理间差异达005显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantlydiferentamong
treatmentsat0.05% level;—P<005;—P<001.
23 不同氮肥运筹模式玉米叶片叶绿素含量
如图2所示,在不同叶龄指数时期,对照玉米叶
片叶绿素含量在拔节初到拔节后30天不断增加,45
75天时缓慢下降。不同氮追施量处理(N40、N90
和N140)玉米叶片叶绿素含量在拔节初 拔节后45
天内迅速增加并达到峰值,45 75天逐渐下降。叶
龄指数为30%或45%时追施N40、N90、N140氮素
处理在拔节后15天开始显著高于对照(N0);而叶
龄指数为60%和75%追施 N40、N90和 N140氮素
处理时在拔节后 30天显著高于对照。叶龄指数
45%、施氮量为90kg/hm2水平时玉米叶绿素含量
分别比同期N0、N40和N140处理高出107、019
和002mg/g;相比于叶龄指数30%、60%和75%
的不同施氮水平处理,分别高出593% 1333%、
343% 1437%和635% 1404%。总的来看,
叶龄指数为45%、追施90kg/hm2能够显著增加玉
米功能叶片的叶绿素含量,而追施 N140水平时对
于叶绿素含量的提升作用不明显。通过方差分析结
果可知,施氮量、施氮叶龄时期以及二者的交互作
用对叶绿素含量均具有显著影响(P<005)。
24 不同氮肥运筹模式下玉米干物质的积累与
分配
由图3可以看出,各处理在拔节初至拔节后15
天干物质积累缓慢,15 45天干物质含量迅速增
长,60天趋于稳定,而后略有下降。不同叶龄指数
时期施氮均能提高玉米的干物质积累,拔节后45天
起,各施氮处理均显著(P<005)高于对照。在拔
节后60天时,T45N90处理的干物质积累量最大,分
别比 N0、N40、N140高 22376、4676和 2476
g/plant,相比于叶龄指数为30%、60%、75%时不
同追氮水平处理,分别高出 3564% 4523%、
329% 2017%和755% 2281%。拔节后75
天,T45N90处理干物质积累量仍能维持相对较高的
水平。在叶龄指数为30%和45%,施氮量为 N140
时,干物质积累量均显著低于 N90施氮水平,而叶
龄指数为60%和75%时 N90和 N140处理间差异
不显著(P>005),且在拔节后 15 75天时,
T45N90处理时的干物质积累量均高于其他处理。
418
3期 刘慧迪,等:松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于叶龄指数的适宜追氮量研究
图2 不同叶龄时期和追施氮肥水平玉米叶片在拔节后叶绿素含量变化
Fig.2 Efectofthenitrogenapplicationwithdiferentleafageperiodsandlevelsonleafchlorophylcontentsofmaize
图3 不同叶龄指数和追施氮肥水平玉米植株在拔节后干物质重变化
Fig.3 Drymateraccumulationindiferentdaysafterjointingstageofmaizeafectedbydiferentleafageindex
fortopdressinganddiferentNlevels
可见,在膜下滴灌种植方式下,T45N90处理较其他
处理更有利于玉米植株干物质的积累,但施氮量过
高,玉米植株干物质积累增加不明显,甚至限制其进
一步增加。
518
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
由表2可以看出,各处理花前营养体干物质运
转量和运转率均低于对照,同一叶龄指数时期二者
由高到低顺序均为 N0>N140>N40>N90,而花后
同化物输入籽粒量和对籽粒的贡献率则均为N90>
N140>N40>N0,在叶龄指数为45%,追施 N90处
理时,花后同化物对籽粒的贡献率较其他追施时期
分别高出 1952% 2976%、124% 484%和
299% 774%。方差分析表明,施氮时期、施氮
量以及二者间的互作对花前营养体干物质运转量、
花后同化物输入籽粒的量和对籽粒的贡献率的影响
达极显著水平(P<001)。在 N90施肥水平,各追
施时期的营养体干物质运转率均小于 N40、N140
处理,但花后同化物对籽粒的贡献率均高于 N40、
N140处理,可见,在叶龄指数为45%,N90施氮水平
可促进源库协调,使玉米生育后期维持较高的光合
效率,有效提高了花后同化物输入籽粒量(CAA)及
对籽粒贡献率(CPAG),进而增加玉米的干物质积
累,提高产量。
表2 不同叶龄时期和追施氮肥水平玉米干物质转运量、转运率及花前贮藏同化物对籽粒贡献率
Table2 DrymateraccumulationandtheircontributiontograinformationafectedbyNtopdressing
periodsandlevels
处理Treatment DMT(kg/hm2) DMTE(%) CAA(kg/hm2) CPAG(%)
叶龄指数(%) CK 382858a 3104a 411642e 5181d
Leafageindex T30 359436b 2692b 758656d 6770c
T45 320592c 2077c 1270933a 8326a
T60 240433d 1616d 1194533b 8188ab
T75 189172e 1341e 1127928c 7968b
氮追施量 N0 382858a 3104a 411642d 5181c
Ntopdressingamount N40 270835c 1949c 964040c 7654b
(kg/hm2) N90 250971c 1630d 1232760a 8147a
N140 310419b 2215b 1067238b 7683b
叶龄指数Leafageindex(L) 532383556 31448 4646278363 45448
氮追施量Topdressingamount(N) 109909935 10297 2205170644 10065
L×N 73790094 3278 119006876 1585
注(Note):DMT—花前营养体干物质转运量Drymatertranslocation;DMTE—花前营养体干物质转运率Drymatertranslocationeficiency;
CAA—花后同化物输入籽粒量Postanthesisdrymateraccumulation;CPAG—花后同化物对籽粒的贡献率 Contributionofpostanthesisassimilates
tograins;同列不同字母表示差异达到 005显著水平 Valuesfolowedbydiferentleterswithinacolumnaresignificantlydiferentatthe005
probabilitylevel;表示处理因素间差异达001显著水平Meansignificantlydiferentbetweentreatmentat001level.
25 不同氮肥运筹模式玉米氮素吸收及利用率
经方差分析(表3)可知,施氮叶龄时期、施氮
量以及二者的交互作用对玉米的氮素积累量、氮肥
利用率、氮收获指数和氮肥农学利用率均达极显著
水平(P<001)。在拔节后15 60天,各处理玉米
群体氮素含量迅速增加,60 75天增加缓慢,并在
75天达到峰值,且同一叶龄时期施氮水平处理均表
现为N90>N140>N40>N0,T45N90处理在拔节后
45 75天的氮素积累量,始终保持较高水平,且显
著高于其他处理,玉米氮素积累量在拔节后75天分
别比 T45N0、T45N40和 T45N140高出 10332、
7832、3053kg/hm2;同时,相比于叶龄指数为
30%、60%、75%时不同施氮处理水平,分别高出
2573% 4469%、356% 4469%和 1297%
4924%。
氮肥利用率、氮肥农学利用率和氮收获指数同
样在 T45N90处理时达到最大值,且显著高于其他
处理(P<005),其中氮肥利用率、氮肥农学利用
率分别显著高于其他处理 937% 17969%和
2709% 13735%;随着施氮量的增加,氮收获指
数增加,但在 N140处理时,各个叶龄时期处理的氮
收获指数下降,且总体上叶龄指数为 30%、45%、
60%时 N90和 N140处理差异不显著(P>005),
N0和N40处理以及75%叶龄指数时期各氮素水平
处理的氮收获指数均较低。综上,在 T45N90处理
时可以有效提高膜下滴灌条件下玉米对氮素的吸收
及氮肥利用效率,但过低或过高的施氮量及延迟氮
素施用均不利于氮收获指数的提高。
618
3期 刘慧迪,等:松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于叶龄指数的适宜追氮量研究
表3 不同叶龄指数和追施氮肥水平玉米氮素吸收(kg/hm2)和利用率
Table3 Nuptakeandutilizationeficiencyofmaizeafectedbydiferenttopdressingleafageperiodsandlevels
处理
Treatment
拔节后天数Daysafterjointing(d)
15 30 45 60 75
NUE
(%)
NAE
(kg/kg)
NHI
(%)
叶龄指数(%) CK 1886e 5746d 7571e 10692d 14525e 3787c
博Leafageindex T30 30.36b 86.29c 113.18d 166.56c 179.79d 23.50d 23.13d 47.76a
T45 37.80a 107.43a 166.90a 197.88a 212.33a 43.54a 28.91a 48.26a
T60 26.10c 98.00b 131.18b 182.48b 203.64b 38.88b 25.69b 48.14a
T75 23.45d 86.20c 124.29c 167.46c 188.40c 29.28c 24.15c 42.60b
追施量 N0 18.86c 57.46d 75.71d 106.92d 145.25d 37.87c
Ntopdressing N40 25.55b 84.27c 114.15c 147.92c 168.46c 22.21c 29.49a 45.65b
amount N90 32.17a 102.54a 162.16a 206.86a 226.58a 54.28a 29.95a 47.42a
N140 30.56a 96.62b 125.34b 181.01b 193.08b 23.91b 16.98b 46.99a
叶龄指数
Leafageindex(L)
35329 94725 485599 196683 193614 74185 5730 6740
氮追施量
Ntopdressingamount(N)
14302 104282 757091 1047628 1021188 377434 64936 1028
L×N 4060 85514 37719 53817 38819 13239 2708 377
注(Note):NUE—氮肥利用率Nuseeficiency;NAE—氮肥农学利用率Agronomiceficiency;NHI—氮收获指数Nharvestindex;同列数值后不
同字母表示差异达到005显著水平Valuesfolowedbydiferentleterswithinacolumnaresignificantlydiferentatthe005probabilitylevel;表示处
理因素间差异达001显著水平Meansignificantlydiferentbetweentreatmentsat001level.
图4 不同叶龄指数和不同追施氮肥水平玉米成熟期各器官吸氮量
Fig.4 NuptakeatmaturityofmaizeunderdiferentNtopdressingleafageindexandlevels
[注(Note):柱上不同字母表示差异达005%显著水平 Diferentletersabovethebarsmeansignificantat005% level.]
26 不同氮肥运筹模式对玉米成熟期各器官吸氮
量的影响
作物生长发育受养分吸收、同化及转运影响,
由图4可以看出,各处理在成熟期叶片、茎秆 +叶
鞘、雄穗、苞叶以及籽粒的吸氮量均不同。在同一
叶龄时期,叶片、茎秆 +叶鞘、籽粒的吸氮量均表
现为 N90>N140>N40>N0,其中在 T45N90处理
下,叶片、茎秆 +叶鞘的吸氮量分别比 N0、N40、
N140高 2211、1005、1206kg/hm2 和 871、
1481、022kg/hm2。在玉米成熟期,各施氮处理
籽粒吸氮量在 T45N90条件下达最大值,占玉米总
吸氮量的4969%,显著(P<005)高于其他器官,
其次为T60N90处理,而T30N40施氮水平的吸氮量
最小。雄穗和苞叶的吸氮量在叶龄指数为 45%、
718
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
60%、75%追肥处理时差异不显著(P>005)。在
T45N90处理时,整株的吸氮量显著高于其他处理
(P<005)。综上,膜下滴灌条件下,在一定施氮范
围内(0 150kg/hm2),玉米成熟期全株吸氮量随
施氮量的增加而增加,但过量施用氮肥,并不能增加
籽粒的吸氮量,且在 T45N90处理时有利于增加玉
米的吸氮量,提高氮肥利用率。
3 讨论
叶龄能够准确地判断穗分化时期,但不同品种
用来判断穗分化时期的主茎叶龄也不同,而不同品
种在不同栽培条件下处于同一穗分化时期,可用一
致的叶龄指数推断出其生育阶段,用于决定田间管
理措施[25]。根据叶龄指数指导玉米在需肥关键时
期进行补充氮肥,有利于提高玉米对氮素的吸收与
利用,促进干物质积累,增加产量[26]。王宜伦等[27]
研究表明,拔节期(叶龄指数为30%)到灌浆中期
是氮素吸收的关键时期,且在拔节期(30%叶龄指
数)至抽雄期(88%叶龄指数)是营养生长与生殖生
长同时并进的阶段[26]。本试验研究结果表明,在
同一施氮量下,叶龄指数为 45%追施氮肥处理较
30%、60%、75%叶龄指数追肥处理的产量提高
480% 1263%,干物质积累量提高 548%
2726%,氮素积累量提高 409% 1533%,且氮
肥利用率、氮肥农学利用率显著高于其他处理。这
可能因为此时玉米雌穗进入小花分化期,雄穗处于
伸长期,叶片和茎秆生长旺盛,对氮素需求和吸收量
较大,在该叶龄时期及时追施氮肥能够满足营养生
长与生殖生长的需要,促进穗的分化,更有利于玉米
对氮素的吸收利用,且在生育后期仍保持较高的氮
素积累,满足玉米自身物质合成的需要,提高氮素利
用效率,促进干物质积累,最终使产量显著增加,这
与贾文凯[28]研究结果相似。而在30%叶龄指数追
施氮肥,由于追肥时期过早,在生育后期氮肥供应不
足,籽粒只能从叶片及茎秆+叶鞘中吸取养分,减少
籽粒对氮素的吸收量;在75%叶龄指数追施氮肥,
因为前期氮肥缺乏,后期虽供给氮肥,但源库过小,
导致花后同化物输入籽粒量及花后同化物对籽粒的
贡献率降低,影响叶片和茎秆 +叶鞘的氮素向籽粒
转移;在60%叶龄指数追施氮肥处理的产量、干物
质积累量及氮素积累量高于30%及75%叶龄指数
追肥处理,但低于45%叶龄指数追肥处理,分析其
主要原因可能是本试验采用膜下滴灌追肥,促进土
壤增温保墒,水肥互作使玉米提早达到需肥时期,而
45%叶龄指数追施氮肥满足了作物对氮素的需求,
且有研究表明在叶龄指数为60%时,叶面积已经基
本形成[25],而在 45%叶龄指数追施氮肥能够促进
玉米生育后期上部叶片宽大,增加叶面积,提高光合
色素含量,使玉米群体光合系统达到较优水平,延长
光合持效期。因此,45%叶龄指数追肥处理较
30%、60%以及75%叶龄指数追肥处理的干物质积
累、氮素积累量、氮肥利用率以及氮肥农学利用率
提高,进而增加产量。
合理的施氮量可以促进作物养分的吸收和干物
质的积累,提高氮肥利用效率[29]。本试验研究结果
表明,在同一叶龄时期,追施90kg/hm2氮肥处理
较追施40kg/hm2、140kg/hm2氮肥处理玉米产量、
干物质积累量、氮素积累量、氮肥利用率及氮肥农
学利用率有显著的提高。这可能是因为施氮量过少
引起氮素后期吸收不足,雌穗形成延迟,而过量地施
用氮肥会使营养体氮素代谢旺盛,导致后期氮素向
籽粒中转移量减少[30],增加败育粒,对干物质积累
量、氮素吸收与利用及产量形成造成不良影响。在
本试验条件下,90kg/hm2氮肥处理可能是合理的
施氮量,且在叶龄指数为45%追施氮肥能够调节花
前干物质向花后籽粒的转运,促进生育后期干物质
积累,提高氮肥利用效率,增加产量,起到增源扩库
的作用。可见在膜下滴灌的条件下,氮肥的管理既
应该考虑到施氮量,更应该注意追肥的叶龄时期,以
提高氮素的吸收与利用,增加干物质积累,从而获得
高产。但本试验只在松嫩平原西部草甸土进行了一
年的试验,我们今后还将在其他地区及其他类型土
壤上做进一步验证。
4 结论
在松嫩平原西部膜下滴灌的种植方式下,底肥
水平一致的基础上,45%叶龄指数时期追施 90
kg/hm2氮肥,能够使玉米获得最佳的肥效表现。基
于玉米叶龄指数进行合理的氮肥运筹,通过有效的
增加叶面积指数和叶绿素含量,提高光合作用效率,
促进光合产物的合成,进而提高植物干物质的积累
量,且能显著提高氮肥利用率,为植株生育后期有充
足的干物质以及氮素向籽粒转移提供保证,从而获
得高产。
参 考 文 献:
[1] 陆景陵.植物营养学[M].北京:中国农业大学出版
社,2003.
818
3期 刘慧迪,等:松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于叶龄指数的适宜追氮量研究
LuJL.Plantnutrition[M].Beijing:ChinaAgricultural
UniversityPress,2003
[2] GaoQ,YuM,YangX.Ananalysisofsensitivityofterestrial
ecosystemsinChinatoclimatechangeusingspatialsimulation
[J].ClimaticChange,2000,47:373-400
[3] 刘殿伟,宋开山,王丹丹,张树清.近50年来松嫩平原西部
土地利用变化及驱动力分析[J].地理科学,2006,26(3):
277-283.
LiuDW,SongKS,WangDD,ZhangSQ.Dynamicchangeof
landusepaternsinwestpartofSongnenPlain[J].Scientia
GeographicaSinica,2006,26(3):277-283
[4] 宋娜,王凤新,杨晨飞,杨开静.水氮耦合对膜下滴灌马铃薯
产量、品质及水分利用的影响[J].农业工程学报,2013,29
(13):98-105.
SongN,WangFX,YangCF,YangKJ.Couplingefectsof
waterandnitrogenonyield,qualityandwateruseofpotatowith
dripirigationunderplasticfilmmulch[J].Transactionsofthe
ChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2013,29(13):98-
105
[5] HaefeleSM,JabbarSMA,SiopongcoJDLC,etal.Nitrogen
useeficiencyinselectedrice(OryzasativaL.)genotypesunder
diferentwaterregimesandnitrogenlevels[J].FieldCrops
Research,2008,107:137-146
[6] LiFM,GuoAH,WeiH.Efectsofclearplasticfilmmulchon
yieldofspringwheat[J].FieldCropsResearch,1999,63:79-
86
[7] ShirvastavaPK,ParikhMM,SawaniNG,etal.Efectofdrip
irigationandmulchingontomatoyield[J].AgriculturalWater
Manage,1994,25:179-184
[8] 侯红雨,庞鸿宾,齐学斌,赵辉.温室滴灌条件下 NH+4N转
化迁移规律研究[J].灌溉排水学报,2003,22(1):48-52.
HouHY,PangHB,QiXB,ZhaoH.StudyontheNH+4N
transformationandtransportunderdripirigationingreenhouse
[J].JournalofIrigationandDrainage,2003,22(1):48-52
[9] NyiranezaJ,DayegamiyeAN,ChantignyMH,etal.Variations
incornyieldandnitrogenuptakeinrelationtosoilatributesand
nitrogenavailabilityindices[J].SoilScienceSocietyofAmerica
Journal,2009,73:317-327
[10] LiJ, Zhang J, Rao M. Weting paternsand nitrogen
distributionsasafectedbyfertigationstrategiesfromasurface
pointsource[J].AgriculturalWaterManagement,2004,67
(2):89-104
[11] 陈小莉,李世清,王瑞军,等.半干旱区施氮和灌溉条件下
覆膜对春玉米产量及氮素平衡的影响[J].植物营养与肥料
学报,2007,13(4):652-658.
ChenXL,LiSQ,WangRJ,etal.Efectoffilmmulchingon
yieldandnitrogenbalanceofspringmaizeunderdiferentnitrogen
andirigationtreatmentsinsemiaridregion[J].PlantNutrition
andFertilizerScience,2007,13(4):652-658
[12] YongJWH,LethamDS,ChinS,FarquharGD.Efectsof
rootrestrictionongrowthandassociatedcytokininlevelsincoton
(Gosypiumhirsutum)[J].FunctionalPlantBiology,2010,37
(10):974-984.
[13] 易镇邪,王璞.包膜复合肥对夏玉米产量、氮肥利用率与土
壤速效氮的影响[J].植物营养与肥料学报,2007,13(2):
242-247.
YiZX,WangP.Efectofcoatedcompoundfertilizeronyield,
nitrogenuseeficiencyandsoilavailablenitrogeninsummer
maize[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2007,13(2):
242-247
[14] AyarsJE,PheneCJ,HutmacherRB,etal.Subsurfacedrip
irigationofrowcrops:areviewof15yearsofresearchatthe
WaterManagementResearchLaboratory[J].AgriculturalWater
Management,1999,42(1):1-27
[15] PresterlT,GrohS,LandbeckM,etal.Nitrogenuptakeand
utilizationeficiencyofEuropeanmaizehybridsdevelopedunder
conditionsoflowandhighnitrogeninput[J].PlantBreeding,
2002,121:480-486
[16] 鱼欢,杨改河,王之杰.不同施氮量及基追比例对玉米冠层
生理性状和产量的影响[J].植物营养与肥料学报,2010,
16(2):266-273.
YuH,YangG H,WangZJ.Nitrogenrateandtiming
considerationsonyieldandphysiologicalparametersofcorn
canopy[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2010,16
(2):266-273
[17] 杨海生,张洪程,杨连群,等.依叶龄运筹氮肥对优质水稻
产量与品质的影响[J].中国农业大学学报,2002,7(3):19
-26.
YangHS,ZhangHC,YangLQ,etal.Efectsofnitrogen
operationsaccordingtoleafageonyieldandqualityingood
qualityrice[J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2002,
7(3):19-26
[18] 刘新永,田长彦.棉花膜下滴灌水氮耦合效应研究[J].植
物营养与肥料学报,2007,13(2):286-291.
LiuXY,TianCY.Couplingefectofwaterandnitrogenof
cotonunderplasticmulchingbydripirigation[J].Plant
NutritionandFertilizerScience,2007,13(2):286-291
[19] DongHZ,LiW J,TangW,etal.Yield,qualityandleaf
senesceneofcotongrownatvaryingplantingdatesandplant
densitiesinYelowRivervaleyofChina[J].FieldCrops
Research,2006,98:106-115
[20] 童淑媛,宋凤斌,徐洪文.玉米抽雄期不同叶位叶片生理特
性的研究[J].江苏农业学报,2009,25(1):44-48.
TongSY,SongFB,XuH W.Studyonphysiological
characteristicsofbladesindiferentleafpositionsofmaizeat
headingstage[J].JiangsuJournalofAgriculturalSciences,
2009,25(1):44-48
[21] 曹彬,张世杰,孙占育,等.玉米叶龄指数与穗分化回归关
系的研究初报[J].玉米科学,2005,13(1):86-88.
CaoB,ZhangSJ,SunZY,etal.Researchreportofregression
relationshipbetweenleafnumberindexandspikediferentiation
inmaize[J].JournalofMaizeSciences,2005,13(1):86-88
[22] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教
育出版社,2000.
918
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
LiH S.Principlesand techniquesofplantphysiological
biochemicalexperiment[M]. Beijing: HigherEducation
Press,2000
[23] 李强,王朝辉,李富翠,等.氮肥管理与地膜覆盖对旱地冬
小麦产量和氮素利用效率的影响[J].作物学报,2014,40
(1):93-100.
LiQ,WangZH,LiFC,etal.Efectsofnitrogenfertilizer
managementonyieldandnitrogenuseeficiencyinwinterwheat
growingondrylandwithplasticfilm mulching[J].Acta
AgronomicaSinica,2014,40(1):93-100
[24] CoxM C,QualsetCO,RainsDW.Geneticvariationfor
nitrogenassimilationandtranslocationinwheat:I.Drymater
andnitrogenaccumulationtograin[J].CropScience,1985,
25:430-435
[25] 郭庆法,王庆成,汪黎明.中国玉米栽培学[M].上海:上
海科学技术出版社,2004
GuoQF,WangQC,WangLM.Maizecultivationscienceof
China[M].Shanghai: ShanghaiScienceand Technology
Press,2004
[26] 于立河,李金峰,郑桂萍.粮食作物栽培学[M].哈尔滨:
黑龙江科学技术出版社,2001.
YuLH,LiJF,ZhengGP.Foodcropcultivation[M].
Harbin:HeilongjiangScienceandTechnologyPress,2001
[27] 王宜伦,李潮海,谭金芳,等.氮肥后移对超高产夏玉米产
量及氮素吸收和利用的影响[J].作物学报,2011,37(2):
339-347.
WangYL,LiCH,TanJF,etal.EfectofpostponingN
applicationonyield,nitrogenabsorptionandutilizationinsuper
highyieldsummermaize[J].ActaAgronomicaSinica,2011,37
(2):339-347
[28] 贾凯文.寒地玉米叶龄施肥模式的建立与应用[D].哈尔
滨:东北农业大学硕士学位论文,2010.
JiaKW.Establishmentandapplicationofleafagefertilizer
modelofcornincoldregion[D].Harbin:MSThesisof
NortheastAgriculturalUniversity,2010
[29] 吕鹏,张吉旺,刘伟,等.施氮时期对超高产夏玉米产量及
氮素吸收利用的影响[J].植物营养与肥料学报,2011,17
(5):1099-1107
LüP,ZhangJW,LiuW,etal.Efectsofnitrogenapplication
datesonyieldandnitrogenuseeficiencyofsummermaizein
superhighyieldconditions[J].PlantNutritionandFertilizer
Science,2011,17(5):1099-1107
[30] 赵洪祥,边少锋,孙宁,等.氮肥运筹对玉米氮素动态变化
和氮肥利用的影响[J].玉米科学,2012,20(3):122-129.
ZhaoH X,BianSF,SunN,etal.Efectsofnitrogen
applicationon nitrogen dynamicchangesand nitrogen use
eficiencyinmaize[J].JournalofMaizeSciences,2012,20
(3):122-129.
028