深松配施控释肥对玉米光合特性及产量的影响

谢国辉，于晓芳，高聚林，胡树平，包海柱，王富贵，刘 剑

（内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特 010019）

控释肥料是指能按照设定的释放率和释放期来控制养分释放的肥料，具有促进作物生长、提高作物叶面积指数及物质积累量的作用[1-3]。然而，控释肥的释放受土壤温度和水分的影响较大[4-6]，且内蒙古地区日常气温低，土温回升慢，使得该地区控释肥的应用效果不佳。

合理的耕作方式不仅可以协调土壤水肥气热间的关系，还能促进作物生长。前人研究表明[7-9]，深松可以打破犁底层，改变土壤结构，改善土壤理化特性，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤温度和保水保墒能力，进而改善作物生长发育状况和提高产量[10]。因此，本研究针对内蒙古地区的气候条件，采用深松耕作调节土壤温湿度，进而调控控释肥养分释放，以探究深松配施控释肥对玉米光合特性及产量的影响。

目前，关于内蒙古地区耕作方式和控释肥对玉米作用效果及机理的研究比较单一，在耕作方式与控释肥二者结合后对玉米各时期光合特性的作用效果还鲜见报道。为此，本研究在包头市土默特右旗的内蒙古农业大学玉米中心试验基地，进行了深松配施控释肥对玉米各生育时期叶片光合、叶绿素等参数影响的研究，以期为该地区玉米高产高效种植过程中采取适宜的耕作和施肥方式提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2017年和2018年在位于包头市土默特右旗的内蒙古农业大学玉米中心试验基地（北纬40.57°，东经110.52°，海拔1 008.62 m）进行。试验地均为沙壤土，0～30 cm 土壤有机质含量平均为25.94 g/kg、碱解氮含量平均为57.03 mg/kg、速效磷含量平均为9.28 mg/kg、速效钾含量平均为147.58 mg/kg，pH 值平均为7.6。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计，共10 个处理组合，耕作方式为主区，施肥模式为副区，大区试验，共计占地0.67 hm2。供试玉米品种为先玉696，种植密度为82 500 株/hm2。其中：耕作方式：深松35 cm（以SS表示）与浅旋15 cm（以RT 表示）。施肥模式：设置不施氮肥为对照、两种耕作方式下分别为CK1和CK2、化肥高产模式（HY）、控释肥高产模式（CN），具体施肥量见表1。

常规施肥模式化肥分别选用尿素（含N 46%，均按3∶7 比例分别于拔节期、大喇叭口期追施）、磷酸二铵（含N 18%、P2O546%，种肥同播）、硫酸钾（含K2O 50%，种肥同播）；控释肥配比为28∶14∶10（纯N∶P2O5∶K2O 量，种肥同播）。其他田间管理同大田生产。

表1 试验处理及施肥量

1.3 测定指标及方法

1.3.1 干物质积累量 分别在拔节期、大喇叭口期、吐丝期、乳熟期、成熟期选取有代表性、长势均匀的3 株玉米，将各器官分开，分别装入牛皮纸袋，放入烘箱中105 ℃杀青30 min，80 ℃恒温烘干后称重。

1.3.2 叶面积指数 分别于拔节期、大喇叭口期、吐丝期、乳熟期采用Sun Scan（SS1-UM-2.0，Delta-t 英国）植物冠层分析仪测定，按对角线方式取3 点采样测定。

1.3.3 净光合速率 分别在拔节期、大喇叭口期、吐丝期、乳熟期，选择生长一致且有代表性的3 株植株挂牌标记，用美国LI-COR 公司产LI-6400 光合测定系统，测定穗位叶中部的净光合速率。

1.3.4 叶绿素相对含量（SPAD） 分别在拔节期、大喇叭口期、吐丝期、乳熟期，采用日本美能达公司生产的手持式SPAD-502 型叶绿素计，测定玉米穗位叶中部的叶绿素相对含量，每叶测定10 点，每个处理测定3 株。

1.3.5 测产及考种 选择有代表性、长势均匀的植株群体（面积为18.0 m2=5.0 m×3.6 m），记录总株数、总穗数、倒伏数；再连续取20 穗记录穗粒数后全部收获，待子粒充分晾晒后测定穗粒数、千粒重和子粒含水量，并计算产量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010 整理数据，SPSS 22.0软件进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同耕作和施肥方式对玉米单株干物质积累量的影响

由表2可知，不同耕作方式下各时期玉米单株干物质积累量表现为：CN＞HY＞CK，各处理都在吐丝期至乳熟期干物质的阶段积累量达到最大，占整个生育时期的31.64%～45.36%。浅旋条件下，CN 的单株干物质积累量在各生育时期分别为53.27，125.89，179.15，293.90，331.80 g，均高于CK和HY，差异显著，且在拔节期和大喇叭口期与HY、CK1的增加量差异达最大，分别提高28.73%，46.43%和14.44，34.30%。深松条件下，CN 的单株干物质积累量在各生育时期分别为57.45，132.05，196.68，314.63，365.58 g，比浅旋条件下的CN 提高4.18，6.16，17.53，20.73，33.78 g，各生育时期SS-CN 较RT-HY、RT-CN、SS-HY 提高的范围为7.05%～38.84%，进一步增加了各时期玉米单株干物质积累量。说明深松配施控释肥有利于玉米各生育时期干物质积累量的提高。

表2 不同处理玉米单株干物质积累量 g

2.2 不同耕作和施肥方式对玉米叶面积指数（LAI）的影响

叶面积指数（LAI）是影响作物吸收光能、决定作物光能利用效率的重要因素。叶面积的大小不仅决定着叶片光合能力的强弱，还能反映出植株干物质的生产能力[11]。不同耕作方式下各时期玉米叶面积指数的测定结果表明（表3），随着生育进程，各处理叶片叶面积指数均呈现先增加后降低的趋势，在吐丝期达最高。浅旋和深松耕作方式各生育时期的叶面积指数均表现为CN 和HY 显著高于CK1和CK2。浅旋与深松耕作方式下，各生育时期，CN 的叶面积指数均高于HY，且均在吐丝期差值达最大，分别为0.59、0.68。各生育时期不同耕作方式下，SS-CN 的叶面积指数在各施肥处理间最大，分别比浅旋控释肥高产模式提高2.34%、14.71%、3.99%、5.87%。各生育时期SS-CN 较RT-HY、RT-CN、SS-HY 提高的范围为2.34%～21.33%，说明深松配施控释肥在各生育时期有利于叶片叶面积指数的提高，尤其在吐丝期对玉米叶面积指数的增加较为明显，这不仅有利于玉米叶片光合能力的提高，还增强了玉米灌浆期的物质积累能力。

2.3 不同耕作和施肥方式对玉米净光合速率（Pn）的影响

由表4可知，随着生育进程的推进，各处理叶片净光合速率均呈现先增加后降低的趋势，在大喇叭口期达最高。浅旋和深松耕作方式各生育时期的净光合速率均表现为：CN 和HY 显著高于CK，CN 较CK 提高的幅度大于HY 较CK 提高的幅度，且在拔节期、大喇叭口期及吐丝期差异显著（P＜0.05）。其中，拔节期不同耕作方式下，CN 的净光合速率均高于HY，显著高于CK，且在深松耕作条件下最高，为15.20［μmol/（m2·s）］。大喇叭口期，SS-CN 的净光合速率最大，分别比SS-CK、SS-HY、RT-CN 高11.52，2.41，3.24［μmol/（m2·s）］。吐丝期，各处理净光合速率表现为：SS-CN＞SS-HY＞RT-CN＞RT-HY＞SS-CK2＞RT-CK1，且SS-CN 比SS-HY、RT-CN 的净光合速率分别提高13.60%，13.75%。各生育时期SS-CN 较RT-HY、RT-CN、SS-HY 提高的范围为2.80%～20.58%，说明深松配施控释肥在各生育时期有利于叶片净光合速率的提高，且在大喇叭口期和吐丝期对玉米净光合速率的增加最为明显。

表3 不同处理的玉米叶面积指数

表4 不同处理的玉米叶片净光合速率 μmol（/m·2s）

2.4 不同耕作和施肥方式对玉米叶绿素相对含量（SPAD）的影响

由表5可知，各处理叶片的SPAD 值都呈先升高后降低的趋势，并在吐丝期达最大。相同耕作方式下，各生育时期各处理SPAD 值表现为：CN＞HY＞CK。不同耕作方式下，拔节期至吐丝期各处理SPAD 值表现为SS-CN＞RT-CN＞SS-HY＞RT-HY＞SS-CK2＞RT-CK1。浅旋条件下，CN 在各生育时期的SPAD值 分 别 为49.13，57.76，61.10，55.20，显 著 高 于CK1（P＜0.05），较HY 在拔节期和大喇叭口期差异显著（P＜0.05），分别提高21.12%，10.63%。深松条件下，CN 在拔节期至吐丝期玉米叶片SPAD 值均显著高于CK2和HY（P＜0.05），且在拔节期差异最大，分别相差11.15 和7.12。SS-CN 与RT-CN 相比，在各生育时期分别提高5.78%，3.83%，7.15%，7.75%。各生育时期SS-CN 较RT-HY、RT-CN、SS-HY 提高的范围为1.48%～24.18%，说明深松配施控释肥有利于玉米各生育时期叶绿素相对含量的提高，较高的叶绿素相对含量不仅保证了玉米叶片可以更长时间地进行光合作用，还为净光合速率的提高奠定了基础。

2.5 不同耕作和施肥方式对玉米产量及产量构成因素的影响

由表6可知，不同耕作方式下，CN 和HY 的产量均显著高于对照（P＜0.05）。其中，浅旋条件下，CN 和HY 分别比CK1增产13.42%，12.83%；深松耕作方式也使产量提高，CN 和HY 分别比CK2增产19.88%，10.82%，CN 提高的幅度较HY 大，且深松条件下CN 的产量最高，为14.41 t/hm2。SS-CN 产量较各处理提高7.94%～22.43%。

表5 不同处理的玉米叶片SPAD 值

从产量构成因素上看，各处理千粒重表现为深松大于浅旋，其中深松条件下CN 处理的千粒重最高，为324.10 g，且显著高于其他处理（P＜0.05）。穗粒数除SS-CK2外，各处理间差异不显著（P＞0.05）。有效穗数各处理间差异不显著（P＞0.05）。说明深松配施控释肥有利于提高玉米的产量，这主要是由于提高了玉米产量构成因素中的千粒重所致。

表6 不同处理的玉米产量及产量构成因素

3 讨论与结论

李立娟[12]等研究表明，深松耕作可以提高玉米后期叶面积指数和干物质积累量，有利于玉米后期地上部物质向子粒的转运。杨俊刚等[13]研究认为，控释肥能显著增加成熟期子粒穗粒数，促进灌浆期间子粒的灌浆速率，增加灌浆期子粒的日增重，从而提高产量。大量研究认为[14-16]，控释肥可以提高玉米叶片的SPAD 值、叶面积指数及群体光合速率。其中，不同种类的控释肥可提高大喇叭口期叶面积指数5.7%～17.3%[17]，吐丝期至成熟期的玉米群体光合速率16.27%～37.02%[18]及吐丝期至成熟期SPAD 值6.49%～14.67%[19]。同时，秦淑俊等[20]研究结果表明，深松和控释尿素处理均有利于玉米叶面积指数的提高，两者耦合可使玉米开花后叶面积指数提高更为显著。

本试验研究表明，深松配施控释肥显著提高了拔节期、大喇叭口期和吐丝期玉米叶片的SPAD 值、LAI 和净光合速率。光合特性的提高促进了玉米的生长发育，提高了玉米拔节期和大喇叭口期的干物质积累量，为玉米产量的提高奠定了基础，并通过提高玉米子粒千粒重显著提升了玉米产量。其中玉米子粒千粒重由303.71 g 提升到324.10 g，产量由13.35 t/hm2提升到14.41 t/hm2。说明深松配施控释肥有利于玉米光合特性的提高，并可以为玉米干物质积累及后期子粒建成提供更有力的保障。

综合分析认为，深松配施控释肥可以提高玉米叶面积指数、净光合速率和叶片SPDA 值，增加干物质积累量，从而提升玉米千粒重和产量。