南疆春播玉米不同配方施肥对玉米生长发育的影响

张文龙王冀川朱锦泉

(1.塔里木大学，新疆 阿拉尔 843300；2.新疆农业科学院拜城农业试验站/国家土壤质量阿克苏观测实验站，新疆 阿克苏 843000)

引言

作为我国主要的粮食作物，玉米在种植面积和产量方面占据首要地位[1，2]，同时在新疆也是主要的粮食作物之一，仅次于小麦[3]。近年来，新疆通过推广玉米高产品种、滴灌技术以及水肥一体化技术成功提升了玉米产量。然而，伴随着化肥使用量的增加，过量施肥和不合理的施肥结构导致了化肥流失率上升。氮、磷、钾是影响玉米生长和产量的3大关键养分，在滴灌条件下，国内外学者在玉米配方施肥方面的研究取得了一系列成果。如，李利敏等[6]和曹环等[7]研究指出，合理的氮磷钾配比能够有效提高产量，其中氮肥的效果最为显著，其次是钾肥，磷肥效果最小。此外，随着肥料施用量的增加，产量呈现先增加后降低的趋势。柴育红等[8]和夏厚禹[9]研究表明，在测土配方施肥模式下，氮肥利用率和钾肥利用率接近全国平均水平，而磷肥利用率则低于平均水平。薛垠鑫等[10]通过设置不同氮肥、磷肥和钾肥配比，对玉米株高、光合速率及产量的肥效进行研究表明，最适宜的肥料配施量为氮肥287kg·hm-2、磷肥144kg·hm-2、钾肥300kg·hm-2。当然，最佳的氮、磷、钾肥配比具有明显的区域性。唐汉等[11]、梁飞等[12]、郭玲玲[13]对其他区域黄淮海地区、辽宁地区、新疆地区进行了测土配方施肥条件下玉米适宜的氮肥、磷肥和钾肥配施研究，具有明显区域差异性。当前研究主要集中氮、磷、钾配施对农艺性状、产量等指标的研究，对于水肥一体化条件下配方施肥研究较少，在南疆地区的研究成果更是寥寥无几。为解释滴灌条件下配方施肥对玉米生理生长及产量的影响，本试验在南疆地区以正播“新玉31号”为供试材料，通过比较分析不同配方施肥方式对玉米生理生长及产量的变化规律，旨在确定南疆地区玉米最佳养分施用配比，为南疆干旱区玉米合理施肥提供理论和技术依据。

1 材料和方法

1.1 试验概况

试验地点在新疆农业科学院拜城农业试验站进行，位于新疆拜城县康其乡库尔玛村，海拔1174.98m，E81°91′54.38″，N41°79′68.42″。属温带大陆性干旱型气候，年均降水量170mm，蒸发量1538mm；年均气温7.6℃，≥10℃有效积温3316℃，无霜期163d。试验供试作物为玉米，品种选“新玉31号”，肥料选用库车昆仑牌尿素(N：46%)，磷肥用富过磷酸钙(P2O5：30%)，钾肥用硫酸钾(K2O：50%)。一膜4行种植，行距配置30cm加50cm加30cm加60cm，株距25cm，小区面积48.1m2。4月20日播种，4月29日出苗，玉米生长期间滴灌9～10次，每次灌水定额30～600m3·hm-2。土壤为棕漠土，播种前土壤养分状况见表1。

表1 0～20cm供试土壤的养分状况

根据当地玉米种植实际情况，在阿克苏地区15个乡镇选择120个有代表性的农户地里开展长期取土化验和施肥调查，掌握不同区域、作物、农户施肥品种、施肥方式以及施肥量等基础信息，探索建立施肥台账制度为优化科学施肥方案奠定基础。

1.2 试验设计

田间试验采用多点重复对比试验设计，本年度安排3个点进行，试验设置为4个处理，即配方施肥处理(OPT)，配方施肥无氮处理(OPT-N)，配方施肥无磷处理(OPT-P)，配方施肥无钾处理(OPT-K)。小区面积3.7m×13m，共48.1m2，随机区组排列，重复3次。氮磷钾施用量要根据当地生产实际，试验采用滴灌灌溉方式，各小区其他田间管理措施相同。

供试肥料为库车昆仑尿素(N：46%)，磷肥用富过磷酸钙(P2O5：30%)，钾肥用硫酸钾(K2O：50%)。本试验氮肥40%作基肥，60%分3次分别在大喇叭口期、开花期和灌浆期滴灌随水追施(每次20%)，磷肥和钾肥一次性作基肥，在犁地前施入，各处理施肥量见表2。

表2 处理肥料用量

1.3 测定项目及方法

1.3.1 样品采集与测定

1.3.1.1 土壤分析项目

pH值、有机质、无机氮、有效磷、有效钾。

1.3.1.2 植株、籽粒分析项目

氮、磷、钾养分含量。依据国家标准NYT 2017-2011植物中氮、磷、钾的测定。

所有测试样品委托新疆农科院土壤肥料与农业节水研究所进行。

1.3.2 生长指标

在玉米开花期测定株高、穗位高、穗长、穗粗等生长指标。在成熟期测定秃尖、产量等指标。

2 结果与分析

2.1 不同配肥处理对玉米生育期的影响

由表3可知，在同一施肥时期不同施肥量各处理对玉米生育期没有明显的影响。

2.2 不同配肥处理对玉米农艺性状的影响

由表4可知，不同缺素处理对玉米农艺性状有一定的影响，配方施肥处理(OPT)玉米株高、穗长、穗粗等农艺性状均优于缺乏氮磷钾元素处理，秃尖长度较不同缺素处理短，经方差分析，差异显著(P<0.05)，缺氮处理对玉米穗位高度也有一定影响(P<0.05)，其他元素缺乏对玉米穗位高没有明显的影响。

2.3 不同配肥处理对玉米生物量的影响

由表5可知，缺素处理都不同程度的降低了玉米生物量，与OPT相比，OPT-N的相对生物量为78.51%，OPT-P的相对生物量为89.86%，OPT-K的相对生物量为92.73%，表明OPT-N处理下生物量影响最大，其次是OPT-P处理，不施钾肥影响较小。从收获指数来看，OPT和OPT-K最高为0.46，而OPT-N最低为0.44。

2.4 不同配肥处理对玉米产量结果表现

由表6可知，各缺素处理对玉米的亩穗数、单穗籽粒重、穗粒数和百粒重均有不同程度的降低影响，进而对总籽粒产量产生了影响。在所有处理中，OPT处理取得了最高的玉米籽粒产量，达1071kg·667m-2。具体而言，OPT-N对玉米籽粒产量的影响最显著，减产高达31.6%；其次是OPT-P，减产为12.6%；而OPT-K处理减产程度为10.3%。通过方差分析，这些差异均显著(p<0.05)。综上所述，不同缺素处理对玉米产量均有显著影响，其影响程度排序为OPT-N>OPT-P>OPT-K。

表3 玉米施肥时期及物候期记载表

表4 玉米生育性状统计分析

表5 玉米生物量统计分析

表6 玉米理论产量及产量构成

2.5 不同配肥处理玉米养分利用率

由表7可知，OPT-N处理明显降低了玉米的氮素吸收量，同时也降低了玉米的磷、钾吸收量。OPT-P明显降低了玉米的氮、磷吸收量，但没有降低了玉米的钾吸收量。OPT-K明显降低了玉米的钾吸收量，同时也降低了玉米的氮、磷吸收量。表明不施肥明显限制了玉米的养分吸收。

配方施肥(OPT)处理，氮、磷、钾肥的利用率分别为40.97%、27.64%、59.12%。深入研究了正播玉米测土配方施肥情况下氮肥、磷肥和钾肥的肥料利用率，为农民玉米施肥提供了理论支持。整体而言，配方施肥处理在各项指标上均优于缺素处理，明显提高了玉米产量。相较之下，在缺素处理中，各缺素不同程度地减低了玉米产量，其中缺氮的影响最为显著，其次是缺磷，而缺钾的影响最小。

表7 玉米养分吸收量

2.6 产量与玉米生理生长指标的相关性分析

产量作为玉米最重要的经济指标，与生理生长存在一定关系。玉米产量与其他指标间的相关关系见图1。由图1可知，玉米产量与株高、穗位高穗长、穗粗、秃尖长均呈现线性关系，决定系数R2分别为0.64、0.52、0.76、0.65、0.72，根据拟合方程可知，产量与生长指标存在一定相关性，穗长、穗粗、秃尖长也与产量相关性较高，这也直接说明净穗长、穗粗、秃尖长一定程度上能反映产量水平，而其他指标虽具有相关性，但代表性不强。

图1 产量与玉米生理生长指标的相关性分析

3 结论

试验研究区域土壤施肥状况和大田不同配肥处理试验结果来看，N、P、K元素缺任何一个都会对玉米生长发育和产量形成有一定的影响，说明为了获得高产，需要进行合理培肥，具体哪种元素肥料有多大程度上影响玉米生长发育或不同元素肥料对玉米生长发育具体以什么方式影响需要进一步研究。根据试验研究结果，初步推荐研究区域滴灌玉米氮磷钾施肥量分别控制在N 225kg·hm-2，P2O5172.5kg·hm-2，K2O 90kg·hm-2左右，可最大限度地确保玉米产量达到节本增效的目的。