余垚穎，莫太相 ，劉金丹，郭應(yīng)菊，陳代容，王明富*

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，四川 成都 610066；2.四川省中江縣農(nóng)業(yè)局，四川 德陽(yáng) 618000；3.四川省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

【研究意義】玉米是我國(guó)重要的糧飼及能源作物，其穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)對(duì)保證糧食供給、社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要作用。N、P、K是作物生長(zhǎng)發(fā)育必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素，其吸收利用率直接影響作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)[1-2]。作物在不同地區(qū)的養(yǎng)分需求量和養(yǎng)分利用率存在較大差異[3-6]，同時(shí)作物在不同生育階段對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)元素需求量也不相同[7-9]。因此分地域了解作物三大營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和需求規(guī)律，有助于精準(zhǔn)化施肥，提高作物產(chǎn)量?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】玉米生物量累積曲線與N、P、K養(yǎng)分累積曲線基本一致，都呈“S”型[10]，且玉米大喇叭口期到子粒建成期的養(yǎng)分吸收是決定玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵時(shí)期[11]，N、P、K脅迫能顯著影響玉米幼苗成長(zhǎng)，其中氮脅迫影響最大，磷脅迫影響次之，鉀脅迫影響最小[12]。目前針對(duì)四川丘陵及山地玉米種植過(guò)程中，不同生育期N、P、K的需肥特性未見(jiàn)報(bào)道?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究在四川山地和丘陵地區(qū)安排多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，研究生育期不同階段玉米對(duì)N、P、K的需求特性，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥模式對(duì)養(yǎng)分收獲指數(shù)和肥料利用率的影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】此結(jié)果以期為四川玉米種植過(guò)程中科學(xué)施肥和專用配方肥研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2015年，在四川丘陵和山地布置6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，各試驗(yàn)點(diǎn)土壤基本情況、前茬作物、供試品種等見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

各試驗(yàn)均設(shè)2個(gè)處理：CK為不施肥，C1為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥模式(表2)，重復(fù) 3 次，小區(qū)面積65 m2，種植密度48 000株/hm2，播種期4月25日至5月10日，收獲期8月26日至9月5日，全程依靠雨養(yǎng)種植，其它生產(chǎn)管理措施均采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)管理方法。

1.3 樣品采集與測(cè)定

玉米播種前、三葉期、拔節(jié)期、抽穗期、吐絲期及成熟收獲期，小區(qū)采用5點(diǎn)取樣法，取10～20 cm植株根系土壤，實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干磨細(xì)過(guò)篩后測(cè)土壤堿解氮、速效鉀、有效磷，具體測(cè)定方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[13]。

玉米三葉期、拔節(jié)期、抽穗期、吐絲期及成熟收獲期，小區(qū)依次采集5、3、3、3、3株玉米植株，實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干磨細(xì)過(guò)篩后，用連續(xù)流動(dòng)分析儀(AA3)檢測(cè)其根、莖、葉的全氮、全磷、全鉀的含量。

生育性狀調(diào)查。收獲期每小區(qū)隨機(jī)取樣 3 株，進(jìn)行穗粒數(shù)、穗粗、千粒重、穗行數(shù)等測(cè)定。

1.4 參數(shù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)參考文獻(xiàn)[14-15]，計(jì)算如下參數(shù)：

肥料農(nóng)學(xué)利用率(Agronomic efficiency,AE) = (施肥區(qū)產(chǎn)量-無(wú)肥區(qū)產(chǎn)量)/(施N量+施P2O5量+施K2O量)；

肥料貢獻(xiàn)率(Fertilizer contribution rate,FCR, %) = (施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量)/施肥區(qū)產(chǎn)量×100；

地力貢獻(xiàn)率(Soil contribution rate,SCR,%) = 不施肥區(qū)產(chǎn)量/施肥區(qū)產(chǎn)量×100；

收獲指數(shù)(Harvest index，HI，kg·kg-1)= 籽粒產(chǎn)量/地上部總產(chǎn)量；

氮收獲指數(shù)(Nitrogen harvest index，NHI，kg·kg-1)=籽粒吸氮量/地上部總吸氮量，同理計(jì)算磷、鉀收獲指數(shù)(PHI、KHI)。

表1 試驗(yàn)田基本情況

表2 各地具體施肥

表3 玉米不施肥處理不同時(shí)期養(yǎng)分吸收情況

表4 玉米施肥處理不同時(shí)期氮的吸收情況

表5 玉米施肥處理不同時(shí)期磷的吸收情況

使用Microsoft Excel 2007處理數(shù)據(jù)和作圖，SPSS軟件進(jìn)行其它統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)期土壤養(yǎng)分變化情況

施肥后土壤堿解氮呈現(xiàn)先升后降再升后降的趨勢(shì)，土壤中堿解氮含量2次高峰期為三葉期和吐絲期；土壤有效磷呈現(xiàn)先升后降再升后降的趨勢(shì)，施肥后土壤中有效磷含量最高時(shí)期是三葉期；施肥后三葉期為土壤中速效鉀含量最高時(shí)期，且玉米成熟收獲期土壤中速效鉀含量低于播種時(shí)(圖1～3)。四川山地和丘陵地區(qū)玉米施肥后土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量呈先升后降再升后降的趨勢(shì)，整個(gè)生育存在2個(gè)高峰點(diǎn)，這與施肥習(xí)慣有關(guān)，即除了施用基肥外，均會(huì)在后期追施攻苞肥，但玉米成熟收獲期土壤中速效鉀含量低于播種時(shí)，表明肥料中速效鉀養(yǎng)分不能滿足玉米生長(zhǎng)后期對(duì)鉀素的需求。

表6 玉米施肥處理不同時(shí)期鉀的吸收情況

2.2 玉米不同部位生育期不同階段N、P、K吸收規(guī)律

玉米吸N、P、K量占整個(gè)生育期的比例。播種～三葉期分別為1.34 %、5.33 %、10.33 %，三葉期～拔節(jié)期為4.54 %、30.76 %、14.42 %；拔節(jié)期～抽雄期為29.74 %、29.48 %、29.14 %；抽雄期～吐絲期為25.7 %、-1.84 %、46.84 %；吐絲期～成熟期為38.69 %、36.27 %、-0.72 %。丘陵和山地試驗(yàn)點(diǎn)的施肥與不施肥處理中玉米的需氮和磷高峰期是均拔節(jié)期～抽雄期和吐絲期～成熟期，占整個(gè)生育期的60 %以上，而在抽雄～吐絲期需磷量最少，甚至出現(xiàn)下降現(xiàn)象；需鉀高峰期則是拔節(jié)期～吐絲期，占整個(gè)生育期的70 %以上。

從部位分析，從播種～抽雄期(即生育前期)吸氮量：葉>莖>根；吸磷量：葉>根>莖；吸鉀量：莖>葉>根；整個(gè)生育期吸氮量：籽>葉>莖>根，丘陵不施肥與施肥處理籽粒的吸氮量分別是5275.96 和9681.58 mg/株，山地不施肥與施肥處理吸氮量分別是5377.43 和9314.58 mg/株；整個(gè)生育期不施肥處理的吸磷量：葉>籽>莖>根，丘陵和山地葉的吸磷量分別是552.58 和476.08 mg/株，施肥處理的吸磷量：籽>葉>莖>根，丘陵和山地籽的吸磷量分別是1308.76和1334.26 mg/株；整個(gè)生育期吸鉀量：莖>籽>葉>根，丘陵不施肥與施肥處理的莖吸鉀量分別是797.82 和1316.43 mg/株，山地不施肥與施肥處理莖的吸鉀量分別是787.6和1316.43 mg/株(表3～6)。 綜上所述可知，在玉米的生長(zhǎng)后期(吐絲期～成熟期)氮磷的需求量較大，以籽粒主，同時(shí)抽雄期～吐絲期與吐絲期～成熟期相比莖葉的氮磷含量降低，籽粒中的氮磷含量增加，表明在生長(zhǎng)后期莖、葉中的氮磷營(yíng)養(yǎng)部分轉(zhuǎn)移至籽粒；玉米對(duì)于鉀的需求量較大時(shí)期是拔節(jié)期～吐絲期，以莖的需鉀量最大，同時(shí)抽雄期～吐絲期與吐絲期～成熟期相比，莖的鉀含量降低，根、葉和粒的鉀含量增加，表明在生長(zhǎng)后期莖中的鉀營(yíng)養(yǎng)向根、葉和籽粒中轉(zhuǎn)移。

2.3 生育性狀分析

玉米收獲后，對(duì)不同地點(diǎn)的生育性狀進(jìn)行分析表明：丘陵和山地2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，施肥后在穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、穗重、穗粒重、出籽率和千粒重上高于未施肥處理，但均不存在顯著性差異，其施肥方式有待改善(表7)。

2.4 肥料貢獻(xiàn)率與養(yǎng)分收獲指數(shù)分析

從表 8可知，丘陵和山地試驗(yàn)點(diǎn)肥料對(duì)玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別為27.98 %和25.09 %，即相應(yīng)的土壤依存率為72.02 %和74.91 %；農(nóng)學(xué)利用率是表示施用肥料的每千克N、P2O5、K2O增產(chǎn)玉米籽的能力。分析表可知，丘陵試驗(yàn)點(diǎn)的農(nóng)學(xué)利用率相對(duì)較高。由此表明：兩地在目前的施肥方式下其肥料利用率較低，其玉米的生產(chǎn)主要還是依靠土壤中的養(yǎng)分供應(yīng)。

表7 玉米生育性狀方差分析

養(yǎng)分收獲指數(shù)是指籽粒中養(yǎng)分吸收量與地上部吸收總量的比值，該指標(biāo)反映了作物生長(zhǎng)后期養(yǎng)分由營(yíng)養(yǎng)體向籽粒轉(zhuǎn)移的強(qiáng)度。表9顯示，兩地N、P、K的收獲指數(shù)范圍分別為：0.63～0.67、0.34～0.66、0.25～0.33，與CK處理相比，C1處理丘陵和山地試驗(yàn)點(diǎn)的NHI、PHI、KHI呈增加趨勢(shì)，特別是PHI呈明顯增加；從地區(qū)來(lái)分析，丘陵試驗(yàn)點(diǎn)在N、P、K的收獲指數(shù)上要高于山地。綜上表明，生長(zhǎng)后期N、P養(yǎng)分由營(yíng)養(yǎng)體向籽粒轉(zhuǎn)移強(qiáng)度高于K，這與前面生長(zhǎng)后期各部位N、P、K的需求規(guī)律基本一致；施肥與不施肥相比，施肥有利于N、P、K養(yǎng)分向籽粒運(yùn)輸，從而增加了收獲期植株養(yǎng)分總量中籽粒養(yǎng)分所占的比例，但增加幅度均較低。

表8 常規(guī)施肥肥料貢獻(xiàn)率

表9 養(yǎng)分收獲指數(shù)分析

3 結(jié)論與討論

實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)和養(yǎng)分高效是轉(zhuǎn)變中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的迫切需求，也是保障我國(guó)糧食安全的長(zhǎng)期需求[16]。因此本文通過(guò)了解四川盆地及山地玉米對(duì)養(yǎng)分的需求特性及當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥模式下肥料的利用情況，為玉米科學(xué)合理施肥和研究配方肥奠定基礎(chǔ)。研究表明：四川盆地及山地地區(qū)玉米肥料養(yǎng)分釋放與玉米植株需求之間的協(xié)調(diào)性較差，即玉米播種～拔節(jié)期肥料釋放養(yǎng)分多，植株需求量少；吐絲～成熟期肥料養(yǎng)分極少或無(wú)，植株需求量多，使得肥料利用率低，嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量與品質(zhì)，因此應(yīng)適當(dāng)減少前期養(yǎng)分供應(yīng)，加大中后期肥料的養(yǎng)分供應(yīng)，以期在玉米籽粒形成時(shí)予于充足的養(yǎng)分，提高玉米產(chǎn)量與質(zhì)量。

作物養(yǎng)分積累是生物量積累的基礎(chǔ)，顯著影響產(chǎn)量的形成。本研究表明，從生育期分析，玉米對(duì)需氮和磷養(yǎng)分的高峰期均為拔節(jié)期～抽雄期和吐絲期～成熟期，占整個(gè)生育期的60 %以上，需鉀高峰期是拔節(jié)期～吐絲期，占整個(gè)生育期的70 %；從部位分析，生育前期N、P、K主要分布在葉和莖中，生育后期N、P主要分布于籽粒中，鉀主要分布于莖和籽粒中，這與趙營(yíng)等人[10-11]的研究結(jié)果基本一致，可見(jiàn)提高玉米生育中后期N、P、K的供給更有利于玉米產(chǎn)量形成。

合理施肥不僅是提高作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)，也是提升土壤養(yǎng)分含量、培肥地力的關(guān)鍵。玉米開(kāi)花后根系養(yǎng)分吸收和營(yíng)養(yǎng)體的轉(zhuǎn)移是子粒養(yǎng)分的主要來(lái)源。李文娟等[17]指出，營(yíng)養(yǎng)器官N、P、K轉(zhuǎn)運(yùn)量分別占子粒養(yǎng)分的54.5 %～60.6 %、56.0 %～85.8 %和52.4 %～100.0 %。本研究表明，四川盆地及山地區(qū)農(nóng)民習(xí)慣施肥模式下，肥料對(duì)玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率變幅為25.09～27.98 %；N、P、K的農(nóng)學(xué)利用率的變幅是4.47～5.81 kg/kg；施肥后N、P、K的收獲指數(shù)范圍分別為：0.65～0.67、0.64～0.66、0.30～0.33，這與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥模式中重氮磷肥、輕鉀肥和前期投入量大于后期的習(xí)慣相關(guān)，使得玉米前期生長(zhǎng)過(guò)旺，后期養(yǎng)分供應(yīng)不足，降低后期玉米籽粒對(duì)養(yǎng)分的吸收，使得籽粒N、P、K養(yǎng)分主要依靠從莖葉中轉(zhuǎn)運(yùn)所得。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者研究表明：不科學(xué)的施肥，造成肥料養(yǎng)分釋放與植株養(yǎng)分吸收不協(xié)調(diào)[18-19]及肥料利用率低[20]，是影響作物產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素。在四川地區(qū)按目前玉米種植的施肥方式，肥料利用率較低，玉米的生產(chǎn)主要依靠土壤養(yǎng)分供應(yīng)，其施肥方式或施肥種類有待進(jìn)一步改進(jìn)。根據(jù)四川的情況可從以下幾個(gè)方面研究，提高肥料利用率：調(diào)整施肥時(shí)間和比例，提高對(duì)鉀肥的重視度，提升作物養(yǎng)分需求與肥料養(yǎng)分釋放的協(xié)調(diào)性，以減少肥料的損失；施用緩/控釋肥[21-22]；根據(jù)研究結(jié)果研制緩釋與速效為一體的玉米專用配方肥，以期減少勞動(dòng)力投入，提高產(chǎn)質(zhì)量。