控失肥对夏玉米产量及养分积累的影响

蒋迁，李磊，张凤路，袁柳柳，王聚辉，吴瑞娟

（河北农业大学农学院，河北省作物生长调控实验室，河北保定071001）

控失肥对夏玉米产量及养分积累的影响

蒋迁，李磊，张凤路*，袁柳柳，王聚辉，吴瑞娟

（河北农业大学农学院，河北省作物生长调控实验室，河北保定071001）

为了研究控失肥在玉米上的施用效果，以玉米杂交种郑单958为试验材料，在相同施肥量（N、P2O5、K2O施肥量分别为144、72和72 kg/hm2）条件下，以施用普通化肥为对照，分析了施用控失肥对玉米产量、干物质累积、氮磷钾养分积累和养分吸收效率的影响。结果表明：控失肥处理的玉米产量、干物质积累量和营养元素积累量均显著优于普通化肥，各器官的营养元素含量高于对照肥料；营养元素的吸收效率和偏生产力均显著高于常规化肥。控失肥作为一种新型肥料，对提高玉米产量和施肥效益，以及保护环境资源起到重要作用。

玉米；控失肥；养分累积；产量；养分吸收效率

施用化肥可使农作物增产40%～60%[1]。我国是世界上最大的化肥生产国和消费国，但是肥料利用率却较低，不仅造成了直接的经济损失，而且还因施肥不当引起了环境污染[2]。如何提高肥料利用率，避免因施肥不当而引起的环境问题已成为我国关注的话题。

研究表明，玉米干物质积累量与产量呈正相关[3]，因此，增强玉米生育期干物质的积累能力是提高籽粒产量的有效途径[4]。营养元素的吸收、同化和转运直接影响玉米植株干物质的积累与分配，进而影响籽粒产量[5～7]。玉米对氮吸收量最多、钾次之、磷最少[8]，随着玉米产量的提高，其吸收的氮、磷、钾数量也在增加[9]。拔节至吐丝期是玉米养分吸收的关键阶段，养分吸收速率高、积累量大，吐丝后植株仍能吸收较多的氮和磷[10]。尽管采用控释肥在一定程度上可以提高肥料的利用率[2]，但其使用的材料对土壤的不利作用也是显而易见的，随着施用时间的延长，这种不利影响更为严重。新型肥料——控失肥的出现为农作物高效施肥带来了新曙光。控失肥是国内新一代缓控释肥的更新换代产品，具有固定养分、控制流失的特点。本研究以中国首个通过环保生态肥料认证的“六国网”控失复合肥为试验肥料，以施用等量养分的普通化肥为对照，探讨了控失肥对玉米产量形成与养分累积的影响，对明确该新型肥料的增产增效机理，进而提高玉米产量、保障粮食安全、减少农业面源污染具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年在河北农业大学教学科研基地马庄试验站进行。试验地土壤为壤土，0～20 cm耕层土壤基础养分含量为有机质14.79 g/kg、全氮1.2 g/kg、碱解氮82.7 mg/kg、速效磷30.7 mg/kg、速效钾109.8 mg/kg。

1.2 试验材料

试验玉米品种为郑单958。参试肥料为“六国网”控失复合肥（简称“控失肥”，N、P2O5、K2O含量分别为24%、12%和12%），由安徽六国化工股份有限公司生产并提供；化肥种类有尿素（N含量46%，石家庄双联复合肥有限责任公司生产）、磷酸二铵（N含量15%、P2O5含量42%，安徽六国化工股份有限公司生产）和氯化钾（K2O含量60%，天津长芦海晶集团有限公司生产），均自市场购买。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计试验设控失肥（FC）、常规化肥（FN）和不施肥（CK）3个处理，其中，FC处理控失肥施用量为600 kg/hm2，在玉米播种时一次性施入；FN处理所施肥料为尿素、磷酸二铵和氯化钾的混合肥，N、P2O5、K2O含量均与FC处理相同，其中，全部的磷钾肥和40%的氮肥在玉米播种时施入，剩余的60%氮肥在大喇叭口期追施。小区面积5 m×20 m，随机区组排列，3次重复。6月14日采用单粒精量播种机播种玉米，行距60 cm，种植密度7.5万株/hm2；10月5日收获；其他田间管理措施同常规。

1.3.2 测定项目与方法

1.3.2.1 产量及其构成因素。收获期，将预留测产区的果穗全部收获，脱粒后自然晒干，统计产量（籽粒含水量按14%计）。在每小区取连续的15～20穗玉米进行考种，测定单位面积穗数、穗粒数和千粒重。

1.3.2.2 干物质积累量。

（1）地上部干物质重。分别在拔节期（V6）、大喇叭口期（V12）、吐丝期（R1）、乳熟期（R3）、蜡熟期（R5）和完熟期（R6），每小区均选取有代表性的植株进行测定，其中，完熟期取样6株/区，其他时期均取样3株/区。将植株地上部分成叶片（含苞叶）、茎秆（含雄穗、叶鞘、穗轴和地下茎）、籽粒三部分，分别于105℃杀青30 min后再80℃烘干至恒重，测定干物质重。

（2）根系干重。采用田间挖掘法取样。以植株为中心选取长60 cm（垂直于行向）、宽20 cm（沿行向）的样方，垂直向下150 cm挖出带土壤的根系，装入网袋带回实验室，冲洗根系并剔除杂质后，置于80℃烘箱中烘干至恒重，测定根系干重。

1.3.2.3 养分含量。将成熟期各处理植株的叶片、叶鞘、茎秆和籽粒称重后粉碎，而后用H2SO4-H2O2消煮，利用BRAN+LUEBBE III型连续流动分析仪测定全氮和全磷含量，利用FP 6410型火焰光度计测定全钾含量。

根据公式，计算氮、磷、钾的养分吸收利用效率[7，11]：

氮素吸收效率（kg/kg）=植株地上部N累积量/施N量

氮素收获指数（%）=玉米籽粒吸N量/玉米地上部植株总吸N量×100

氮肥偏生产力（kg/kg）=籽粒产量/施N量磷、钾肥的指标计算公式，均与氮肥相同。

1.3.3 数据统计分析利用Microsoft Excel软件（2003版）和SAS软件（SAS Institute，2009）对数据进行统计方差分析，利用邓肯氏多重比较进行差异显著性测验。

2 结果与分析

2.1 施用控失肥对夏玉米产量及其构成因素的影响

不施肥处理的单位面积穗数、穗粒数和千粒重均最低，导致产量明显＜施肥处理（表1）。

表1 施用控失肥对夏玉米产量及其构成因素的影响Table1 Effect of loss control fertilizer on maize grain yield and its components

FC处理的产量显著＞FN处理，增产率为6.9%，表明同量养分条件下，施用控失肥较施用普通化肥能够明显提高玉米产量。进一步对产量构成因素进行分析发现，与FN处理相比，FC处理的单位面积穗数略高但差异不显著，穗粒数明显较少，千粒重显著较大。可以看出，千粒重大是控失肥较普通化肥明显增产的主要原因。

2.2 施用控失肥对夏玉米各器官干物质积累的影响

不同处理的玉米茎秆干物质积累量变化趋势相似，均呈先升高后降低趋势，其中，FC处理的指标值在乳熟期即达到最高，而CK和FN处理达到高峰的时间均为蜡熟期（表2）。FC处理各时期的茎秆干物质积累量均最高，除拔节期与FN处理差异不显著外，其他时期与CK和FN处理差异均达到了显著水平。表明施用控失肥能够明显促进玉米茎秆干物质的积累，且较早达到高峰。

不同处理的玉米叶片干物质积累量变化趋势相似，均呈先升高后降低趋势，其中，FC和FN处理的指标值均在乳熟期达到最高；而CK达到高峰的时间为蜡熟期，晚于施肥处理。FC处理的叶片干物质积累量在拔节期略＜FN处理，但差异不显著；之后到蜡熟期均＞CK和FN处理，其中，吐丝期～蜡熟期与其他2个处理差异均达到了显著水平；完熟期指标值略＜FN处理而＞CK，但差异均不显著。表明施用控失肥能够促进玉米叶片干物质的积累，为提高生物量奠定了物质基础；而在后期叶片干物质分配比例低，有利于较多的干物质向籽粒分配。

不同处理的玉米籽粒干物质积累量变化趋势相似，均呈快速升高趋势，其中，FC处理的指标值除乳熟期显著＜FN处理外，其他时期均为最高且显著＞其他2个处理，完熟期的籽粒干物质积累量分别较FN处理和CK高11.1%和23.4%。

不同处理的玉米根系干物质积累量变化趋势相似，均呈先升高后降低趋势，且均在乳熟期达到最高，其中，FC处理各时期的根系干物质积累量均显著＞其他2个处理，完熟期的指标值分别较CK和FN处理高33.4%和60.3%。

不同处理的玉米整株干物质积累量变化趋势相似，均呈逐渐升高趋势，且各时期的指标值均以FC处理最高，其中，大喇叭口期～乳熟期以及完熟期与其他2个处理差异达到了显著水平。

综上分析可以看出，与常规化肥和对照处理相比，控失肥处理的玉米在不同时期各器官干物质积累方面均表现出明显优势，因此，在籽粒产量方面显著较优。

表2 施用控失肥对夏玉米各器官干物质积累量的影响(g/株)Table2 Effect of loss control fertilizer on dry matter accumulation of maize organs

2.3 施用控失肥对夏玉米养分积累的影响

在玉米茎秆和叶片中，不同处理的氮素积累量变化趋势相似，均呈单峰曲线变化，峰值分别出现在吐丝期和乳熟期，其中，FC处理各时期的指标值均最高，显著＞FN处理和CK（图1）。在籽粒中，不同处理的氮素积累量均呈快速升高趋势，其中，FC处理各时期的指标值与FN处理差异均不显著，但二者均显著＞CK。在根系中，不同处理的氮素积累量虽然均呈单峰曲线变化，但后期趋势略有不同，其中，施肥处理的峰值出现在吐丝期，CK峰值出现在乳熟期，在后期FC处理的指标值显著＜其他2个处理。

在玉米茎秆、叶片和根系中，不同处理的磷素积累量变化趋势相似，均呈单峰曲线变化，且峰值均出现在乳熟期，其中，FC处理各时期的指标值在茎秆和叶片中均为最高、在根系中均为最低，且自乳熟期开始与其他2个处理差异均达到了显著水平（图2）。在籽粒中，不同处理的磷素积累量均呈快速升高趋势，但各处理间差异均不显著。

在茎秆和叶片中，不同处理的钾素积累量变化趋势相似，均呈单峰曲线变化，且峰值均出现在乳熟期，其中，FC处理各时期的指标值均最高（图3）。在籽粒中，不同处理的钾素积累量均呈快速升高趋势，其中，FC处理各时期的指标值与FN处理差异均不显著，但二者均显著＞CK。在根系中，不同处理的钾素积累量虽然均呈单峰曲线变化，其中，FC处理的峰值出现在吐丝期，其他2个处理的峰值均出现在乳熟期；但是，后期FC处理的变化趋势与其他2个处理略有不同，从吐丝期开始FC处理的指标值显著＜其他2个处理。

FC、FN和CK处理的植株总氮素积累量分别为3.94、3.54 g和3.06 g/株，总磷素积累量分别为1.58、1.51和1.38 g/株，总钾素积累量分别为3.41、3.24和2.91 g/株。可以看出，植株对3种肥料要素的吸收量顺序为N＞K＞P。

图1 施用控失肥对夏玉米各器官N积累量的影响Fig.1 Effect of loss control fertilizer on N accumulated amount in different organs of summer maize

图2 施用控失肥对夏玉米各器官P积累量的影响Fig.2 Effect of loss control fertilizer on P accumulated amount in different organs of summer maize

图3 施用控失肥对夏玉米各器官K积累量的影响Fig.3 Effect of loss control fertilizer on K accumulated amount in different organs of summer maize

2.4 施用控失肥对夏玉米吐丝期前后植株氮、磷、钾积累的影响

吐丝前，不同处理玉米植株中氮和钾的积累量均较高，比例分别为81.60%~82.95%（平均82.1%）和83.58%~85.57%（平均84.9%），其中，FC处理的氮和钾积累量显著＞其他2个处理；磷的积累量相对较低，比例为50.72%～54.43%，其中，FC处理的指标值显著＞其他2个处理（表3）。表明在吐丝前玉米对氮和钾吸收较多，在吐丝后还要吸收较多的磷素。吐丝后，FC处理植株对氮和磷的积累量与FN处理无显著差异但均显著＞CK，对钾的积累量显著＞其他2个处理。

表3 施用控失肥对夏玉米吐丝期前后植株氮、磷、钾累积量及比例的影响Table3 Effect of loss control fertilizer on accumulation amount and ratios of N，P and K of the whole plant at pre-silking and post-silking

综上分析可以看出，FC处理吐丝前的氮、磷、钾积累量均明显多于FN处理，吐丝后钾的积累量也明显多于FN处理，为其获取高产奠定了物质基础。

2.5 施用控失肥对夏玉米氮、磷、钾养分利用效率的影响

不同处理均以氮和钾的吸收效率相对较高，显著＞磷的吸收效率，其中，FC处理的氮、磷、钾养分吸收效率均显著＞FN处理（表4）；均以氮和磷的养分收获指数相对较高，显著＞钾的收获指数，其中，FC与FN处理指标值差异均不显著；均以磷和钾肥的偏生产力相对较高，显著＞氮肥偏生产力，其中，FC处理的氮、磷、钾肥偏生产力均显著＞FN处理，平均较FN处理高39%。

综上分析可以看出，尽管不同肥料处理的营养元素收获指数无显著差异，但是，在肥料吸收效率和偏生产力方面控失肥显著优于普通肥料。

3 结论与讨论

早在20世纪60年代，美国、日本等发达国家就开始研制并推出控释/缓控释肥料产品，大大提高了肥料利用率[12]。研究表明，控释肥的氮肥利用率较速效氮肥可提高13.6%～164.1%[13]。但是，缓控释肥的原理重在养分释放速率，并未重点解决养分流失的问题。控失肥研究是针对化肥施用中养分迁移的问题，原理为固定养分、控制流失，其中，控失剂是其关键因素。控失剂是通过高能离子束对天然矿物材料进行辐射改性，与多种辅配材料精准配制而成的高科技产品，其遇水后自组织成微纳互穿网络，“网捕”并固定住化肥养分，减少其在土壤中的渗漏、径流和挥发，达到控制化肥养分损失的目的。该类肥料可以一次性施用，达到省工、省钱、增产的目的。本研究结果显示，在玉米播种时采用将控失肥600 kg/hm2一次性基施，可较等量养分的常规化肥增产6.9%，具有广泛的应用价值。

目前，玉米是我国第1位多功能作物，不断提高玉米产量和品质具有重要的现实意义。在玉米品种更替过程中，产量的提高是生物量与收获指数协同作用的结果[14，15]。生物量提高是作物高产的重要前提，茎秆、叶和根系的干物质积累与分配是玉米籽粒产量形成的重要因素[16]。控失肥处理的茎、叶和根系干物质积累量高、峰值出现早，为生物量的提高奠定了物质基础；而在后期，茎、叶干物质分配比例低，有利于较多的干物质向籽粒分配，从而获得高产。控失肥处理的根系干物质分配比例高于常规化肥，这是生育后期控失肥处理的玉米根系活力高的重要原因。前人研究也证实，生育后期玉米根系活力高，有利于植株从土壤中吸收较多的水分和养分而获得高产[17]。

表4 施用控失肥对夏玉米氮、磷、钾养分利用效率的影响Table4 Effect of loss control fertilizer on N，P，K utilization efficiency

本研究条件下玉米对氮磷钾元素的吸收量，以氮、钾较多，磷较低，这与前人的研究结果[8]一致。不同处理的氮、钾养分大部分是在吐丝期前吸收积累的，分别占其总吸收量的82.1%和84.9%，磷素在吐丝前后吸收积累的比例相差不大，说明花后磷素的吸收也有重要作用。与常规化肥相比，控失肥的供肥能力持久且流失少，因此表现出较好的增产效果。在根系中，控失肥处理的氮磷钾峰值出现得早，之后快速降低，可能与养分向籽粒转移有关。

从本研究结果看，控失肥处理的植株对氮磷钾养分的吸收效率均高于常规化肥处理，而不同处理的营养元素收获指数差异不显著，说明植株对营养向籽粒的分配有其固有规律。控失肥的偏生产力较常规化肥高39%，增产效果十分显著。由于本试验是在高产栽培条件下进行的，土壤的基础地力较高，因此使得肥料的施用效果受到一定影响，但是对于供肥形式不同的2类肥料而言，通过比较玉米的矿质养分吸收、运转规律来研究网状控失肥的保肥、供肥特性和养分利用效率是可行的。本研究对普及网状控失肥应用、提高作物产量、减少农业污染具有借鉴作用。

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Effects of Loss Control Fertilizer on Yield and Nutrient Accumulation of Summer Maize

JIANG Qian，LI Lei，ZHANG Feng-lu*，YUAN Liu-liu，WANG Ju-hui，WU Rui-juan
（College of Agronomy，Agricultural University of Hebei，Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province，Baoding 071001，China）

In order to study the effect of loss control fertilizer on maize，field experiment was conducted with maize hybrid Zhengdan 958 as test material，and maize yield，dry matter accumulation，N，P，K nutrient accumulation，and its uptake efficiency were analyzed with the same nutrient amount（N，P2O5，K2O content were 144，72 and 72 kg/hm2，respectively）of loss control and common fertilizer.The results showed that the grain yield，dry matter and nutrition accumulation of loss control fertilizer treatment（FC）were significantly better than those of common fertilizer treatment（NF）.The content of nutrient elements in organs of FC was higher than that of NF，and the nutrient uptake efficiency and partial productivity of FC were significantly higher than those of NF.As a new type of fertilizer，loss control fertilizer will play an important role in improving the yield of maize，increasing the efficiency of fertilization and protecting the environment.

Maize；Loss control fertilizer；Nutrient accumulation；Yield；Nutrient uptake efficiency

S513

：A

：1008-1631（2016）06-0052-06

2016-01-27

河北省自然科学基金项目（C2013204002）；安徽六国化工股份有限公司项目（2015）

蒋迁(1989-)，女，河北承德人，硕士，主要从事作物高产生态生理研究。E-mail：1039084844@qq.com。

张凤路（1965-），男，河北临城人，教授，博士，主要从事作物生理研究。Tel：0312-7528116；E-mail：nxyumi@hebau.edu.cn。