施氮模式對春玉米養分吸收動態及氮肥利用率的影響

春玉米是中國東北的主要糧食之一，在國家的糧食安全中發揮著極其重要的作用。春玉米施肥中存在如過量或不合理的施用氮肥問題、忽視了磷、鉀肥配合施用等。目前,國內外都很重視提高氮肥利用率的研究,大多集中在施用時期和施用量方面的研究,對施氮模式的研究報道較少[4~6]。氮肥施用方式對作物產量及氮肥利用率影響很大,了解作物對養分的吸收利用規律對合理施氮是非常必要的。研究春玉米對氮、磷、鉀養分的吸收、累積及轉運規律,有助于了解和調控其生長發育。根據作物的生長需求施用肥料,在實現高產的同時,顯著提高氮肥利用率。因此,本研究探索東北冷涼區春玉米高效施肥技術,結合該地區氣候特點和玉米生長發育規律,研究不同施氮模式下的春玉米養分吸收動態變化及運轉分配規律,為探討高產條件下的高效施氮提供技術支持。1材料和方法1.1供試土壤及品種試驗在遼寧省阜新縣紫都臺鄉(42°01′N、121°14′E)進行,該地區屬半干旱季風大陸性氣候,年均氣溫7.2℃,年均降雨量僅為423mm,屬典型的半干旱地區。供試土壤為中等肥力褐土,耕層土壤有機質1.29%,全氮0.84g/kg,全磷0.82g/kg,全鉀28.80g/kg,堿解氮69.00mg/kg,速效磷55.70mg/kg,速效鉀141.00mg/kg,pH值7.10。春玉米試驗共設5個處理(表1)。小區面積30m2,3次重復。供試品種為錦種34,4月27日播種,9月24日收獲,行距50cm,株距30cm。供試氮肥為尿素(含N46%),磷肥為磷酸二銨(含N18%、P2O546%),鉀肥為氯化鉀(含K2O60%);磷、鉀肥全部作基肥一次施用。1.2植株樣品采集分別在苗期、拔節期、大喇叭口期、灌漿期和成熟期采集植物樣品。在苗期每個小區采集50株、拔節期后每小區采集6株分別組成混合樣品,按莖、葉、子粒和穗軸分別測定氮、磷、鉀含量。植株樣品采用濃H2SO4-H2O2消煮,制成樣品待測液,備用。植株全氮采用凱氏定氮法測定,植株全磷采用釩鉬黃比色法測定,植株全鉀采用火焰光度計法測定。1.3處理數據采用Excel2000和SPSS11.5進行數據統計分析,數值采用平均值的形式表示。2施氮模式對春玉米植株磷含量的影響春玉米植株氮含量明顯受施氮影響,苗期影響較小,拔節期后開始變大(表2)。與N0處理相比,施氮明顯提高了春玉米各器官氮含量。隨著生育期推進,春玉米莖葉中氮含量均呈降低趨勢,說明生育后期莖葉中的氮向果穗中轉移,生育中前期是春玉米需氮的關鍵時期,也是最佳的追氮時期。施氮模式不同,玉米各器官氮含量也不同。與N2處理相比,常規施肥(N1)處理提高了春玉米植株氮含量,這是因為常規施肥的施氮量較大,給春玉米提供更加充足的氮源。與N2和N3處理相比,N4處理明顯提高了玉米各器官氮含量,在拔節期后影響明顯,表明一次深施的施氮方式能在生育后期提供給春玉米較充足的氮素養分,滿足春玉米對氮素的生理需求,這是因為氮肥深施減輕了外界環境因素的不利影響,降低了氮肥損失量,最大程度地延長了氮肥的肥效期。施氮對春玉米植株磷含量的影響因器官和生育期而異(表3)。總體看來,施氮提高了各生育期葉磷含量和灌漿期莖磷含量,而降低了其他生育期莖磷含量。施氮提高了灌漿期和成熟期子粒磷含量和成熟期穗軸磷含量,降低了灌漿期穗軸磷含量。縱觀整個生育期春玉米各器官磷含量的變化可以看出,春玉米莖、葉和子粒中的磷含量隨生育期推進而降低,而穗軸磷含量的變化則正好相反,表明生育前期是植株吸磷的關鍵時期,磷肥應盡量在生育前期施用。施氮模式對春玉米植株磷含量的影響在大喇叭口期以后明顯。與N2處理相比,N3和N4處理明顯提高了春玉米生育后期各器官磷含量,顯著提高磷素的利用率。與生育前期相比,生育后期施氮處理春玉米各器官磷含量之間差異較大,同時結合氮含量的變化表明,在大田條件下,作物氮、磷營養可能存在一定拮抗影響。與對照相比,施氮明顯提高了春玉米植株苗期鉀含量,而對其他生育期鉀含量無明顯影響(表4)。隨著生育期推進,春玉米莖、葉、子粒和穗軸鉀含量均逐漸降低,說明生育前期是春玉米吸鉀的關鍵時期,此時施用鉀肥既能滿足春玉米對鉀素的需求,又能達到降低成本的目的。與常規施肥相比,N2處理春玉米鉀含量明顯降低,這是因為該地區速效鉀含量較高(141.00mg/g),大量施鉀肥反而降低了玉米植株對養分鉀的吸收與利用。N3和N4處理春玉米植株鉀含量在整個生育期均保持一個較高的水平,說明這兩種施氮模式能夠滿足春玉米整個生育期對養分鉀的生理需求,不斷提高鉀利用率。與對照相比,施氮明顯增加了春玉米穗長、百粒重和子粒產量,降低了禿尖長(表5)。施氮模式對春玉米產量性狀無明顯規律性影響(除N3處理顯著提高子粒產量外)。與對照相比,施氮肥明顯提高了經濟效益,以N3處理最高,常規施肥最低,產投比分別為7.78和3.36。常規施肥處理區的產投比明顯低于對照無氮區(5.30),說明傳統的常規施肥增加了春玉米生產成本,降低了生產效益。從氮肥農學效率和氮肥利用率可以看出,N3>N4>N2>N1。綜合考慮玉米產量性狀、產投比、氮肥農學效率和氮肥利用率等因素,N3和N4處理較其他施氮模式有較大優勢,這與前面的研究結果相吻合。比較N1、N2和N4處理子粒產量差異不顯著,而氮肥農學效率和氮肥利用率相差較大。這是由于氮肥農學效率和氮肥利用率是多因子計算出的結果,在計算過程中導致誤差的累積與擴大;同時也說明子粒產量的提高并不一定意味著氮肥利用率的提高,春玉米的生產過程應以社會效益、經濟效益和環境效益的綜合平衡為目的。3不同施肥處理對玉米植株養分吸收量的影響施氮提高了玉米植株氮、磷、鉀含量,改善了玉米產量性狀。隨著生育期推進,玉米植株各器官氮、鉀含量均逐漸降低,而磷含量變化無規律性,表明生育中前期是玉米吸氮、鉀的關鍵時期,也是施氮、鉀的最佳時期。考慮到磷肥在土壤中不易移動而鉀肥可被植物快速吸收,因此磷鉀肥宜作基肥一次性施入。與其他施氮模式相比,N3和N4處理的玉米植株氮、磷