榆林沙区不同有机肥施用量对滴灌玉米拔节期生长及生理性状的影响

李小炜 田丽 白春梅 李晓韬

摘要：采用不同量有机肥作为基肥，研究有机肥对沙区玉米（Zea mays L.）拔节期生长及生理性状的影响。结果表明，随着有机肥施用量的加大，拔节期玉米株高、茎粗、干物质积累量、叶绿素SPAD、N含量、P含量、K含量和光合特征等指标总体呈增加趋势。其中，有机肥施用量在6 750 kg/hm2左右，玉米株高、干重、叶绿素SPAD、光合特征、N含量、P含量、K含量等各项指标达到最佳状态，故施用6 750 kg/hm2左右有机肥作为基肥，是榆林沙区拔节期玉米生长的最佳施肥量。试验也表明，干旱地区施用有机肥，能提高水分生产效率，节约水源。

关键词：玉米（Zea mays L.）；有机肥；拔节期；生长；榆林沙区

中图分类号：S513 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）07-0044-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.07.010

Effects of Different Organic Fertilizer Application Rates on Growth and Physiological Characteristics of Drip Irrigated Maize at Jointing Stage in Yulin Sandy Area

LI Xiao-wei1，TIAN Li1，BAI Chun-mei2，LI Xiao-tao1

（1.Yulin University，Yulin 719000，Shaanxi，China；2.Yulin Eighth Middle School，Yulin 719000，Shaanxi，China）

Abstract： Treatment with different amount of organic fertilizer as base fertilizer，the effects of organic fertilizer on the growth and physiological characters of maize（Zea mays L.） jointing stage at arid area were studied. The results showed that the plant height，stem diameter，dry matter accumulation，chlorophyll SPAD，N，P，K content and photosynthetic characteristics of maize at jointing stage showed an increasing trend with the increase of organic fertilizer application amount. When the fertilization amount of 6 750 kg/hm2，plant height，dry weight， chlorophyll SPAD，photosynthetic characteristics，N，P，the K content of growth，physiological indicators achieved the best condition，so the application of 6 750 kg/hm2 organic fertilizer as base fertilizer was the optimum fertilization in Yulin Sandy Area at jointing stage of maize growth. The experiment also showed that applying organic fertilizer in arid area could improve water production efficiency and save water source.

Key words： maize（Zea mays L.）； organic fertilizer； jointing stage； growth； Yulin Sandy Area

榆林北部為毛乌素南缘风沙草滩区，面积约15 800 km2，占陕西省榆林市总面积的30%左右，属于农牧交错地带，气候干旱少雨，低温，特别是农田生态环境脆弱[1]。在沙区玉米（Zea mays L.）种植过程中，存在土地贫瘠、保水保肥效率低下、化肥使用过多、肥料利用率低下、成本高、产量低、土壤理化结构进一步恶化等问题[2，3]。施用有机肥能够给玉米提供大、中、微量元素均衡营养，显著提高产量，改善土壤物理结构，增加土壤肥力[4，5]，维持沙区农业生态环境，促进沙区玉米栽培、土地利用的可持续发展。

绿肥是传统农业与现代农业的有机结合体[6]，是一种可再生资源，含有优质的营养成分，对提高玉米的产量和品质有很大的促进作用[7-9]，也为合理使用有机肥资源，有机肥替代部分化肥，实现2020年化肥使用零增长目标做出贡献[10]。

拔节期是玉米发育的关键时期，是生长最旺盛的时期，拔节期的株高、茎粗、叶绿素含量等指标，特别是干物质积累量，直接关系着灌浆期营养物质向子粒的转移和最终的产量。但前人对玉米施肥问题的研究多集中于对产量的影响，关于施用有机肥对玉米拔节期生长的影响涉及甚少[11]，而拔节期玉米生长状况恰恰是产量的决定因素。故研究有机肥对玉米拔节期生理生长的影响，在生产实践中具有重大意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于陕西省榆林市榆阳区北郊国家农业科技示范园（109°43′E，38°23′N），位于毛乌素沙漠边缘，属半干旱大陆性季风气候，年降水383 mm，蒸发量约1 900 mm，年日照时间2 900 h，≥10 ℃积温3 000～3 300 ℃，无霜期167 d，土质为风沙土[12]。试验地容重为1.40 g/cm3，总孔隙度45.68%，田间持水量16.82%。土壤pH 8.34，有机质5.46 g/kg，全盐1.12 g/kg，速效氮42.28 mg/kg，速效钾105 mg/kg，速效磷15.42 mg/kg，全磷0.24 g/kg，全氮0.33 g/kg。

1.2 供试品种及肥料

供试玉米品种为陕单609；供试肥料为由绿肥生产的有机肥，N+P2O5+K2O≥5.0%，有机质≥45%。

1.3 试验方法

设置5个施肥处理，分别为施有机肥3 000、 5 250、6 750、8 250 kg/hm2，以不施有机肥作对照（CK）。有机肥播前作为基肥一次施入。各处理统一追施N、P、K滴管肥675 kg/hm2。1个处理3个重复，小区面积65.2 m2，采用宽窄行设计，宽行70 cm，窄行40 cm，株距20 cm。采用水肥一体化管理。

1.4 测定指标及方法

生长指标测定。于拔节期测量各处理株高、茎粗，各小区随机测量20株。各小区随机抽取长势平均的玉米4株，分别测量根、茎、叶的干重，80 ℃下烘烤16 h，称量。

生理指标测定。在拔节期用手持502型SPAD计测定叶绿素含量。光合特征的测定用CI-340手持光合测量仪测定，在晴天，光照较强的11：30、13：00每个小区随机抽取2株，测量2次，测定部位为旗叶叶片中部，测定叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、气孔导度（C）、胞间CO2浓度（IntCO），计算水分利用率（WUE，Pn/E）。归一化值植被指数NDVI每个小区同一高度随机测量20株。

植株N、P、K含量的测定。用H2SO4-H2O2消煮蒸馏法测定全氮含量，用NaOH熔融-钼锑抗比色法测定全磷含量，用火焰光度计读取测定[13]全钾含量。

1.5 统计方法

不同有机肥施用量下玉米株高、茎粗、各器官干重、SPAD、NDVI、N含量、P含量、K含量差异均采用单因素方差分析（One-way ANOVA）。统计学分析采用SAS 8.01数据统计软件。

2 结果与分析

2.1 有机肥施用量对玉米拔节期生长的影响

从图1a可以看出，在拔节期随着有机肥施用量的增加，株高总体呈显著增加趋势（P<0.05），在施肥6 750 kg/hm2左右株高达到最大，继续追加有机肥，对玉米株高不起促进作用。说明在干旱土壤贫瘠地区，施用有机肥促进株高生长效果显著。

从图1b可以看出，随着有机肥施用量的增加，茎粗也呈一个增加趋势，施肥6 750 kg/hm2茎粗相对不施有机肥对照（CK）、施用3 000和5 250 kg/hm2有机肥处理显著增加（P<0.05）。而施肥8 250 kg/hm2和施肥6 750 kg/hm2之间差异不显著，说明拔节期最适施肥量在6 750 kg/hm2左右，进一步增加施肥，由于玉米对有机肥需求量有限，不再对茎粗起促进作用。

从图1c可以看出，随着施肥量的增加，根、茎、叶各器官干物质积累多呈显著增加趋势（P<0.05），充分说明有机肥能显著增加玉米植株对碳水化合物等营养物质的吸收。但施用6 750 kg/hm2和8 250 kg/hm2有机肥处理间根、茎干物质差异不显著（P>0.05），说明施用有机肥约6 750 kg/hm2后，继续增施有机肥作为基肥，对干物质积累作用不大。

从图1d可以看出，单株干物质积累量随着有机肥施用量的增加，近似一个抛物线趋势，在施肥6 750 kg/hm2左右达到最大，可以推断，施用6 750 kg/hm2左右有机肥作为基肥是拔节期玉米干物质积累的最佳施肥量。

综上可知，在榆林沙区施用有机肥能明显提高拔节期玉米的生长状况。株高、茎粗的增加，茎、叶干物质积累的增多，为灌浆期的子粒灌浆提供充分的营养储备，为高产提供基础。施用6 750 kg/hm2有机肥作为基肥是拔节期玉米生长最佳施肥量。

2.2 有机肥施用量对玉米拔节期叶绿素含量（SPAD）的影响

从图2可以看出，随着有机肥施用量的增加，叶绿素含量SPAD总体呈一个增加趋势，因为随着有机肥施用量的增加，各类营养物质增加，特别是N素的增加，能充分促进叶绿素的合成。施用有机肥促进叶绿素的合成，进一步促进光合作用和干物质的积累。

2.3 有机肥施用量对玉米拔节期归一化指数（NDVI）的影响

从图3可以看出，随着有机肥施用量的增加， NDVI总体呈增加趋势，说明把有机肥作为基肥施用，能促进玉米整体生长的均匀性。

2.4 有机肥施用量对玉米拔节期光合特征的影响

由表1可知，随着有机肥施用量的增加，玉米净光合速率呈增加趋势，因为随着有机肥施用量的增加，叶绿素含量由于营养物质的增加，特别是氮肥的增加，导致叶绿素合成增加，数量增多，气孔净吸收CO2量增多，另外有机肥中含有多种中、微量元素，能对光合作用起到促进作用。但当施肥量为8 250 kg/hm2时，净光合速率反而下降，原因可能是由于有机肥施用量的增加，N素增多，过多的N导致叶片可溶性蛋白质含量下降，引起净光合速率降低。

气孔导度未表现出明显规律，原因为不同施肥处理灌水量相同，而气孔的张合状况主要有水分因素所决定。胞间CO2浓度随著施肥量的增加，未表现出明显的规律性，原因为胞间CO2浓度和气孔导度、净光合速率、当时空气中CO2浓度等多个因素均有关系。叶片蒸腾速率随着施肥量的增加，未表现出明显的规律性，因为叶片蒸腾和灌水条件关系最为密切，而各施肥处理灌水量相同。水分利用率总体呈增加趋势，说明增加有机肥施用，能在干旱地区使有限的水分生产更多的干物质。

2.5 有机肥施用量对玉米拔节期整株N、P、K含量的影响

随着有机肥施用量的增加，玉米整株N含量呈显著上升趋势（P<0.05），充分说明了在土地贫瘠的沙区，土壤本身养分不足，增施有机肥能充分为玉米N素积累提供充足的N源。随着有机肥施用量的增加，P含量在不施有机肥（CK）、施用3 000 kg/hm2和5 250 kg/hm2有机肥3个处理整株玉米体内积累量呈显著增加（P<0.05），但在有机肥施用量增加至 5 250 kg/hm2以后变化不显著（P>0.05），充分说明玉米对P素的需求量较少，有机肥施用量超过一定范围，继续增施有机肥，不会继续提高整株玉米P素积累。不同施肥处理K含量随着有机肥施用量的增加呈显著增加趋势（P<0.05），说明营养贫瘠的沙土自带K肥远远不能满足玉米生长需求。

3 小结与讨论

沙区耕地营养物质贫瘠，物理结构脆弱，生态状况薄弱。改善耕地的肥力状况，物理化学性质是首要目标。应放弃过去以高化肥为代价，以掠夺方式破坏生态为代价的追求高产。保护沙区耕地生态，促进可持续发展，重要性应高于对产量的追求。大量施用有机肥是沙区减施化肥、改善土壤生态结构、促进高产的最佳方案。有机肥作为基肥配施化肥，相对单施化肥，能明显促进玉米拔节期株高、茎粗、干物质积累、叶绿素含量等生长指标，并且随着有机肥施用量的增加，各项生长指标呈明显增加趋势，充分说明了土壤贫瘠地区大量施用有机肥增产潜力巨大。

随着有机肥施用量的增加，光合特性，特别是水分利用率也呈一个增加趋势，配合水肥一体滴灌技术，大大节约农业用水，保护沙区生态。几个高有机肥施用量处理，玉米N含量远远高于单施化肥处理，这一方面是有机肥为玉米生长提供N源，另一方面是有机肥能促进作物对无机态氮的吸收，提高化肥氮素利用率，减少土壤化肥残留，促进土壤生态向良性方向发展。

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