蔣遷，李磊，張鳳路，袁柳柳，王聚輝，吳瑞娟

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北省作物生長調(diào)控實(shí)驗(yàn)室，河北保定071001）

控失肥對夏玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分積累的影響

蔣遷，李磊，張鳳路*，袁柳柳，王聚輝，吳瑞娟

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北省作物生長調(diào)控實(shí)驗(yàn)室，河北保定071001）

為了研究控失肥在玉米上的施用效果，以玉米雜交種鄭單958為試驗(yàn)材料，在相同施肥量（N、P2O5、K2O施肥量分別為144、72和72 kg/hm2）條件下，以施用普通化肥為對照，分析了施用控失肥對玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)累積、氮磷鉀養(yǎng)分積累和養(yǎng)分吸收效率的影響。結(jié)果表明：控失肥處理的玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)積累量和營養(yǎng)元素積累量均顯著優(yōu)于普通化肥，各器官的營養(yǎng)元素含量高于對照肥料；營養(yǎng)元素的吸收效率和偏生產(chǎn)力均顯著高于常規(guī)化肥?？厥Х首鳛橐环N新型肥料，對提高玉米產(chǎn)量和施肥效益，以及保護(hù)環(huán)境資源起到重要作用。

玉米；控失肥；養(yǎng)分累積；產(chǎn)量；養(yǎng)分吸收效率

施用化肥可使農(nóng)作物增產(chǎn)40%～60%[1]。我國是世界上最大的化肥生產(chǎn)國和消費(fèi)國，但是肥料利用率卻較低，不僅造成了直接的經(jīng)濟(jì)損失，而且還因施肥不當(dāng)引起了環(huán)境污染[2]。如何提高肥料利用率，避免因施肥不當(dāng)而引起的環(huán)境問題已成為我國關(guān)注的話題。

研究表明，玉米干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量呈正相關(guān)[3]，因此，增強(qiáng)玉米生育期干物質(zhì)的積累能力是提高籽粒產(chǎn)量的有效途徑[4]。營養(yǎng)元素的吸收、同化和轉(zhuǎn)運(yùn)直接影響玉米植株干物質(zhì)的積累與分配，進(jìn)而影響籽粒產(chǎn)量[5～7]。玉米對氮吸收量最多、鉀次之、磷最少[8]，隨著玉米產(chǎn)量的提高，其吸收的氮、磷、鉀數(shù)量也在增加[9]。拔節(jié)至吐絲期是玉米養(yǎng)分吸收的關(guān)鍵階段，養(yǎng)分吸收速率高、積累量大，吐絲后植株仍能吸收較多的氮和磷[10]。盡管采用控釋肥在一定程度上可以提高肥料的利用率[2]，但其使用的材料對土壤的不利作用也是顯而易見的，隨著施用時間的延長，這種不利影響更為嚴(yán)重。新型肥料——控失肥的出現(xiàn)為農(nóng)作物高效施肥帶來了新曙光?？厥Х适菄鴥?nèi)新一代緩控釋肥的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有固定養(yǎng)分、控制流失的特點(diǎn)。本研究以中國首個通過環(huán)保生態(tài)肥料認(rèn)證的“六國網(wǎng)”控失復(fù)合肥為試驗(yàn)肥料，以施用等量養(yǎng)分的普通化肥為對照，探討了控失肥對玉米產(chǎn)量形成與養(yǎng)分累積的影響，對明確該新型肥料的增產(chǎn)增效機(jī)理，進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量、保障糧食安全、減少農(nóng)業(yè)面源污染具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研基地馬莊試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為壤土，0～20 cm耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)14.79 g/kg、全氮1.2 g/kg、堿解氮82.7 mg/kg、速效磷30.7 mg/kg、速效鉀109.8 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)玉米品種為鄭單958。參試肥料為“六國網(wǎng)”控失復(fù)合肥（簡稱“控失肥”，N、P2O5、K2O含量分別為24%、12%和12%），由安徽六國化工股份有限公司生產(chǎn)并提供；化肥種類有尿素（N含量46%，石家莊雙聯(lián)復(fù)合肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)）、磷酸二銨（N含量15%、P2O5含量42%，安徽六國化工股份有限公司生產(chǎn)）和氯化鉀（K2O含量60%，天津長蘆海晶集團(tuán)有限公司生產(chǎn)），均自市場購買。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計試驗(yàn)設(shè)控失肥（FC）、常規(guī)化肥（FN）和不施肥（CK）3個處理，其中，F(xiàn)C處理控失肥施用量為600 kg/hm2，在玉米播種時一次性施入；FN處理所施肥料為尿素、磷酸二銨和氯化鉀的混合肥，N、P2O5、K2O含量均與FC處理相同，其中，全部的磷鉀肥和40%的氮肥在玉米播種時施入，剩余的60%氮肥在大喇叭口期追施。小區(qū)面積5 m×20 m，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。6月14日采用單粒精量播種機(jī)播種玉米，行距60 cm，種植密度7.5萬株/hm2；10月5日收獲；其他田間管理措施同常規(guī)。

1.3.2 測定項(xiàng)目與方法

1.3.2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。收獲期，將預(yù)留測產(chǎn)區(qū)的果穗全部收獲，脫粒后自然曬干，統(tǒng)計產(chǎn)量（籽粒含水量按14%計）。在每小區(qū)取連續(xù)的15～20穗玉米進(jìn)行考種，測定單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.3.2.2 干物質(zhì)積累量。

（1）地上部干物質(zhì)重。分別在拔節(jié)期（V6）、大喇叭口期（V12）、吐絲期（R1）、乳熟期（R3）、蠟熟期（R5）和完熟期（R6），每小區(qū)均選取有代表性的植株進(jìn)行測定，其中，完熟期取樣6株/區(qū)，其他時期均取樣3株/區(qū)。將植株地上部分成葉片（含苞葉）、莖稈（含雄穗、葉鞘、穗軸和地下莖）、籽粒三部分，分別于105℃殺青30 min后再80℃烘干至恒重，測定干物質(zhì)重。

（2）根系干重。采用田間挖掘法取樣。以植株為中心選取長60 cm（垂直于行向）、寬20 cm（沿行向）的樣方，垂直向下150 cm挖出帶土壤的根系，裝入網(wǎng)袋帶回實(shí)驗(yàn)室，沖洗根系并剔除雜質(zhì)后，置于80℃烘箱中烘干至恒重，測定根系干重。

1.3.2.3 養(yǎng)分含量。將成熟期各處理植株的葉片、葉鞘、莖稈和籽粒稱重后粉碎，而后用H2SO4-H2O2消煮，利用BRAN+LUEBBE III型連續(xù)流動分析儀測定全氮和全磷含量，利用FP 6410型火焰光度計測定全鉀含量。

根據(jù)公式，計算氮、磷、鉀的養(yǎng)分吸收利用效率[7，11]：

氮素吸收效率（kg/kg）=植株地上部N累積量/施N量

氮素收獲指數(shù)（%）=玉米籽粒吸N量/玉米地上部植株總吸N量×100

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=籽粒產(chǎn)量/施N量磷、鉀肥的指標(biāo)計算公式，均與氮肥相同。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析利用Microsoft Excel軟件（2003版）和SAS軟件（SAS Institute，2009）對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計方差分析，利用鄧肯氏多重比較進(jìn)行差異顯著性測驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用控失肥對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

不施肥處理的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均最低，導(dǎo)致產(chǎn)量明顯＜施肥處理（表1）。

表1 施用控失肥對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table1 Effect of loss control fertilizer on maize grain yield and its components

FC處理的產(chǎn)量顯著＞FN處理，增產(chǎn)率為6.9%，表明同量養(yǎng)分條件下，施用控失肥較施用普通化肥能夠明顯提高玉米產(chǎn)量。進(jìn)一步對產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與FN處理相比，F(xiàn)C處理的單位面積穗數(shù)略高但差異不顯著，穗粒數(shù)明顯較少，千粒重顯著較大?？梢钥闯?，千粒重大是控失肥較普通化肥明顯增產(chǎn)的主要原因。

2.2 施用控失肥對夏玉米各器官干物質(zhì)積累的影響

不同處理的玉米莖稈干物質(zhì)積累量變化趨勢相似，均呈先升高后降低趨勢，其中，F(xiàn)C處理的指標(biāo)值在乳熟期即達(dá)到最高，而CK和FN處理達(dá)到高峰的時間均為蠟熟期（表2）。FC處理各時期的莖稈干物質(zhì)積累量均最高，除拔節(jié)期與FN處理差異不顯著外，其他時期與CK和FN處理差異均達(dá)到了顯著水平。表明施用控失肥能夠明顯促進(jìn)玉米莖稈干物質(zhì)的積累，且較早達(dá)到高峰。

不同處理的玉米葉片干物質(zhì)積累量變化趨勢相似，均呈先升高后降低趨勢，其中，F(xiàn)C和FN處理的指標(biāo)值均在乳熟期達(dá)到最高；而CK達(dá)到高峰的時間為蠟熟期，晚于施肥處理。FC處理的葉片干物質(zhì)積累量在拔節(jié)期略＜FN處理，但差異不顯著；之后到蠟熟期均＞CK和FN處理，其中，吐絲期～蠟熟期與其他2個處理差異均達(dá)到了顯著水平；完熟期指標(biāo)值略＜FN處理而＞CK，但差異均不顯著。表明施用控失肥能夠促進(jìn)玉米葉片干物質(zhì)的積累，為提高生物量奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；而在后期葉片干物質(zhì)分配比例低，有利于較多的干物質(zhì)向籽粒分配。

不同處理的玉米籽粒干物質(zhì)積累量變化趨勢相似，均呈快速升高趨勢，其中，F(xiàn)C處理的指標(biāo)值除乳熟期顯著＜FN處理外，其他時期均為最高且顯著＞其他2個處理，完熟期的籽粒干物質(zhì)積累量分別較FN處理和CK高11.1%和23.4%。

不同處理的玉米根系干物質(zhì)積累量變化趨勢相似，均呈先升高后降低趨勢，且均在乳熟期達(dá)到最高，其中，F(xiàn)C處理各時期的根系干物質(zhì)積累量均顯著＞其他2個處理，完熟期的指標(biāo)值分別較CK和FN處理高33.4%和60.3%。

不同處理的玉米整株干物質(zhì)積累量變化趨勢相似，均呈逐漸升高趨勢，且各時期的指標(biāo)值均以FC處理最高，其中，大喇叭口期～乳熟期以及完熟期與其他2個處理差異達(dá)到了顯著水平。

綜上分析可以看出，與常規(guī)化肥和對照處理相比，控失肥處理的玉米在不同時期各器官干物質(zhì)積累方面均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，因此，在籽粒產(chǎn)量方面顯著較優(yōu)。

表2 施用控失肥對夏玉米各器官干物質(zhì)積累量的影響(g/株)Table2 Effect of loss control fertilizer on dry matter accumulation of maize organs

2.3 施用控失肥對夏玉米養(yǎng)分積累的影響

在玉米莖稈和葉片中，不同處理的氮素積累量變化趨勢相似，均呈單峰曲線變化，峰值分別出現(xiàn)在吐絲期和乳熟期，其中，F(xiàn)C處理各時期的指標(biāo)值均最高，顯著＞FN處理和CK（圖1）。在籽粒中，不同處理的氮素積累量均呈快速升高趨勢，其中，F(xiàn)C處理各時期的指標(biāo)值與FN處理差異均不顯著，但二者均顯著＞CK。在根系中，不同處理的氮素積累量雖然均呈單峰曲線變化，但后期趨勢略有不同，其中，施肥處理的峰值出現(xiàn)在吐絲期，CK峰值出現(xiàn)在乳熟期，在后期FC處理的指標(biāo)值顯著＜其他2個處理。

在玉米莖稈、葉片和根系中，不同處理的磷素積累量變化趨勢相似，均呈單峰曲線變化，且峰值均出現(xiàn)在乳熟期，其中，F(xiàn)C處理各時期的指標(biāo)值在莖稈和葉片中均為最高、在根系中均為最低，且自乳熟期開始與其他2個處理差異均達(dá)到了顯著水平（圖2）。在籽粒中，不同處理的磷素積累量均呈快速升高趨勢，但各處理間差異均不顯著。

在莖稈和葉片中，不同處理的鉀素積累量變化趨勢相似，均呈單峰曲線變化，且峰值均出現(xiàn)在乳熟期，其中，F(xiàn)C處理各時期的指標(biāo)值均最高（圖3）。在籽粒中，不同處理的鉀素積累量均呈快速升高趨勢，其中，F(xiàn)C處理各時期的指標(biāo)值與FN處理差異均不顯著，但二者均顯著＞CK。在根系中，不同處理的鉀素積累量雖然均呈單峰曲線變化，其中，F(xiàn)C處理的峰值出現(xiàn)在吐絲期，其他2個處理的峰值均出現(xiàn)在乳熟期；但是，后期FC處理的變化趨勢與其他2個處理略有不同，從吐絲期開始FC處理的指標(biāo)值顯著＜其他2個處理。

FC、FN和CK處理的植株總氮素積累量分別為3.94、3.54 g和3.06 g/株，總磷素積累量分別為1.58、1.51和1.38 g/株，總鉀素積累量分別為3.41、3.24和2.91 g/株?？梢钥闯?，植株對3種肥料要素的吸收量順序?yàn)镹＞K＞P。

圖1 施用控失肥對夏玉米各器官N積累量的影響Fig.1 Effect of loss control fertilizer on N accumulated amount in different organs of summer maize

圖2 施用控失肥對夏玉米各器官P積累量的影響Fig.2 Effect of loss control fertilizer on P accumulated amount in different organs of summer maize

圖3 施用控失肥對夏玉米各器官K積累量的影響Fig.3 Effect of loss control fertilizer on K accumulated amount in different organs of summer maize

2.4 施用控失肥對夏玉米吐絲期前后植株氮、磷、鉀積累的影響

吐絲前，不同處理玉米植株中氮和鉀的積累量均較高，比例分別為81.60%~82.95%（平均82.1%）和83.58%~85.57%（平均84.9%），其中，F(xiàn)C處理的氮和鉀積累量顯著＞其他2個處理；磷的積累量相對較低，比例為50.72%～54.43%，其中，F(xiàn)C處理的指標(biāo)值顯著＞其他2個處理（表3）。表明在吐絲前玉米對氮和鉀吸收較多，在吐絲后還要吸收較多的磷素。吐絲后，F(xiàn)C處理植株對氮和磷的積累量與FN處理無顯著差異但均顯著＞CK，對鉀的積累量顯著＞其他2個處理。

表3 施用控失肥對夏玉米吐絲期前后植株氮、磷、鉀累積量及比例的影響Table3 Effect of loss control fertilizer on accumulation amount and ratios of N，P and K of the whole plant at pre-silking and post-silking

綜上分析可以看出，F(xiàn)C處理吐絲前的氮、磷、鉀積累量均明顯多于FN處理，吐絲后鉀的積累量也明顯多于FN處理，為其獲取高產(chǎn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.5 施用控失肥對夏玉米氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率的影響

不同處理均以氮和鉀的吸收效率相對較高，顯著＞磷的吸收效率，其中，F(xiàn)C處理的氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收效率均顯著＞FN處理（表4）；均以氮和磷的養(yǎng)分收獲指數(shù)相對較高，顯著＞鉀的收獲指數(shù)，其中，F(xiàn)C與FN處理指標(biāo)值差異均不顯著；均以磷和鉀肥的偏生產(chǎn)力相對較高，顯著＞氮肥偏生產(chǎn)力，其中，F(xiàn)C處理的氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力均顯著＞FN處理，平均較FN處理高39%。

綜上分析可以看出，盡管不同肥料處理的營養(yǎng)元素收獲指數(shù)無顯著差異，但是，在肥料吸收效率和偏生產(chǎn)力方面控失肥顯著優(yōu)于普通肥料。

3 結(jié)論與討論

早在20世紀(jì)60年代，美國、日本等發(fā)達(dá)國家就開始研制并推出控釋/緩控釋肥料產(chǎn)品，大大提高了肥料利用率[12]。研究表明，控釋肥的氮肥利用率較速效氮肥可提高13.6%～164.1%[13]。但是，緩控釋肥的原理重在養(yǎng)分釋放速率，并未重點(diǎn)解決養(yǎng)分流失的問題。控失肥研究是針對化肥施用中養(yǎng)分遷移的問題，原理為固定養(yǎng)分、控制流失，其中，控失劑是其關(guān)鍵因素?？厥┦峭ㄟ^高能離子束對天然礦物材料進(jìn)行輻射改性，與多種輔配材料精準(zhǔn)配制而成的高科技產(chǎn)品，其遇水后自組織成微納互穿網(wǎng)絡(luò)，“網(wǎng)捕”并固定住化肥養(yǎng)分，減少其在土壤中的滲漏、徑流和揮發(fā)，達(dá)到控制化肥養(yǎng)分損失的目的。該類肥料可以一次性施用，達(dá)到省工、省錢、增產(chǎn)的目的。本研究結(jié)果顯示，在玉米播種時采用將控失肥600 kg/hm2一次性基施，可較等量養(yǎng)分的常規(guī)化肥增產(chǎn)6.9%，具有廣泛的應(yīng)用價值。

目前，玉米是我國第1位多功能作物，不斷提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在玉米品種更替過程中，產(chǎn)量的提高是生物量與收獲指數(shù)協(xié)同作用的結(jié)果[14，15]。生物量提高是作物高產(chǎn)的重要前提，莖稈、葉和根系的干物質(zhì)積累與分配是玉米籽粒產(chǎn)量形成的重要因素[16]?？厥Х侍幚淼那o、葉和根系干物質(zhì)積累量高、峰值出現(xiàn)早，為生物量的提高奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；而在后期，莖、葉干物質(zhì)分配比例低，有利于較多的干物質(zhì)向籽粒分配，從而獲得高產(chǎn)。控失肥處理的根系干物質(zhì)分配比例高于常規(guī)化肥，這是生育后期控失肥處理的玉米根系活力高的重要原因。前人研究也證實(shí)，生育后期玉米根系活力高，有利于植株從土壤中吸收較多的水分和養(yǎng)分而獲得高產(chǎn)[17]。

表4 施用控失肥對夏玉米氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率的影響Table4 Effect of loss control fertilizer on N，P，K utilization efficiency

本研究條件下玉米對氮磷鉀元素的吸收量，以氮、鉀較多，磷較低，這與前人的研究結(jié)果[8]一致。不同處理的氮、鉀養(yǎng)分大部分是在吐絲期前吸收積累的，分別占其總吸收量的82.1%和84.9%，磷素在吐絲前后吸收積累的比例相差不大，說明花后磷素的吸收也有重要作用。與常規(guī)化肥相比，控失肥的供肥能力持久且流失少，因此表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)效果。在根系中，控失肥處理的氮磷鉀峰值出現(xiàn)得早，之后快速降低，可能與養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)移有關(guān)。

從本研究結(jié)果看，控失肥處理的植株對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收效率均高于常規(guī)化肥處理，而不同處理的營養(yǎng)元素收獲指數(shù)差異不顯著，說明植株對營養(yǎng)向籽粒的分配有其固有規(guī)律。控失肥的偏生產(chǎn)力較常規(guī)化肥高39%，增產(chǎn)效果十分顯著。由于本試驗(yàn)是在高產(chǎn)栽培條件下進(jìn)行的，土壤的基礎(chǔ)地力較高，因此使得肥料的施用效果受到一定影響，但是對于供肥形式不同的2類肥料而言，通過比較玉米的礦質(zhì)養(yǎng)分吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律來研究網(wǎng)狀控失肥的保肥、供肥特性和養(yǎng)分利用效率是可行的。本研究對普及網(wǎng)狀控失肥應(yīng)用、提高作物產(chǎn)量、減少農(nóng)業(yè)污染具有借鑒作用。

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Effects of Loss Control Fertilizer on Yield and Nutrient Accumulation of Summer Maize

JIANG Qian，LI Lei，ZHANG Feng-lu*，YUAN Liu-liu，WANG Ju-hui，WU Rui-juan
（College of Agronomy，Agricultural University of Hebei，Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province，Baoding 071001，China）

In order to study the effect of loss control fertilizer on maize，field experiment was conducted with maize hybrid Zhengdan 958 as test material，and maize yield，dry matter accumulation，N，P，K nutrient accumulation，and its uptake efficiency were analyzed with the same nutrient amount（N，P2O5，K2O content were 144，72 and 72 kg/hm2，respectively）of loss control and common fertilizer.The results showed that the grain yield，dry matter and nutrition accumulation of loss control fertilizer treatment（FC）were significantly better than those of common fertilizer treatment（NF）.The content of nutrient elements in organs of FC was higher than that of NF，and the nutrient uptake efficiency and partial productivity of FC were significantly higher than those of NF.As a new type of fertilizer，loss control fertilizer will play an important role in improving the yield of maize，increasing the efficiency of fertilization and protecting the environment.

Maize；Loss control fertilizer；Nutrient accumulation；Yield；Nutrient uptake efficiency

S513

：A

：1008-1631（2016）06-0052-06

2016-01-27

河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（C2013204002）；安徽六國化工股份有限公司項(xiàng)目（2015）

蔣遷(1989-)，女，河北承德人，碩士，主要從事作物高產(chǎn)生態(tài)生理研究。E-mail：1039084844@qq.com。

張鳳路（1965-），男，河北臨城人，教授，博士，主要從事作物生理研究。Tel：0312-7528116；E-mail：nxyumi@hebau.edu.cn。