不同供氮水平对夏玉米养分累积_转运及产量的影响

不同供氮水平对夏玉米养分累积、转运及

产量的影响

赵营,同延安,赵护兵

(西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100)

摘要:通过田间小区试验,研究了高肥力土壤上施N125、250、375kg/hm2对夏玉米生物量、子粒产量、N、P、K养分累积动态、及氮肥表观利用率、养分转运的影响。结果表明,不同施氮量只影响夏玉米不同生育时期养分的阶段累积量,而对累积趋势基本无影响。植株生物量及N、P、K养分累积量随生育期的延长而增加,且它们的累积趋势相似,都呈/S0型曲线。各处理的子粒产量在7000~7700kg/hm2之间,只有N250处理增产达显著水平;氮肥表观利用率在10%~18%之间,随施氮量的增加略有降低。施氮可提高子粒中的氮素累积量,而对磷的累积量影响不大。随着施氮量的增加,氮素的转运量、转运效率及其在子粒中的比例都降低,磷的转运与氮表现出类似的趋势。综合考虑产量、氮肥利用率、养分转运及环境污染等因素,该地区夏玉米的推荐施氮量应控制在125kg/hm2以内。关键词:夏玉米;产量;氮肥利用率;养分累积;养分转运中图分类号:S5131062

文献标识码:A

文章编号:1008-505X(2006)05-0622-06

*

EffectsofdifferentNratesonnutrientsaccumulation,transformation

andyieldofsummermaize

ZHAOYing,TONGYan-an*,ZHAOHu-bing

(CollegeofResourandEnvir.Sci.,NorthwestSci-TechUniv.ofAgric.andFor.,Yangling,Shaanxi712100,China)

Abstract:RationalNfertilizationcouldimprovetheyieldandqualityofcropproduction,butover-applicationmaycause

groundwaterandatmospherepollution.BasedonthecharacteristicsofN,P,Kuptake,accumulationandtransformation,applyingfertilizeratappropriatetimeanddosecanincreasecropyieldandnitrogenuseefficiency.AsummermaizefieldexperimentwascarriedoutinhighfertilitysoilofGuanzhongofShaanxiprovincein2004toinvestigateeffectsofNferti-l

izationonbiomass,yield,accumulationdynamicofN,PandK,Nuseefficiencyandnutrienttransformation.Theex-perimentdesignwastherandomizedcompleteblockwithfourreplications.Theareaofeachplotwas3316m2(6m@516m).Fournitrogenfertilizationlevelswereemployedincluding0,125,250and375kg/ha,onethirdofnitrogenfer-tilizerandtotalP(P45kg/ha)andK(K216kg/ha)wasusedasbasalfertilizer,andtwothirdofnitrogenfertilizerusedastopdressingfertilizeratearpremordiastage.TheresultsshowedthatNapplicationratesaffectedthenutrientac-cumulateatdifferentgrowthstages,butnoinfluenceonthetendencyofnutrientsaccumulationinplant.BiomassandN,PandKaccumulateincreasedwiththeprolongationofgrowthstages,andtheaccumulationtendencieswereverysimilar,andcouldbedescribedby/S0curve.Thegrainyieldofdifferenttreatmentswasrangedfrom7000to7700kg/ha1TheyieldoftreatmentN250wassignificanthigherthanothertreatments,amongwhichnosignificantdifferenceonyieldwasobserved.FertilizerNrecoveryrangedfrom10%to18%,whichdecreasedslightlywithincreasingofNrates.Napplica-tioncouldincreaseNaccumulationingrain,buttheeffectonPingrainwasneglected.Ntransferamounts,transfereff-iciencyanditsproportioningraindecreasedwithincreasingofNapplicationrates,Ptransformationshowedthesimilar

收稿日期:2005-07-21 修改稿收到日期:2005-11-11

基金项目:国家自然科学基金项目(30370822);农业部/9480养分资源综合管理技术项目资助。作者简介:赵营(1979)),男,河南项城人,硕士研究生,主要从事植物营养与施肥研究。*通讯作者

5期 赵营,等:不同供氮水平对夏玉米养分累积、转运及产量的影响623

tendencyatdifferentNfertilization.Comprehensivetheyield,fertilizerNrecovery,nutrientstransformationandenviron-mentpollution,therecommendationoffertilizerNrateforsummermaizewaslessthan125kg/haintheexperimentalarea.

Keywords:summermaize;yield;fertilizerNrecovery;nutrientsaccumulation;nutrientstransformation 夏玉米是陕西省关中地区主要粮食作物之一。64%的农户在夏玉米当季施氮量为270kg/hm左右[1],且施肥方式多为/一炮轰0,造成肥料利用率很

-3]

低,效益下降,并对环境造成污染[2。合理施用氮

2

用,2/3的氮肥在大喇叭口期追施。每个小区面积6m@516m=3316m,重复4次,随机区组排列。

供试玉米品种为农大108,种植密度418@104株/hm2。2004年6月7日播种,9月28日收获。在夏玉米播种后,为确保出苗率,每小区灌水75mm一次,其它管理同当地大田。当季作物生长期间,降水总量为252mm,约占全年降水量的40%。112 测定项目与方法

分别在夏玉米播种后的第20d(苗期,3叶展期)、45d(拔节期)、58d(大喇叭口期)、85d(灌浆期)和114d(收获)采集地上植物样,其中3叶展期(尚未间苗)采20株混合样全部烘干称重,第45、58、85d按每小区采样2株,再取混合样烘干以计算其干重(灌浆期秸秆和子粒样品分别处理),以每小区的玉米株数折算生物量。收获时,称量各小区的玉米果穗和秸秆总鲜重,然后从中选取10个玉米果穗和10株植株作为分析样,烘干以计算其干重。烘干样粉碎后,用浓H2SO4)H2O2消解,然后以Tector5020流动注射分析仪测N、钼锑抗比色法测P、火焰分光光度法测K。数据采用EXCEL和SAS软件进行统计分析。

2

肥是目前植物营养界研究的热点,氮肥的施用时期和数量对作物产量及氮肥利用率有显著的影

-6]响[4,了解作物对养分的吸收利用规律对合理施

肥是非常必要的。N、P、K养分是作物生长发育的三大养分资源,其吸收、同化与转运直接影响着作物的生长发育状况,从而影响作物的产量。了解作物对这三大养分的吸收和累积规律,有助于采取有效的施肥措施,调控作物的生长发育,提高作物产量。有研究表明,随着玉米产量的提高,N、P、K吸收量

-8]增加[7;适宜的NPK配比及施肥技术可促进玉米

植株生育前期总生物量的累积以及生育后期干物质从营养体向子粒转运,从而获得较高的产量。在陕西关中地区,对夏玉米全生育期养分吸收、累积及转运规律的研究,尤其是在高肥力土壤上的研究并不多。为此,通过田间试验研究不同供氮水平下夏玉米生物量与N、P、K养分累积动态、养分转运、产量及氮肥利用率的变化,以期为该地区夏玉米氮肥的合理施用提供理论依据。

[9-11]

2 结果与分析

211 对夏玉米生物量及N、P、K养分累积动态的影响

一般来说,作物生长过程中,由于植株干物质的累积速率大于养分吸收速率,养分在植株体内的含

量呈下降趋势[12]。养分的累积量是养分含量与植株干生物量的乘积,尽管作物生长过程中养分含量有所下降,但养分累积量总体是呈增加趋势,收获时

-14]

也可能有所下降[13。 不同供氮水平下夏玉米生物量累积与N、P、K养分吸收累积状况如图1所示。图1看出,夏玉米生物量累积动态曲线(图1A)与N(图1B)、P(图1C)、K(图1D)养分累积动态曲线基本一致,呈/S0型曲线,这符合生物量累积的一般规律。不同施氮量只是改变作物不同生育阶段的养分累积量,总趋势基本一致。从播种到播后第20d,作物生长缓慢,养分累积量也较少;第20~45d,作物生长加快,养分1 材料与方法

111 试验设计

试验设在陕西省扶风县揉谷乡新集村的高肥力田块。该地处于暖温带半湿润气候区,年降雨量为550~650mm,降水多集中在7、8、9三个月份。供试土壤为

土,0)20cm土壤有机质平均含量为1217

g/kg,全N、速效P、速效K分别为0152g/kg、2414mg/kg、14619mg/kg。

试验设4个施氮水平,即N0、125、250、375kg/hm2,分别用N0、N125、N250和N375表示。N250处理的施肥量是根据玉米目标产量9000kg/hm所需N、P、K养分而确定的,N125和N375处理的施氮量分别是N250的50%和150%,磷、钾肥用量均为P45kg/hm2、K216kg/hm2。氮、磷、钾肥品种分别为46%尿素、12%普通过磷酸钙和60%氯化钾。各处理1/3的氮肥和全部的磷、钾肥在玉米七叶展期施2

624植物营养与肥料学报12卷

图1 不同供氮水平对夏玉米生物量(A)及氮(B)、磷(C)、钾(D)养分累积的影响

Fig.1 EffectofdifferentNratesonshootdrymatterandN,P,Kaccumulationinsummermaize

累积也迅速增加;而在生育后期(播后第85d以后),作物体内的养分主要是进行转运分配,养分的

吸收累积量趋于平缓。方差分析结果显示,氮的吸收累积量只在灌浆和收获期有显著差异,而磷和钾的累积量在各生育期都无显著差异。

本试验条件下,N、P、K养分的吸收高峰并不同步,钾的吸收累积比氮和磷都快,在第85d达最大,收获时累积量则有所降低。养分累积量的顺序是K>N>P。从图1B、C、D还可以看出,N、P、K养分的累积主要集中在两个阶段,一个阶段是从苗期到拔节期(第20~45d),另一个是从大喇叭口期到灌浆期(第58~85d);其养分累积量之和占总累积量的60%~90%。表明这两个阶段是施肥的关键,对玉米产量的最终形成至关重要。

212 对夏玉米产量和氮肥表观利用率的影响表1看出,不同氮肥处理夏玉米子粒产量在7000~7700kg/hm2之间,N125、N250、N375处理的增产量分别为260、606、116kg/hm2,分别比N0增产4%、9%和2%;除N250处理的增产达显著水平外,其它各施氮处理间差异不显著;玉米秸秆产量也表现出类似的趋势。N375处理的施氮量分别是N125和N250的3倍和115倍,而子粒产量则分别减少了144和490kg/hm2。说明施氮量过高时不仅不能增产,反而使子粒产量降低。氮肥同样可以促进夏玉米地上部对氮素的吸收累积。不同施氮处理的氮肥表观利用率为10%~18%,随施氮量的增加而降低,说明80%以上的氮肥未被当季作物吸收利用。

表1 不同施氮水平夏玉米产量与氮肥利用率

Table1 SummermaizeyieldandapparentNrecoverywithdifferentNrates

处理TreatmentsN0N125N250N375

子粒产量Grainyield(kg/hm2)7073?292b7333?259ab7679?242a7189?498ab

秸秆产量Strawyield(kg/hm2)6904?437b7212?237ab7852?241a7536?842ab

总吸氮量TotalNuptake(kg/hm2)11812?1214c14016?1114b15815?1213a15616?1015ab

氮肥利用率ApparentNrecovery

(%)

)181610

注(Note):同一列数据不同字母代表差异达5%显著水平,下同。Differentlettersinthesamelinemeansignificantat5%level,sameasfollows.

5期 赵营,等:不同供氮水平对夏玉米养分累积、转运及产量的影响625

N250处理的施氮量是N125处理的2倍,而子粒产量只提高了5%,未达显著水平,表明施氮量大于125kg/hm时,多施用的氮并没有起到真正的增产

作用。

213 对氮、磷养分向子粒转运的影响

玉米子粒形成过程,也是子粒中氮和磷大量累积的过程。而子粒中的养分一方面来源于根系吸收养分的直接供应,另一方面是营养器官中的养分转移。养分的转运量可用灌浆前和收获时营养体中养分吸收量(累积量)之差来表示;而转运效率是转运量占总量的百分比[15]。

不同施氮量对子粒氮累积量、氮转运量及转运

2

效率的影响(表2)表明,施氮可以提高氮素在子粒中的累积量,当施氮250kg/hm2时,达显著水平。不同氮素供应水平下秸秆向子粒的转运量也有一定的

差异(未达5%显著水平)。N125处理的转运量最大,N375处理的转运量最小。

各处理的氮转运效率在30%~50%之间,随施氮量的增加而降低。子粒中3712%~5713%的氮是来源于营养器官的转运,转运比例随施氮量增加而降低。总之,随着施氮量的增加,氮素的转运量、转运效率及在子粒中的比例都降低,说明施用过量的氮不利于氮素向子粒转运,这可以解释N375处理子粒产量低的原因。

表2 不同施氮量对氮转运量、转运效率的影响

Table2 EffectofdifferentNratesonNtransferamountsandtransferefficiency

处理

Treatments

N0N125N250N375

子粒氮累积量Naccumulationingrain

(kg/hm2)

7615?915b8410?416ab8916?319a8614?613ab

秸秆氮转运量Ntransferfromstraw

(kg/hm2)4013?1818a4811?2514a3819?1810a3211?3213a

转运效率

Transferefficiency

(%)

4911451936113114

占子粒氮的比例RatioofNingrain

(%)

5216571343143712

不同施氮量对子粒磷累积量、磷转运量及转运效率的影响(表3)看出,各处理间子粒磷累积量及磷转运量均无显著差异。过量的施氮也不利于磷的转运,如N250和N375处理的转运量相对于N125分别降低了311、318kg/hm2。N375处理子粒中的磷累积量只有1816kg/hm2,比N0处理的还低,施氮量过

高抑制了磷在子粒中的累积,从而影响产量形成,进一步解释了该处理玉米子粒产量低的原因。磷转运量比氮少得多,但转运效率比氮高出20%~30%。

磷的转运量、转运效率及在子粒中的比例与氮表现出类似的趋势,随着施氮量的增加而降低,这说明氮和磷在养分转运上表现出一定的交互作用。

表3 不同施氮量对磷转运量、转运效率的影响

Table3 EffectofdifferentNratesonPtransferamountsandtransferefficiency

处理

Treatments

N0N125N250N375

子粒磷累积量Paccumulationingrain

2

(kg/hm)

1910?112a1919?117a2013?019a1816?218a

秸秆磷转运量Ptransferfromstraw

2

(kg/hm)1013?119a1110?611a719?213a712?317a

转运效率Transferefficiency

(%)

6713671556185514

占子粒磷的比例RatioofPingrain

(%)

5412551338193817

3 讨论

作物生物量的累积与养分累积有着密切的关系,养分累积是生物量累积的基础,也是作物产量形成的基础。不同氮素供应水平只改变夏玉米养分的阶段累积量,而对养分累积动态趋势影响不大。生物量累积曲线与N、P、K养分累积曲线基本一致,都呈/S0型,这与宋海星等[13,

15]

的研究结果一致。N、

P、K养分在播种后第20d至第45d和第58d至第85d两个阶段的累积量之和占总累积量的60%~626植物营养与肥料学报12卷

90%,也是施肥的关键期,合理分配这两个阶段的氮肥用量对产量形成至关重要。本试验条件下,养分累积量大小顺序是K>N>P。而张颖、佟屏亚等研究认为,氮累积量大于钾,这可能与该地区玉米对钾的奢侈吸收有关。随施氮量的增加,产量并不是随之同步增加。施氮量为250kg/hm2时,夏玉米子粒和秸秆增产达显著水平,但施氮处理间的产量无显著差异。过量增施氮肥(125kg/hm以上)的增产效果并不明显,甚至可能会降低产量。氮肥表观利用率在10%~18%之间,随施氮量的增加而降低。许多研究已证明了这个结论

[17-18]

2

[7,16]

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利用率结果表明,80%以上的氮肥未被当季作物吸收利用,其中大部分以硝态氮形式残留在土壤剖面

中。土壤剖面NO-3-N含量随氮肥施用量的增加而增加

[17,19]

,残留的

NO-3

-N极易通过淋洗出根层或

-2]

硝化)反硝化作用损失掉,造成对环境的污染[1。

由于本试验是在高肥力地块上进行的,氮肥利用率最高只有18%,这也反映了目前高产地区氮肥利用率低的一个普遍趋势。

施氮可以促进夏玉米子粒对氮素的累积,而对子粒中磷累积量无显著影响。氮和磷的转运表现出类似的趋势,即随着施氮量的增加,其转运量、转运效率及在子粒中的比例都降低。施用过量的氮肥,不利于氮、磷向子粒转运,致使子粒产量降低。这可能与氮磷的交互作用有关,合理的氮磷钾配比有利于作物对养分的吸收和生物量的累积,从而利于最终产量的形成

[8-9]

。综合考虑产量、氮肥利用率、养

分转运及环境污染等因素,该试验产量水平下夏玉

米的推荐施氮量应控制在125kg/hm2以内。参考文献:

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