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Effect of different nitrogen supply methods on yield and photosynthesis of maize under the alternative fallow high stubble about narrow row and wide row

不同施氮方式对宽窄行交替休闲种植玉米产量和光合特性的影响



全 文 :书不同施氮方式对宽窄行交替休闲种植玉米
产量和光合特性的影响
刘朝巍1,2,张恩和1,谢瑞芝2,刘武仁3,李少昆2
(1.甘肃农业大学农学院,甘肃 兰州730070;2.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;3.吉林省农业科学院,吉林 长春130124)
摘要:通过田间试验,研究了玉米宽窄行交替休闲种植模式在5种施氮方式(无肥 WN1、一次性施肥 WN2、底肥+
拔节期追肥 WN3、底肥+拔节期追肥+穗肥 WN4、缓释肥 WN5)下(以常规均匀垄处理CK1、CK2、CK3、CK4、CK5
为对照),对玉米产量、冠层透光率、光合速率、叶面积指数等指标的影响。结果表明:宽窄行处理增加后期施肥比
例(WN4、WN5)有利于产量的提高,WN4(11709.33kg/hm2)最高,显著高于除CK3、CK2 以外的其他处理,高
7.05%~30.29%。在开花期和灌浆期,WN4 和CK5 光合速率较高,为29.65~34.16μmol/(m
2·s),大体上,宽窄
行增加后期施肥比例可以增加气孔导度和蒸腾速率,降低胞间CO2 浓度。宽窄行各施肥处理底部透光率比均匀垄
处理高3.60%~10.64%,WN4 透光率低于同种耕作方式其他处理,宽窄行处理叶面积指数除 WN4 和 WN5 外均
低于对应的常规均匀垄处理。在玉米宽窄行交替休闲种植模式下增加后期施肥(WN4)有利于改善光合作用,延长
叶面积持续期,减少漏光损失从而提高玉米籽粒产量。
关键词:宽窄行交替休闲种植;产量;光合;保护性耕作;施氮方式
中图分类号:S816;S513.062  文献标识码:A  文章编号:10045759(2012)01003409
  保护性耕作具有减少农田土壤侵蚀,保护农田生态环境,促进生态效益、经济效益及社会效益协调发展等作
用[15]。但保护性耕作下施肥效应意见尚不统一:McHugh等[1]研究表明保护性耕作下合理施用氮肥可以增加产
量;Fabrizzi等[2]在少耕与免耕下小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)玉米(犣犲犪犿犪狔狊)轮作施N(0,150kg/hm2)试验中发
现,在N0下,玉米产量免耕显著高于少耕,N150kg/hm2 下无差异,小麦产量2种耕作方式间无差异,肥料间差
异显著;Monneveux等[3]通过裂区试验比较免耕和传统耕作、肥料(N0、N100、N200)、残茬下玉米产量,发现肥料
处理间产量差异显著,耕作处理在湿润季节,免耕比传统耕作减产20%,在干旱季节无显著差异;Rieger等[4]则
发现是否施氮免耕产量较常规耕作和少耕减少的程度相似,氮肥使用并不是产量的主要限制因子;常旭虹等[5]研
究表明保护性耕作比翻耕平均增产7.7%,施氮肥与不施肥差异显著,但施肥处理间差异不显著。
玉米宽窄行交替休闲种植是吉林省农业科学院研究提出的保护性耕作技术,刘武仁等[6]在宽窄行与传统耕
作下进行品种比较试验得出,宽窄行各品种比对应传统耕作增产5.0%~18.7%,黄健等[7]研究表明宽窄行比传
统耕作增产9.1%~13.9%,而初振东等[8]研究表明宽窄行比传统耕作减产10.95%。但在宽窄行交替休闲种植
下不同施氮方式的研究尚不多见。为此,本试验通过比较宽窄行与传统耕作下不同施氮方式对产量、光合有效辐
射、光合速率、叶面积指数等指标的影响,得出宽窄行种植模式下适宜施氮方式,旨在为宽窄行交替休闲种植合理
施肥及稳产丰产提供理论依据,同时为其他保护性耕作模式下合理施肥提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验区自然条件与试验地概况
试验为10年的长期定位试验,本试验从第10年(2008)开始取样,试验地点位于吉林省公主岭市范家屯镇
香山村。在东北平原中部,全年平均气温为5.7℃,无霜期140d左右,≥10℃的年有效积温为2860℃,年降水量
34-42
2012年2月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第21卷 第1期
Vol.21,No.1
 收稿日期:20101124;改回日期:20110304
基金项目:国家科技支撑计划项目(2007BAD89B17;2006BAD15B03)资助。
作者简介:刘朝巍(1983),男,吉林白山人,博士。Email:liuchw_1983@163.com
通讯作者。Email:lishk@mail.caas.net.cn
560mm,降水时空分布不均匀。试验地土壤类型为薄层黑土,有机质丰富,自然肥力较高,保水性能好。土壤有
机质26.68g/kg,全氮131.80mg/kg,全磷35.82mg/kg,全钾147.80mg/kg。
1.2 试验设计
试验设宽窄行留高茬交替休闲种植(WN)和传统均匀垄种植(CK)2种耕作方式,每耕作方式下设置5个施
氮处理,分别为无肥(WN1,CK1)、一炮轰(WN2,CK2,当地习惯一次性施肥,为当地常用复合肥)、底肥+拔节
(WN3,CK3,磷钾肥作基肥,尿素拔节期一次追施)、底肥+拔节+穗肥(WN4,CK4,磷钾肥作基肥,尿素折合纯氮
180kg/hm2 拔节期追施和纯氮50kg/hm2 大口期追施)、缓释肥(WN5,CK5,作基肥一次性施入,为缓释复合
肥),磷钾肥为磷酸钙和氧化钾,各处理施肥量相等,折合纯N230kg/hm2、纯P150kg/hm2、纯K150kg/hm2。
宽窄行留高茬交替休闲种植,各施氮处理分别用 WN1、WN2、WN3、WN4、WN5 表示,传统均匀垄各处理分别用
CK1、CK2、CK3、CK4、CK5 表示。随机区组排列,3次重复,小区面积为52m2。宽窄行留高茬交替休闲种植作为
处理,播种时将65cm的均匀行距改成40cm窄行和90cm宽行,窄行种植玉米,宽行作为深松带,次年宽行种植
玉米,窄行作为深松带,以后依次将宽窄行进行轮换。4月31日用双行精播机实施40cm窄行带精密点播,6月
18日深松1次,收获时间为9月25日,秋季作物收获后,窄行种植带留茬高度为30cm,宽行用小型旋耕机整
平,作为下一年播种的基床。传统种植秋天玉米收获后翻地、旋耕、起垄,常规种植采用65cm 等行距种植。两
处理播种密度均为6万株/hm2。
1.3 测定项目与方法
叶面积指数(leafareaindex,LAI)分别在玉米关键生育期选择有代表性的植株5株,采用长宽系数法[9]测
定。光合有效辐射(PAR)分别在拔节期、小喇叭口期、吐丝期、灌浆期、乳熟期,采用SUNSCAN冠层分析仪测
定,测定位置为:垂直方向在植株底部、中部、顶部测定,水平方向,传统耕作处理在行间、株间测定,宽窄行处理在
宽行偏西、正中、偏东(距植株10cm处)、宽株间、窄行间、窄株间测定,同层各位点PAR取平均值作为该层的
PAR值,透光率(%)=测定层光强/冠层顶层光强×100。群体消光系数犓=-ln(犐0/犐)/犔犃犐,式中,犐0 为冠层
上方的辐射强度,犐为通过一定叶层后的辐射强度,犔犃犐为该叶层的叶面积指数[10]。光合速率、气孔导度、胞间
CO2 浓度、蒸腾速率在开花期、灌浆期、乳熟期,选择晴朗天气在上午10:00开始,采用Li6400便携式光合仪测
定,每小区随机选择5株健壮植株测量玉米穗上叶。产量:每小区收获玉米20m2,称所有果穗总鲜重,按平均鲜
穗重随机选取10穗,用水分仪测定籽粒含水量,并计算产量(按14%折算含水率),风干后进行室内考种测量穗
长、籽粒容重、百粒重、穗行数、行粒数等指标[9]。
1.4 数据分析
利用两因素随机区组模型分析,将3次重复收集的参数采用SAS8.1(GLM)与Excel软件进行方差分析和
显著性检验(犘<0.05)。
2 结果与分析
2.1 耕作与施氮对玉米产量的影响
宽窄行处理内不同施氮方式比较(表1),宽窄行穗肥处理(WN4)分别比缓释肥处理(WN5)、追拔节肥处理
(WN3)、一炮轰(WN2)处理和无肥(WN1)处理增产7.05%,9.02%,17.42%和30.29%,均匀垄处理内,施肥处
理产量显著高于无肥处理,高8.48%~22.83%;相同施氮方式下2种耕作处理间比较,WN4 显著高于CK4(高
15.77%),WN2 显著低于CK2(低3.28%),其他处理差异不显著。耕作方式与肥料互作,WN4 产量显著高于除
CK3、CK2 以外的其他处理,高7.05%~30.29%。无肥处理产量最低(WN1,8987kg/hm2 和 CK1,9292
kg/hm2)。产量构成中,WN5 穗长显著高于CK3、CK1、WN1,其他处理差异不显著,施肥处理百粒重显著高于无
肥处理,施氮处理间差异不显著。籽粒容重、籽粒含水量和穗行数各处理均差异不显著,行粒数 WN5 显著高于
CK4 和2个无肥处理。说明在均匀垄耕作条件下,230kg/hm2 施肥量已可满足玉米生长发育所需氮素,因此增
加后期施肥对玉米产量并无显著影响,而在宽窄行种植模式下增加后期施肥比例产量明显提高,主要由于宽窄行
种植模式深松等效应使土壤含水量增加,促进了玉米生长,增加了玉米生育后期需肥量,因此增加后期施氮比例
53第21卷第1期 草业学报2012年
产量显著提高,在不施肥条件下,宽窄行与常规耕作产量差异不显著,一次性施肥处理中(CK2、WN2),常规耕作
产量显著高于宽窄行处理,主要由于宽窄行前期旺盛生长需肥量增加,并且宽窄行处理中秸秆还田后,腐烂分解
与玉米争夺土壤中的氮素,两方面原因造成宽窄行后期脱肥,叶面积早衰、光合速率下降,最终导致减产,而同样
是穗肥处理,宽窄行产量显著高于均匀垄处理,主要是由于增加后期施肥后,宽窄行本身旺盛的生长得到维持,宽
窄行通风透光的光分布得以体现,叶面积指数和较高的光合速率,保证了后期籽粒灌浆等所需要的营养,形成增
产。互作效应看,宽窄行后期施肥并未显著高于均匀垄一次性施肥和追拔节肥,说明宽窄行仅仅是改变了玉米的
需肥规律,虽然具有较好的冠层结构,较高的土壤含水量,但产量优势并未发挥出来。
表1 不同耕作与施氮方式对玉米产量及其构成因素的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱犳犲狉狋犻犾犻狕犻狀犵犿犲狋犺狅犱狊狅狀犿犪犻狕犲’狊狔犻犲犾犱犪狀犱犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊
处理
Treatment
产量
Yield
(kg/hm2)
穗长
Earlength
(cm)
籽粒容重
Grainunit
(g/L)
百粒重
100kemelweight
(g)
籽粒含水量
Grainmoisture
(%)
穗行数
Earrows
(个 Number)
行粒数
Kernelsperrow
(个Number)
CK1 9292±120e 15.10±0.44b 363.78±7.18a 29.67±2.96b 17.47±0.32a 15.47±0.64a 33.93±1.86c
CK2 11413±216ab 15.50±0.44ab 366.11±8.92a 33.56±2.34a 16.74±0.02a 15.60±0.69a 35.57±1.63ab
CK3 11085±282ab 15.20±0.44b 365.89±5.27a 34.11±1.24a 17.17±1.50a 15.33±0.53a 35.77±1.73ab
CK4 10114±341cd 15.73±0.42ab 361.78±3.36a 33.44±0.69a 17.70±0.06a 16.16±0.21a 34.20±1.93b
CK5 10876±293b 16.00±0.50ab 366.22±1.54a 34.11±2.22a 17.13±0.50a 16.10±0.46a 36.68±0.16ab
WN1 8987±1016e 15.19±0.58b 360.00±6.93a 28.31±3.64b 16.83±0.35a 16.06±0.32a 33.26±0.57c
WN2 9972±145d 16.00±0.53ab 362.22±9.79a 32.94±0.98a 16.99±0.88a 15.93±0.12a 36.23±1.37ab
WN3 10740±661bc 16.00±0.36ab 358.45±0.96a 32.66±0.84a 17.56±0.32a 16.00±0.81a 36.20±1.06ab
WN4 11709±1253a 15.90±0.62ab 364.33±7.94a 33.76±1.58a 16.86±0.30a 15.80±0.20a 36.50±2.46ab
WN5 10938±368b 16.40±0.10a 363.11±4.67a 33.33±2.00a 17.15±0.49a 15.80±0.40a 37.30±0.52a
 注:同列不同小写字母间差异显著(犘<0.05),下同。
 Note:Forsamecolumn,thedifferentsmallettersshowsignificantdifferenceat犘<0.05,thesamebelow.
2.2 耕作与施氮对玉米叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2 浓度、蒸腾速率的影响
2.2.1 叶片净光合速率 在开花期,互作效应中 WN4、CK5 光合速率显著高于 WN2、WN5、WN3、CK1、WN1,分
别高7.00,7.88,10.24,10.71,14.64和6.84,7.72,10.08,10.55,14.48μmol/(m
2·s)(表2),同种耕作方式内
不同施氮方式比较,均匀垄处理内各施氮处理光合速率均显著高于无肥处理,施氮处理间差异不显著,宽窄行处
理内,WN4 光合速率显著高于其他处理;同种施氮条件下2种耕作方式比较,WN2 和CK2、WN3 和CK3、WN5 和
CK5 间光合速率差异显著,其他处理差异不显著。在灌浆期,宽窄行处理内,WN4 光合速率显著高于 WN2 和
WN1,均匀垄处理内,CK5 显著高于CK2 和CK1;2种耕作方式比较,WN3 和CK3,WN4 和CK4 差异显著,其他
处理差异不显著,互作效应不显著。在乳熟期各处理均差异不显著。生育期间光合速率呈逐渐下降的趋势,总体
上以 WN4(34.16μmol/m
2·s)和CK5(34.00μmol/m
2·s)光合速率最高。说明增加后期氮肥比例对常规均匀
垄处理影响较小,施氮方式上看无明显规律。在开花期,WN4 光合速率较高,其他各处理差异不显著,可能由于
宽窄行前期生长旺盛,而减少前期的施肥比例,可以使群体的叶面积分布、透光率等更加合理,因此光合速率较
高,而灌浆期宽窄行和均匀垄均是增加后期施肥光合速率较高,主要由于此时前期施入的肥料部分可能由于淋
洗、挥发等原因损失,后期施肥维持了玉米的生长,延长了叶面积持续期,维持了光合速率,且宽窄行处理表现更
为明显,主要由于宽窄行处理玉米生长旺盛,对肥料的响应更加敏感,肥料亏缺更大。到乳熟期各处理光合速率
均差异不显著,可能由于此时作物生长已进入衰退期,叶片光合能力减弱,因此各处理间的差异减小。
2.2.2 气孔导度 从开花期到乳熟期气孔导度整体上呈逐渐下降的趋势,在开花期,宽窄行处理中,WN4 显著
高于其他处理(表3),相同肥料处理下,宽窄行各处理气孔导度均低于相应的均匀垄处理,其中 WN2<CK2、WN3
63 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.1
<CK3、WN5<CK5 且差异显著,宽窄行处理分别较均匀垄处理低51.39%,59.65%,69.02%。灌浆期,宽窄行
各肥料处理间差异不显著。相同肥料处理中 WN3 显著高于CK3 处理,较CK3 高73.14%,其他肥料处理中2种
耕作方式间气孔导度差异不显著。互作效应下,在开花期,CK5 显著高于其他处理,CK2、CK3 显著高于CK1、
WN2、WN3、WN1、WN5 等处理,CK4 显著高于 WN2、WN5、WN3、WN1 等处理,WN4 显著高于 WN5、WN3、WN1
等处理。在灌浆期,WN3 处理最高,WN3、CK5 显著高于CK3、CK1 处理,其他处理间差异不显著。在乳熟期,各
处理间均差异不显著。主要由于开花期后期增施的肥料尚未完全发挥作用,因此从总肥量上看仍然是前期施肥
量较大,这与前人研究在加大氮素投入可以增加气孔导度的结论一致,而到灌浆后期肥效发挥效果,因此,此时宽
窄行穗肥和均匀垄缓释肥处理气孔导度显著高于其他处理。关于缓释肥在宽窄行和均匀垄上表现的不一致的问
题,可能由于2种耕作方式对土壤的微环境,水、气、热等均有影响,因此缓释肥料所处的环境差异较大,其中的变
化有待于进一步研究。
表2 耕作与施氮方式对玉米光合速率的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱
犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊狅狀狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮
狉犪狋犲狅犳犿犪犻狕犲 μmol/(m2·s)
处理
Treatment
开花期
Floweringstage
灌浆期
Filingstage
乳熟期
Milkstage
CK1 23.45±6.70de 18.02±1.23d 11.21±4.17a
CK2 32.01±1.66ab 24.77±4.78bc 14.77±7.01a
CK3 31.45±4.45abc 21.98±5.36cd 15.92±2.26a
CK4 29.83±1.90abc 26.36±2.17bc 15.02±1.61a
CK5 34.00±1.06a 29.65±5.10ab 19.78±3.31a
WN1 19.51±1.36e 21.18±0.65cd 10.77±2.97a
WN2 27.16±5.59bcd 25.25±2.67bc 13.27±5.24a
WN3 23.92±1.55de 29.24±3.16ab 20.63±4.64a
WN4 34.16±8.95a 32.54±5.70a 13.61±1.88a
WN5 26.28±3.54cd 29.62±4.84ab 13.03±3.87a
表3 不同耕作与施肥方式对玉米生育后期气孔导度的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱
犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊狅狀狊狋狅犿犪狋犪犾犮狅狀犱狌犮狋犪狀犮犲
狅犳犿犪犻狕犲犻狀犾犪狋犲狉犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲 mol/(m2·s)
处理
Treatment
开花期
Floweringstage
灌浆期
Filingstage
乳熟期
Milkstage
CK1 0.27±0.08cde 0.15±0.01c 0.07±0.03a
CK2 0.43±0.09b 0.26±0.11ab 0.09±0.05a
CK3 0.43±0.21b 0.17±0.05bc 0.10±0.02a
CK4 0.38±0.12bc 0.19±0.05abc 0.11±0.05a
CK5 0.61±0.18a 0.28±0.09a 0.12±0.02a
WN1 0.14±0.02e 0.23±0.04abc 0.06±0.02a
WN2 0.21±0.09de 0.21±0.02abc 0.09±0.03a
WN3 0.17±0.01e 0.29±0.06a 0.13±0.04a
WN4 0.35±0.14bcd 0.24±0.05abc 0.09±0.01a
WN5 0.19±0.01e 0.25±0.10ab 0.09±0.02a
2.2.3 胞间CO2 浓度 不同生育时期胞间CO2 浓度变化规律不明显(表4),在开花期,宽窄行处理中 WN4 显
著高于 WN1、WN5,分别高60.47%和67.20%。相同肥料处理下均为宽窄行处理显著低于均匀垄处理。在灌浆
期宽窄行处理中依次为 WN1>WN3>WN2>WN5>WN4,相同肥料方式下CK4 显著高于 WN4,其他处理差异
不显著。在乳熟期,宽窄行中依次为 WN1>WN2>WN5>WN4>WN3。相同肥料方式下 WN1 和 WN5 显著高
于对应的均匀垄处理,其他处理差异不显著。互作效应中,在开花期不同处理间以CK5 处理最高,CK5 显著高
于除CK2 以外的其他处理,在灌浆期 WN1 处理的胞间CO2 浓度显著高于除CK1、CK2、WN3 以外的其他处理,
在乳熟期,仍然是 WN1 处理最高,显著高于CK1、CK2、CK5 等处理。许多研究表明胞间CO2 浓度与气孔导度呈
相反的规律,且增加施氮量可以提高小麦对胞间CO2 浓度的利用能力,本研究也发现增加后期施肥比例胞间
CO2 浓度较低。
2.2.4 蒸腾速率 生育后期玉米叶片的蒸腾速率呈逐渐下降的趋势(表5),在开花期,宽窄行处理中 WN4 显著
高于其他4个处理,相同肥料方式下均匀垄处理显著高于宽窄行处理。在灌浆期,宽窄行各肥料处理差异不显
著,相同肥料方式下 WN1>CK1、CK3>WN3 且差异显著;在乳熟期宽窄行各肥料处理差异不显著,相同肥料方
式下2种耕作方式间差异不显著。互作效应下,开花期CK5 显著高于其他处理,CK3、CK2、CK4 显著高于除CK5
外的其他处理,WN4、CK1 显著高于 WN5、WN3、WN1。灌浆期 WN3 显著高于CK1、CK3 处理。乳熟期处理间差
异不显著。说明增加后期施氮比例有利于蒸腾速率的提高,促进玉米从根系吸收养分,从而为光合作用提供更多
73第21卷第1期 草业学报2012年
的原料。
2.3 不同耕作与施氮对玉米叶面积指数、透光率、消光系数的影响
2.3.1 叶面积指数 在全生育期内,玉米LAI呈先增加,在开花期达到最高值,然后缓慢下降的趋势(表6),在
宽窄行处理中,WN4 全生育期平均较 WN5、WN3、WN2、WN1 高7.14%,8.78%,9.11%,31.38%。相同施氮方
式下CK2 平均较 WN2 高6.10%,CK3 平均较 WN3 高10.14%,WN4 平均较CK4 高3.45%,WN5 平均较CK5
高1.28%,WN1 与CK1 处理差异较小,在花前,宽窄行各处理LAI平均比均匀垄处理高3.78%。在花后,宽窄
行各处理LAI平均比均匀垄处理低5.34%,在相同施氮方式下,WN4、WN5 生育后期LAI均值高于对应的
CK4、CK5,其他施氮处理LAI均匀垄处理高于宽窄行处理。由于宽窄行深松处理可以贮存较多的土壤水分,并
且将均匀垄行距变为宽窄行后,增加了群体的通风透光性,使玉米生长旺盛,因此在开花前具有较高的叶面积指
数,而在花后,增加后期施肥比例的处理仍然维持了较高的叶面积指数,反之叶面积指数则呈现早衰现象,甚至低
于均匀垄处理。
表4 不同耕作与施肥方式对玉米生育
后期胞间犆犗2 浓度的影响
犜犪犫犾犲4 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉
犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊狅狀犻狀狋犲狉犮犲犾狌犾犪狉犆犗2犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀
狅犳犿犪犻狕犲犻狀犾犪狋犲狉犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲 μmol/mol
处理
Treatment
开花期
Floweringstage
灌浆期
Filingstage
乳熟期
Milkstage
CK1 129.16±20.14b125.91±10.53abc72.85±20.96bc
CK2 143.77±14.95ab139.33±22.33ab 70.70±13.66bc
CK3 134.35±30.72b 93.44±39.98cd 84.61±15.55abc
CK4 131.60±25.91b118.96±37.40bc106.16±45.65abc
CK5 167.62±26.47a121.08±23.39bc 59.47±15.79c
WN1 53.53±26.11d164.28±27.15a 137.18±17.68a
WN2 58.24±30.45cd120.12±34.88bc123.35±37.17ab
WN3 56.93±7.49cd133.98±19.56abc93.27±24.55abc
WN4 85.89±26.32c 77.75±5.96d 104.38±31.18abc
WN5 51.37±23.87d 99.23±25.34bcd120.65±44.67ab
表5 不同耕作与施肥方式对玉米生育
后期蒸腾速率的影响
犜犪犫犾犲5 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉
犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊狅狀狋狉犪狀狊狆犻狉犪狋犻狅狀狉犪狋犲狅犳犿犪犻狕犲
犻狀犾犪狋犲狉犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲 mmol/(m2·s)
处理
Treatment
开花期
Floweringstage
灌浆期
Filingstage
乳熟期
Milkstage
CK1 7.01±1.20c 3.22±0.09c 2.05±0.77a
CK2 8.81±1.15b 4.51±0.96ab 2.48±1.14a
CK3 8.83±1.99b 3.65±0.93bc 2.80±0.36a
CK4 8.81±1.47b 3.74±0.63abc 2.73±0.99a
CK5 10.89±1.14a 4.71±0.94ab 3.07±0.48a
WN1 4.07±0.51d 4.49±0.50ab 2.37±0.50a
WN2 5.59±1.40cd 3.74±0.20abc 2.21±0.55a
WN3 4.17±0.07d 4.76±0.58a 3.40±0.93a
WN4 7.05±1.89c 4.43±0.62ab 2.31±0.16a
WN5 5.15±0.18d 4.38±0.94ab 2.37±1.71a
表6 不同耕作与施氮方式对玉米犔犃犐的影响
犜犪犫犾犲6 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊狅狀犔犃犐狅犳犿犪犻狕犲
处理
Treatment
6月18日
June18th
7月4日
July4th
7月10日
July10th
7月24日
July24th
8月5日
August5th
8月18日
August18th
8月23日
August23th
8月29日
August29th
9月4日
September4th
9月12日
September12th
WN1 0.31 2.72 3.15 4.81 4.60 3.44 3.26 2.99 2.77 2.32
WN2 0.37 2.98 3.98 5.62 4.94 4.48 4.62 3.78 3.37 2.43
WN3 0.44 3.26 3.84 5.37 4.97 4.47 4.41 3.82 3.54 2.56
WN4 0.43 2.98 3.82 5.77 5.40 4.90 4.71 4.34 4.20 3.35
WN5 0.37 3.04 3.99 5.36 5.05 4.62 4.56 3.92 3.48 2.85
CK1 0.23 2.55 3.10 4.82 4.39 3.52 3.30 3.14 2.92 2.28
CK2 0.35 2.70 3.51 5.66 5.19 4.98 4.75 4.38 4.05 3.23
CK3 0.31 2.83 3.72 5.68 5.49 5.08 4.85 4.66 4.24 3.54
CK4 0.28 3.10 3.56 5.55 5.03 4.68 4.60 4.31 4.11 3.35
CK5 0.31 3.21 3.57 5.29 5.07 4.51 4.24 3.99 3.77 2.81
83 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.1
图1 不同耕作与施氮方式对玉米透光率的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊狅狀狋狉犪狀狊犿犻狋狋犪狀犮犲狅犳犿犪犻狕犲
 图中T1、T2、T3、T4、T5分别表示无肥、一炮轰、底肥+拔节、底肥+拔节+穗肥、缓释肥,中间层表示玉米群体中层,底层表示玉米群体底部。不同
小写字母间差异显著(犘<0.05)。T1,T2,T3,T4,T5meannofertilizer,oncefertilizer,basic+jointingfertilizer,basic+jointing+earingfertilizer,
slowreleasefertilizer.Middlemeansinthemiddleofthemaizepopulation,bottommeansinthebottomofmaziepopulation.Thedifferentsmallet
tersshowsignificantdifferenceat犘<0.05.
93第21卷第1期 草业学报2012年
2.3.2 透光率 玉米中层透光率除拔节期(6月18日)无显著差异外(图1),其他时期均为宽窄行处理显著高于
均匀垄处理,各施氮处理平均较均匀垄处理高4.00%~9.61%,同种耕作方式下各施氮处理间规律不明显。宽
窄行处理底部透光率在各个生育时期均显著高于均匀垄处理,比均匀垄处理高3.60%~10.64%,主要由于宽窄
行处理将传统65,65cm行距改为40,90cm后,40cm行间虽然透光率低于65cm行距,但是仍然无法弥补90
cm行距较65cm所增加的透射光。两耕作方式间穗肥处理差异最小,无肥处理差异最大。在宽窄行处理内,吐
丝期后(7月24日)总体上以穗肥处理透光率最低。适宜的透光率对作物产量有重要影响,本试验表明,宽窄行
各处理透光率均高于对应的均匀垄处理,主要是由于宽窄行行间加大,通风等效果较好,但是如果行距过大同时
也会产生漏光损失严重等问题,在宽窄行处理中可以发现产量最高的并不是透光率最高的处理,而是居中的穗肥
处理,说明穗肥处理具有适宜的群体结构,在前期减少氮肥投入,避免群体过大互相遮荫,群体密闭透风性差,而
后期施肥可以维持叶面积持续期和作物生长,能使作物保持较好的冠层结构。
2.3.3 消光系数 拔节期消光系数明显高于其他时期(图2),且这一时期宽窄行各施氮处理的消光系数明显低
于相应的均匀垄。相同施氮处理下,不同生育时期宽窄行处理消光系数均低于均匀垄处理。互作效应对消光系
数的影响无明显规律。除拔节期外,其他生育时期消光系数差异较小。玉米的消光系数受多种因素影响,几种因
素共同作用下表现为差异不显著,有关各组分的单独效应,有待进一步分析。
图2 不同耕作与施氮方式对玉米消光系数的影响
犉犻犵.2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊狅狀犲狓狋犻狀犮狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狅犳犿犪犻狕犲
3 结论与讨论
保护性耕作技术通过免耕、深松、秸秆还田等方式,在产量和光合特性等方面与传统耕作形成差异,对施氮方
式的响应也有所不同[1115]。黄健等[7]研究表明宽窄行比传统耕作增产9.1%~13.9%,而初振东等[8]研究表明
宽窄行比传统耕作减产10.95%。本试验通过对宽窄行模式下不同施氮方式研究表明:在传统一次性施肥方式
下,宽窄行处理产量显著低于传统耕作,一方面可能由于宽窄行处理深松作用使土壤含水量增加、促进了玉米根
系向深层生长,导致地上部植株生长旺盛,现有的施肥量已无法满足作物生长,因此后期出现叶面积早衰等原因,
从而导致减产;另一方面可能由于宽窄行处理秸秆还田,在一定程度上影响玉米出苗,且秸秆腐烂会与玉米争夺
土壤中的氮素,造成玉米氮素供应不足,不同年型(干旱、多雨)也会影响宽窄行处理产量的发挥。前人研究认为
在保护性耕作方式下合理施用氮肥可以增加产量[1]。Fabrizzi等[2]研究表明少耕与免耕玉米产量在 N150
kg/hm2下无差异,不施氮差异显著。Monneveux等[3]发现湿润季节免耕比传统耕作减产20%,在干旱季节无显
著差异,不同施肥处理间产量差异显著。而Rieger等[4]则认为氮肥对不同耕作方式产量影响较小。本研究表
明,在不同的耕作方式下,肥料效应表现差异显著,宽窄行处理下增加后期施肥产量显著高于一次性施肥,而均匀
垄处理则差异不显著。分析原因可能由于宽窄行处理增加后期施肥可以维持较高的光合作用和叶面积持续期,
从而增加产量,而均匀垄处理在230kg/hm2 纯氮的肥量下已可满足作物生长发育所需,故产量差异不显著。说
04 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.1
明施氮方式与用量、气候、具体的保护性耕作方式均会影响作物产量。
玉米光合特性受肥料、耕作方式等多种因素的影响[16,17]。付国占等[16]通过试验比较覆盖与不覆盖条件下深
松、免耕、翻耕对光合速率的影响,发现覆盖处理平均比不覆盖处理高26.85%;深松处理平均比翻耕高10.21%,
比免耕平均高15.07%。覆盖加深松处理叶片光合速率平均比不覆盖免耕高45.83%。多数报道称[17,18],增加
后期施肥量可以改善玉米光合作用,增加光合速率,适宜的施肥方式可以改善玉米生育期间LAI,从而使作物获
得良好的冠层结构。本试验表明,不同耕作和施氮互作以 WN4(34.16μmol/m
2·s)光合速率最高,差异主要表
现在吐丝期和灌浆期,由于宽窄行处理改变了均匀垄处理原来的受光环境,宽行增加了玉米行间的通风透光率。
在肥料充足的条件下,改变后期的施肥比率对光合作用影响并不明显。而宽窄行处理植株生长旺盛,前期已消耗
较多的肥料,因此增加后期施肥延缓了玉米叶面积衰老,显著改善了光合作用。
文献报道群体透光率并非越高越好,透光率过低容易造成群体密闭,产生叶面积早衰等问题,而透光率过高
则容易产生漏光损失,同样不利于产量的增加[17],本试验与此结论一致。试验表明,宽窄行处理透光率整体上高
于均匀垄处理,且宽窄行处理内,增加后期施肥使透光率降低,说明后期施肥使宽窄行处理叶面积持续期延长,在
一定程度上减少了漏光损失。通过适宜的施氮方式(WN4)可以达到改善光合、减少漏光损失、延缓叶片衰老,最
终到达稳产甚至高产的效果;并且该技术在具有保持土壤水分、减少水蚀风蚀等生态效应[14,15],在东北地区具有
很大的发展潜力。
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犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀狊狌狆狆犾狔犿犲狋犺狅犱狊狅狀狔犻犲犾犱犪狀犱狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狊犻狊狅犳犿犪犻狕犲狌狀犱犲狉狋犺犲
犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳犪犾狅狑犺犻犵犺狊狋狌犫犫犾犲犪犫狅狌狋狀犪狉狉狅狑狉狅狑犪狀犱狑犻犱犲狉狅狑
LIUChaowei1,2,ZHANGEnhe1,XIERuizhi2,LIU Wuren3,LIShaokun2
(1.ColegeofAgronomy,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China;2.InstituteofCrop
Science,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,KeyLaboratoryofCropPhysiologyand
ProductionMinistryofAgriculture,Beijing100081,China;3.JinlinAcademyof
AgriculturalSciences,Changchun130124,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:AfieldexperimentwasdesignedtoinvestigatetheeffectsoffiveNsupplymethods(nofertilizer,one
fertilizerapplication,basic+jointingfertilizer,basic+jointing+earingfertilizer,slowreleasefertilizer)on
grainyield,photosynthesis,leafareaindex(LAI)andphotosyntheticactiveradiation(PAR)ofmaize(犣犲犪
犿犪狔狊)underthealternativefalowhighstubbleaboutnarrowrowsandwiderows.Intermsoftilageandfer
tilizerinteraction,theyieldofbasic+jointing+earingfertilizerofnarrowrowandwiderowtreatment
(11709.3kg/ha)washigherthanthatofothertreatmentsby7.05%-30.29%exceptforonefertilizerand
basic+jointingfertilizerofconventionaltreatment.Atfloweringtofilingstage,thebesttreatmentswerebasic
+jointing+earingfertilizeandslowreleasefertilizerofnarrowrowandwiderowtreatment(29.65-34.16
μmol/m
2·s).Generaly,stomatalconductance,transpirationrateofseveralfertilizerapplicationswerehigher
thanasinglefertilizerapplicationinanarrowrowandwiderowtreatment,butintercelularCO2concentration
wastheopposite.Themeantransmittanceofnarrowrowandwiderowtreatmentwashigherthanthatofcon
ventionaltreatmentby3.60%-10.64%andthebasic+jointing+earingfertilizerwasthelowestinnarrowrow
andwiderowtreatments.TheLAIofnarrowrowandwiderowtreatmentwaslowerthanconventionaltreat
mentexceptforthebasic+jointing+earingfertilizeandslowreleasefertilizer.Theresultsofthisstudysuggest
thatbasic+jointing+earingfertilizerofthenarrowrowandwiderowmaybethebestmanagementstrategybe
causeofitsrelativelyhighergrainyield,andimprovedphotosynthesisandtransmittance.
犓犲狔狑狅狉犱狊:alternativefalowhighstubbleaboutnarrowrowandwiderow;yield;photosynthesis;conserva
tiontilage;nitrogensupplymethods
24 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.1