交联聚丙烯酰胺(CPA)匹配缓释肥对春玉米产量及农艺指标的影响研究

孙丽惠李中强刘 晶常 程

(辽宁省农业科学院玉米研究所,辽宁 沈阳 110161)

玉米是重要的粮食、饲料、工业原料作物。缓释肥的广泛应用,促进了玉米机械化生产,节约了劳动力成本投入,促进了玉米生产节本增效。聚丙烯酰胺俗称保水剂,交联聚丙烯酰胺(CPA)是其中一种,是具有高吸水性的新型高分子聚合物,其安全环保、无毒无味,最终分解为二氧化碳、水和铵态氮,能够吸收数十倍乃至数百倍于自身体积的水,且可重复吸水放水[1],使用寿命很长。聚丙烯酰胺对土壤结构影响的研究表明,聚丙烯酰胺短期内对小的团聚体粒径影响不大,但对于增加大的团聚体粒的含量有明显效果[2～3],由此可降低土壤容重,增加孔隙度,提高土壤质量[4～5],能够显著降低土壤尿素淋失,增强土壤持肥能力与持水容量[6～7]。聚丙烯酰胺对地上作物植株生长发育的影响研究认为,在干旱区聚丙烯酰胺提高了作物产量、水分利用效率及水分生产率[8～9],邢睿等在玉米育苗基质中加入CPA,提高了玉米苗磷素含量及吸收量,适量浓度的CPA能够提高玉米苗的生物量[10]。也有报道得出,聚丙烯酰胺提高作物产量是有施用量范围的,超量后增产不显著[11]。单德鑫等通过常规化肥匹配不同浓度聚丙烯酰胺的研究认为,聚丙稀铣胺的施入可改善土壤结构,降低容重,提高入渗率,增加含水量,提高株高,增加产量,但差异不显著[12]。基于目前的研究主要集中在CPA浓度对土壤结构、玉米产量及生长发育的影响等研究,而结合生产中广泛采用的长效缓释肥配伍施用的效果研究鲜见报道,且前人结论中对玉米产量及产量形成影响的研究仍存在不一致性,因此本试验设置不同缓释肥与CPA匹配处理,研究其对春玉米产量及生理指标的影响,旨在为春玉米生产的节本增效、高产稳产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2020年在辽宁省农业科学院沈北小洋河试验基地进行,以高产中晚熟玉米品种辽单575(LD575)为试材开展大田试验。试验设置为3个缓释肥(中农舜天生态肥业有限公司,N∶P∶K=26∶10∶12)及3个CPA(北京汉力淼新技术有限公司)施入量,为随机区组设计,共计9个处理,3次重复(见表1)。种植密度为4 000株/667m2,小区面积18.0 m2,春季播前各处理肥料侧深施,田间管理同大田。

表1 试验处理Table 1 Experiment set

1.2 测定项目及方法

1.2.1 生育时期记载记载播种、出苗、拔节、大喇叭口、抽雄、开花、成熟、收获等时期。以群体有1/2植株达到某个生育时期为判定标准。

1.2.2 生理指标测定于喇叭口期、开花期与成熟期关键时期分别进行株高、叶面积及干物质、茎节横截面积等测定。干物质积累为关键时期每处理取3株代表性植株烘干后测恒重。茎节横截面积为开花期测定地上茎基部第三节茎节长、宽数据,依据S=a×b×0.785公式计算,其中,S为茎节面积,a为茎节粗长,b为茎节粗宽。

1.2.3 收获测产、考种成熟时每小区收取中间6 m2果穗脱粒、测含水量、计产,产量折算成标准含水量(14%)的产量。每小区选10穗代表性果穗进行室内考种,调查穗长、穗粗、秃尖、穗粒数、百粒重等指标。

1.3 气象数据

2020年度气象数据见图1。

图1 2020年气象数据Figure 1 Meteorological data in 2020

1.4 数据分析

采用Excel2013和DPS 18.1进行数据处理、作图和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对株高的影响

由图2可见,T5、T6和T9处理的株高较高(311.7 cm、312.3 cm和312.4 cm),而T1和T4较低。缓释肥量的增加和CPA的施入均提升了植株株高。

图2 肥料与CPA匹配对开花期株高的影响Figure 2 Influence of fertilizer matching CPA on plant height in flowering period

2.2 不同处理对茎节横截面积的影响

图3所示,T5、T6、T8、T9处理的基部茎节横截面积较高,而T9处理茎节横截面积最大,为571.5 mm2。增施缓释肥和CPA均增大了茎节横截面积。

图3 肥料与CPA匹配对植株茎节横截面积的影响Figure 3 Influence of matching fertilizer and CPA on the cross-sectional area of plant stem nodes

2.3 不同处理对干物质积累的影响

随着生育期进程推进,各处理单株干物质积累量升高。喇叭口期T6和T9处理显著高于其他处理,T9最高为82.0 g/株;开花期T5、T6、T8和T9显著高于其他处理,T9最高,为243.9 g/株;成熟期T8和T9处理高于其他处理,其中T9最高,地上总干重为431.8 g/株(图4)。

图4 肥料与CPA匹配对植株单株干物重的影响Figure 4 Influence of matching fertilizer and CPA on dry matter weight per plant

2.4 不同处理对LAI的影响

由图5所示,缓释肥和CPA的增施,提高了植株LAI。试验中,T6、T8和T9处理LAI高于其他处理,T9处理最高(4.98),T8处理次之(4.94)。

图5 肥料与CPA匹配对植株花期叶面积指数的影响Figure 5 Influence of fertilizer and CPA matching on leaf area index (LAI) in flowering period

2.5 不同处理对产量及构成因素的影响

方差分析表明,各处理间产量差异达到极显著水平,其中T9产量最高,折核产量达到了845.4 kg/667m2;T6折核产量位居第二(833.5 kg/667m2);T5折核产量位居第三(819.2 kg/667m2),此3个处理间产量差异未达显著水平,但显著高于其他处理(表2)。

表2 CPA与缓释肥匹配对产量及构成因素的影响Table 2 Influence of CPA and slow-release fertilizer matching on yield components

比较产量构成因素得出,各处理间单位面积穗数差异达极显著水平,而穗粒数和百粒重差异达显著水平。其中,T6的单位面积穗数最多(3 990穗);T9处理穗粒数和百粒重最大(777.3粒/穗,33.0 g)。

2.6 不同处理经济效益计算

通过肥料与CPA投入及增益的效果分析,相对于常规对照T7,T6增益最高,为162.7元/667m2,其次为T9(158.7元/667m2)和T5(137.0/667m2)。

表3 效益分析Table 3 Benefit analysis

3 结论

缓释肥施入量在50 kg/667m2和60 kg/667m2处理下,产量高于40 kg/667m2水平;CPA在1.00 kg/667m2水平下,植株生长发育及产量形成过程中优于不施入和0.75 kg/667m2施入量。CPA与肥料配伍对玉米产量及植株生长发育影响显著。本试验中T9处理显著提高了花期株高、干物重、茎粗、LAI,成熟期干物重,穗粒数和百粒重,最终获得了最高产量845.4 kg/667m2,其次为T6处理,二者差异不显著。通过效益分析,T6增益最高,为162.7元/667m2,其次为T9(158.7元/667m2)。因此,综合产量及效益,T6(缓释肥50 kg/667m2匹配CPA 1.00 kg/667m2)增产增益效果较好,其次为T9(缓释肥60 kg/667m2匹配CPA 1.00 kg/667m2)处理。本试验仅对玉米地上部植株指标进行了分析,需进一步对根系及土壤进行完善研究,同时计划进行多年试验验证,增强结论适应性。