氮肥运筹对地下滴灌玉米产量的影响

郑 文 生

(黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨 150080)

0　引　言

地下滴灌是通过埋设于地下的滴灌带直接将水和养分均匀、准确输送到作物根部土壤的灌水方法[1-7]。地下滴灌可以根据作物生长情况通过地埋滴灌管适时、适量地将氮肥输送到作物根系附近，满足作物生长对水肥的需求，实现农产品品质改善和产量提高的目的[8,9]。本研究目的是开展地下滴灌氮肥运筹管理对玉米产量的影响研究，利用大田试验，通过设置不同的施氮量和施氮次数，研究地下滴灌氮肥运筹管理对玉米产量的影响，促进水氮调控更加科学合理，为地下滴灌系统应用推广提供依据[10-14]。

1　材料与方法

1.1　试验区概况

黑龙江省水利科技试验研究中心位于东经126°46′，北纬45°22′之间。属于中温带大陆季风性气候，冬长夏短，四季分明，雨热同季，光照充足，全年平均气温在3～4 ℃之间，无霜期在100～160 d，年平均降水量多介于400～650 mm。每年春季(3-5月)回暖快、干燥、多大风，蒸发量和日照时数均为全年最高，降水少，易发生春旱，素有“十年九春旱”。 在试验地取土测定土壤基础理化性状，土壤类型为黑土，根据国际制土壤质地分类标准，0～60 cm剖面的土壤均为粉壤土，土壤平均干容重为1.32 g/cm3，平均饱和含水率为34.58%，田间持水率为27.07%，凋萎系数为15.04%；速效氮含量为154.4 mg/kg，速效磷含量为40.1 mg/kg，速效钾含量为376.8 mg/kg，有机质含量为25.07 g/kg，pH值为7.27。

1.2　试验设计

根据当地玉米种植经验采用基肥+追肥模式进行，各处理施用基肥一致，纯氮量60.0 kg/hm2，有效磷(P2O5)138.0 kg/hm2，有效钾(K2O)81.0 kg/hm2。玉米品种为东福1号，试验采用完全组合设计方法，试验设置追肥次数和追肥量两个因素。参照刘洋[17]在黑龙江省进行的施肥管理模式，设置施氮次数1次(拔节期)和3次(拔节期、抽穗期和灌浆期)两个水平。施氮纯氮量取60、120、180 kg/hm2三个水平，共6个处理，试验设计如表1所列。每个处理3次重复，共计18个试验小区。采用大垄双行种植形式，垄距130 cm，垄上行距45 cm，垄间行距85 cm，株距30 cm，每个处理的小区面积为长4 m，宽2.6 m，每公顷保苗50 000 株玉米，滴灌带埋设于大垄窄行中间，埋深30 cm(见图1)，各处理灌水量相同，灌水次数和灌水时间相同。

表1　试验设计表

图1　地下滴灌示意(单位：cm)

(1)灌水。各处理灌水相同，全生育期灌水3次，分别是拔节期(7月11日)、抽穗期(8月2日)和灌浆期(8月20日)，每次灌水量15 mm。

(2)施氮。根据玉米丰产种植经验在拔节期、抽穗期和灌浆期按照试验设计随水追施氮肥(尿素)；使用30 L压差式施氮罐灌水施氮，在施氮罐的进口和出口分别安装精度为5%的压力表，控制通过施氮罐的压差和系统首部压力，施氮罐出口压力恒定为0.10 MPa，压差控制在0.05 MPa左右。为保证均匀施氮，每次施氮前需要先灌入一定量的清水，系统稳定后进行施氮，最后对系统进行冲洗[15,16]。

1.3　考种测产

考种取样在每个小区取玉米3株，分别测定玉米穗长、秃尖长、穗行数和行粒数，风干后脱粒，测定百粒重、穗粒重、玉米籽粒含水率，将单位面积的产量折算成质量含水率为14%的标准重量(GB 1353-2009，玉米)。

(1)穗长、秃尖长。用尺量测各小区选取样本的穗长、秃尖长。

(2)穗粒数。统计玉米穗行数和每行粒数，计算穗粒数。

(3)百粒重。将测产玉米样品脱粒后随机数取样3次，数取百粒并称其重量，取平均值为百粒重。

1.4　数据处理和统计分析

试验所得数据用Excel和SPSS19软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1　对玉米产量构成要素的影响

玉米产量构成要素是穗长、秃尖长、穗粒数和百粒重，表2是不同施氮次数和不同施氮量玉米穗长、秃尖长、穗粒数和百粒重的平均值和方差分析结果。

表2　施氮次数和施氮量对玉米产量构成要素的影响

注：表中同一列中标有相同小写字母的数字在P=0.05 水平上差异不显著，相同大写字母的数字在P=0.01 水平上差异不显著(LSD 法)；NS 表示差异不显著，*表示在0.05 水平上差异显著，**表示在0.01水平上差异显著。

由表2可知不同施氮次数和施氮量对玉米穗长影响，一次施氮水平各处理之间差异不显著，三次施氮水平，T3N180处理与T3N60处理之间在0.05水平差异显著。在相同施氮量条件下，三次施氮平均玉米穗长比一次施氮处理增加了0.54%，三次施氮各处理玉米穗长分别比一次施氮处理增加了-1.85%、1.78%、1.74%；通过施氮量和施氮次数对玉米穗长主体间效应的检验分析可知，施氮次数、施氮量和交互作用对玉米穗长影响都不显著。

由表2可知不同施氮次数和施氮量对玉米秃尖长影响，一次施氮各处理之间和三次施氮各处理之间差异都不显著。在相同施氮量条件下，三次施氮平均玉米秃尖长比一次施氮处理增加了-10.26%，三次施氮各处理玉米秃尖长分别比一次施氮处理增加了1.69%、-10.32%、-22.43%；通过施氮量和施氮次数对玉米秃尖长主体间效应的检验分析可知，施氮量对玉米秃尖长影响显著，施氮次数和施氮量与施氮次数的交互作用对玉米秃尖长影响都不显著。

由表2可知不同施氮次数和不同施氮量对玉米穗粒数影响，一次施氮各处理之间达到了极显著水平，三次施氮各处理之间差异达到显著水平。在相同施氮量条件下，三次施氮平均玉米穗粒数比一次施氮处理增加了3.51%，三次施氮各处理玉米穗粒数分别比一次施氮处理增加了10.65%、3.46%、-2.12%；通过施氮量和施氮次数对玉米穗粒数主体间效应的检验分析可知，施氮量对玉米穗粒数影响达到极显著水平，施氮次数对玉米穗粒数影响达到显著水平，施氮量与施氮次数的交互作用对玉米穗粒数影响达到显著水平。

由表2可知不同施氮次数和不同施氮量对玉米百粒重影响，一次施氮各处理之间和三次施氮各处理之间差异都不显著。在相同施氮量条件下，三次施氮平均玉米百粒重比一次施氮处理增加了-1.19%，三次施氮各处理玉米百粒重分别比一次施氮处理增加了-2.19%、-0.85%、-0.57%，三次施氮处理都比一次施氮处理相同施氮量的处理百粒重有所下降；通过施氮量和施氮次数对玉米百粒重主体间效应的检验分析可知，施氮次数、施氮量和交互作用对玉米百粒重影响都不显著。

2.2　对玉米产量的影响

表3是不同施氮次数和不同施氮量玉米产量的平均值。

表3　玉米产量的平均值

由表3可知，一次施氮各处理之间差异不显著，在三次施氮条件下，T3N180与T3N60之间在0.05水平差异显著。在相同施氮量条件下，三次施氮平均玉米产量比一次施氮处理提高了7.60%，三次施氮各处理玉米产量分别比一次施氮处理增加了2.29%、11.36%、9.13%，三次施氮处理均比一次施氮处理相同施氮量的处理产量有所提高。

表4是施氮次数和施氮量对玉米产量的主体间效应检验结果。

表4　施氮量和施氮次数对玉米产量主体间效应的检验

由表4可知，施氮次数对玉米产量影响达到极显著水平，施氮量、施氮次数和施氮量交互作用对玉米产量影响不显著，结果与刘洋在东北黑土区膜下滴灌氮运筹管理对玉米产量影响的结果相似[17]。

根据试验数据进行回归分析，建立以施氮次数和施氮量为自变量的玉米产量回归模型。模型如下：

Y=9 861.14+414.00X1+5.15X2(R2=0.681)

式中：Y为玉米产量；X1为施氮次数；X2为施氮量。

对不同施氮次数和施氮量条件下玉米产量回归模型进行方差分析，结果表明，回归方程的拟合检验F=10.392>F0.01=6.36，检验极显著，模型拟合的好。正确反映了玉米产量与施氮次数和施氮量的关系，同时判定系数R=0.8252，说明自变量解释了因变量82.52%的变异性，判定系数较好。

表5是不同施氮次数和施氮量条件下玉米产量回归模型系数显著性检验结果，由表5可知，在施氮次数(X1)、施氮量(X2)两个因素中，施氮次数(X1)对玉米产量的影响最为显著，达到1%的极显著水平，其次是施氮量(X2)，对玉米产量影响达到显著水平。

表5　回归方程系数显著性检验

3　结　语

(1)方差分析可知，一次施氮处理随着施氮量的增加对穗长、秃尖长和百粒重影响不显著，对穗粒数影响极显著，三次施氮处理随着施氮量的增加对秃尖长和百粒重影响不显著，对穗长和穗粒数影响显著；主体间效应分析可知，施氮次数、施氮量及交互作用对穗长和百粒重影响不显著，施氮次数、施氮次数和施氮量的交互作用对秃尖长影响不显著，施氮量对秃尖长、施氮次数对穗粒数、施氮次数和施氮量的交互作用对穗粒数影响差异显著，施氮量对穗粒数影响极显著。

(2)方差分析可知，一次施氮处理随着施氮量的增加对玉米产量影响不显著，三次施氮处理随着施氮量的增加影响显著；主体间效应分析可知，施氮次数对玉米产量影响极显著，施氮量、施氮次数和施氮量的交互作用影响不显著。

(3)回归分析建立了以施氮次数和施氮量为自变量的玉米产量回归模型Y=9 861.14+414.00X1+5.15X2(R2=0.681)，检验极显著，模型拟合的好，正确反映了玉米产量与施氮次数和施氮量的关系。

本试验仅探讨了不同施肥方式对产量和产量构成要素的影响，其生理生化指标和产量形成机制需进一步研究。

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