耿明杰+朱海燕+劉明+李雪霏+齊華

摘要：以“鄭單958”為試材，研究深松及分期施氮對春玉米灌漿速率、水分利用效率和產(chǎn)量的影響。結果表明，深松后玉米最大灌漿速率明顯提高，追施氮肥及深松最大灌漿速率出現(xiàn)的時期提早；深松與分期施氮均提高了玉米水分利用效率、增加籽粒產(chǎn)量；施氮方式間產(chǎn)量差異顯著，等量氮肥3次施用>2次施用>1次施用。

關鍵詞：玉米；深松；分期施氮；水分利用效率

中圖分類號： S513.06文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）06-0075-03

收稿日期：2013-12-18

基金項目：國家科技支撐計劃（編號：2011BAD16B14、2012BAD04B03）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（編號：201303130、201103001）。

作者簡介：耿明杰（1986—），男，黑龍江七臺河人，碩士，主要從事玉米高產(chǎn)理論與技術研究。E-mail：287849057@qq.com。

通信作者：齊華，博士，教授，博士生導師，從事作物逆境生理生態(tài)與調控、超高產(chǎn)理論與實踐等研究。E-mail：qihua10@163.com?？茖W的耕作方式和合理的氮素運籌是調控作物肥水利用、提高產(chǎn)量的重要措施[1-2]。目前，東北玉米產(chǎn)區(qū)普遍存在耕層淺、犁底層結構緊實等問題，限制了玉米對水、氮的利用，導致玉米早衰，最終限制玉米產(chǎn)量的進一步提高。通過土壤耕作來協(xié)調水肥時空分布，使養(yǎng)分供應與玉米生長發(fā)育協(xié)調一致，實現(xiàn)水肥高效利用，對提高玉米產(chǎn)量與資源高效利用具有重要意義。深松可以有效打破犁底層，提高土壤蓄水保墑能力，與其他耕作方式相比顯著提高作物的產(chǎn)量和水分利用率[2]。深松耕法提高了土壤通透性，既可積存雨水，又可減少土壤中水分的蒸發(fā)，形成土壤水庫、減輕土壤干旱程度[3]。已有研究表明，作物水分利用能力對養(yǎng)分吸收有正向調控作用[4-6]。在一定土壤水分條件下，配合適量的養(yǎng)分，能夠使水分得到更有效地利用[7-8]；在缺肥條件下，也可通過肥水耦合實現(xiàn)肥水高效利用和作物高產(chǎn)[9-11]。氮肥后移對玉米生育期內的氮素平衡尤為重要，均有利于產(chǎn)量的提高并且減少污染[12]?，F(xiàn)有作物肥水耦合利用的研究中，灌溉與氮素的耦合效應研究較多，土壤耕作與氮素互作對玉米水分利用及產(chǎn)量影響報道較少。構建合理耕層應該注重提高土壤耕作和氮肥對土壤互作能力及其對作物肥水利用效率的影響。本試驗研究深松與分期施氮對玉米水分利用效率、產(chǎn)量的影響，為玉米節(jié)本增效、高產(chǎn)栽培及合理耕層構建提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

試驗于2011年在遼寧省沈陽市于洪區(qū)造化鎮(zhèn)進行，地理位置為41°54′N、123°54′E，海拔46 m，屬溫帶半濕潤大陸性氣候，全年平均氣溫8.3 ℃，平均年降水量630 mm，全年無霜期183 d。供試農(nóng)田為棕壤土，前茬作物為玉米，0～20 cm土層含有機質11.23 g/kg、堿解氮140 mg/kg、速效磷17.94 mg/kg、速效鉀118.8 mg/kg。

1.2試驗設計

試驗設深松、等量氮肥施用次數(shù)2個因素。耕法2個水平分別為（1）隔行深松（S），春季滅茬起壟后利用深松犁隔行壟下深松作業(yè)，深松深度均為35 cm；（2）不深松（C），作為對照，春季滅茬旋耕起壟，玉米拔節(jié)期追氮并進行趟地。等量氮肥施用次數(shù)3個水平分別為（1）N（3-0-0），1次性基施純氮 225 kg/hm2；（2）N（1-2-0），基施純氮75 kg/hm2，拔節(jié)期追施純氮150 kg/hm2；（3）N（1-1-1），基施純氮75 kg/hm2，拔節(jié)期追施純氮75 kg/hm2，灌漿初期追施純氮75 kg/hm2。田間采用裂區(qū)設計，主區(qū)為深松，副區(qū)為等量氮肥施用次數(shù)。小區(qū)行長10 m、行距60 cm，10行區(qū)，3次重復。供試材料選用鄭單958，種植密度67 500株/hm2。各小區(qū)于播種時作種肥1次施入磷肥（P2O5）75 kg/hm2，鉀肥（K2O）150 kg/hm2，磷肥與鉀肥分別為過磷酸鈣和氯化鉀。其他管理與一般生產(chǎn)田相同。

1.3測定項目與方法

1.3.1土壤含水量于玉米小喇叭口期、開花期和收獲期，在各小區(qū)中間行上選取3個樣點，采用北京核安核子儀器有限公司生產(chǎn)的CNC503DR型中子儀，分別距地表5、15、25、35、50、70、90、110 cm分層觀測土壤含水率，土壤體積含水率與中子儀計數(shù)值線性關系如下：Q=AR+B。式中：Q為體積含水率（%）； R為中子儀計數(shù)值；A、B為方程參數(shù)。將同一地點體積含水率（烘干法）與中子儀對應土層計數(shù)值帶入上式，計算出參數(shù)A、B。

1.3.2灌漿速率在抽雄散粉前，選取生長整齊一致的30株玉米進行掛牌標記、雌穗套袋；吐絲期統(tǒng)一進行授粉；授粉后14 d開始取樣，每7 d取樣1次。每小區(qū)取樣3穗，用手術刀和鑷子取果穗中下部籽粒100粒，并在105 ℃進行殺青 30 min，再在75 ℃烘干至恒重，冷卻至室溫后用1/1 000天平分別稱量，然后計算籽粒的平均灌漿速率。

V=（m2-m1）/（t2 -t1）。

式中：V為玉米籽粒平均灌漿速率（mg/d）；m2為本次取樣時籽粒平均質量（mg）；m1上次取樣時籽粒平均質量（mg）；t2為本次取樣時花后時間（d）；t1為上次取樣時花后時間（d）。

1.3.3產(chǎn)量玉米果穗完熟期測產(chǎn)，各小區(qū)收獲3行果穗計算出單穗質量，選取有代表性的10個果穗，待風干后于室內考種，測定穗部性狀并計算其籽粒產(chǎn)量。

1.3.4水分利用效率試驗田地下水位超過5 m，可忽略地下水對玉米耗水量的影響。試驗期間沒有強降雨，地表徑流也可忽略不計。耗水量由農(nóng)田水量平衡方程求得[13-14]：

ETα = P+I-ΔW。

式中：ETα為玉米生育期間耗水量（mm）；P為玉米生育期間降水量（mm）；I為灌溉量（mm），本試驗未進行灌溉，I為 0 mm；ΔW為玉米收獲與播種時土壤蓄存水變化量（mm）。玉米生育期間降水量P來自試驗田氣象站（圖1）。水分利用效率指作物單位耗水量產(chǎn)出的籽粒產(chǎn)量[15]，采用下式計算：

WUE=Y/ETα

式中：WUE為作物水分利用效率[kg/（hm2·mm）]；Y為作物的籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.4數(shù)據(jù)分析與處理

試驗數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計分析軟件SPSS 17.0和Excel 2003等軟件進行統(tǒng)計分析與作圖。

2結果與分析

2.1玉米不同生育期土壤含水量變化

小喇叭口期土壤含水量觀測結果（圖2）顯示，各處理0～110 cm 土壤剖面含水量隨深度的變化趨勢基本一致。0～35 cm呈升高態(tài)勢，且土壤水分變化波動不明顯；35～50 cm土層趨于平緩，變化處理間差異也不明顯；除SN（0-0-0）處理外，隨著氮肥追施次數(shù)增加，0～50 cm土層水分含量逐漸降低；在相同施肥次數(shù)條件下，深松可以顯著提高土壤含水量，SN（3-0-0）和SN（1-2-0）處理分別較CN（3-0-0）和CN（1-2-0）處理提高2.04%和1.76%。

開花期是玉米植株生長旺盛的生育階段，玉米植株對土壤水分消耗增大。從開花期土壤含水量變化（圖2）可以看出，處理間各層次土壤含水量差異明顯，從30 cm土層向下深松處理土壤含水量明顯提高； 深松條件下0～30 cm土層施氮處理間平均含水量表現(xiàn)為N（0-0-0）> N（3-0-0）> N（1-2-0）處理，而不深松處理施氮處理間表現(xiàn)的變化趨勢與深松處理相同，但處理間差異小于深松處理，表明在水分充足條件下分期施氮增強玉米對土壤水分的吸收。

由于灌漿期降水量較大，收獲期深松各處理在0～30 cm 土層含水量差異不明顯，在30～110 cm土層含水量比開花期有明顯提高，不深松處理各土層含水量與開花期相比變化不大，表明深松能有效增加土壤入滲度。在 0～30 cm 土層處理SN（1-1-1）、SN（1-2-0）、SN（3-0-0）土壤含水量差別不明顯，在不深松處理下CN（1-1-1）比其他施氮方式含水量高，說明不深松情況下氮肥后移會抑制玉米水分吸收能力。

2.2玉米籽粒灌漿速率

不同處理的籽粒灌漿速率均表現(xiàn)為在花后迅速上升，花后32～38 d達到最大，而后降低，呈單峰曲線變化，分期施氮和深松處理均能提高玉米花后平均灌漿速率。最大灌漿速率隨著追氮次數(shù)的增加而增加，深松處理最大灌漿速率大于不深松處理，追氮處理最大灌漿時期均早于不追氮處理，N（1-2-0）早于N（1-1-1）；深松處理最大灌漿時期早于不深松處理。與1次施氮比，分期施氮后期較強的供氮能力利于玉米維持較高的籽粒灌漿速率。

2.3玉米籽粒產(chǎn)量和水分利用效率

行粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質量深松處理分別較對照增加10.69%、1.23%、946%，籽粒產(chǎn)量提高了1124%，表明通過深松可以顯著提高玉米產(chǎn)量，在產(chǎn)量構成因素中，行粒數(shù)提高是增產(chǎn)的關鍵。不同施氮方式間穗行數(shù)、行粒數(shù)及穗粒數(shù)的差異均不顯著，不同施氮方式間千粒質量差異達到了顯著水平，表明深松與分期施氮是通過增加相同的產(chǎn)量構成因素實現(xiàn)增產(chǎn)，在總籽粒產(chǎn)量形成上有明顯的交互效應。

耕作方式相同條件下，分期施氮顯著增加了籽粒產(chǎn)量，并提高了玉米的水分利用效率；在不深松時各施氮方式總耗水量差異不顯著，但多顯著低于隔行深松時各施氮處理。表明分期施氮和深松兩者交互作用明顯，深松配合氮肥分次施用有利于提高土壤水分利用效率，從而提高產(chǎn)量。

3結論與討論

深松能增加水分入滲度和土壤含水量， 可將伏雨有效貯

不同處理對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響

耕作

方式施氮

方式穗行數(shù)

（行）行粒數(shù)

（粒）穗粒數(shù)

（粒）千粒質

量（g）籽粒產(chǎn)量

（kg/hm2）不深松N（0-0-0）14.93a 28.62b427.41c 233.88b7 133.88c N（3-0-0）15.13a 36.71a 555.57a 251.23b9 498.97bN（1-2-0）15.32a 35.31a 540.90a 324.45a 12 504.71a N（1-1-1）15.10a 36.90a 557.36a 307.19a 12 207.23a平均15.1231.89520.21279.1910 336.20深松N（0-0-0）14.53a 32.27a 468.69b254.98b8 170.95cN（3-0-0）14.87a 35.95a 534.49a 294.25b10 946.01bN（1-2-0）14.91a 36.80a 548.65a 332.35a 13 224.37abN（1-1-1）15.33a 36.16a 554.52a 340.82a 13 649.35a平均14.9135.30526.62305.6011 497.67注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。

不同處理對玉米水分利用效率的影響

耕作

方式施氮

方式土壤貯水量

（mm）總耗水量

（mm）籽粒產(chǎn)量

（kg/hm2）水分利用效率

[kg/（hm2·mm）]不深松N（0-0-0）2.30a466.69d7 133.88c 15.13hN（3-0-0）2.08ab466.92cd9 498.97b20.16fN（1-2-0）1.80ab467.20cd12 504.71a 26.55cN（1-1-1）1.87ab467.13cd12 207.23a 25.91d深松N（0-0-0）0.005d469.00a8 170.95c17.42gN（3-0-0）1.42cd467.58bc10 946.01b23.26eN（1-2-0）0.85c468.15b13 224.37ab28.14bN（1-1-1）0.97c468.02b13 649.35a 29.04a

存在土壤中，減少地面徑流，擴大土壤水庫容[13]。適宜的水肥條件能增強水分和養(yǎng)分的供給能力，深松提高水分利用效率，進而提高產(chǎn)量[14-16]。土壤水分含量有顯著調肥作用，在一定范圍內，肥料效應隨土壤含水量增加而提高，分期施氮和深松間交互效應的實質是氮素和水分的正耦合效應[17]。

本試驗結果表明，深松增強了土壤對水分的緩沖能力，既可滿足作物水分需求又及時積蓄雨水以備后用，為中后期（開花期、收獲期）作物耗水量大的時期做好準備；在水分充足條件下，分期施氮顯著提高玉米對土壤水分的吸收，分期施氮配合深松能更好實現(xiàn)土壤水分高效利用，滿足玉米對水分的需要，維持玉米較高的籽粒灌漿速率，實現(xiàn)玉米產(chǎn)量和水分利用效率的同步提高，有助于實現(xiàn)玉米高產(chǎn)，并可節(jié)本增效。

參考文獻：

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存在土壤中，減少地面徑流，擴大土壤水庫容[13]。適宜的水肥條件能增強水分和養(yǎng)分的供給能力，深松提高水分利用效率，進而提高產(chǎn)量[14-16]。土壤水分含量有顯著調肥作用，在一定范圍內，肥料效應隨土壤含水量增加而提高，分期施氮和深松間交互效應的實質是氮素和水分的正耦合效應[17]。

本試驗結果表明，深松增強了土壤對水分的緩沖能力，既可滿足作物水分需求又及時積蓄雨水以備后用，為中后期（開花期、收獲期）作物耗水量大的時期做好準備；在水分充足條件下，分期施氮顯著提高玉米對土壤水分的吸收，分期施氮配合深松能更好實現(xiàn)土壤水分高效利用，滿足玉米對水分的需要，維持玉米較高的籽粒灌漿速率，實現(xiàn)玉米產(chǎn)量和水分利用效率的同步提高，有助于實現(xiàn)玉米高產(chǎn)，并可節(jié)本增效。

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存在土壤中，減少地面徑流，擴大土壤水庫容[13]。適宜的水肥條件能增強水分和養(yǎng)分的供給能力，深松提高水分利用效率，進而提高產(chǎn)量[14-16]。土壤水分含量有顯著調肥作用，在一定范圍內，肥料效應隨土壤含水量增加而提高，分期施氮和深松間交互效應的實質是氮素和水分的正耦合效應[17]。

本試驗結果表明，深松增強了土壤對水分的緩沖能力，既可滿足作物水分需求又及時積蓄雨水以備后用，為中后期（開花期、收獲期）作物耗水量大的時期做好準備；在水分充足條件下，分期施氮顯著提高玉米對土壤水分的吸收，分期施氮配合深松能更好實現(xiàn)土壤水分高效利用，滿足玉米對水分的需要，維持玉米較高的籽粒灌漿速率，實現(xiàn)玉米產(chǎn)量和水分利用效率的同步提高，有助于實現(xiàn)玉米高產(chǎn)，并可節(jié)本增效。

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