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："(%&$#-!"(%-
!通讯作者 123450：067!#&-8%!)9 :;3
长期定位施肥对夏玉米子粒灌浆影响的模拟研究
曹彩云%，李科江!，崔彦宏!，马俊永%，郑春莲%
（%河北省农林科学院旱作农业研究所，农业部衡水潮土生态环境重点野外科学观测试验站，衡水 "’("""；
!河北农业大学农学院，保定 "#%""%）
摘要：在 !’年肥料定位试验的基础上，!"")年对夏玉米子粒灌浆过程进行了研究，旨在探讨玉米高产栽培措施。
结果表明：在冬小麦夏玉米轮作条件下，随着肥料用量的增加穗粒数明显增加，其中化肥增加幅度为 %"(9)%)%9)<，秸秆的增加幅度较小为 %%9-子粒干物质积累过程呈“=”型曲线，可用 >;?5@A5:模型进行模拟，相关系数均达 "9--以上。随着施肥量的增加，达到
最大灌浆速率的时间延长，整个灌浆进程延长，但最大灌浆速率差异不显著。
关键词：长期定位施肥；子粒灌浆；>;?5@A5: 模型；夏玉米
中图分类号：=’%(9")! 文献标识码：+ 文章编号：%""&$’"’B（!""&）"%$""C&$")
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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 %-&% 年
种麦开始至今）为基础，试验种植方式为冬小麦—夏
玉米一年两作制，土壤为轻壤质底粘潮土，!"") 年
夏玉米播种前土壤的耕层养分状况见表 %，有灌溉
条件，供试玉米品种为农大 %"&。
植物营养与肥料学报 !""&，%C（%）：C& $ ’(
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表 ! 播种前土壤基础养分状况
"#$%& ! ’()% *+,-)&*,.（/ 0 1/23）$&4(-& .+33&- 3#)5&
.&&6)*7 )* 1//8
处理
!"#$% &
有机质
’(
（) * +)）
碱解氮
,-+&.
（/) * +)）
有效磷
,0$1- & 2
（/) * +)）
速效钾
,0$1- & 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 ".#%&/!
-$-%&/。经分析，穗粒数和产量的相关系数为
&%##.#，说明产量的提高主要是通过增加穗粒数来
实现的。
图 ! 不同施肥处理对玉米产量的影响（!""#）
$%&’! ()* *++*,- .+ /%++*0*1- +*0-%2%3*0 04-* .1 -)*
5%*2/ .+ 6788*0 84%3*（%1 !""#）
!9: 不同施肥处理玉米子粒灌浆过程模型描述
从图 ’至图 0中可看出，玉米子粒干物重积累
过程随时间的变化符合”慢 1快 1慢”趋势，曲线呈”
2”型［.］。马冲（-&&&）［$］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 71/*0
,.1/%-%.1 .+ 6-04= 4>>2%,4-%.16
图 ? 不同化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
$%&’@ ()* &04%1 /05 =*%&)- 4,,78724-%.1 =%-) ,.8A%14-%.1
.+ ,)*8%,42 +*0-%2%3*0 41/ 6-04= 4>>2%,4-%.16
当 " : &时即开花期，!" 可认为是灌浆未开始
时小花子房、胚珠的重量。
!9? 模型拟合过程分析
灌浆从开始到停止，所经历的时间为灌浆持续
期。每日每粒（或千粒）增加的干重，称为子粒灌浆
速率。物质积累量主要决定于子粒的灌浆时间长度
和灌浆强度。在正常条件下玉米子粒灌浆为单峰曲
线［""］。
-%;%" 单施秸秆肥玉米子粒的灌浆进程 单施秸
秆肥处理的拟合方程见表 -，其相关系数在 &%##以
上，相关性较好。达到最大灌浆速率的时间在 -"%-
!-’%- <之间，最大灌浆速率在 $%$!#%# ) * <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
"#$%& ! "’& ()*+%#,)-. /&(+%,( -0 0)%%).1 2/-3&(( 4),’ (,/#4 0&/,)%)5&/ #22%)3#,)-.
处理
!"#$% &
千粒重拟合方程
’()*+& #,*$%(-. -/
0111 2"$(. 3#(24%
灌浆速率方程
5,*$%(-. -/
/(++(.2 "$%#
相关系数
"
达最大灌浆速率时间（6）
!()# "#$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!" = >?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!" = >?A@AAAA 9
（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-%#：L(//#"#.% M)$++ +#%%#"M )#$. M(2.(/(7$.% 6(//#"#.7# $% CJ +#N#+ &
图 6 不同秸秆肥用量下子粒灌浆速率模拟曲线
7)186 "’& ()*+%#,)-. 3+/9& -0 0)%%).1 /#,&
4),’ :)00&/&., (,/#4 #*-+.,(
粒重降低［0>］，说明仅施用秸秆肥不能满足玉米子粒
灌浆的养分需要而导致早衰，造成整个灌浆期缩短，
灌浆速率降低，从而使玉米粒重偏低，最终会导致产
量下降。
>@H@> 单施化肥玉米子粒的灌浆进程 不同化肥
用量处理灌浆模拟方程及千粒重的差异见表 ?。
;><0、;?<0、;H<0处理达到最大灌浆速率的时间分
别为 >C@I 6、>A@F 6、?1@I 6，最大灌浆速率分别为
00@> 2 9 6、00@I 2 9 6、0>@> 2 9 6，随着化肥用量的增加
其达到最大灌浆速率的时间延长，最大灌浆速率增
加。其灌浆速率模拟曲线如图 I所示，随着化肥用
量增加，曲线的峰值，即最大灌浆速率增大且后延，
表 ; 不同化肥用量下子粒灌浆进程模拟
"#$%& ; "’& ()*+%#,)-. /&(+%,( -0 0)%%).1 2/-3&(( 4),’ :)00&/&., 3’&*)3#% 0&/,)%)5&/ /#,&
处理
!"#$% &
千粒重拟合方程
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0111 2"$(. 3#(24%
灌浆速率方程
5,*$%(-. -/
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相关系数
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达最大灌浆速率时间（6）
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最大灌浆
速率（2 9 6）
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千粒重（2）
0111 2"$(.
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（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 $;
;><0
!" = >I1@CHH> 9
（0 B FD@DCA0#E 1@0FHA%）
G% = ?1I0@AA?#E 1@0FHA% 9
（0 B FD@DCA0#E 1@0FHA%）>
1@AAIA >C@I 00@> >?0@H O;<
;?<0
!" = >AA@0DA? 9
（0 B 01?@I>HC#E 1@0CFA%）
G% = HDFA@00A#E 1@0CFA% 9
（0 B 01?@I>HC#E 1@0CFA%）>
1@AA?F >A@F 00@I >HC@> O<
;H<0
!" = ?>0@AAAA 9
（0 B 01?@IAH0#E 1@0C00%）
G% = C1C1@10I#E 1@0C00% 9
（0 B 01?@IAH0#E 1@0C00%）>
1@AA0H ?1@I 0>@> >CD@> O<
注：不同大、小写字母分别表示处理间差异达 0J和 CJ显著水平，下同。
K-%#：L(//#"#.% 7$P(%$+ $.6 +#%%#"M )#$. M(2.(/(7$.%+Q 6(//#"#.7# $% CJ $.6 0J +#N#+，"#MP#7%(N#+Q，$.6 %4# M$)# MQ)O-+ 3$M *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#,,#0$ 2-.( -) -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
&’"’ # $ %，灌浆期由 (&)&的 *+ %延长到 (*)&的 ,,
%，从而使玉米的千粒重由 &-!". #提高到 ’,-"’ #。
不同化肥处理与对照间千粒重差异达显著水平，且
(/)&、(*)& 与对照差异达极显著水平。说明施用
化肥能显著延长灌浆期，增加灌浆强度，提高千粒
重。这与氮肥增加能促进子粒干物质积累的结果相
吻合［&/］。
’"*"/ 化肥与秸秆肥配施玉米子粒的灌浆进程
秸秆还田和氮肥施用能不同程度地延缓夏玉米叶片
衰老，延长叶片功能期，促进叶片光合产物向子粒的
转移以保持后期的干物质有强的生产能力［&*0&,］。
从化肥和秸秆肥配施处理可看出（图 -、表 *），随着
化肥和秸秆用量的增加其达到最大灌浆速率的时间
延长，(*)* 处理达到最大灌浆速率的时间最长为
/&"- %，即其灌浆期最长，但 (’)’、(/)/、(*)*三个
处理的最大灌浆速率差异不明显，化肥和秸秆肥配
合施用处理与对照相比千粒重差异均达极显著水
平。(/)/和 (*)*曲线基本重合，说明当化肥量施
入到一定水平时，其灌浆进程差异不大，千粒重相
近，产量的增加主要靠穗粒数的增加。另外，(*)*
处理的灌浆期比 (*)&的灌浆期延长 ’"’ %，在施用
化肥的基础上配施秸秆能延长灌浆期，有利于子粒
灌浆和干物质的积累，提高收获千粒重。
图 9 化肥与秸秆配施子粒灌浆速率模拟曲线
"#$%9 &’( )#*+,-.#/0 1+23( /4 4#,,#0$ 2-.( -) -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（# $ %）
E4D6 ?8;;8># 2453
千粒重（#）
&+++ #248>
@38#A5
(&)&
!" F ’//"+++! $
（& G /,"---/30 +&H&H5）
I5 F &*H+"+&&30 +&H&H5 $
（& G /,"---/30 +&H&H5）’
+"!!*- ’&"’ !"! &-!". 4(
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（& G H,",*,’30 +"&,H+5）
I5 F ’-/’"//-30 +"&,H+5 $
（& G H,",*,’30 +"&,H+5）’
+"!!*H ’H"- &+"- ’*!"’ J)
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（& G !,"!/H/30 +"&*,.5）
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（& G !,"!/H/30 +"&*,.5）’
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(*)*
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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。
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