全 文 :收稿日期:!""#""& 接受日期:!""#"′!(
基金项目:河北省国家粮食丰产科技工程项目(!"")*+,"!+"&)资助。
作者简介:曹彩云(%-#(—),女,河北赵县人,助研,硕士,主要从事节水栽培技术研究。./0:"(%&#-!"(%- !通讯作者 123450:067!#&-8%!)9 :;3 长期定位施肥对夏玉米子粒灌浆影响的模拟研究 曹彩云%,李科江!,崔彦宏!,马俊永%,郑春莲% (%河北省农林科学院旱作农业研究所,农业部衡水潮土生态环境重点野外科学观测试验站,衡水 "’("""; !河北农业大学农学院,保定 "#%""%) 摘要:在 !’年肥料定位试验的基础上,!"")年对夏玉米子粒灌浆过程进行了研究,旨在探讨玉米高产栽培措施。 结果表明:在冬小麦夏玉米轮作条件下,随着肥料用量的增加穗粒数明显增加,其中化肥增加幅度为 %"(9)<br%)%9)<,秸秆的增加幅度较小为 %%9-’&9-<,化肥和秸秆配合施用穗粒数增加的幅度为 %"’9#<!%’-9)<。<br子粒干物质积累过程呈“=”型曲线,可用 >;?5@A5:模型进行模拟,相关系数均达 "9--以上。随着施肥量的增加,达到 最大灌浆速率的时间延长,整个灌浆进程延长,但最大灌浆速率差异不显著。 关键词:长期定位施肥;子粒灌浆;>;?5@A5: 模型;夏玉米 中图分类号:=’%(9")! 文献标识码:+ 文章编号:%""&’"’B(!""&)"%""C&")
!"# ++,) "+ %"’(-)./+.)&%&01)&"’ "’ (.1&’ +&%%&’( "+ 23//. /1&0
D+E D452FGH%,>I J/2754H?%!,DKI L4H2M;H?!,N+ OGH2F;H?%,PQ1RS DMGH2054H%
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:5.1’;&/+2’ 8/&/+2’ 23 41’,.<0+ )%0;2=&>0+7 82+% ?72%2,?’;+#2’*1’/,@:6,41’,.<0+ ABCAAA,D<+’&; E D2%%1,1 23 6,#2’2*,4151+ 6,#+70%/0#&% F’+;1#.+/,G&2(+’, AH!AA!,D<+’&) 452).1,):*4@/T ;H 4 !’F/4U 400;:4A/T /VW/U53/HA 4A AM/ 1VW/U53/HA40 X4U3 5H Q/H?@MG5,AM/ WU;:/@@ ;Y ?U45H Y5005H? 5H
@G33/U 345Z/ [4@ @AGT5/T 5H !"") \ .M/ U/@G0A@ 5HT5:4A/T AM4A GHT/U AM/ :;HT5A5;H ;Y [M/4A 4HT 345Z/ U;A4A5;H,?U45H
HG3]/U 5H:U/4@/T [5AM Y/UA505Z/U U4A/@ \ DM/35:40 Y/UA505Z/U,@AU4[ 4HT AM/5U :;3]5H4A5;H@ 5H:U/4@/T ?U45H HG3]/U ]F
%"(9)<’&9-< 4HT %"’9#<7 8".#2:0;H?2A/U3 Y/UA505Z4A5;H;?U45H Y5005H?;0;?5@A5: 3;T/0;@G33/U 345Z/
关于夏玉米子粒发育和灌浆进程的研究已有许
多报道[%!]。魏亚萍等[(]对玉米子粒库容的建成,朱新洲等[C]对玉米的有效灌浆期和干物质积累的关系等方面进行了研究,EAA4U54H;[′]提出干物质积累速率是产量的主要限制因子。过去对长期不同施肥制度的研究多集中在对土壤肥力和产量的影响方面[)],但是秸秆和化肥定量长期配施对玉米的灌浆进程研究报道还较少。本文在长期定位肥料试验的基础上,对夏玉米的子粒灌浆进程进行研究,旨在探讨玉米高产机理和合理的施肥、栽培措施,为农业生产服务。9材料与方法9:9试验设计本试验于!"")年在河北省农科院旱作所衡水野外观测试验站进行,以长期定位试验(从 ’(
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
_04HA RGAU5A5;H 4HT X/UA505Z/U =:5/H:/
表 ! 播种前土壤基础养分状况
"#&4(-& .+33&- 3#)5&
.&&6)*7 )* 1//8
处理
!"#1- & 2
(/) * +))
速效钾
,01- & 3 (/) * +)) ,454 4678 9:7: 47; <<7= ,45> 447> 9<7= >76 4>978 ,45: 447: ?47< >7; 4447: ,45= 4>74 ?47> >7> 4:97; ,>54 4>7? 987: >7; 46:7= ,>5> 4>78 ?<78 :7: 46<78 ,:54 4:7: ?;7? ;74 46;78 ,:5: 4:7: ;97: 879 46?74 ,=54 4:7< ?>7? 4974 46=78 ,=5= 4976 <:79 4876 44;79 试验设主处理和副处理,主处理施化肥,设为 ,4( .626)、,>( .<62?6)、,:( .48624>6)、,= (.:?62>=6),其中 .、2 用量均以纯 . 和 2>’9(+) * @/>)计。副处理施秸秆肥,设不施秸秆 54(A3)、5> (>>96+) * @/>)、5:(=966 +) * @/>)、5=(<666 +) * @/>), 秸秆肥是以收获后的玉米秸秆铡成寸段基施。氮肥 冬小麦、夏玉米各 96B,小麦氮肥基追各一半,夏玉 米氮肥全部用作追肥(苗期—大喇叭口期);秸秆肥 和磷肥在冬小麦播前一次基施。其它管理同大田。 试验采用裂区设计,三次重复,小区面积为 ?;/>。 ! 91 样品采集与分析 分别在玉米吐丝期每小区选取吐丝一致、生长 发育良好、有代表性的玉米植株 ?6株,并挂牌记载 抽雄吐丝时间,从吐丝第 9 C开始取穗,每 ? C取一 次,每次每小区取 9穗,选行数一致的穗测 466粒湿 重、排水体积,烘干后测干物质重。收获时每小区取 =6穗,考察穗性状及产量。 ! 9: 数据处理 数据处理采用 DEF统计软件进行方差分析,用 GH)1I%1J模型[!" K #(4 L %& M ’")]进行数据模拟,模
型中 !" 为 " 时刻时的子粒干物质积累量())," 为灌
浆开始后持续的天数,#、%、’ 为参数,可采用 67?48
优化和回归相结合的方法,根据试验值进行确定。
利用 !" 对 " 求导,可得出夏玉米的灌浆速率方程式
为 (( ")K #%’& M ’"(4 L %& M ’")M >;进一步利用 ( 对 "
求导后,令 (’( ")K 6,即可得出夏玉米达到最大灌
浆速率时的时间为 " K M(4 ′)−N(4 %),将 " 代入 (
( ")可得出最大灌浆速率() * C)。
1 结果与分析
1;! 不同施肥处理对玉米穗粒数的影响
>66?年玉米试验结果表明(图 4),不同施肥处
理穗粒数差异显著() O 6769)。单施秸秆的副处理
,454(A3)、,45>、,45:、,45=穗粒数分别为 4??7;、
48?7?、>687=、>?=78 个,随着秸秆用量的增加,穗粒
数增加,但增加的幅度较小,为 447施化肥的主处理 ,454(A3)、,>54、,:54、,=54穗粒
数分别为 4??7;、::<7=、:?879、=:?74个,增加幅度为
46:7?B!4?47?B,随化肥用量穗粒数增加明显。化
肥和秸秆配合施用的处理 ,>5>、,:5:、,=5=穗粒数
分别为 :=>78、=4<76、=:>78 个,穗粒数较对照 ,454
增加的幅度为 4697;B!49<7?B,施最大量秸秆的
,45=处理穗粒数比对照增加 <874 粒,施化肥量最
大的处理比对照增加 >?<7=粒。说明单施秸秆肥对
穗粒数的影响较小,穗粒数的增加主要靠化肥的施
入。秸秆和化肥配合使用,在化肥投入一定的情况
下秸秆对穗粒数的作用不显著。
图 ! 不同施肥处理玉米穗粒数变化
<)79! "=& 2=#*7&. (4 7-#)* *+3&- #. #44&2,&6>
6)44&-&*, 4&-,)%)5&- #??%)2#,)(*
1;1 不同施肥处理对玉米产量的影响
从图 >可以看出,不同施肥处理玉米产量差异
显著。单施秸秆的副处理 ,454(A3)、,45>、,45:、
,45=的产量分别为 4?9:7:、>48474、>=9:7<、:::<7=
+) * @/>,随着秸秆肥的增加产量增加,但增加的幅度
较小,为 :4776B;单施化肥的主处理
,>54、,:54、,=54 的产量分别为 ==4?79、964:78、
?49?7: +) * @/>,随着化肥用量的增加产量明显增加,
增加幅度为 4?;74B!>;>76B;化肥与秸秆配施的
处理 ,>5>、,:5:、,=5= 其产量分别为 =?4>78、
<=4期 曹彩云,等:长期定位施肥对夏玉米子粒灌浆影响的模拟研究
!"# () * +,-,增加幅度为 ".#%&/!
-−%&’! ()* *++*,- .+ /%++*0*1- +*0-%2%3*0 04-* .1 -)*
5%*2/ .+ 6788*0 84%3*(%1 !""#)
!9: 不同施肥处理玉米子粒灌浆过程模型描述
从图 ’至图 0中可看出,玉米子粒干物重积累
过程随时间的变化符合”慢 1快 1慢”趋势,曲线呈”
2”型[.]。马冲(-&&&)[]认为百粒干重与授粉天数 符合 34)56758方程,可用 34)56758方程描述[#],其表达 式为:!" # %(" & ’() *")
当 "!9时,! : ,可见!: 是曲线的渐近
线,是在该施肥量下的理论千粒重,总比实际值大,
即是千粒重的潜力值,而这个潜力值往往是达不到
的,但其它的合理措施和有利的气候因素可以帮助
最大限度地接近这个最大潜力值["&]。
图 : 单施秸秆肥处理子粒千粒重的变化
%&’? ()* &04%1 /05 =*%&)- 4,,78724-%.1 =%-)
,)*8%,42 +*0-%2%3*0 4>>2%,4-%.16
图 @ 化肥和秸秆肥配施子粒千粒重的变化
%!#%# ) * <之间, 相差不大。灌浆速率拟合曲线见图 !,施用不同量 的秸秆肥处理间玉米子粒灌浆速率和灌浆进程差异 不明显,且有效灌浆期仅 ;&<左右,单施秸秆肥处理 考种结果显示,千粒重经方差分析差异不显著。长 期不施肥(=">")或施低量化肥处理(=">-、=">’、 =">;),仅施用秸秆肥会造成缺氮,干物质积累少, &0 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ";卷 表 ! 单施秸秆肥子粒灌浆进程模拟 "#%& ! "’& ()*+%#,)-. /&(+%,( -0 0)%%).1 2/-3&(( 4),’ (,/#4 0&/,)%)5&/ #22%)3#,)-.
处理
!"#%(-. -/
0111 2"(. 3#(24% 灌浆速率方程 5,*%(-. -/
/(++(.2 "74(.2 )8& /(++(.2 "%#
最大灌浆
速率(2 9 6)
:8& /(++(.2 "%#
千粒重(2)
0111 2"(. 3#(24% ;0<0 !" = >??@111A 9 (0 B ?C@DDD?#E 10F0F%) G% = 0HF1@100#E 10F0F% 9 (0 B ?C@DDD?#E 10F0F%)> 1@AAHD >0@> A@A 0DA@I
;0<>
!" = >0H@F?>A 9
(0 B CF@H0D>#E 1@0IAD%)
G% = >0II@>?H#E 1@0IAD% 9
(0 B CF@H0D>#E 1@0IAD%)>
1@AAIH >>@H A@F >11@A ;0?<br!" = >?H@AAAD 9 (0 B ?>@AIFI#E 1@0C1?%) G% = 00FH@IC?#E 1@0C1?% 9 (0 B ?>@AIFI#E 1@0C1?%)> 1@AA0> >?@> D@D 0DC@F
;0
(0 B >D@CC0?#E 1@0CCC%)
G% = 01FC@C?H#E 1@0CCC% 9
(0 B >D@CC0?#E 1@0CCC%)>
1@AAFA >0@C A@? >1H@A 注:不同小写字母代表不同处理间CJ水平差异显著。K−++ +#%%#"M )#.M(2.(/(7.% 6(//#"#.7# %& ; "’& ()*+%#,)-. /&(+%,( -0 0)%%).1 2/-3&(( 4),’ :)00&/&., 3’&*)3#% 0&/,)%)5&/ /#,&
处理
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千粒重(2)
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;><0
!" = >I1@CHH> 9
(0 B FD@DCA0#E 1@0FHA%)
G% = ?1I0@AA?#E 1@0FHA% 9
(0 B FD@DCA0#E 1@0FHA%)>
1@AAIA >C@I 00@> >?0@H O;<
;?<0
!" = >AA@0DA? 9
(0 B 01?@I>HC#E 1@0CFA%)
G% = HDFA@00A#E 1@0CFA% 9
(0 B 01?@I>HC#E 1@0CFA%)>
1@AA?F >A@F 00@I >HC@> O<
;H<0
!" = ?>0@AAAA 9
(0 B 01?@IAH0#E 1@0C00%)
G% = C1C1@10I#E 1@0C00% 9
(0 B 01?@IAH0#E 1@0C00%)>
1@AA0H ?1@I 0>@> >CD@> O<
注:不同大、小写字母分别表示处理间差异达 0J和 CJ显著水平,下同。
K-%#:L(//#"#.% 7P(+ .6 +#%%#"M )#. M(2.(/(7.% CJ .6 0J +#N#+,"#MP#7%(N#+Q,.6 %4# M)# MQ)O-+ 3M *M#6 /-" -%4#" %O+#M& 0C0期 曹彩云,等:长期定位施肥对夏玉米子粒灌浆影响的模拟研究 图 ! 不同化肥用量的子粒灌浆速率模拟曲线 "#%! &’( )#*+,-.#/0 1+23( /4 4#,,#02-.( -) -44(1.(5 67 5#44(2(0. 1’(*#1-, 4(2.#,#8(2 2-.( 灌浆期明显延长,最大灌浆速率由 !"! # % 增大到
&’"’ # %9 &’( )#*+,-.#/0 1+23( /4 4#,,#02-.( -) -44(1.(5 67 1/*6#0(5 -::,#1-.#/0 /4 1’(*#1-, 4(2.#,#8(2 -05 ).2-; 表 < 化肥与秸秆肥配施子粒灌浆进程的模拟 &-6,( < &’( )#*+,-.#/0 2()+,.) /4 4#,,#0 :2/1()) ;#.’ 1/*6#0(5 1’(*#1-, 4(2.#,#8(2 -05 ).2-; -::,#1-.#/0)
处理
12345 6
千粒重拟合方程
789:;6 3<:458=> =?
&+++ #248> @38#A5
灌浆速率方程
B<:458=> =?
?8;;8># 2453
相关系数
2
达最大灌浆速率时间(%)
1893 234CA8># 94D6
?8;;8># 2453
最大灌浆
速率(#
(& G /,"---/30 +&H&H5)
I5 F &*H+"+&&30 +&H&H5 (& G /,"---/30 +&H&H5)’ +"!!*- ’&"’ !"! &-!". 4( (’)’ !" F ’.H"!!!!
(& G H,",*,’30 +"&,H+5)
I5 F ’-/’"//-30 +"&,H+5 (& G H,",*,’30 +"&,H+5)’ +"!!*H ’H"- &+"- ’*!"’ J) (/)/ !" F /’H"!!!!
(& G !,"!/H/30 +"&*,.5)
I5 F *,.+"..-30 +"&*,.5 (& G !,"!/H/30 +"&*,.5)’ +"!!+* /&"/ &&"! ’,H"+ J) (*)* !" F //+"./*H
(& G -!"*,+.30 +"&*&/5)
I5 F *&-+"’-’30 +"&*&/5 (& G -!"*,+.30 +"&*&/5)’ +"!!’& /&"- &&"H ’,!"- J) = 讨论 &)玉米子粒灌浆的进程可用 K=#8L58C模型描述, 其相关系数均在 +"!!以上。 ’)单施秸秆肥玉米穗粒数有增加趋势,且与对 照差异达显著水平,但增加的幅度较小。化肥的施 入明显增加了穗粒数,说明化肥对穗粒数的增加有 显著作用。在施用化肥的基础上增施一定量的秸秆 肥更有利于增加穗粒数。抽丝到抽丝后 &*%是决定 穗粒数的关键时期[&H],此期应加强田间管理,改善 ’, 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 &*卷 植株营养状况,以增加穗粒数。 !)玉米子粒灌浆期至成熟期是决定玉米产量和 品质的重要阶段["#]。子粒干物质积累量主要决定 于子粒的灌浆时间长短和灌浆强度,灌浆期越长,灌 浆强度越大干物质积累越多。长期单施秸秆肥会使 总体输入的养分量少,造成植株营养缺乏,致使灌浆 期缩短、最大灌浆速率偏低,导致收获子粒千粒重 低;而随着化肥用量的增加,植株有了较好的营养 条件,子粒灌浆进程明显延长,最大灌浆速率提高, 千粒重增加。因此,此时期化肥与秸秆肥配合施用 能延缓叶片衰老,更好地促进子粒干物质积累,提高 千粒重。)在灌浆开始期指数增长期,干物质积累速度
慢,是子粒扩大“库容”的关键时期,这一时期应提供
良好的营养条件["%],加强肥水管理,最大限度地增
加穗粒数,延长灌浆时间,提高灌浆速率,延缓功能
叶片的衰老,以促使干物质的积累,提高千粒重,最
终达到高产的目的。
参 考 文 献:
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