全 文 :植物营养与肥料学报 2016,22(3):821-829 doi牶1011674/zwyf.14526
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-11-18 接受日期:2015-02-09 网络出版日期:2015-07-17
基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203096);国家科技支撑计划(2013BAD07B00,2013BAD08B00)资助。
作者简介:周宝元(1984—),男,河北涿州人,博士研究生,主要从事玉米高产高效栽培与生理研究。Email:zhoubaoyuan2008@163com
通信作者 Email:zhaomingcau@163net;Email:weiwei_8200@126com
不同耕作方式下缓释肥对夏玉米产量及
氮素利用效率的影响
周宝元1,2,王新兵1,王志敏2,马 玮1,赵 明1
(1中国农业科学院作物科学研究所,农业部作物生理生态与栽培重点开放实验室,北京 100081;
2中国农业大学农学与生物技术学院,北京 100193)
摘要:【目的】氮肥中氮素的合理释放是提高作物产量及氮素利用效率的重要措施之一,耕作方式也可显著影响氮
肥施用效果。本文比较了浅旋、免耕和深松三种耕作方式下缓释肥和常规施肥对夏玉米干物质积累、叶面积指数
及植株氮素积累的影响,为玉米缓/控释肥的合理应用和耕作方式的选择提供科学依据和技术支撑。【方法】试验
于2013年至2014年在河南新乡进行。采用裂区设计,以耕作方式为主区,设浅旋(R)、免耕(N)和条带深松(S)3
种耕作方式;肥料类型为副区,设不施氮(CK)、缓释肥(SRF)和常规施肥(CCF)3个处理。【结果】相同耕作方式
下,缓释肥处理的夏玉米产量及氮肥利用效率显著高于常规施肥;相同肥料处理,其条带深松耕作的夏玉米产量及
氮肥利用效率显著高于浅旋和免耕直播处理。各处理中,以条带深松下的缓释肥处理产量及氮肥利用效率最高,
显著高于其他处理,其中两年产量平均增幅为 134% 592%,氮肥农学利用效率(AEN)增幅为 279%
727%,氮素表观利用率(REN)增长151 557个百分点。分析表明,干物质积累和氮素积累,尤其是花后干物
质和氮素积累的增加是产量提高的主要原因。在N、R和S三种耕作方式下,缓释肥处理的花后干物质积累量较
常规施肥分别提高130%、127%和187%;花后氮素积累量分别提高144%、168%和178%,其中条带深松
耕作的增幅显著高于浅旋和免耕直播。条带深松下缓释肥处理花后干物质和氮素积累量显著高于其他处理。【结
论】与传统耕作方式和施肥方式相比,条带深松耕作和缓释肥的施用均显著提高了夏玉米的产量及氮素利用效率,
各处理中以条带深松耕作下缓释肥处理的夏玉米产量及氮素效率最高,因此,条带深松深施缓释肥可作为黄淮海
区一项有效的合理耕作与施肥措施。
关键词:夏玉米;缓释肥;耕作方式;产量;干物质积累;氮素积累;氮素利用效率
中图分类号:S51301;S1545 文献标识码:A 文章编号:1008-505X(2016)03-0821-09
Efectofslowreleasefertilizerandtilagepracticeongrainyieldand
nitrogeneficiencyofsummermaize(Z.maysL.)
ZHOUBaoyuan1,2,WANGXinbing1,WANGZhimin2,MAWei1,ZHAOMing1
(1InstituteofCropSciences,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofCropEcophysiologyandCultivation,
MinistryofAgriculture,Beijing100081,China;
2ColegeofAgronomyandBiotechnology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100093,China)
Abstract:【Objectives】Nreleasedynamicsoffertilizersplaysanimportantroleinincreasingyieldandnitrogen
eficiencyofmaize.Soiltilagepracticehasremarkableinfluenceonnitrogenuseeficiencyaswel.Inthispaper,
efectsofaslowreleasefertilizerwithdiferenttilagepracticesongrainyieldandnitrogeneficiencyofsummer
maizewerecompared,toidentifytheoptimum soiltilagefortheapplicationoftheslowreleasefertilizer.
【Methods】TwofactorssplitplotexpernmentswereconductedinHenanfrom2013to2014withsummermaizeas
materials.Themainfactorwasthreesoiltilagemanagement,rototiling(R),notilage(N)andsubsoiling(S);
Thesubplottreatmentswerenitrogenfertilizer;slowreleasefertilizerN270kg/hm2,conventionalfertilizerN270
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
kg/hm2(40% asbasalapplicationand60% atthebeginningofmaletetradstage),andnonitrogenfertilizer
(control).【Results】Underthesametilage,thegrainyieldandnitrogenuseeficiencyoftheslowrelease
fertilizertreatmentarehigherthanthoseofapplyingtheconventionalfertilizer,andthediferencesarethegreatest
underthesubsoilingtilage.Amongthetilagetreatments,theyieldoftheslowreleasefertilizertreatmentunder
thesubsoilingtilage(SSRF)is134% -592% higherthanthoseofothertreatments,whiletheagronomic
nitrogenuseeficiencyofnitrogen(AEN)andrecoveryeficiencyofappliednitrogen(REN)ofSSRFare279%
-727% and151-557percentagepointshigher,respectively,comparedtothoseforothertreatments.The
yieldandNUEincreasesaremainlyafectedbythedrymateraccumulationandnitrogenaccumulation(especialy
postsilking).Thepostsilkingdrymateraccumulationofapplyingtheslowreleasefertilizeris130%,127%
and187% higher,respectively,comparedtothosefortheconventionalfertilizertreatmentsunderrototiling,no
tilage,andsubsoiling.Furthermore,thepostsilkingnitrogenaccumulationofapplyingtheslowreleasefertilizer
is144%,168% and178% higher,respectively,comparedtothosefortheconventionalfertilizertreatments
underrototiling,notilage,andsubsoiling.Thepostsilkingdrymateraccumulationandnitrogenaccumulation
ofSSRFaresignificantlyhigherthanthoseofothertreatments.【Conclusions】Theyieldandnitrogenuse
eficiencyofmaizeinthetwoyearsarehighestunderthesubsoilingwiththeslowreleasefertilizerapplication.
Fromtheresultswecanconcludethatthecombinationofsubsoilingandtheapplicationofslowreleasefertilizer
couldprovideanapproachforenhancingthenitrogenfertilizeruseeficiencyandgetinghighyield.
Keywords:summermaize;slowreleasefertilizer;soiltilage;grainyield;drymaterproduction;
nitrogenaccumulation;nitrogenutilizationeficiency
在作物单产提高的过程中,化肥所起的作用占
40% 60%[1]。然而,随着作物产量水平不断提
高,生产中出现了氮肥过量施用、不合理施肥等现
象,造成了肥料利用率低,氮素损失和环境污染等问
题[2-4]。研究表明,在华北平原冬小麦/夏玉米轮作
体系中,农民习惯施肥的周年总施氮量超过 N500
kg/hm2,而冬小麦、夏玉米单季作物吸氮量分别仅
为N160和140kg/(hm2·a)[2],导致土壤中氮肥盈
余达到N227kg/hm2[3]。而该区小麦、玉米平均氮
肥回收利用率分别仅为 18%和16%[4-5],远远低于
美国玉米生产的氮肥回收利用率(37%)[6],每年通
过氨挥发、反硝化作用和淋洗损失的氮分别为
N120、16和136kg/hm2[2]。因此,切实有效地提高
氮肥利用率,减轻其对环境的威胁,对玉米高产、高
效和安全生产具有重要意义。
改善氮肥施用技术,科学合理施用氮肥是提高
氮肥利用效率,实现环境友好的重要途径。在华北
平原,玉米生长期高温多雨,生产中常采用一炮轰的
施肥方式易引起氮素的大量淋失,不仅造成肥料资
源浪费,利用率降低,也常常使玉米生长后期发生脱
肥早衰[7];同时,由于玉米植株高大,后期追肥困
难,费力费工,且会对玉米造成一定的伤害,导致不
同程度的减产[8]。近年来,缓/控释肥料的研制与
应用成为解决上述问题的新途径。缓/控释肥具有
肥效期长且稳定的特点,一次施用能满足玉米在整
个生育期对养分的需求,减少施肥的数量和次数,节
省成本,也减少了对环境的污染[9]。前人研究已证
明,与等养分量的普通化肥相比,缓/控释肥能够提
高肥料的利用效率和作物产量[10-15]。然而,前人关
于缓/控释肥应用效果的研究大多集中于缓/控释肥
单因素(不同类型,施用方式等)对玉米产量、生长
发育、肥料效率及环境效应的影响等方面[12-17],很
少关注其他栽培措施(如耕作方式)对其肥效的影
响。显然,耕作方式对作物产量及施用肥料效应存
在较大影响[18-19]。已有研究证明普通肥料在不同
耕作方式下的作用效果不同[20-21]。而关于缓/控释
肥在不同耕作方式下的施用效应研究较少。因此,
本试验通过田间试验比较了在灭茬旋耕、免耕直播
和条带深松三种耕作方式下缓释肥对玉米产量及氮
素利用效率的影响,并通过分析玉米干物质及氮素
积累与分配特征进一步研究耕作方式与缓释肥互作
的作用效果与增产机理,旨在为玉米缓/控释肥的合
理使用和耕作方式的选择提供科学依据和技术
支撑。
1 材料与方法
11 试验地概况
试验于2013 2014年在中国农业科学院河南
228
3期 周宝元,等:不同耕作方式下缓释肥对夏玉米产量及氮素利用效率的影响
新乡试验基地进行,该区位于黄淮海平原区,属于暖
温带大陆性季风气候,年平均气温 14℃,全年≥
10℃积温46472℃。年降水量5734mm,多集中于
7、8月间,年日照时数23239h。试验地土壤为粘
质壤土,0—20cm土层有机质含量1255g/kg、速
效氮 612mg/kg、速效磷 162mg/kg、速效钾
1100mg/kg、pH821。2013年和2014年夏玉米
生长季日照、降水量及温度状况见表1。
表1 2013、2014年夏玉米生长季月平均日照、降雨量及温度状况
Table1 Monthlyactiveaccumulatedtemperature(℃),rainfal(mm)andsunshinehours(h)during
thegrowingseasons(June-September)ofsummermaizein2013and2014
月份
Month
2013
积温(℃)
Acc.temperature
降雨量(mm)
Rainfal
日照时数(h)
Sunshinehour
2014
积温(℃)
Acc.temperature
降雨量(mm)
Rainfal
日照时数(h)
Sunshinehour
6 8023 138 1630 7950 378 1448
7 8721 2311 1286 8712 1345 2056
8 9095 645 2690 7883 1074 1435
9 6853 188 1304 6380 1665 973
Total 32692 3282 6910 30925 4462 5912
12 试验设计
试验采用裂区设计,以耕作方式为主区,设浅旋
耕作(R)、免耕直播(N)和条带深松(S)3种方式;
肥料类型为副区,设不施氮(CK)、常规施肥 N270
kg/hm2分次施用(CCF,60%基施,40%拔节期追
施),缓释肥N270kg/hm2一次性基施(SRF)3个处
理。免耕处理使用当地的农哈哈免耕播种机进行播
种,一次作业同时完成播种及施种肥作业;浅旋处
理利用卧式旋耕耙进行10—15cm旋耕,后与免耕
处理相同,使用农哈哈播种机进行播种、施种肥作
业;条带深松处理采用中国农科院作物所研制的
HHN-2BFYC型立式条带深松精量播种机进行深
松、播种及施肥一体化作业,深松深度为 25—30
cm,施肥深度为10cm。试验用缓释肥由河南省心
连心化肥有限公司生产,其N、P2O5、K2O含量分别
为30%、5%、5%,该肥料采用高分子网捕技术,控
失率高,阻止已释放养分流失,形成肥料箱,为作物
持续不断提供养分;常规施肥处理使用普通复合肥
和尿素混合配制出与缓释肥处理等养分量的肥料。
各处理磷、钾肥施用量相同,均为 P2O545kg/hm
2
和K2O45kg/hm
2,其中不施氮处理所用磷、钾肥为
常规过磷酸钙和氯化钾肥料。
选用郑单958为供试材料,于6月中旬播种,种
植密度为60000plant/hm2,60cm等行距种植,株距
25cm。小区面积为96m2(48m×20m),每小区
种植8行,3次重复。其他管理措施同夏玉米高产
田。在玉米达到生理成熟后收获,2013年为9月28
日,2014年为9月26日。
13 测定项目与方法
131叶面积及叶面积指数 于玉米吐丝期、成熟
期,田间活体测量5株叶面积,采用长宽系数法计算
叶面积(075),叶面积指数 (LAI)=该土地面积上
的总叶面积/土地面积。
132干物质积累 于玉米吐丝期和成熟期,每个小
区取代表性植株3株,按不同器官(茎鞘、叶片、籽粒
和穗轴)分开,于105℃杀青30min,80℃烘干至恒重
后测定干物重,样品粉碎用于养分(N)的测定。
133植株氮素含量及氮肥利用效率 利用 KT-
2300型凯氏定氮仪测定植株不同部位氮素含量。
计算方法如下[22-24]:
植株氮积累量(kg/hm2,nitrogenaccumulation
amountinplant,NAA)=植株含氮量(%)×单株干
重 ×小区密度;
氮肥农学效率(kg/kg,agronomicuseeficiency,
AEN)=(施氮区玉米产量 -对照区玉米产量)/施
氮量;
氮肥表观利用率 (%,recoveryeficiencyof
appliedN,REN)=(施氮区玉米地上部吸氮量 -对
照区玉米地上部吸氮量)/施氮量 ×100。
134测产、考种 每小区去掉两侧边行和每行两
端各五株后,调查相应的空秆数、双穗数;测定全
部收获穗的穗鲜重、穗数;选取样本穗20穗(误差
小于01kg),风干后脱粒,称重,测定含水量,换算
成14%含水量的重量,进而折合成公顷产量;另外
328
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
选取20穗进行考种。
14 数据处理
本研究所用产量数据为2013年和2014年的试
验数据,其余均为2013年试验数据。采用 Microsoft
Excel2003软件对数据进行处理,采用 SPSS160
统计软件进行方差分析和多重比较,利用 SigmaPlot
100软件作图。
2 结果与分析
21 不同耕作方式下缓释肥对夏玉米产量的影响
由图1A可知,相同耕作方式下,与不施氮对照
(CK)相比,各施氮处理的玉米产量均显著提高,
且施缓释肥处理(SRF)的产量显著高于常规施
肥(CCF)。2013年,在浅旋(R)耕作下,SRF处
理的产量比 CCF和 CK分别提高了 63%和
348%;免耕直播(N)条件下,SRF比 CCF和
CK分别提高了 72%和 470%;条带深松(S)
条件下,SRF比 CCF和 CK分别提高了139%和
494%。不同耕作方式比较,条带深松耕作(S)
的 SRF处理的产量最高,分别比浅旋(R)和免耕
直播(N)条件下的 SRF处理提高了 107%和
115%,差异显著。
图1 2013年和2014年不同处理夏玉米产量
Fig.1 Grainyieldsofsummermaizeunderdiferenttilagepracticesandfertilizationin2013(A)and2014(B)
[注(Note):CK—不施氮肥 Withoutnitrogen;CCF—常规施肥 N270kg/hm2Conventionalcompoundfertilizer;SRF—缓释肥 N270kg/hm2
Slowreleasefertilizer.柱上不同字母表示差异达5%显著水平 Diferentletersabovethebarsmeansignificantatthe5% level.]
在2014年的试验中,各处理玉米产量的变化和
2013年的整体趋势一致,相同耕作方式下,表现为
SRF>CCF>CK。浅旋耕作下 SRF处理的产量比
CCF和CK分别提高了91%和389%;免耕直播
下分别提高了92%和430%;深松耕作下分别提
高了128%和407%。不同耕作方式比较,条带深
松耕作下SRF处理的产量最高,分别比免耕直播和
浅旋条件下的SRF处理高102%和82%,且差异
显著。
22 不同耕作方式下缓释肥对夏玉米花前、花后
干物质积累与分配的影响
由表2可以看出,相同耕作方式下,常规施肥
(CCF)和缓释肥处理(SRF)处理的夏玉米花前干物
质积累量、花后干物质积累量及整个生育期总干物
质积累量均显著高于 CK。SRF和 CCF处理之间花
前干物质积累量没有明显差异,而 SRF处理的花后
干物质积累量显著高于 CCF,浅旋耕作(R)下的增
幅为130%,免耕(N)条件下增幅为127%,条带
深松耕作(S)下增幅为187%。各处理中,以条带
深松耕作(R)缓释肥处理的花后干物质积累量最
高,显著高于其他处理,增幅为84% 411%。由
于花后干物质积累的显著增加,SRF处理全生育期
总干物质量显著高于 CCF,3种耕作方式下增幅分
别为81%(R)、89%(N)和123%(S),且条带深
松与缓释肥互作处理的总干物质积累量最高,显著
高于其他处理,增幅为62% 571%。同时,相同
耕作方式下,SRF处理的花后干物质积累量占全生
育期总干物质积累量的比值显著高于CCF和CK处
理。不同耕作方式之间,条带深松耕作下各处理的
花后干物质积累量占全生育期的比值均高于免耕直
播和浅旋耕作。各处理中,以条带深松下缓释肥处
理的花后干物质积累量占全生育期的比值最高。
以上结果说明,与常规施肥相比,缓释肥能够显
著提高玉米花后干物质积累量及花后干物质积累量
占总干物质积累量的比例,其中在条带深松耕作条
件下缓释肥处理的增幅最大。
428
3期 周宝元,等:不同耕作方式下缓释肥对夏玉米产量及氮素利用效率的影响
表2 2013年不同处理夏玉米花前与花后干物质积累
Table2 Drymateraccumulationofsummermaizebeforeandafterthesilkingunderdiferenttilagepractices
andfertilizationin2013
耕作方式
Soiltilage
施肥处理
Fertilization
植株干物质积累量Drymateraccumulationinplant(kg/hm2)
花前
Presilking
花后
Postsilking
全生育期
Wholegrowthperiod
花后/整个生育期
Rateofpostsilking
andtotalbiomass
浅旋(R) 对照CK 6056.5c 7075.5d 13132.0e 0.54d
Rotarytilage 常规施肥CCF 8174.3b 9468.6c 17642.9d 0.54d
缓释肥SRF 8372.1ab 10703.6b 19075.7bc 0.56bc
免耕(N) 对照CK 6152.2c 7128.2d 13280.4e 0.54d
Notilage 常规施肥CCF 8010.7b 9826.4c 17837.1d 0.55cd
缓释肥SRF 8345.7ab 11076.9b 19422.6b 0.57ab
条带深松(S)
Subsoiltilage
对照CK 6113.5c 7089.9d 13203.4e 0.54d
常规施肥CCF 8260.4ab 10113.8bc 18374.2cd 0.55cd
缓释肥SRF 8618.4a 12009.9a 20628.3a 0.58a
注(Note):CK—不施氮肥 Withoutnitrogen;CCF—常规施肥 N270kg/hm2Conventionalcompoundfertilizer;SRF—缓释肥 N270kg/hm2
Slowreleasefertilizer.同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantamongthe
treatmentsatthe5% level.
图2 2013年不同处理夏玉米开花期和成熟期群体叶面积指数
Fig.2 Leafareaindex(LAI)ofsummermaizeatthesilkingandmaturity
underdiferenttilagepracticesandfertilizationin2013
[注(Note):CK—不施氮肥 Withoutnitrogen;CCF—常规施肥 N270kg/hm2Conventionalcompoundfertilizer;SRF—缓释肥 N270kg/hm2
Slowreleasefertilizer.柱上不同字母表示差异达5%显著水平 Diferentletersabovethebarsmeansignificantatthe5% level.]
23 不同耕作方式下缓释肥对夏玉米叶面积指数
(LAI)的影响
图2A显示,相同耕作方式下,缓释肥处理
(SRF)处理和常规施肥处理(CCF)处理的开花期叶
面积指数(LAI)均显著高于 CK,在浅旋耕作(R)条
件下,CCF和SRF处理分别比CK提高了682%和
745%;免耕直播(N)条件下,CCF和 SRF分别比
CK提高了579%和636%;条带深松(S)条件下,
CCF和 SRF分别比 CK提高了 503%和 625%。
而SRF处理和 CCF处理之间开花期的 LAI没有显
著差异。
成熟期(图2B),各处理 LAI均显著降低。R、
N和S三种耕作方式下,CK处理的LAI降幅分别为
704%,717%和699%;CCF处理的 LAI降幅分
别为661%,637%和612%;SRF处理的 LAI降
幅分别为573%,548%和500%,显著低于CK和
CCF处理。3种耕作方式比较,条带深松耕作(S)下
各处理(CK,CCF和 SRF)的 LAI下降幅度最小,显
著低于浅旋(R)和免耕直播(N)下的各处理(P<
005)。另外,各处理中,以条带深松耕作下缓释肥
528
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
处理的LAI下降幅度最小,比其它处理低88%
303%(P<005)。
24 不同耕作方式下缓释肥对夏玉米花前、花后
氮素积累与分配的影响
表3结果表明,相同耕作方式下,CCF和 SRF
处理的夏玉米花前氮素积累量、花后氮素积累量
及整个生育期总氮素积累量均显著高于 CK对照,
而SRF和CCF处理之间花前氮素积累量没有明显
差异。但是,SRF处理的花后氮素积累量显著高
于 CCF,3种耕作方式下增幅分别为 144%、
168%和178%。各处理中以条带深松耕作下缓
释肥处理的花后氮素积累量最高,显著高于其他
处理,增幅为 171% 4017%。因此,SRF处理
全生育期总氮素积累量显著高于 CCF,3种耕作方
式下增幅分别为 88%(R)、83%(N)和 91%
(S),且条带深松下缓释肥处理的总氮素积累量最
高,显著高于其他处理,增幅为 82% 1622%。
同时,相同耕作方式下,SRF处理的花后干物质积
累量占全生育期总氮素积累量的比值显著高于
CCF和 CK处理。不同耕作方式比较,条带深松耕
作下各处理的花后氮素积累量占全生育期的比值
均高于免耕直播和浅旋耕作。各处理中,以条带
深松与缓释肥互作处理的花后氮素积累量占全生
育期的比值最高。
表3 2013年不同处理夏玉米花前与花后氮素积累与分配
Table3 Nitrogenaccumulationanddistributionofsummermaizebeforeandafterthesilking
underdiferenttilagepracticesandfertilizationin2013
耕作方式
Soiltilage
施肥处理
Fertilization
植株氮素积累量 Nitrogenaccumulationinplant(kg/hm2)
花前
Presilking
花后
Postsilking
全生育期
Wholegrowthperiod
花后/整个生育期
Rateofpostsilking
andtotalbiomass
浅旋 对照CK 72.7c 23.1g 95.8e 0.24f
Rotarytilage 常规施肥CCF 126.8b 78.5e 205.2c 0.38d
缓释肥SRF 133.5a 89.8c 223.3b 0.40c
免耕 对照CK 71.1c 23.2h 94.4e 0.25f
Notilage 常规施肥CCF 126.4b 84.7d 211.2c 0.40c
缓释肥SRF 129.8ab 99.0b 228.7b 0.43b
条带深松 对照CK 75.1c 30.8f 105.9d 0.29e
Subsoiltilage 常规施肥CCF 128.5ab 98.4b 226.9b 0.43b
缓释肥SRF 131.6a 115.9a 247.5a 0.47a
注(Note):CK—不施氮肥 Withoutnitrogen;CCF—常规施肥 N270kg/hm2Conventionalcompoundfertilizer;SRF—缓释肥 N270kg/hm2
Slowreleasefertilizer.同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantamongthe
treatmentsatthe5% level.
以上结果说明,与不施肥和常规施肥处理相比,
施用缓释肥能够显著提高玉米花后氮素积累量及其
占总氮素积累量的比例,且在条带深松耕作下增幅
最大。
25 不同耕作方式下缓释肥对夏玉米氮素利用效
率的影响
从表4可以看出,相同耕作方式下,缓释肥处
理的氮肥农学利用效率及氮肥表观利用率均显著高
于常规施肥处理。与常规施肥处理相比,浅旋耕作
(R)下缓释肥处理的氮肥农学效率提高117%,氮
肥表观利用率提高182%;免耕直播下(N)缓释肥
处理的氮肥农学效率提高250%,氮肥表观利用率
提高150%;条带深松耕作(S)下缓释肥处理的氮肥
农学效率提高385%,氮肥表观利用率提高155%。
不同耕作方式比较,条带深松耕作的氮肥农学利用效
率及氮肥表观利用率均高于浅旋和免耕直播处理。
各处理中,条带深松耕作下缓释肥处理氮素利用效率
最高,与浅旋和免耕直播条件下的SRF处理相比,氮
肥农学效率分别提高了547%和279%,氮素表观
利用率分别提高了317%和151%。
以上结果表明,与常规施肥相比,缓释肥能够显
著提高玉米氮肥利用效率,且耕作方式对不同施肥
处理的氮肥利用效率影响较大,条带深松耕作下缓
释肥处理的氮肥利用率增幅最大。
628
3期 周宝元,等:不同耕作方式下缓释肥对夏玉米产量及氮素利用效率的影响
表4 2013年不同处理夏玉米氮素利用效率
Table4 Nitrogenutilizationeficiencyofsummermaize
underdiferenttilagepracticesandfertilizationin2013
耕作方式
Soiltilage
施肥处理
Fertilization
氮肥
农学效率
AEN
(kg/kg)
氮肥表观
利用率
REN
(%)
浅旋 对照CK
Rotary 常规施肥CCF 7.7e 36.8d
tilage 缓释肥SRF 8.6d 43.5c
免耕 对照CK
Notilage 常规施肥CCF 8.3d 43.3c
缓释肥SRF 10.4b 49.8b
深松 对照CK
Subsoil 常规施肥CCF 9.6c 49.6b
tilage 缓释肥SRF 13.3a 57.3a
注(Note):CK—不施氮肥 Withoutnitrogen;CCF—常规施肥 N
270kg/hm2 Conventionalcompoundfertilizer;SRF—缓释肥 N270
kg/hm2 Slowreleasefertilizer.AEN—Nitrogenagronomiceficiency;
REN—Recoveryeficiencyofnitrogen.同列数据后不同字母表示处理
间差异达5%显著水平Valuesfolowedbydiferentletersinacolumn
aresignificantamongthetreatmentsatthe5% level.
3 讨论
缓/控释肥料的应用不仅能满足作物对养分的
需求,更重要的是能够降低肥料损失,显著提高肥料
利用效率[25-28]。在本研究中,与常规施肥比,施用
缓释肥处理的夏玉米产量显著提高,且产量的提高
主要来自于花后干物质积累的增加(表2)。前人研
究已证明,禾谷类作物经济产量的60%以上来自开
花后到成熟期的光合代谢产物[29-31]。本研究表明,
缓释肥处理与常规施肥处理的花前干物质积累量没
有显著差异,而缓释肥处理花后干物质积累量显著
高于常规施肥处理,且花后干物质积累量占全生育
期总干物质量的比例接近60%,显著高于常规施肥
处理。说明施用缓释肥有利于灌浆期干物质的积
累,这与前人关于不同包膜材料控释复合肥的研究
结果类似[17]。这主要是因为常规施肥前期大量的
氮素淋失造成花后氮素不足,植株根系周围出现氮
素亏缺[32],加速了花后植株衰老[7],进而导致花后
干物质合成能力下降[33];而缓释肥根据玉米生长
特性进行选择性释放,前期释放缓慢,从大口期以后
释放速率加快,花后土壤氮素的供应能力显著提
高[34],降低了营养器官,尤其是叶片中氮素向生殖
器官的转运量,从而延缓了叶片衰老,显著提高花后
干物质积累量[35]。本研究中,缓释肥处理花后氮素
积累量显著高于常规施肥处理,而花前氮素积累量
没有显著差异。同时,由于缓释肥处理促进了植株
对养分的吸收,与常规施肥比,缓释肥处理玉米氮肥
农学效率和氮素表观利用率显著提高。
然而,耕作措施可通过调节土壤环境对作物养
分的吸收及利用产生重要影响,进而影响产
量[36-37]。本研究中,与浅旋耕作和免耕直播比,条
带深松耕作下各施肥处理的花后氮素积累量显著增
加,而花前氮素积累量没有显著差异。较高的花后
氮素积累有利于延缓叶片衰老,因此各施肥处理在
条带深松耕作下的花后叶面积指数显著高于浅旋和
免耕处理(图2),从而促进了花后干物质积累量的
增加(表3),最终提高了产量。另外,由于各施肥处
理在条带深松耕作下氮素积累量和产量显著高于浅
旋和免耕处理,因此,条带深松耕作下各处理玉米氮
素农学效率及氮肥回收利用效率显著提高。其原因
可能是浅旋耕作由于常年的机械压实会使土壤耕层
变浅,影响作物根系的正常下扎和活性,使作物花后
根系衰老加快[32,38];同时,免耕直播由于播种和施
肥深度较浅,且土壤坚实,不利于根系下扎;而条带
深松由于耕作较深,增加了耕层深度,降低了土壤容
重,有利于根系下扎[32,39],使玉米生长后期能够保
持较高的根系活力,从而维持较高的养分吸收能力。
因此,条带深松耕作可以促进玉米对土壤中的氮素
的吸收与利用。
总之,在本研究条件下,缓释肥能够显著提高夏
玉米产量及氮素利用效率,且耕作方式对缓释肥的
施用效果影响较大,在条带深松耕作下施用缓释肥
的产量及氮素利用效率最高。但是,缓释肥的应用
效果除了受耕作方式的影响外,还受土壤温度、湿
度、微生物及玉米品种等因素对养分释放的影响。
因此,为更好指导控释肥的应用,这些问题还有待进
一步研究。
4 结论
与常规肥料相比,缓释肥能够显著提高夏玉米
产量及氮素利用效率,主要是因为施用缓释肥显著
提高了玉米干物质积累量和植株氮素积累量,尤其
是花后干物质及氮素积累量。三种耕作方式中,条
带深松耕作下缓释肥的作物产量及氮素利用效率最
高。可见,缓释肥与条带深松耕作相结合能够更加
有效地提高玉米产量和氮素利用效率。
728
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
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