張文龍王冀川朱錦泉

(1.塔里木大學(xué)，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院拜城農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站/國(guó)家土壤質(zhì)量阿克蘇觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，新疆 阿克蘇 843000)

引言

作為我國(guó)主要的糧食作物，玉米在種植面積和產(chǎn)量方面占據(jù)首要地位[1，2]，同時(shí)在新疆也是主要的糧食作物之一，僅次于小麥[3]。近年來，新疆通過推廣玉米高產(chǎn)品種、滴灌技術(shù)以及水肥一體化技術(shù)成功提升了玉米產(chǎn)量。然而，伴隨著化肥使用量的增加，過量施肥和不合理的施肥結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了化肥流失率上升。氮、磷、鉀是影響玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的3大關(guān)鍵養(yǎng)分，在滴灌條件下，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在玉米配方施肥方面的研究取得了一系列成果。如，李利敏等[6]和曹環(huán)等[7]研究指出，合理的氮磷鉀配比能夠有效提高產(chǎn)量，其中氮肥的效果最為顯著，其次是鉀肥，磷肥效果最小。此外，隨著肥料施用量的增加，產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。柴育紅等[8]和夏厚禹[9]研究表明，在測(cè)土配方施肥模式下，氮肥利用率和鉀肥利用率接近全國(guó)平均水平，而磷肥利用率則低于平均水平。薛垠鑫等[10]通過設(shè)置不同氮肥、磷肥和鉀肥配比，對(duì)玉米株高、光合速率及產(chǎn)量的肥效進(jìn)行研究表明，最適宜的肥料配施量為氮肥287kg·hm-2、磷肥144kg·hm-2、鉀肥300kg·hm-2。當(dāng)然，最佳的氮、磷、鉀肥配比具有明顯的區(qū)域性。唐漢等[11]、梁飛等[12]、郭玲玲[13]對(duì)其他區(qū)域黃淮海地區(qū)、遼寧地區(qū)、新疆地區(qū)進(jìn)行了測(cè)土配方施肥條件下玉米適宜的氮肥、磷肥和鉀肥配施研究，具有明顯區(qū)域差異性。當(dāng)前研究主要集中氮、磷、鉀配施對(duì)農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量等指標(biāo)的研究，對(duì)于水肥一體化條件下配方施肥研究較少，在南疆地區(qū)的研究成果更是寥寥無幾。為解釋滴灌條件下配方施肥對(duì)玉米生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，本試驗(yàn)在南疆地區(qū)以正播“新玉31號(hào)”為供試材料，通過比較分析不同配方施肥方式對(duì)玉米生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量的變化規(guī)律，旨在確定南疆地區(qū)玉米最佳養(yǎng)分施用配比，為南疆干旱區(qū)玉米合理施肥提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院拜城農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站進(jìn)行，位于新疆拜城縣康其鄉(xiāng)庫爾瑪村，海拔1174.98m，E81°91′54.38″，N41°79′68.42″。屬溫帶大陸性干旱型氣候，年均降水量170mm，蒸發(fā)量1538mm；年均氣溫7.6℃，≥10℃有效積溫3316℃，無霜期163d。試驗(yàn)供試作物為玉米，品種選“新玉31號(hào)”，肥料選用庫車?yán)雠颇蛩?N：46%)，磷肥用富過磷酸鈣(P2O5：30%)，鉀肥用硫酸鉀(K2O：50%)。一膜4行種植，行距配置30cm加50cm加30cm加60cm，株距25cm，小區(qū)面積48.1m2。4月20日播種，4月29日出苗，玉米生長(zhǎng)期間滴灌9～10次，每次灌水定額30～600m3·hm-2。土壤為棕漠土，播種前土壤養(yǎng)分狀況見表1。

表1 0～20cm供試土壤的養(yǎng)分狀況

根據(jù)當(dāng)?shù)赜衩追N植實(shí)際情況，在阿克蘇地區(qū)15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)選擇120個(gè)有代表性的農(nóng)戶地里開展長(zhǎng)期取土化驗(yàn)和施肥調(diào)查，掌握不同區(qū)域、作物、農(nóng)戶施肥品種、施肥方式以及施肥量等基礎(chǔ)信息，探索建立施肥臺(tái)賬制度為優(yōu)化科學(xué)施肥方案奠定基礎(chǔ)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)采用多點(diǎn)重復(fù)對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)，本年度安排3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)置為4個(gè)處理，即配方施肥處理(OPT)，配方施肥無氮處理(OPT-N)，配方施肥無磷處理(OPT-P)，配方施肥無鉀處理(OPT-K)。小區(qū)面積3.7m×13m，共48.1m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。氮磷鉀施用量要根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際，試驗(yàn)采用滴灌灌溉方式，各小區(qū)其他田間管理措施相同。

供試肥料為庫車?yán)瞿蛩?N：46%)，磷肥用富過磷酸鈣(P2O5：30%)，鉀肥用硫酸鉀(K2O：50%)。本試驗(yàn)氮肥40%作基肥，60%分3次分別在大喇叭口期、開花期和灌漿期滴灌隨水追施(每次20%)，磷肥和鉀肥一次性作基肥，在犁地前施入，各處理施肥量見表2。

表2 處理肥料用量

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 樣品采集與測(cè)定

1.3.1.1 土壤分析項(xiàng)目

pH值、有機(jī)質(zhì)、無機(jī)氮、有效磷、有效鉀。

1.3.1.2 植株、籽粒分析項(xiàng)目

氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NYT 2017-2011植物中氮、磷、鉀的測(cè)定。

所有測(cè)試樣品委托新疆農(nóng)科院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所進(jìn)行。

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)

在玉米開花期測(cè)定株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗等生長(zhǎng)指標(biāo)。在成熟期測(cè)定禿尖、產(chǎn)量等指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配肥處理對(duì)玉米生育期的影響

由表3可知，在同一施肥時(shí)期不同施肥量各處理對(duì)玉米生育期沒有明顯的影響。

2.2 不同配肥處理對(duì)玉米農(nóng)藝性狀的影響

由表4可知，不同缺素處理對(duì)玉米農(nóng)藝性狀有一定的影響，配方施肥處理(OPT)玉米株高、穗長(zhǎng)、穗粗等農(nóng)藝性狀均優(yōu)于缺乏氮磷鉀元素處理，禿尖長(zhǎng)度較不同缺素處理短，經(jīng)方差分析，差異顯著(P<0.05)，缺氮處理對(duì)玉米穗位高度也有一定影響(P<0.05)，其他元素缺乏對(duì)玉米穗位高沒有明顯的影響。

2.3 不同配肥處理對(duì)玉米生物量的影響

由表5可知，缺素處理都不同程度的降低了玉米生物量，與OPT相比，OPT-N的相對(duì)生物量為78.51%，OPT-P的相對(duì)生物量為89.86%，OPT-K的相對(duì)生物量為92.73%，表明OPT-N處理下生物量影響最大，其次是OPT-P處理，不施鉀肥影響較小。從收獲指數(shù)來看，OPT和OPT-K最高為0.46，而OPT-N最低為0.44。

2.4 不同配肥處理對(duì)玉米產(chǎn)量結(jié)果表現(xiàn)

由表6可知，各缺素處理對(duì)玉米的畝穗數(shù)、單穗籽粒重、穗粒數(shù)和百粒重均有不同程度的降低影響，進(jìn)而對(duì)總籽粒產(chǎn)量產(chǎn)生了影響。在所有處理中，OPT處理取得了最高的玉米籽粒產(chǎn)量，達(dá)1071kg·667m-2。具體而言，OPT-N對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的影響最顯著，減產(chǎn)高達(dá)31.6%；其次是OPT-P，減產(chǎn)為12.6%；而OPT-K處理減產(chǎn)程度為10.3%。通過方差分析，這些差異均顯著(p<0.05)。綜上所述，不同缺素處理對(duì)玉米產(chǎn)量均有顯著影響，其影響程度排序?yàn)镺PT-N>OPT-P>OPT-K。

表3 玉米施肥時(shí)期及物候期記載表

表4 玉米生育性狀統(tǒng)計(jì)分析

表5 玉米生物量統(tǒng)計(jì)分析

表6 玉米理論產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

2.5 不同配肥處理玉米養(yǎng)分利用率

由表7可知，OPT-N處理明顯降低了玉米的氮素吸收量，同時(shí)也降低了玉米的磷、鉀吸收量。OPT-P明顯降低了玉米的氮、磷吸收量，但沒有降低了玉米的鉀吸收量。OPT-K明顯降低了玉米的鉀吸收量，同時(shí)也降低了玉米的氮、磷吸收量。表明不施肥明顯限制了玉米的養(yǎng)分吸收。

配方施肥(OPT)處理，氮、磷、鉀肥的利用率分別為40.97%、27.64%、59.12%。深入研究了正播玉米測(cè)土配方施肥情況下氮肥、磷肥和鉀肥的肥料利用率，為農(nóng)民玉米施肥提供了理論支持。整體而言，配方施肥處理在各項(xiàng)指標(biāo)上均優(yōu)于缺素處理，明顯提高了玉米產(chǎn)量。相較之下，在缺素處理中，各缺素不同程度地減低了玉米產(chǎn)量，其中缺氮的影響最為顯著，其次是缺磷，而缺鉀的影響最小。

表7 玉米養(yǎng)分吸收量

2.6 產(chǎn)量與玉米生理生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性分析

產(chǎn)量作為玉米最重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，與生理生長(zhǎng)存在一定關(guān)系。玉米產(chǎn)量與其他指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系見圖1。由圖1可知，玉米產(chǎn)量與株高、穗位高穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)均呈現(xiàn)線性關(guān)系，決定系數(shù)R2分別為0.64、0.52、0.76、0.65、0.72，根據(jù)擬合方程可知，產(chǎn)量與生長(zhǎng)指標(biāo)存在一定相關(guān)性，穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)也與產(chǎn)量相關(guān)性較高，這也直接說明凈穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)一定程度上能反映產(chǎn)量水平，而其他指標(biāo)雖具有相關(guān)性，但代表性不強(qiáng)。

圖1 產(chǎn)量與玉米生理生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 結(jié)論

試驗(yàn)研究區(qū)域土壤施肥狀況和大田不同配肥處理試驗(yàn)結(jié)果來看，N、P、K元素缺任何一個(gè)都會(huì)對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成有一定的影響，說明為了獲得高產(chǎn)，需要進(jìn)行合理培肥，具體哪種元素肥料有多大程度上影響玉米生長(zhǎng)發(fā)育或不同元素肥料對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育具體以什么方式影響需要進(jìn)一步研究。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，初步推薦研究區(qū)域滴灌玉米氮磷鉀施肥量分別控制在N 225kg·hm-2，P2O5172.5kg·hm-2，K2O 90kg·hm-2左右，可最大限度地確保玉米產(chǎn)量達(dá)到節(jié)本增效的目的。