辽东地区肥料深施对不同密度玉米产量的影响

薛兵东,张丽丽,樊 叶,仇 真,莫姣娇,张嫣然,刘懿萱,周旭梅,王德新

(丹东农业科学院,辽宁 丹东 118109)

我国化肥施用量居世界首位,长期以来的过量施肥,给环境造成了极大的污染[1]。合理的肥料深施,能够促进玉米对养分的吸收从而减少损失,具有很好的经济意义和深远的生态意义。前人对肥料深施对玉米生长发育及产量的影响做了一定的相关研究,氮肥深施15 cm处理玉米根重、根系体积明显增加,促进了根系下移,根系活力显著提高[2],从而有效提高肥料利用效率,有较好的经济效益[3]。大量的研究表明,肥料深施能够显著增加玉米产量[8～10]。也有研究显示肥料施入过深会增加氮素淋失[4],施入过浅会导致氮素的挥发[5～7]。辽东地区玉米产量低,施氮量在300 kg/hm2,氮肥利用率低,因此,研究本区域增密条件下合理的施肥方式,探索玉米产量与资源利用协同提高的途径,对实现玉米生产节本增效和可持续发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2016年在丹东农业科学院(辽宁省凤城市草河区,N40°28′22.66″,E124°07′6.82″)进行。设密度、施肥深度2因素,种植密度设D1为37 500 株/hm2、D2为52 500 株/hm2,施肥深度设深施(种下15 cm)与普通深度(种下5 cm)。以施肥深度为主处理,种植密度为副处理,采用随机区组设计,3次重复,6行区,16 m行长,行距0.6 m,小区面积57.6 m2。肥料深施采用的是施肥机械,通过调整开沟器的深度能够准确的控制肥料的施入深度。玉米品种选用丹玉801,由丹东农业科学院选育。4月30日播种,9月28日收获。基施复合肥600 kg/hm2(N∶P2O5∶K2O含量为28∶10∶12),拔节期追施尿素(N含量为46.4%),总施肥量为N 307 kg/hm2,P2O560 kg/hm2,K2O 117 kg/hm2。5～10月份降雨量为831 mm,活动积温为3 471 ℃。

1.2 测定指标

1.2.1 叶面积指数

在玉米的拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆中期、成熟期取长势一致的植株样品,每小区取3株。用长宽系数法测量植株叶面积。吐丝前叶面积=长×宽×0.5,吐丝期及以后,叶面积=长×宽×0.75。叶面积指数(Leaf area index, LAI)=单株叶面积/单株占地面积。

1.2.2 干物重

将各时期取的植株样品分成茎、叶、雄穗、苞叶、轴、籽粒等部分,在105 ℃烘箱杀青30 min,80 ℃烘干至恒重,测定各部位干物质重,然后求和得出全株干物质重。收获指数HI=籽粒产量/植株干物重×100%。

1.2.3 测产及考种

收获前对各小区的株数、双穗、空秆进行调查,选取中间4行进行实收测产,按含水量14%进行折算,按平均质量取样方法每小区取15穗果穗进行室内风干考种。

1.3 数据处理

数据处理采用Excel 2007和SPSS17.0进行计算、方差分析。

2 结果分析

2.1 肥料深施对玉米产量及产量构成的影响

由表1可以看出,肥料深施显著提高玉米产量,深施处理(S)较普通处理(P)产量增加16.9%。在D1密度下,深施较普通施肥玉米产量提高了20.9%,在D2密度下,深施较普通施肥产量提高了13.0%。肥料深施能够有效增加每hm2的粒数,深施处理(S)较普通处理(P),增加26.0%。高密度(D2)处理较低密度(D1)处理产量提高11.4%,空秆率增加2.4%,千粒重与收获指数差异不显著。

表1 肥料深施对产量构成的影响Table 1 Effects of deep fertilizer application on maize yield component

2.2 肥料深施对玉米干物质积累的影响

玉米的干物质积累状况是影响产量的重要因素。如图1可以看出,肥料深施在玉米吐丝期、灌浆期及成熟期的干物质量均表现为SD1＞PD1,SD2＞PD2,在增加密度的条件下,肥料深施表现为SD2＞SD1,普通施肥表现为PD2＞PD1。

图1 肥料深施对玉米干物质积累量的影响Figure 1 Effects of deep fertilizer application on dry matter accumulation amount in maize

2.3 肥料深施对玉米叶面积发展动态影响

由图2可以看出叶面积指数(Leaf area index,LAI)均呈现S型曲线变化趋势,在大喇叭口期到成熟期,深施处理LAI始终高于普通施肥,不同密度间表现为SD2＞PD2,SD1＞PD1。拔节期不同密度处理间LAI无显著差异,大喇叭口期至灌浆中期表现为D2显著大于D1,成熟期PD1显著低于其他处理。可见,深施肥处理促进LAI增加、并减缓生育后期下降。

图2 肥料深施对玉米叶面积指数发展动态影响Figure 2 Effect of deep fertilizer application on development dynamics of maize leaf area index

3 讨论与结论

肥料深施能够有效的提高玉米的产量,本试验中采用种下深施15 cm处理,产量显著增加,这与前人的研究结果一致[8,11]。李士敏等认为,玉米深施20 cm比深施12 cm产量增加但是未达到显著水平,从经济效益出发认为深施12 cm最佳[3],这可能与不同的气候和土壤的质地条件有关。

辽东地区通过肥料深施能够缓解增加密度后植株后期叶面积指数下降,从而提高了光合性能,同时有效增加吐丝期到成熟期单位面积的干物质积累量,有效增加群体的光合效率和功能期,促进单位面积粒数和干物质积累,从而提高玉米产量和肥料利用率。