株间穴施对夏玉米产量和养分吸收的影响

郭 娅，尹焕丽，常 凤，李岚涛，赵丽芳，张 倩，王宜伦

（河南农业大学资源与环境学院，郑州450002）

0 引言

玉米是中国三大粮食作物之一，在中国粮食安全中起到不可替代的重要作用。2017 年中国玉米种植面积达到4239.90 万hm2，总产量达到2.59 亿t，单产约6110.30 kg/hm2[1]。随着中国人口数量的递增和耕地面积的不断减少，农民单方面追求作物产量和经济效益，存在施肥过量、肥料配比、施肥方式等不合理现象，导致作物吸收利用差，肥料损失、资源浪费[2-3]。为促进农业的可持续发展，IPNI 和IFA 提出“4R”养分管理即选择正确的肥料品种(Right source)、采用正确的肥料用量(Right rate)、在正确的时间(Right time)将肥料施用在正确的位置上(Right place)。目前大多数研究集中在肥料品种、用量和运筹上，施肥位置的不同直接影响肥效发挥和作物产量，合理的施肥位置是实现作物高产，提高肥料利用率的基础[4-6]。

目前中国施肥方式有撒施、条施、穴施和灌溉施肥，玉米上的施肥方式主要以条施和穴施为主[7]。表面撒施养分多集中在土壤表面，与根系的接触面积不够全面，容易造成养分的损失，资源浪费，而根区施肥可保证肥料与根系活性范围达到最佳匹配状态，从而影响养分在土壤中的迁移和转化，影响根系的形态和分布特征，从而影响作物对养分的吸收和向地上部的转移，实现增产的目的[8-11]。采用缓释肥一次性施肥技术不仅能满足作物生育期养分需求替代常规追肥模式，而且能有效降低氮肥损失，提高氮肥利用效率[12-15]。包膜尿素侧下方5 cm 点施成熟期玉米产量，氮磷钾积累量均最高[4]。华北平原夏玉米氮肥底施8～16 cm 是适宜深度，根系有效吸收磷肥的适宜位置为24 cm[16-17]。控释氮肥采用株间穴施能够显著提高夏玉米产量，减量30%仍能在保证产量的基础上促进增产[18]。深松30 cm 基础上氮肥深施15 cm 可促进根系生长，提高玉米产量和氮肥利用率[19]。夏玉米根区施肥优化的施肥位点深度为12 cm[20]。有关夏玉米施肥位置和施肥方式的研究报道多集中在某种单质速效肥料的产量效应、养分吸收或土壤养分盈余等研究方面，关于玉米专用缓释肥的株间穴施及正位穴施效应鲜见报道。本试验基于夏玉米专用缓释肥，研究正位、正行株间穴施和开沟条施3种施肥方式及肥料减量30%穴施对夏玉米产量及养分吸收的影响，以期明确适宜的施肥方式，为夏玉米高产简化施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年6月—10月，在河南省新乡市原阳县河南农业大学现代科教园区(113.56°E，35.63°N)进行。原阳县属于温带大陆性季风气候，年平均日照时数约2144.4 h，年平均气温15.5℃，年平均降水量573.4 mm，无霜期平均205天。种植制度均为小麦-玉米轮作。土壤基础理化性状：pH 7.82，有机质含量18.78 g/kg，有效磷18.86 mg/kg，速效钾181.49 mg/kg，碱解氮53.87 mg/kg。

1.2 试验设计

试验共设5个处理，见表1。

供试肥料为夏玉米专用肥(28-10-12)，其中总氮量的50%为缓释氮素，选用尿素、包膜尿素（缓释氮为树脂、硫黄“双膜双控”包膜尿素，释放期约80天）、大颗粒氯化钾和磷酸一铵为原料进行掺混，施肥量为750 kg/hm2。对照用过磷酸钙(P2O516%)、氯化钾(K2O 60%)。供试玉米品种为‘浚单29’，人工标尺摆播，播种深度3 cm，种植密度为67500株/hm2，试验小区面积为3.6 m×8 m，3次重复，随机区组排列。2种穴施施肥方式处理肥料在播种时分别按照不同的施肥位置施入，常规开沟条施在玉米六叶期开沟施入。病虫草害防治、灌溉等田间管理措施同当地农民习惯一致。

1.3 样品采集与分析

1.3.1 土壤样品分析 在试验整地前采集耕层土壤，用于测定土壤的基础理化性状。用电极法（水土比2.5:1）测定土壤pH 值，重铬酸钾容量法-外加热法测定土壤有机质，Olsen 法测定土壤有效磷，NH4OAc 浸提-火焰光度法测定土壤速效钾，用碱解扩散法测定土壤碱解氮[21]。

1.3.2 植株样品分析 玉米成熟期各小区随机取3株玉米，秸秆与穗分离，在105℃下杀青30 min，温度调到65 ℃烘干至恒重，然后测其秸秆生物量，籽粒生物量，粉碎后用浓H2SO4-H2O2消煮，AA3 全自动流动注射分析仪测定植株全氮、钼锑抗比色法(880 nm)测定植株全磷、火焰光度法测定植株全钾。

表1 不同施肥处理

1.3.3 茎粗和穗位叶叶面积测定 玉米成熟时每个小区标记长势均匀一致植株5株，量取穗位叶长（从叶领到叶尖）和中部宽度，计算得到夏玉米植株穗位叶面积（长宽乘积法）；茎粗为玉米茎基部的厚度，植株地上部近地面第三间偏平向的茎粗，用游标卡尺测量。

1.3.4 调查与计产 成熟期收获各小区中间两行连续30 株玉米，晒干脱粒称重后，以含水量14%折算作为小区产量，另随机取10穗考种，调查穗粒数和千粒重。

1.4 计算统计方法

叶面积、增产率、养分积累量的计算见公式(1)、(2)、(3)。

采用Excel 2016、DPS 7.5和Sigmaplot 12.5软件进行数据统计分析和图表绘制。

2 结果与分析

2.1 不同处理对夏玉米产量及其构成因子的影响

从表2 可以看出，施氮显著增产9.22%～30.89%，株间穴施(R10)较开沟条施(BF)增产3.70%、较70%R10 显著增产19.02%。肥料减量30%产量显著降低12.88%～16.56%，正位穴施与株间穴施产量无显著差异。株间穴施的穗粒数和千粒重均较高，穗粒数较开沟条施提高4.58%。株间穴施较开沟条施具有较好的增产效果。

2.2 不同处理对夏玉米果穗及植株表观性状的影响

施氮增加夏玉米穗粗、穗长和茎粗，分别平均增加6.06%、12.07%和25.61%，显著增加穗位叶面积47.37%～65.53%。各项表观性状均显示，株间穴施＞开沟条施；肥料减量30%株间穴施和正位穴施差异不显著（图1）。株间穴施(R10)夏玉米果穗粗为70%R10的1.88 倍，差异显著。说明株间穴施通过提高夏玉米果穗及植株表观性状提高产量。

2.3 不同处理对夏玉米地上部生物量的影响

图2表明，施氮显著提高夏玉米地上部生物量，提高幅度为14.82%～35.27%。R10 地上部生物量最高，为15627 kg/hm2。株间穴施(R10)较开沟条施(BF)地上部生物量提高3.56%，较70%R10显著提高16.73%；肥料减量30%，地上部生物量显著降低11.28%～15.12%，株间穴施和正位穴施差异不显著。株间穴施较开沟条施更有利于地上部的生物量的积累。

2.4 不同处理对夏玉米氮磷钾养分积累量的影响

如表3 所示，施氮提高玉米植株氮磷钾养分积累量，分 别 提 高29.99%～85.88% ，9.26%～76.76%和36.34%～69.26%。氮磷钾养分积累量均以R10 最高，相 当 于CK 处 理 的1.86、1.77 和1.69 倍。株 间 穴 施(R10)较开沟条施(BF)氮磷积累量显著提高11.24%和19.44%，钾积累提高6.50%；R10 较70%R10 氮磷积累量显著提高39.28%和52.47%，钾积累提高22.03%。肥料减量30%，氮、磷养分吸收显著降低20.13%～30.07%和21.66%～38.19%，同时降低钾向地上部的转移，株间穴施和正位穴施差异不显著。说明株间穴施主要通过促进氮磷向地上部转移，进而实现相对开沟条施的增产效果。

3 讨论

肥料施用的位置效应是指肥料按不同的施肥位置施入土壤后取得的植物生长效应、肥料利用效应、土壤转化效应及环境承受效应等综合效应[4]。施肥位置的不同直接关系到肥效的发挥、作物产量的高低，合理的施肥位置是实现作物高产，提高肥料利用率的基础[5,8]。Nkebiwe 等[6]对1982 年到2015 年40 个田间试验的1022 份数据进行meta 分析，结果发现：与撒施相比，位置施肥产量提高3.7%，养分含量提高11.9%。玉米种肥靠近穴播玉米5 cm 不等间距施肥方式产量和肥效指标最高[22]。根际深施有助于玉米氮素吸收，增加产量和肥料利用效率[23]。李子双等[24]通过两年田间定位试验分层次施控释肥料能显著提高夏玉米的产量，正位沟施产量略高于侧位沟施。本试验研究表明，株间穴施（种侧12.5 cm，种下10 cm）更有利于增产。株间穴施(R10)夏玉米籽粒产量最高为8589.81 kg/hm2较开沟条施产量增加3.70%、较70%R10 显著增产19.02%；肥料减量30%，株间穴施和正位穴施产量差异不显著（表2）。株间穴施(R10)玉米地上部生物量最高，为15626.57 kg/hm2（图2）；株间穴施较开沟条施地上部生物量提高了3.56%；株间穴施(R10)较开沟条施(BF)氮磷积累量显著提高11.24%和19.44%，钾积累提高6.50%（表3）。说明株间穴施较正位穴施和开沟条施更有利于夏玉米对氮、磷、钾养分的吸收，促进地上部的生物量累积，进而增加玉米产量。这与杨云马等[16]针对华北平原玉米底施氮肥适宜深度为种子正下8～16 cm 不同，可能由于本试验中使用缓释肥料采用穴施施肥方式，而其使用尿素采用开沟施肥方式。Wang 等[25]通过根箱试验研究玉米苗期根系形态及苗重发现，包膜肥料施在种子下方更有利于根系的生长伸长，有利于后期植株对养分的吸收利用，可能由于本试验采用大田试验玉米生育期完整，较根箱试验具有更好的田间环境。有研究表明，缓释肥料种子侧下方5 cm 施用能显著提高氮磷吸收及玉米产量[26]；张务帅[18]研究也表明株间穴施显著提高玉米产量。

表2 不同处理对夏玉米产量及其构成因子的影响

表3 不同处理对夏玉米植株氮磷钾积累量的影响 kg/hm2

中国肥料施用量普遍较高，但作物产量和肥料利用率却在逐渐下降。在保障玉米稳产、高产前提下合理的减量施肥旨在寻找作物养分需求与土壤养分供应之间的平衡关系，实现作物高产高效的目的[26]。减量施肥一定程度关系到作物的性状、产量及品质，减施氮肥对烤烟内在化学品质没有显著影响，减量30%有效地提高了烤烟的氮肥利用效率[27]。肥料减量40%番茄果实N、P、K 养分含量最高，有利于促进养分吸收，满足作物需求，有效提高番茄产量，改善番茄品质[28]。6种缓/控释尿素减量20%(N 180 kg/hm2)较普通尿素(N 225 kg/hm2)玉米籽粒产量差异不显著[29]。氮肥减施15%不会造成玉米减产[30]；本试验研究表明，肥料减量30%平均产量为7191.50 kg/hm2，减产14.72%（表2）。肥料减量30%时夏玉米各项农艺指标均下降，R10 农艺指标与其他处理相比较好。减量30%会使地上部养分吸收降低从而使产量降低（表3）。这与尚辉[31]减少氮磷30%玉米产量无明显下降结果不一致，可能是所用肥料、土壤质地和肥料施用方式不同导致本试验减肥30%产量明显下降，具体减少多少肥料用量和常量施肥产量效果一致还需要进一步探索。研究表明，氮肥减施30%较农民习惯施肥量玉米籽粒产量显著下降[32]，本研究肥料减量30%，使产量显著下降，不同施肥方式下氮肥减量30%是否具有减产风险，需要进一步探索。因此，株间穴施较开沟条施更有利于夏玉米地上部氮磷钾养分吸收从而促进产量增加。株间穴施夏玉米专用肥750 kg/hm2具有较好的增产效果，是当前试验条件下较好的施肥管理措施。。

4 结论

株间全量肥料穴施较开沟条施增产3.70%，地上生物量增加3.56%，氮、磷显著增加11.24%和19.44%；肥料减量30%，产量显著降低14.72%。株间穴施较常规开沟条施更有利于夏玉米地上部氮磷钾养分吸收从而促进产量增加。株间穴施夏玉米专用肥750 kg/hm2具有较好的效果，是当前试验条件下较好的施肥管理措施。。