不同施氮水平对春玉米伟科702干物质积累及转运的影响

李媛媛,杨恒山,范秀艳,李莹莹,刘 晶,吕登宇

(内蒙古民族大学 农学院,内蒙古 通辽 028000)



不同施氮水平对春玉米伟科702干物质积累及转运的影响

李媛媛,杨恒山,范秀艳,李莹莹,刘 晶,吕登宇

(内蒙古民族大学 农学院,内蒙古 通辽 028000)

为进一步推进玉米的减肥增效,以内蒙古西辽河平原主推玉米品种伟科702为供试材料,采用田间试验方法,在0，210，300，390 kg/hm24个施氮水平下,研究春玉米干物质积累、转运和氮肥利用率的差异性,以期为该品种确定适宜的施氮水平提供理论参考。结果表明,吐丝期之前,干物质积累量随施氮水平的增加而提高;吐丝期之后干物质积累量施氮300 kg/hm2较施氮390 kg/hm2更大,干物质积累的最大速率也出现在300 kg/hm2施氮水平。从完熟期物质积累的构成来看,茎和苞叶以施氮390 kg/hm2处理最大,而穗轴和籽粒则以施氮300 kg/hm2最大。随施氮水平的提高,同化物转运量、转运速率和对籽粒贡献率总体上呈增加趋势,但不同器官之间存在明显差异。茎、穗转运贡献率随施氮水平的增加呈先升后降的趋势,以300 kg/hm2处理最高;叶转运贡献率随施氮水平的增加而增加,以390 kg/hm2处理最高。籽粒产量、经济系数和氮肥农学利用率均以300 kg/hm2施氮水平最大。在试验地区,300 kg/hm2施氮水平为春玉米伟科702高产栽培适宜的施氮水平。

伟科702;施氮水平;干物质;积累;转运

干物质积累是籽粒产量形成的物质基础[1-2],是决定玉米产量的主要因素[3-4]。氮素能提高玉米干物质的积累量,但不同器官间存在明显差异[5]。不同的施氮量对玉米的生长及产量有不同影响,充分发挥氮肥在农业生产中的作用及提高氮肥的利用率十分必要[6]。在一定范围内增加氮肥用量可增加玉米干物质积累速率,进而提高产量[7]。但过量施氮,不但造成肥料浪费影响种植收益,而且增加氮向地下淋溶的风险[8-10]。国内外学者在玉米干物质积累转运方面开展了大量研究[11-23],但关于高密度种植条件下不同施氮水平对春玉米干物质积累与转运、产量、经济系数、氮肥农学利用率的研究较少。

伟科702玉米新品种是金苑种业和伟科作物育种科技两大公司共同选育,于2012年通过国家审定并于2013年定为农业部主导推介品种。该品种在内蒙古西辽河平原大田生产中表现突出,种植面积迅速扩大,极有可能成为当地玉米的换代品种。为配合这一良种的推广并合理控制氮肥用量,在中等肥力土壤和灌溉条件下,探讨高密度种植条件下不同施氮水平对春玉米伟科702干物质积累及转运的影响,为西辽河平原地区玉米超高产减肥增效提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2014年在内蒙古民族大学试验农场进行。试验地位于43°36′N、122°22′E,海拔178 m,年平均气温6.4 ℃,多年平均降水量为400 mm(多集中在7-9月),为大陆性季风气候。试验田地块平整,水利设施好,土壤为灰色草甸土。播前土壤养分状况:有机质18.42 g/kg,全氮0.94 g/kg,碱解氮73.57 mg/kg,速效磷25.11 mg/kg,速效钾96.38 mg/kg,pH值8.2。

1.2 试验设计

以春玉米伟科702为供试品种。试验设0,210,300,390 kg/hm24个施氮水平,分别以T0、T1、T2、T3表示,3次重复,随机排列,小区面积为60 m2。各处理氮肥均以种肥、拔节肥、大喇叭口肥按1∶3∶6 施用。试验地旋耕灭茬,4个施氮水平种植密度相等(8.25 万株/hm2)且等行距(50 cm)种植。4月28日播种,9月30日收获测产。4个处理底施P2O5(过磷酸钙)160 kg/hm2、K2O(硫酸钾)250 kg/hm2,追肥结合浇水进行,生育期浇水4次,铲、耥3次。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质重在拔节期V6、大喇叭口期V12、吐丝期R1、乳熟期R3、完熟期R6共计5个时期,分别于每个小区取代表性植株3株,按叶、茎、穗等器官分离,105 ℃下杀青30 min,在65 ℃下烘干至恒重量后称量。

1.3.2 计算公式 吐丝后同化物转运量AT(g/株)=开花期营养器官干质量-成熟期营养器官干质量[24];吐丝后同化物转运效率ATE(%)=吐丝后同化物转运量AT(g/株)/开花期营养器官干质量×100[25];吐丝后转运同化物对籽粒贡献率ATC(%)=同化物转运量/粒重×100[26];氮肥农学利用率ANUE(kg/kg)=(施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量)/施氮量[27]。

1.3.3 数据处理 采用Excel进行数据处理、作图;运用SPSS进行统计分析、显著性分析。

2 结果与分析

2.1 四个施氮水平对春玉米伟科702干物质积累的影响

由图1可知,随着生育进程,各处理伟科702干物质积累量呈现“慢-快-慢”的动态变化。在吐丝期以前,干物质积累量以T3最大,T2次之,T0最小。不同施氮水平对吐丝期以前的干物质积累影响较小,但对吐丝期以后的影响逐渐增大,T2、T3均高于其他处理。在完熟期,T2处理干物质积累量最高,说明T2处理更有利于伟科702干物质积累。

图1 四个施氮水平对伟科702干物质积累的影响

由表1可见,对伟科702干物质的动态积累拟合曲线,4个施氮水平地上部分干物质积累量y与出苗后天数x的增长过程符合Logistic方程:y=k/(1+a×exp-bx)。其相关系数都达到了极显著水平。计算其特征值可知,最大干物质积累速率均以T2最大,T1次之,T0最小,T2分别较T1、T3、T0高7.07%，31.12%，45.31%。

表1 四个施氮水平对伟科702地上部分干物质积累的Logistic方程

表2表明,吐丝期伟科702干物质积累总体上随施氮水平的增加而增加。各处理叶、茎及干物质总和均以T3最大,T2次之,T0最小。T3处理叶、茎干物质积累量分别较T0处理高29.83%，36.70%，说明施氮在不同器官间存在差异且对茎的干物质积累快于对叶的干性质积累。T2处理穗干物质积累量极显著高于T1和T0,说明T2施氮水平更有利于穗干物质积累。

表3表明,完熟期叶、茎干物质积累量较吐丝期均有明显下降,各器官干物质积累量均为籽粒>茎>叶>穗轴>苞叶。茎、苞叶干物质积累量以T3最高,而穗轴和籽粒干物质积累量则以T2最高,说明T2施氮水平更有利于籽粒干物质积累。

表2 四个施氮水平对伟科702吐丝期干物质积累的影响

注:数据后不同大小写字母表示差异达0.01、0.05显著水平。表3，5同。

Note:Different capital letters and small letters respectively show significantly different at the 0.01 and 0.05 probability levels.The same as Tab.3，5.

表3 四个施氮水平对伟科702完熟期干物质积累的影响

2.2 四个施氮水平对春玉米伟科702同化物转运的影响

玉米籽粒的形成是由叶和茎中贮存的营养物质向穗转移,尤其是向籽粒中转移[28]。表4表明,随施氮水平的提高,各器官同化物转运量、转运效率和对籽粒贡献率总体上较T0处理有所增加,但在不同器官之间存在明显差异,表现为穗部最小。茎、穗呈先增加后降低趋势,T2处理最高;叶呈增加趋势,T3处理最高。叶和茎的同化物转运量大于穗部,说明对伟科702同化物转运量来说,叶和茎起决定作用。T0处理穗的同化物转运量为-0.09 g/株,说明氮素不足造成穗轴和苞叶大量吸收叶和茎转运的同化物。适宜的施氮水平有利于生育后期干物质向籽粒中转运。

表4 四个施氮水平对伟科702同化物转运量、转运效率及对籽粒贡献率的影响

2.3 四个施氮水平对春玉米伟科702产量、经济系数和氮肥农学利用率的影响

由表5可见,4个施氮水平伟科702的产量、经济系数和氮肥农学利用率均以T2处理最大,T1次之,T0最小。说明在一定范围内随施氮量提高而增加,但过量施氮导致产量、经济系数及氮肥农学利用率下降。

表5 四个施氮水平对伟科702产量、经济系数

3 讨论与结论

戴明宏等[1]研究指出,吐丝后春玉米各器官干物质积累表现为籽粒>茎鞘>叶片>穗轴>苞叶。李飒等[17]研究指出,干物质积累高峰在吐丝后出现,且吐丝后干物质积累与籽粒产量密切相关。杨恒山等[29]研究指出,干物质积累量、积累率对产量贡献率均表现为吐丝后显著。本试验中,干物质积累量随施氮水平的提高呈先增加后减少趋势。吐丝期以前,干物质积累量随施氮水平的增加而提高,以T3最大,T2次之,T0最小,这可能是因为T3施氮量较高,植株营养生长速度加快,干物质积累多。吐丝期之后,干物质积累量T2较施氮T3更大,干物质积累的最大速率也出现在T2施氮水平下,导致T3处理低于T2处理的原因可能是T3处理前期营养过剩,茎叶徒长,使其茎、叶中同化物向籽粒中转运受阻,转运率下降。从完熟期物质积累的构成来看,茎和苞叶以施氮T3处理最大,而穗轴和籽粒则以施氮T2处理最大。

籽粒干物质来源于两方面,一方面是花后籽粒中光合产物及贮藏性干物质再转移,另一方面是花前营养器官中的同化产物[30-32]。徐祥玉等[24]研究指出,干物质转运量对籽粒贡献率的影响为不施氮处理中穗部为负值,施氮后则为正值。张瑞富等[5]研究指出,转运量干物质转运量随施氮量增加而增大,干物质转运效率穗部最小。本试验中,随施氮水平的提高,同化物转运量、转运效率和对籽粒贡献率总体上呈增加趋势,转运量以T3处理最高,达51.58 g/株,T0处理最低,仅20.23 g/株。T2处理分别较T3 处理低2.91 g/株,较T0处理高28.44 g/株,可见施氮对干物质的转运有明显的促进作用。茎、叶和穗同化物转运量分别为11.54～24.77 g/株、8.79～27.84 g/株和-0.09～7.23 g/株,且同化物转运量叶>茎>穗。茎、穗同化物转运量、转运效率和对籽粒贡献率随施氮水平的增加呈先升后降的趋势,以T2处理最高,T0处理最低。李青军等[20]研究指出,施氮对玉米增产显著,随施氮量增加,与不施肥相比,玉米价格最高可增收9 343.65元/hm2。张玉芹等[30]研究指出,玉米植株产量随施氮水平的提高呈现先升后降的趋势。本试验中,籽粒产量、经济系数及氮肥农学利用率均以T2施氮水平最大,说明T2处理更有利于协调玉米生育后期的源与库之间的关系。

本试验表明,施氮量为210 kg/hm2时,因氮肥不足而影响春玉米伟科702的生长和产量的增加;施氮量为390 kg/hm2时,因氮素过量伟科702植株茎叶徒长,影响生育后期籽粒干物质的积累,同时造成肥料浪费、环境污染、经济系数较低;施氮量为300 kg/hm2时,能有效地增加干物质积累及向籽粒转运,提高春玉米伟科702品种的产量,又能增加氮肥农学利用率,减少不必要的生产投入,从而增加农户收入。因此,300 kg/hm2施氮水平是该试验地区超高产春玉米伟科702品种生育过程中适宜的施氮水平。

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Effects of Different Nitrogen Levels on Dry Matter Accumulation and Transportation of Spring Maize Weike 702

LI Yuanyuan,YANG Hengshan,FAN Xiuyan,LI Yingying,LIU Jing,LÜ Dengyu

(College of Agronomy,Inner Mongolia University for Nationalities,Tongliao 028000,China)

For the further promotion of fertilizer loss efficiency in maize,taking the original variety Weike 702 as tested materials in Inner Mongolia West Liaohe Plain,using field test method in 0,210,300 and 390 kg/ha under the four nitrogen levels,differences on dry matter accumulation,transportation and nitrogen fertilizer utilization rate,in order to determine the suitable nitrogen level and provide theoretical reference for the variety.The results showed that before silking stage,dry matter accumulation increased with the increased of nitrogen fertilizer;after silking stage,dry matter accumulation of 300 kg/ha was more than 390 kg/ha,dry matter accumulation of maximum rate also appeared in 300 kg/ha nitrogen level.From the composition of dry matter accumulation in full ripe stage,stems and bracts under the nitrogen level of 390 kg/ha reached the maximum,and cob and grain in 300 kg/ha reached the maximum.With the increased of nitrogen application levels,the amount of assimilation transportation,transportation rate and the contribution rate to grain showed an increasing trend,but there were significant differences among different organs.The transportation rate of stem and spike increased first and then decreased with the increased of nitrogen application levels,the highest in 300 kg/ha treatment,leaf transportation rate increased with the increased of nitrogen application,which was the highest in 390 kg/ha treatment.The grain yield,economic coefficient and the agronomic efficiency of nitrogen fertilizer were highest at 300 kg/ha nitrogen level.In the study area,the level of nitrogen application of 300 kg/ha was the suitable nitrogen application level in the high yield cultivation of spring maize Weike 702.

Weike 702;Nitrogen levels;Dry matter;Accumulation;Transportation

2016-07-31

国家科技支撑计划项目(2013BAD07B04);内蒙古民族大学科学研究项目(NMDYB15014)

李媛媛(1982-),女,河北唐山人,讲师,硕士,主要从事作物栽培研究。

杨恒山(1967-),男,内蒙古兴和人,教授,博士,主要从事作物高产栽培教学与研究。

S513

A

1000-7091(2016)05-0228-05

10.7668/hbnxb.2016.05.035