滴灌条件下基肥减施后移对夏玉米养分吸收和根系生长的影响

许丽, 邵长侠, 朱瑞华, 李松坚, 孙雪芳, 张洪生, 孙青, 刘树堂, 姜雯

中国农学通报. 2021, 37(3): 50-60

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中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (3) : 50-60. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200300236
农学·农业基础科学

滴灌条件下基肥减施后移对夏玉米养分吸收和根系生长的影响

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Reducing and Postponing Base Fertilizer Supply Under Drip Irrigation: Effect on Nutrient Absorption and Root Growth of Summer Maize

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摘要

为探明滴灌条件下基肥减施后移对夏玉米养分吸收和根系生长的影响,在大田条件下,以‘郑单958’为供试材料,研究基肥传统施用(CK)、基肥减施后移至拔节期(T1)及基肥减施后移至大喇叭口期(T2)对夏玉米干物质积累、根系生长、植株氮营养指数、氮素积累、土壤硝态氮含量及产量的影响。结果表明,T1和T2处理拔节期(V6)虽然植株氮营养指数低于1 (0.88),但地上部氮磷钾含量和干物质积累量与CK差异不显著,且T2处理吐丝期(R1)到成熟期(R6)植株氮素积累量高于对照(+33.39%)。处理间收获期夏玉米行间0~20 cm土层硝态氮含量差异显著,其中T2分别低于CK和T1处理41.85%和35.46%,深层80~100 cm土层硝态氮含量T1和T2处理分别低于CK 78.68%和56.02%,差异未达到显著水平。大喇叭口期(V12) 15~30 cm土层根系表面积密度为T2>T1>CK,其中T2和T1分别比CK高25.89%和36.17%,且T2处理30~45 cm土层根系表面积密度也较CK高68.59%。各处理间收获指数及产量差异不显著,但总体T2处理值最高,氮肥利用率比对照也增加12.13%。因此在滴灌水肥一体化条件下,夏玉米生产上应根据地力优化基追比,中高肥力农田玉米基肥可以适当减施后移至拔节期(V6)甚至大喇叭口期(V12),控前促后,降低土壤硝态氮残留,同时促进前期根系下扎。

Abstract

The aim is to investigate the effects of reducing and postponing base fertilizer supply on nutrient absorption and root growth of summer maize under drip irrgation. ‘Zhengdan 958’ was used as the test material, three treatments were set up, i.e. traditional base fertilizer supply (CK), postponing base fertilizer supply to V6 (T1) or V12 (T2), the dry matter accumulation, root growth, plant nitrogen nutrient index, nutrient accumulation, soil nitrate nitrogen content and yield of summer maize were investigated. The results showed that although the nitrogen nutrition index of T1 and T2 was lower than 1 (0.88) at jointing stage (V6), the difference in contents of N, P, K and dry matter accumulation of shoot among the treatments was not significant, and for T2, the plant nitrogen accumulation from silking stage (R1) to mature stage (R6) was higher than that of the CK (+33.39%). There was significant difference among the three treatments in nitrate nitrogen content in 0-20 cm soil layer between rows, while the value of T2 was 41.85% and 35.46% lower than those of CK and T1, respectively. The content of nitrate nitrogen in 80-100cm soil layer of T1 and T2 treatments was lower than that of CK by 78.68% and 56.02%, respectively, the difference was not significant. The root surface area density of 15-30 cm soil layer was T2 > T1 > CK in the bell-mouthing stage (V12), in which T2 and T1 was 25.89% and 36.17% higher than CK, respectively, and the root surface area density of 30-45 cm soil layer in T2 treatment was 68.59% higher than CK. Overall, the harvest index and yield of T2 treatment were relatively the highest, the difference was not significant, and the nitrogen utilization rate of T2 was 12.13% higher than that of CK. Therefore, under drip irrigation, the ratio of base fertilizer and topdressing should be optimized according to the soil fertility in summer maize production. The base fertilizer in middle and high fertility farmland could be appropriately reduced and topdressed to V6 or even V12, to control the growth at early stage and keep sufficient fertilizer for later growth, reduce the residual nitrate nitrogen in the soil and promote the root growth.

关键词

夏玉米 / 基肥减施后移 / 氮肥利用率 / 氮营养指数 / 土壤硝态氮残留

Key words

summer maize / reducing and postponing of base fertilizers / nitrogen use efficiency / nitrogen nutrition index / soil nitrate nitrogen residue

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许丽 , 邵长侠 , 朱瑞华 , 李松坚 , 孙雪芳 , 张洪生 , 孙青 , 刘树堂 , 姜雯. 滴灌条件下基肥减施后移对夏玉米养分吸收和根系生长的影响. 中国农学通报. 2021, 37(3): 50-60 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200300236
Xu Li , Shao Changxia , Zhu Ruihua , Li Songjian , Sun Xuefang , Zhang Hongsheng , Sun Qing , Liu Shutang , Jiang Wen. Reducing and Postponing Base Fertilizer Supply Under Drip Irrigation: Effect on Nutrient Absorption and Root Growth of Summer Maize. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2021, 37(3): 50-60 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200300236

参考文献

[1]
王宜伦. 超高产夏玉米氮肥运筹效应及其生理基础研究[D]. 郑州:河南农业大学, 2010.
[2]
杨梦雅, 刘志鹏, 陈曦, 等. 施氮水平对高产夏玉米氮磷钾积累和产量形成特性的影响[J]. 河北农业大学学报, 2017,40(06):1-8.
[3]
何萍, 金继运, 林葆, 等. 不同氮磷钾用量下春玉米生物产量及其组分动态与养分吸收模式研究[J]. 植物营养与肥料学报, 1998(02):123-130.
[4]
张福锁, 王激清, 张卫峰, 等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报, 2008,45(5):915-924.
[5]
Arvind K S, Jagdish K L, Singh V K, et al. Calibrating the leaf color chart for nitrogen management in different genotypes of rice and wheat in a system perspective[J]. Agronomy Journal, 2004,96:1606-1621.
[6]
Dana L D, Douglas L K, Dan B J, et al. Nitrogen management strategies to reduce nitrate leaching in tile-drained Midwestern soils[J]. Agronomy Journal, 2002,94:153-171.
[7]
黄文军, 刘泉, 陈朝镇, 等. 农业非点源氮磷污染的研究进展[J]. 绵阳师范学院学报, 2017,36(8):99-105.
[8]
孙文涛, 孙占祥, 王聪翔, 等. 滴灌施肥条件下玉米水肥耦合效应的研究[J]. 中国农业科学, 2006(03):563-568.
[9]
马学良, 吴晓光, 苏音, 等. 中国滴灌技术应用发展若干问题分析[J]. 节水灌溉, 2004(05):21-24.
[10]
王国栋, 曾胜和, 陈云, 等. 新疆滴灌春玉米密植高产栽培施肥效应研究[J]. 农业现代化研究, 2014(03):376-380.
[11]
李佳佳, 刘朝巍, 王克如, 等. 灌溉量对新疆滴灌密植高产春玉米光合特性及产量的影响[J]. 玉米科学, 2017(01):107-112.
[12]
陈东, 银永安, 陈林, 等. 新疆膜下滴灌玉米栽培技术推广与应用[J]. 大麦与谷类科学, 2015(04):62-64.
[13]
徐飞鹏, 李云开, 任树梅. 新疆棉花膜下滴灌技术的应用与发展的思考[J]. 农业工程学报, 2003(01):25-27.
[14]
霍远, 张敏, 王惠. 滴灌技术下的新疆棉花成本差异及影响因素实证分析[J]. 节水灌溉, 2011(08):61-63.
[15]
张国强, 王克如, 肖春华, 等. 滴灌量对新疆高产春玉米产量和水分利用效率的影响研究[J]. 玉米科学, 2015(04):117-123.
[16]
习金根, 汤海军, 周建斌. 不同灌溉施氮方式夏玉米生长效应[J]. 干旱地区农业研究, 2004(04):68-74.
[17]
付永强, 豆攀, 郭萍, 等. 尿素种类与施肥方式对川中丘陵区春玉米产量及氮素利用的影响[J]. 干旱区资源与环境, 2015,29(12):15-119.
[18]
吕双庆. 滴灌施肥条件下玉米(Zea mays L.)氮素运筹效应研究[D]. 北京:中国农业科学院, 2012.
[19]
李红梅. 减量分期施氮对小麦产量和氮素利用效率的影响[D]. 泰安:山东农业大学, 2018.
[20]
王俊忠, 张超男, 赵会杰, 等. 不同施肥方式对超高产夏玉米叶绿素荧光特性及产量性状的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2008,14(3):479-483.
通过田间试验,研究了不同施肥方式下超高产夏玉米叶片叶绿素荧光参数、SOD活性、细胞膜稳定性及产量性状。结果表明,“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”有利于提高玉米叶片的PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm) 、PSⅡ量子效率(ΦPSII)和光化学猝灭系数(qP), 降低非光化学猝灭系数(NPQ)。“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”和控释肥这两种施肥方式对提高叶片叶绿素含量和SOD活性,降低MDA含量和相对电导率的效果较好。控释肥对提高玉米子粒千粒重的效应较大,“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”显著提高玉米子粒产量。为了获得高产,应采用种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮的施肥方式,而控释肥则有利于简化施肥作业,提高劳动效率。
[21]
王激清, 马文奇, 江荣风, 等. 中国水稻、小麦、玉米基肥和追肥用量及比例分析[J]. 土壤通报, 2008,39(2):329-334.
[22]
梁效贵, 张经廷, 周丽丽, 等. 华北地区夏玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数研究[J]. 作物学报, 2013,39(02):292-299.
[23]
赵营, 同延安, 赵护兵. 不同供氮水平对夏玉米养分累积、转运及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2006(05):622-627.
[24]
宋海星, 李生秀. 不同水、氮供应条件下夏玉米养分累积动态研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2002(04):399-403.
[25]
陈曦, 白倩倩, 史桂清, 等. 氮磷钾配施对超高产夏玉米养分吸收和产量性状的影响[J]. 中国农学通报, 2019,35(10):7-14.
[26]
郭强, 赵久然, 滕海涛, 等. 不同玉米基因型对钾素吸收利用的研究[J]. 玉米科学, 2000(01):74-76.
[27]
李飒, 彭云峰, 于鹏, 等. 不同年代玉米品种干物质积累与钾素吸收及其分配[J]. 植物营养与肥料学报, 2011,17(2):325-332.
  为比较我国玉米生产中不同年代大面积推广的不同品种生长发育和干物质积累规律,及其对钾素的吸收和分配的变化特点,选择了上世纪50年代至今的6个玉米品种(白马牙、金皇后、中单2号、唐抗5号、农大108和郑单958)为材料,在田间相同条件下进行研究。结果表明,与早期品种相比,现代玉米品种的发育进程慢,生育期长,叶面积大,叶片衰老慢。在大喇叭口期,不同年代玉米品种的干重无显著差异; 但其后现代品种的生长速率显著增加,干重积累速率也显著高于早期品种,其干物质积累高峰出现在吐丝期后,吐丝期后植株的干物重增加量约等于子粒产量,表明子粒产量与吐丝期后的干物质积累相关。与干物质累积规律不同,不同年代玉米品种的含钾量在大喇叭口期就有明显差别,表现为50年代品种<70年代品种<现代品种。玉米对钾的吸收主要在吐丝期之前完成,吐丝期后钾素累积速率明显下降, 50年代品种的钾素净增量甚至为负值。子粒中的钾主要来自于营养器官的再转移,从叶片中的转移量尤其多。与早期品种相比,绿熟型现代品种农大108和郑单958从叶片中转出的钾更多。综上,不同年代玉米品种的不同点在于,现代品种的叶面积更大,吐丝期后生育期更长,叶片衰老更慢,有利于子粒灌浆,形成高产; 相同点在于,干物质和钾素的累积高峰不同步,子粒产量主要来自于花后的干物质积累,而子粒中的钾主要来自于营养器官的再转移。
[28]
张水清, 黄绍敏, 聂胜委, 等. 长期定位施肥对夏玉米钾素吸收及土壤钾素动态变化的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014,20(1):56-63.
以长期定位试验为平台,夏玉米品种郑单136为材料,设置CK(不施肥),NP(施氮、 磷肥),NPK(施氮、 磷、 钾肥)和1.5MNPK(小麦季施高量氮、 磷、 钾肥+有机肥,玉米季仅施用化肥)4个处理,研究夏玉米钾素吸收规律及生育期内土壤钾素动态变化。结果表明,生育期内施钾与不施钾处理夏玉米干物质积累量均一直增加,在成熟期达到最大值; 在施用氮、 磷肥的基础上增施钾肥不但可以提高夏玉米地上部干物质积累量,同时也可以提高叶片及茎秆中的钾素含量,进而提高夏玉米整个地上部吸钾量;而在氮、 磷、 钾肥基础上增施有机肥,对夏玉米干物质积累无显著影响,但可显著提高茎秆及叶片的钾素含量和地上部钾素吸收总量。夏玉米钾素吸收主要集中在灌浆期之前,在灌浆期达到最大值,之后钾素出现回流现象。夏玉米收获后与播种前相比,土壤水溶性钾和交换性钾含量无明显下降或者略有增加,而非交换性钾明显下降,非交换性钾是夏玉米钾素吸收的主要形式。夏玉米吸钾量与播种前土壤3种形态的钾素含量呈显著正相关。因此,增施钾肥对于改善夏玉米生产,维持土壤钾素平衡及实现农业可持续发展具有深远意义。
[29]
赵士诚, 裴雪霞, 何萍, 等. 氮肥减量后移对土壤氮素供应和夏玉米氮素吸收利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2010,16(02):492-497.
[30]
张学林, 徐钧, 安婷婷, 等. 不同氮肥水平下玉米根际土壤特性与产量的关系[J]. 中国农业科学, 2016,49(14):2687-2699.
【目的】明确不同生育时期根际土壤特性与玉米籽粒产量之间的关系,能够为生产上合理施肥、提高氮素利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2012年大田设置5个氮肥梯度固定施肥样地(对照、180 kg·hm-2、240 kg·hm-2、300 kg·hm-2和360 kg·hm-2,分别简写为CK、N180、N240、N300和N360),并于2012、2013和2014年连续3年在玉米拔节、吐丝、成熟3个关键生育时期测定玉米根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、脲酶、过氧化氢酶、pH,同时测定玉米根系和地上部生物量及其氮素累积量,重点分析CK、N240和N360 3个处理根际土壤特性以及植株氮素累积量与玉米籽粒产量之间的关系。【结果】与CK相比,4个施肥处理(N180、N240、N300和N360)3年产量的平均值分别增加了23.85%、36.40%、39.87%和34.78%;其地上部不同阶段氮素累积量均显著高于CK(2012年播种—拔节除外),并随施肥量增加呈先增加后降低趋势。与CK相比,4个施肥处理根际土硝态氮含量分别增加23.38%、57.13%、57.87%和69.74%,非根际土壤硝态氮分别增加59.49%、92.01%、132.08%和179.35%。随施氮量的增加根际土铵态氮含量显著增加;与CK相比,4个施肥处理3年的非根际土壤铵态氮含量分别增加4.27%、3.51%、5.04%和26.26%。根际土壤pH和非根际土壤pH均随着氮肥施用量的增加而降低,其中根际土壤和非根际土壤pH的变化范围分别为4.5—6.7和5.5—7.2。与非根际土pH相比,根际土壤pH平均降低5%。根际土壤脲酶活性随氮肥用量的增加呈先增加后降低趋势。与对照相比,4个施氮处理3年非根际土壤脲酶活性平均值分别增加了4.02%、14.73%、24.55%和19.64%。根际土和非根际土过氧化氢酶活性均随氮肥用量的增加而降低,与CK相比,4个施氮处理3年的非根际土壤过氧化氢酶活性平均值分别降低了3.03%、5.09%、8.24%和12.67%。CK、N240和N360 3个处理不同生育时期玉米根际土壤特性以及植株氮素累积量与籽粒产量之间的相关分析结果表明,拔节期根际土壤硝态氮含量连续3年均与产量呈显著正相关。吐丝期玉米根际和非根际土壤硝态氮、根际土壤铵态氮和非根际土pH均与籽粒产量呈显著正相关;其中2013和2014年根际脲酶活性和根际土壤pH与产量的相关性也达到显著水平。2013和2014年成熟期根际和非根际土硝态氮含量也与玉米产量呈显著相关。主成分分析表明,玉米籽粒产量与拔节期土壤硝态氮含量、根际过氧化氢酶、地上部生物量和氮素累积量相关性较强;与吐丝期根际和非根际土壤硝态氮含量、根际土壤铵态氮含量和土壤pH以及地上部生物量及氮素累积量、根系生物量相关性较强;与成熟期地上部生物量和氮素累积量相关性较强。【结论】根据不同生育时期玉米根际土壤特性与籽粒产量之间的关系,进行合理施肥,能够保证玉米根际养分的有效供应,营造良好的根际土壤环境,提高氮素利用效率、增加玉米籽粒产量。
[31]
杜红霞, 冯浩, 吴普特, 等. 水、氮调控对夏玉米根系特性的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2013,31(1):89-94.
[32]
王启现, 王璞, 杨相勇, 等. 不同施氮时期对玉米根系分布及其活性的影响[J]. 中国农业科学, 2003,36(12):1469-1475.
以郑单 958为材料 (9株·m- 2 ,每次施氮 90kg·ha- 1) ,研究了不施氮、基施氮、基施氮 + 10叶展追氮和基施氮 +吐丝期追氮共 4个处理对吐丝后 17d玉米单株根系形态、分布及活性的影响。结果表明 ,施氮增加了 0~13 0cm土层中根系干重、长度、根长密度、表面积和根系活力 ,其中基施氮 +吐丝期追氮根重、根长、根长密度和根表面积为 2 6.0g、53 8.6m、0 .3 9cm·cm- 3 和 879.6cm2 ,比不施氮分别增加 2 7.5%、6.6%、5.4%和 9.7% ;不施氮根重和根表面积在上层土 (0~ 40cm)中分布比例为 75%和 87% ,施氮提高到 83 %和 90 %以上 ,绝对量均为基施氮 +吐丝期追氮 >基施氮 + 10叶展追氮 >基施氮 >不施氮 ;基施氮和 10叶展追氮提高了表层土 (0~ 2 0cm)中根重和根表面积分布 ,降低了亚表层土 (2 0~ 40cm)中分布 ,吐丝期追氮提高其在亚表层土中分布。施氮期主要影响上层土中根长、根半径和根系活力 ,推迟施氮期能提高根系活力和亚表层土中根长。在 0~ 13 0cm土层中 ,基施氮根半径比不施氮 (0 .50mm)增加 2 2 % ,追施氮后根半径为 0 .3 0mm且追期之间影响不明显
[33]
张玉, 秦华东, 伍龙梅, 等. 玉米根系生长特性及氮肥运筹对根系生长的影响[J]. 中国农业大学学报, 2014,19(6):62-70.
[34]
姜琳琳, 韩立思, 韩晓日, 等. 氮素对玉米幼苗生长、根系形态及氮素吸收利用效率的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2011,17(1):247-253.
采用水培试验,比较分析了氮素对高产玉米杂交种幼苗生长、根系形态及氮素吸收利用效率的影响。结果表明,在一定氮素范围内供氮量的增加能够促进玉米地上部的生长,也促进东单90(DD90)和沈玉21(SY21)根系干重的增加,而高量供氮会抑制根系的生长,导致根冠比下降。郑单958(ZD958)在8.0 mmol/L氮水平下地上部受抑制的程度大于根系,造成根冠比有所增加。在各氮素水平下,东单90具有很好的根系形态,提高了氮素的吸收能力,从而提高氮素积累量。随氮浓度的增加,玉米植株氮素吸收效率增大而氮素生理利用效率减小,无论在低氮还是高氮条件下,郑单958和东单90的氮素吸收效率均显著高于沈玉21和郝育12(HY12),氮素生理利用效率却显著低于沈玉21和郝育12。不同品种对氮素的响应存在显著差异,东单90和郑单958耐低氮和对氮素吸收的能力强,郑单958耐高氮能力相对较弱,沈玉21和郝育12对氮素需求量大,耐低氮能力弱。适宜的氮素供应能更好地协调根系与地上部的关系,促进根系形态发育,增加根系对氮素的接触面积,促进根系对氮素的高效吸收。

基金

国家重点研发计划“小麦-玉米周年水肥资源高效利用与耕作技术研究”(2017YFD0301002)
山东省农业重大应用技术创新(SD2019ZZ003)
青岛市民生科技计划项目(19-6-1-70-nsh)

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