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不同施氮方式对玉米年际产量及氮吸收的影响

2024-05-19 来源:客趣旅游网
沈阳农业大学学报,2013—08,44(4):475—478 nalofJour Shenyang Agricultural University,2013—08。44(4):475—478 不同施氮方式对玉米年际产量及氮吸收的影响 刘慧颖 ,一,华利民 ,韩晓日 (1.沈阳农业大学土地与环境学院,沈阳110161;2.辽宁省农业科学院植物营养与环境资源研究所,沈阳110161) 摘要:研究不同施氮方式对玉米产量及植株氮吸收的影响。利用3年定位试验,设置对照处理、农民习惯施肥处理、优化施肥处 理、优化施肥+秸秆还田处理、缓控释肥料处理。结果表明:缓控释肥处理与秸秆还田配化肥处理产量居高,3年平均产量比对照 增产18.50%和17.90%。缓控释肥料处理的氮肥农学利用率、氮收获指数、籽粒氮积累量都高于秸秆还田处理,而植株氮累积量、 肥料利用率则是秸秆还田处理表现较好。建议用减氮2O%的缓控释肥一次性施入或者配合秸秆全量还田代替农民习惯施肥方 式。从产量和品质兼顾的角度看,应用缓控释肥料的效果略微好于秸秆还田配化肥的施用。 关键词:氮肥;玉米;产量;氮吸收;缓控释肥料 DOI:10.39696.issn.1000—1700.2013.04.019 中图分类号:S513:¥147.5 文献标识码:A 文章编号:1000—1700(2013)4—0475—04 0Effect of Diferent Methods of N Application on Inter-annual Yield of maize,Plant N Uptake in Loamy Meadow Soils LIU Hui-ying ,HUA Li—min ,HAN Xiao-ri (1.College of Land and Environment,Shenyang Agncultural University,Shenyang 1 10161,China;2.Institute of Plant Nutrition and Environmental Resources,Liaoning Academy of Agricultural Sciences,Shenyang 110161,China) Abstract:Three years field experiments were conducted to study the effects of different methods of N application on inter— annual yield of maize,plant N uptake in Loamy meadow soils.The effects of no nitrogen fertilization(C K】,farmers conventional N fe:rtilization fFP),optimized N fertilization (OPT),OPT with straw—amended (0PTS)and controlled—release fertilization(CR were investigated.The result showed that the average high yields in 3 years were obtained from CRF and OP treatments. 18.50%and 17.90%higher than those of CK treatment.Nitrogen agronomic use eficifency(N—AUE)and nitrogen harvest index fNHI1 and total N of seed of CRF were higher than those of OPI ,while total N of plant and nitrogen use eficifency of 0F S were higher.The anthors suggest that farmers conventional N fe!rtilization should be replaced by 2O%N fertilizer reduced CRF and OfyI.S.With consideration to both yield and quantity.CRF was more eficient.f Key words:N application;maize;yield;N uptake;controlled—release fertilization 玉米是我国主要的粮食作物.2011年仅东北三省玉米种植面积就达到了0.11亿hm ,约占整个东北耕地面积 的46%。因此,玉米增产稳产是保证国家粮食安全和2012年农业部实施东北玉米“双增二百”科技行动的重要基 础。N、P、K3个大量元素对玉米产量都有显著的增产作用【l_3],其中N、K是高产玉米的主要养分限制因素 ,而N对 玉米的影响程度大于K阍。植株缺N时,蛋白质合成减少、细胞分裂减慢、早熟低产;当植株N素过剩时,蛋白质合 成增加、碳水化合物大量消耗、造成徒长减产阎;缓控释肥料具有养分释放与作物吸收规律同步的功能,只需一次 作基肥使用,可满足作物整个生育期对养分的需要,无需追肥,省工、省时、省力同;而秸秆还田是秸秆资源利用的 主要方式,是促进农业可持续发展的主要措施,可提高玉米氮素利用效率,改善玉米籽粒品质,增加产量181。近年 来,不同施氮方式对玉米氮吸收的影响研究诸多,而本试验利用辽宁主要土壤类型之一的草甸土,对3年定位试 验的年际产量、年际间植株氮吸收差异进行比较分析,从而用来具体指导农业生产。 1材料与方法 1.1试验地点 试验于2009年起始,布置在辽宁凌海市农业技术推广中心科技示范场,位于凌海市新庄子镇曹家村。供试土 收稿日期:2013—03—19 基金项目:农业部农业公益性行业科研专项经费项目(201103039);国家科技支撑课题(2012BAD14B04) 作者简介:刘慧颖(1970一),女,辽宁省农业科学院研究员,沈阳农业大学博士研究生,从事植物营养与环境资源研究。 通讯作者Corresponding auther:韩晓日(1960一),男,沈阳农业大学教授,博士,从事植物营养与新型肥料研究。 一476一 沈 阳 农 业 大 学 学 报 第44卷 壤为耕型壤质草甸土,耕层土壤养分状况为:全氮1.41g・kg ,全磷0.98g・kg- ,全钾22.19g・kg- ,有机质22.7g‘kg~, pH值7.1,风干水分2.2%,硝态氮30.34mg・k ,铵态氮0.70rag・kg-1,速效磷55.9mg・k ,速效钾177mg・k 。 1.2试验设计 试验采用随机区组设计,共设5个处理,每个处理3次重复,每一个小区面积为30.8m2o处理为:(1)对照(CK) N、P205、K20为0kg・hm之,39。75kg・hm ,52.5kg・hm-2;(2)农民习惯施肥(FP)N、P205、K2O为263.25kg・hm ,39.75 ・ hm-2,52.5 kg・hm-2;(3)优化施肥(OPT)N、P205、K20为210 kg・hm之,39.75kg・hm-2,52.5kg・hm-2;(4)秸秆还田+化肥 (OPTS)N、P2O5、K2O为250 kg・hm-2,39.75kg・hm之,52.5kg・hm-2,化肥施用量同处理3,40kg・N・hm 来自秸秆;(5)缓 控释肥(CRF)包膜尿素,其他化肥施用量同处理3,播种时一次性施肥。 处理2,3,4于春季播种时施入氮肥总量1/3,7月上旬追施氮肥总量2/3。2008年到2010年每年1 1月将处理4 玉米秸秆全量还田.之后分别于2009年、2010年和2011年5月中旬播种,同时施入磷钾肥。于l0月中旬收获,生 长周期145~150d,试验区田间管理同大田。玉米品种为金城29,种植密度为每公顷45477株。尿素为辽宁华锦通 达化工股份有限公司生产,含量为46.4%;磷肥为过磷酸钙,秦皇岛抚宁化工有限公司生产,含P 0 为12%;钾肥为 硫酸钾,由盘锦恒兴化工有限责任公司生产,含K 0为50%;包膜尿素为山东金正大集团生产,含氮为35%。 1.3采样及测定方法 于收获期分别取植株根、茎、叶、籽实测定植株各个部位干物质重,并测定相应的植株各部位全氮含量。土壤 pH值测定用电位法;土壤全氮测定用浓硫酸消煮凯氏法;全磷测定用氢氧化钠熔融一钼锑抗比色法;全钾测定用 氢氧化钠熔融一火焰光度法;硝态氮、铵态氮测定用CaC1:浸提一流动分析仪测定。植株全氮测定用浓H2SO4..H 0 消煮一凯氏定氮法测定[91。其中,氮肥农学利用率(1(g・k 1)=(施氮肥区产量一不施氮肥区产量)/施氮量;氮收获指数:籽 粒氮积累量/植株总氮积累量;氮肥利用率 )=(施氮肥区植株氮积累量一不施氮肥区植株氮积累量)/施氮量xl00。 由于本试验为田间试验,植株根系采集有所损失,导致涉及根系部分数值偏低。 2结果与分析 2.1不同氮输入方式对玉米年际产量的影响 由表1可见,随试验年限增加,对照处理产量逐年降低,各处理间产量差异的显著性也越明显。定位试验第 1年各处理的玉米产量显著高于对照,但施氮肥各处理间差异不显著:定位试验第2年的玉米产量秸秆还田配 化肥处理与缓控释肥处理显著高于其他处理,但二者间无显著差异。定位试验第3年的玉米产量较高的是缓控 释肥和秸秆还田处理,二者显著高于优化施肥处理和对照,但二者之间差异不显著。总之,从3年定位综合来 看:缓控释肥处理与秸秆还田配化肥处理产量居高,3年平均产量比对照增产18.5O%和17.90%,而且2个处理 间差异不显著。从产量角度来讲,可以考虑在减少氮肥20%基础上用缓控释肥一次性施入或者配合秸秆全量 还田代替农民习惯施肥方式。 由表1可见,2009年缓控释肥对产量的贡献程度最大,氮肥农学利用率达到8.135,与其他处理间差异达到极 显著,其他处理间差异则不显著;2010年秸秆还田和缓控释肥料处理的氮肥农学利用率较高,与其他处理达到了 显著水平,秸秆在第2年对产量的贡献作用体现了出来;201 1年缓控释肥料对产量的贡献程度再次表现为最大。 综合3年的结果来看:缓控释肥料的氮肥农学利用率最高,与其他处理间差异显著,秸秆还田处理次之。可见参照 表1玉米年际产量和氮肥农学利用率 Table 1 Inter-annual yield and agronomic N use eficiency of maize f注:籽粒含水量为14%,同一栏数值后不同小写字母表示差异达到0.05显著水平。下表同。 Note:Water content of grain was 14%.Values followed by different letters within a cohlmn are signiicantfly different at p=0.05.The same below 第4期 刘慧颖等:不同施氮方式对玉米年际产量及氮吸收的影响 一477一 农民传统施肥习惯,减少氮肥施用量20%,显著的增加了肥料对产量的贡献程度。 2.2不同氦输入方式对玉米年际籽粒氮积累量的影响 由表2可见,2009年,缓控释肥、秸秆还田和农民习惯施肥处理籽粒氮积累量无显著差异,但显著高于其他处 理;2010年秸秆还田和缓控释肥料处理的籽粒氮积累最多,与其他处理间差异显著;201 1年各处理间籽粒氮积累 量与2010年规律相似,相关系数达到0.924。3年定位综合结果表明,秸秆还田和缓控释肥处理籽实氮素吸收量近 似但显著高于其他处理。 2.3不同氮输入方式对玉米年际植株总氮积累量的影响 由图1可见,2009年秸秆还田处理和缓控释肥料处理的植株总氮累积量差异不显著,与对照和优化施肥处理 间差异显著;2010年和2011年植株总氮累积量的规律表现一致,秸秆还田处理的植株总氮累积量明显高于缓控 释肥料处理,差异达到显著水平。结合3年的平均状况,不同氮输入方式植株总氮累积量的规律基本一致,秸秆还 田对植株总氮积累最有促进作用。 20 Table 2 80 40 2009 ●CK 2010 口FP 口OPT 201 1 年均Average ■CRF 口OPTS 图1玉米年际植株总氮积累量 Figure 1 Inter-annual total N uptake by plant 2.4不同氮输入方式对玉米年际氮收获指数的影响 3年的试验结果表明(表3),各处理的氮收获指数数值变化并不大,尤其2009年,各处理间氮收获指数无显 著差异;2010年氮收获指数最高的是对照和缓控释肥处理,和其他处理间差异达到显著水平;2011年各处理间氮 收获指数的差异进一步拉大,最高的是对照,农民习惯施肥和缓控释肥处理次之。可见随着定位试验年限的增加, 氮收获指数的差异越发明显。3年定位综合表明,对照的籽实氮素吸收比例最高,缓控释肥处理次之,秸秆还田处 理的氮收获指数最低。 2.5不同氮输入方式对玉米年际氮肥利用率的影响 由图2可见.2009年缓控释肥料处理的氮肥利用率最高,秸秆还田处理次之;2010年则秸秆还田处理最高, 而缓控释肥料处理次之。2011年二者相差不大。纵观3年变化表明,各处理的肥料利用率呈现出逐年递增的趋势。 单以化肥方式输入的氮肥,其年际氮肥利用率的规律趋势相同;与农民习惯施肥相比,3年平均高出45.0%。优化 施肥处理虽然施氮肥的量降低了20%,但其利用率与习惯施肥处理几乎无差异。而秸秆还田处理在定位第2年的 氮肥利用率达到最高,明显由于秸秆的作用。3年氮肥利用率平均值最高的是秸秆还田处理,为28.94;缓控释肥料 处理为27.62,二者差异不显著.而与农民习惯施肥和优化施肥处理间差异显著。可见缓控释肥料和秸秆还田都可 以有效的提高氮肥利用率。 表3玉米年际氦收获指数 Table 3 Inter-annual nitrogen harvest index (NⅢ)of maize 尊毒 旺 —一・FP 0PT 一…—----一OPTS CRF 熏 主 图2玉米年际氮肥利用率 Figure 2 Inter-annual N Use eficiency of maize f—.478—- 沈 阳 农业 大 学 学报 第44卷 3讨论 由于本研究试验地起始时的肥力水平处于2~3级之间(二普标准),因此高肥力土壤上肥料试验的产量差异 不明显,随着试验年限的增加,产量差异显著性不断增强;氮肥的农学利用率(N—AUC)代表了氮肥对产量的贡献程 度,综合3年的试验结果,减少氮肥施用量20%,以缓控释肥料和配合秸秆还田的形式,可以调节土壤养分供应的 持续性,从而显著增加了肥料对产量的贡献程度。玉米籽粒氮积累量受玉米产量和不同处理籽实氮含量的影响, 主要影响因子是产量,试验结果表明,3年平均玉米籽粒氮积累与玉米产量之间的相关系数达到了0.994,秸秆还 田和缓控释肥处理籽实氮素吸收量近似但显著高于其他处理,可见玉米籽粒氮积累量与养分的适时供应和氮素 输人数量相关I。ol。玉米植株总氮积累量受植株干物质积累量、产量和植株不同部位氮含量的影响,主要影响因子是 植株干物质积累量和产量。由试验结果可知,3年平均植株总氮积累量与植株干物质积累量之间的相关系数达到 了0.96 ̄ 11,与产量的相关系数达到0.975[切,与相关研究结论相同。3年试验结果表明,秸秆还田对植株总氮积累,也 就是对植株的固氮能力有明显的促进作用n司;氮收获指数越高,表明籽实中氮素含量占植株总氮素含量的比例越 高。有研究表明,籽实氮素含量与籽实的可溶性蛋白质、脂肪有不同程度的正相关性,利于品质的改善I1 41。本试验 中,秸秆还田处理的3年平均氮收获指数最低,说明其籽实中氮素占其植株总氮比例较低,其吸收利用的氮素被 营养器官吸收的比例较大。秸秆还田处理的氮肥利用率略微高于缓控释肥料处理,缓控释肥料处理的氮肥利用率 明显高于普通化肥的利用率【 51.秸秆还田处理的植株总氮累积量最高,可能由于秸秆能显著提高土壤N素的供应 水平 ,从而对植株总氮的累积也产生了一定的贡献作用,在本试验中,肥料利用率与植株总氮累积量的相关系数 达到O.87。从产量和植株氮吸收角度来看,可以考虑用减氮20%的缓控释肥一次性施入或者配合秸秆全量还田代 替农民习惯施肥方式,既减少了肥料投入.又增加了玉米产量及植株氮的吸收固定。秸秆还田处理的肥料利用率 和植株总氮积累虽高,但该处理的氮收获指数却最低,因此,从注重产量和品质角度,缓控释肥料的效果略微好于 秸秆还田处理。 参考文献: [1]陈祥,同延安,杨倩.氮磷钾平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收和累积的影响册.中国土壤与肥料,2008(6):19—22. 【21吴永成,尹传春,董云章,等.氮方式对川中丘陵区玉米产量和氮肥利用的影响叨.四川农业大学学报,2012(1):1—6. 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