施氮量对旱地春玉米产量、干物质积累及叶面积指数的影响.doc

施氮量对旱地春玉米产量、干物质积累及叶面积指数的影响.doc 施氮量对旱地春玉米产量、干物质积累及叶面积指数 的影响 摘要:为进一步提高旱地春玉米单产，以天泰33为试验材料，设置0、120、240、300、360、420 kg/hm2 6个施氮水平，探讨不同施氮量对旱地春玉米产量、干物质积累及叶面积指数的影响。结果表明，在一定范围内，随着施氮量的增加，春玉米子粒产量显著提高，超过某一施氮量(300 kg/hm2)，增产趋缓甚至略减。叶面积指数随施氮量增大而增大，在吐丝期达到高峰，然后开始下降。随着施氮量逐渐增加，群体干物质积累量明显增加。试验条件下，适当增加氮肥施用量，可以显著提高旱地春玉米的子粒产量。天泰33在旱地条件下春玉米获得高产的适宜施氮量为300 kg/hm2。 关键词:旱地;春玉米;施氮量;干物质积累;叶面积指数;产量 中图分类号:S513.062 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2015)09-2065-05 玉米是中国主要粮食作物之一。玉米产量高低不仅取决于其品种遗传性，而且受栽培 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 和环境条件的影响[1]。氮是植物必需的营养元素，也是作物产量最重要的养分限制因子[2]。施用氮肥能增加玉米子粒蛋白质含量，提高生物量，增产效果明显[3，4]。发展中国家粮食的增产作用55%以上归功于化肥的使用，其中氮素又起了至关重要的作用，合理使用氮肥的增产贡献率为45%左右[5，6]。范厚明等[7]通过对毕单15号玉米 种植密度和氮肥施用量的研究，指出种植密度和氮肥施用量是影响玉米产量的两大重要因素，要提高玉米单产，就必须采用合理的种植密度和适量的氮肥施用量。王志刚等[8]认为高施肥水平对玉米群体鲜、干物质产量是有利的，在生产中要合理协调肥水用量和种植密度条件。因此，玉米产量的突破除了选用紧凑耐密大穗品种外，还要合理增加种植密度，合理运筹施肥，提高施肥效率。 目前，对于旱地春玉米生产技术研究较少，尤其对于该生态区域内较高生产条件下，玉米最适需氮量的研究鲜见报道[9-11]。随着高产玉米新品种的育成和玉米生产的发展，亟须相应的高产、高效生产技术。本试验通过设置大跨度的施氮水平，在旱地上研究了施氮量对春玉米产量、群体干物质积累及叶面积指数的影响，以期明确旱地春玉米的最适需氮量，为旱地春玉米高产、高效生产提供科学依据。 1 材料与方法 1.1 试验材料与设计 试验于2012年在山东天泰种业公司试验田进行。前茬作物为春花生。供试玉米品种为天泰33。试验地轻壤土，0,20 cm土层土壤化验结果为:全氮1.15 g/kg，碱解氮95.36 mg/kg，速效磷15.45 mg/kg，速效钾102.43 mg/kg，有机质12.55 g/kg，pH 6.2。玉米生育期间降雨量676.1 mm，平均气温23.9 ?，日照时间883.2 h。 试验设置6个氮肥水平，分别为0 kg/hm2(T1)、120 kg/hm2(T2)、240 kg/hm2(T3)、300 kg/hm2(T4)、360 kg/hm2(T5)和420 kg/hm2(T6)。每个处理3次重复，共18个处理。种植密度75 000株/hm2，等 行距种植，行距60 cm，小区面积48 m2(8 m×6 m)，随机排列。施用氮肥为尿素，含氮量46%，分别在播种期、拔节期(7叶展)、大喇叭口期(12叶展)、开花期，按照1?3?5?1的比例施入。各处理均施猪粪37 500 kg/hm2、磷肥(P2O5)150 kg/hm2和钾肥(K2O)300 kg/hm2，猪粪和磷肥全部做底肥施用，钾肥分别于播种时和大喇叭口期各施入50%。磷肥为过磷酸钙，钾肥为硫酸钾。按旱地进行田间管理。5月10日播种，9月18日收获。 1.2 测定项目与方法 分别于拔节期(V7)、大喇叭口期(V12)、吐丝期(VT)、花后10 d(VT+10)、花后20 d(VT+20)、花后30 d(VT+30)、花后40 d(VT+40)、成熟期(R6)取5株长势均匀一致的植株，测定叶面积指数，105 ?杀青30 min，75 ? 烘干至恒重，称干物质重。成熟期收获、测产，每小区选取20个果穗考种。 1.3 数据处理与统计分析 采用DPS 7.05和Microsoft Excel 2003 进行数据计算、统计分析。 2 结果与分析 2.1 施氮量对旱地春玉米产量及产量构成因素的影响 由表1可以看出，施氮量对旱地春玉米产量形成影响明显，子粒产量随施氮量的增加呈先升后降的趋势。在一定范围内，增加氮肥施用量可以明显提高旱地春玉米子粒产量，当施氮量超过一定水平后，产量开始降低。T1处理由于整个生育期不施肥，产量最低。施氮量由0增加到300 kg/hm2范围内，产量明显增加;施氮量超过300 kg/hm2时，产量开始降低。T4 处理产量最高，为12 893 kg/hm2，比其他处理分别增产3.8%,41.9%。说明适量增施氮肥对旱地春玉米增产效果明显，过量施氮反而减产。 施氮量对产量构成因素的影响也具有类似情形。随着施氮量的增加，行粒数、穗粒数和千粒重表现出先增后减的趋势。在一定的施氮量范围内，春玉米行粒数、穗粒数、千粒重随施氮量增加而增加，超过这一范围则逐渐降低。T4处理的行粒数、穗粒数和千粒重比其他处理分别高2.3%,26.2%、2.2%,28.7%、1.6%,10.0%。施氮量对穗行数的影响表现为随着施氮量增加，穗行数呈上升趋势。从表1还可以看出，施氮量对穗粒数的影响比千粒重大。 2.2 施氮量对旱地春玉米植株干物质积累的影响 由表2看出，各处理的地上部干物质积累量均随着生育进程的推进呈逐渐上升趋势。拔节期(V7)之前，地上部干物质积累速率比较缓慢，处理间相差不大;拔节之后地上部干物质积累速率增加迅速;生育后期干物质积累增速趋缓。施氮量对群体干物质积累作用显著，花后10 d时随着施氮量的增加，群体干物质积累量呈增加趋势;花后10 d后群体干物质积累量表现出由先升后略减的趋势。花后10 d的群体干物质积累量，T6处理最大，T4、T5和T6处理相差不大，明显高于其他3个处理。成熟期，T4处理的群体干物质积累量比其他处理高1.7%,25.2%。表明适当增施氮肥能显著增加群体的干物质积累量。 施氮量对花后群体干物质积累量和花后干物质贡献率的影响表现出了同样的规律。随着施氮量的增加表现出先增后减的趋势。各处理开花前群体干物质积累量显著低于开花后，开花后群体干物质积累量占总生物量的60%以上(T1除外)。各个施氮处 理的花后干物质贡献率都超过60%，明显高于不施氮处理。说明开花后的干物质积累是旱地春玉米子粒产量的主要来源。开花10 d前，T6处理的群体干物质积累量最大;开花10 d后，T4处理的群体干物质积累量最大，花后干物质贡献率也最大。T4处理的花后群体干物质积累量和花后干物质贡献率分别为15 009 kg/hm2、64.2%，比其他处理分别高4.6%,34.8%和1.3%,7.7%。表明较高的群体干物质积累量，特别是花后群体干物质积累量，有利于提高干物质对子粒的贡献率，从而获得高产。 2.3 施氮量对旱地春玉米叶面积指数(LAI)的影响 玉米植株95%以上的干物质都是由叶片光合作用合成的，叶面积是植物截获光能的物质载体，其大小直接影响到玉米对光能的截获和经济产量的形成，尤其开花期的群体最大LAI是花后光合生产的重要物质基础[12，13]。由表3可见，在整个生育期，各个处理的叶面积指数(LAI)变化动态均表现出先升后降的趋势，呈现单峰曲线变化。拔节前LAI较小，各处理间差别不大;自拔节期开始LAI迅速增加，大喇叭口期后增势变缓，至吐丝期达到最大值，之后随着生育期的推进逐渐降低。由于T1整个生育期不施氮肥，造成其各个生育时期的LAI都明显低于其他处理。其他各处理拔节期的LAI无明显差异。大喇叭口期随着施氮量的增加LAI逐渐增大，T3、T4、T5和T6处理的LAI明显高于其他2个处理，说明拔节前施入较多的氮肥，可以明显促进植株前期营养生长。吐丝期T4处理的LAI最大，比其他处理高1.1%,28.0%。吐丝期后各处理LAI逐渐下降。增施氮肥处理的LAI下降较为缓慢，特别是施氮量较高的处理，成熟期LAI仍较高，维持在3.0以上。说明适量施用氮肥对叶面积维持有促进作用，延缓了叶 片衰老进程，使吐丝期至成熟期植株维持较高的绿叶面积，延长了光合时间，相应增加了灌浆时间，有利于高产。 3 结论与讨论 干物质积累是作物生长发育的重要指标[14]，作物子粒产量的高低主要是由干物质积累量所决定的，同时也受到收获指数的影响[15]。研究表明，在一定范围内，干物质积累量与产量呈正相关关系[16]，高生物量是高产的物质基础[17]，因此增强玉米生育期内干物质的积累能力是提高子粒产量的有效途径[18]。王庆成等[19]认为，干物质是形成产量的物质基础，只有积累多的干物质才能形成高的子粒产量。还有研究表明，禾谷类作物经济产量的60%,100%来自开花到成熟期的光合产物，生育后期的光合功能直接影响到子粒产量[20]。 春玉米子粒产量在很大程度上决定于后期的光合生产能力，生育后期的光合生产干物质子子粒的贡献率为78%,84%[17]，高产、超高产玉米生育后期具有较大的干物质积累优势[17，21-23]。马?S花等[24]研究指出，花后干物质转移对子粒增产的贡献较大，是子粒增产的主要来源。本试验表明，随着施氮量的逐渐增加，群体干物质积累量显著增加。在同一密度下，成熟期群体干物质积累量和花后干物质积累量最大的处理，产量也最高。各个施氮处理的花后干物质贡献率都超过60%，明显高于不施氮处理。说明旱地春玉米子粒产量的主要来源是开花后的同化产物。较高的群体干物质积累量，特别是花后群体干物质积累量，有利于提高干物质对子粒的贡献率，从而获得高产。与前人研究结果基本一致。 合理的叶面积指数(LAI)是反映玉米群体光合能力的重要指标 [25-27]。适宜的叶面积系数能够保证光热资源的有效利用，同时也避免了玉米叶片间、植株间的相互遮蔽，创造一个通风透光性好的群体环境，有利于光合作用的进行、有机产物的合成与积累以及产量的形成[28，29]。有研究表明，在一定范围内玉米群体的叶面积指数与群体光合速率、子粒产量呈正相关[30]。保持玉米中后期有较大的绿叶面积是实现玉米高产的重要基础[31]。高的叶面积指数及其合理发展动态，是玉米高产的重要生理基础[32]。本研究表明，在一定范围内，叶面积指数随施肥量增加而增大，拔节期前呈缓慢增长状态，拔节期后叶面积指数迅速增大，开花期后又开始缓慢下降。各处理的叶面积指数最大值均在开花吐丝期出现，叶面积指数最大的T4处理为5.48。施氮量300 kg/hm2处理的花后叶面积指数较大，高叶面积持续期较长，群体光合势大，其产量比其他处理高3.8%,41.9%。 在同一种植密度条件下，玉米子粒产量随着施氮量增加呈单峰曲线趋势。普遍认为过量施氮降低了子粒氮素积累，不利于玉米干物质积累和产量提高[33]。玉米施用氮肥符合报酬递减规律，在一定范围内，玉米产量随施氮量增加而提高，但超过一定量后增施氮肥并不能使产量持续增加，反而下降。与姜涛[34]的研究结论一致。吕丽华等[35]认为，在高氮条件下由于作物生育前期冠层内透光率较低，冠层结构较不合理，导致生育后期叶片提早衰老，使后期光合性能降低，不但起不到增产效果，还会造成肥料的浪费和对环境的污染。Osaki等[36]指出，过量施氮导致叶片早衰及光合能力下降，最终可能影响到正在发育子粒的碳、氮代谢，不利于产量形成和氮肥利用率的提高。何萍等[37]研究表明，不施氮或施氮不足可 能导致营养体氮素外运过多;施氮过量由于营养体氮素代谢过旺，使运往子粒的氮素减少，在氮素供应较好的条件下，营养体氮素再分配率和对子粒氮贡献率越高越有利于经济产量的形成[38]。本研究表明，适量施用氮肥可以显著提高旱地春玉米子粒产量，超过一定范围再增施氮肥产量会逐渐下降。施氮量对玉米穗粒数、千粒重的影响也具有类似情形。氮肥的增产效应主要是提高穗粒数，其次是千粒重增加。在本试验条件下，旱地春玉米的适宜施氮量为300 kg/hm2左右。 适宜的施氮量既保持了较高的碳氮运转率，又避免生育后期叶片早衰，从而维持了生长中后期叶片的高光合能力，为氮肥利用率与产量协同提高奠定了基础[33]。说明玉米不同种植密度适宜的施氮量范围不同，氮肥的施用量要根据种植密度、地力和品种特性控制在适当的范围内。要获得高产或超高产，需要适当密植和适量追肥。 高产品种适量施氮能提高玉米生长中后期植株体内氮含量和氮素产量生产效率，增加子粒产量，但施氮过量或不足均不表现增产效果，反而导致利用率降低[39-42]。因此，合理运筹氮肥是夏玉米实现高产高效的重要措施。在选用耐密植品种的基础上，适当增加种植密度，合理确定氮肥施用量，保证充足的氮肥供应，协调好群体和个体的发展，可以最大限度地发挥品种的增产潜力。本试验条件下，旱地春玉米在种植密度75 000株/hm2条件下，施氮量300 kg/hm2左右子粒产量较高。 参考文献: [1] 梁庆平，李体琛，蒙 成，等.施肥与种植密度对玉米品种南校969农艺性状及产量的影响[J].南方农业学报，2013，44(11):1856-1860. 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