基于叶龄管理的氮肥运筹模式对松嫩平原西部膜下滴灌玉米产量及干物质积累的影响

刘慧迪，杨克军，李佐同，王玉凤，张翼飞，王智慧，付健，谷英楠，杨系玲，吴琼

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，大庆163319；2.黑龙江省教育厅寒地作物种质改良与栽培重点实验室）

基于叶龄管理的氮肥运筹模式对松嫩平原西部膜下滴灌玉米产量及干物质积累的影响

刘慧迪1，2，杨克军1，2，李佐同1，2，王玉凤1，2，张翼飞1，2，王智慧1，2，付健1，2，谷英楠1，2，杨系玲1，2，吴琼1，2

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，大庆163319；2.黑龙江省教育厅寒地作物种质改良与栽培重点实验室）

采用膜下滴灌的栽培模式，研究同一氮肥运筹对玉米不同叶龄时期的产量及干物质积累的影响。结果表明：在叶龄指数为30%和45%分次等量追施氮肥处理时，玉米产量、叶面积指数、叶绿素含量、干物质积累量达到最大值，且可实现籽粒产量、干物质积累量、花后同化物输入籽粒量及花后同化物对籽粒的贡献率分别为15 785.79 kg·hm-2、429.14 g·株-1、14 762.75 kg·hm-2、89.29%。

玉米；膜下滴灌；叶龄指数；产量；干物质积累

松嫩平原是我国重要的粮食生产基地，位于我国东北中西部，是半干旱半湿润地区。近些年来，年降水量频繁出现小于300 mm的情况，且春季低温干旱频繁发生，常造成玉米播期延迟和保苗率低等问题。膜下滴灌施肥可以根据作物的需求［1］，有效准确地控制施肥量及施肥时间进行施肥与灌溉，且能够显著提高水分和肥料的利用率，增加产量［2］。玉米的穗期（从拔节到抽穗阶段）是玉米一生中生长最快、吸收养分最多、丰产栽培最关键的时期，因此正确运用水肥，同时满足两者需要，对争取穗大粒多，夺取丰产极其重要。为使玉米追肥发挥最大的增产效果，需从玉米植株的外部形态来确定施肥最佳时期［3-5］。20世纪70年代胡昌浩首次对夏玉米叶龄指数与穗分化规律进行系统性研究，特别是叶龄指数与穗分化时期有着明显的相关关系［6］，为玉米指标化栽培管理模式的大面积高效推广应用提供了可能。前人针对玉米膜下滴灌的施肥类型［7］、施肥量［8-9］，施肥频率等方面开展了大量的研究工作；基于叶龄管理的氮肥运筹模式研究，在水稻［10］和棉花［11-12］上的应用较为广泛，在玉米上的研究也主要集中在夏玉米的研究［13］，而对于松嫩平原西部膜下滴灌春玉米的深入研究则尚无报道。

试验通过研究在膜下滴灌栽培模式下，基于不同叶龄时期的氮肥运筹模式对玉米叶面积指数、叶绿素含量、干物质积累与分配及产量形成的影响，以期为完善松嫩平原西部玉米的灌溉与施肥制度、建立玉米节水节肥抗旱高产栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料及地点

供试玉米品种为“郑单958”。2014年5月在黑龙江八一农垦大学试验基地进行。试验区全年降雨量430 mm，有效积温2 900℃。试验地土壤为草甸土，0～20 cm土层土壤物理化学性质：有机质26.12 g·kg-1，全氮1.04 g·kg-1，碱解氮133.48 mg·kg-1，速效磷55.00 mg·kg-1，速效钾32.46 mg·kg-1，pH 8.10。

1.2 试验设计

采用大垄双行覆膜栽培模式，4行区，行长15 m，垄距110 cm，垄上双行行距40 cm，垄间行距70 cm。试验所用肥料为：尿素（N≥46%）、磷酸二铵（N≥18%，P2O5≥46%）和硫酸钾（K2O≥50%），其中在底肥水平一致（N：60 kg·hm-2、P2O5：90 kg·hm-2和K2O：120 kg·hm-2）的条件下，分别于叶龄指数为30%（D1）、45%（D2）、60%（D3）、75%（D4）一次性追施90 kg·hm-2氮肥，在叶龄指数为30%和45%（D5）、30%和60%（D6）、30%和75%（D7）及30%和100%（D8）时，分2次等量追施共90 kg·hm-2氮肥，以不追施氮肥处理为对照（CK）；计算出各处理的氮肥用量，将氮肥在大容器中溶解，再将此溶液倒入施肥罐中，开启水泵，30～40 min内肥液全部施入，总计9个处理，各处理3次重复，共27个小区。5月10日播种，播种密度7.5万株·hm-2。玉米生长过程中根据土壤墒情适时灌溉，滴水量由水表和球阀控制，保证各小区灌水一致。其他田间管理措施同大田膜下滴灌玉米生产，10月8日收获测产。

1.3 测定项目与方法

在每小区选取具代表性的3株玉米于拔节期以及拔节后每隔15 d（分别用JS、15DAJS、30DAJS、45DAJS、60DAJS和75DAJS表示）按叶、茎、鞘、雄穗、雌穗（苞叶、穗轴和籽粒）等器官分解植株，于105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重后称量，用于干物质积累量测定。同时选取长势均匀的植株3株，用于叶绿素含量的测定［14］。成熟期收获考种、计产（以含水量14%进行折算产量）。

1.4 数据处理

采用Microsoft Execl 2003和SPSS 9.0进行试验数据整理与统计分析。

2 结果与讨论

2.1 不同叶龄时期施用氮肥对玉米产量的影响

由图1可以看出，在同一施氮量，不同叶龄时期追施氮肥处理下，玉米籽粒的产量在D5处理时，达到最大值，较于其他处理高出15.16%～48.11%，且与各个叶龄处理之间差异性显著（P＜0.05）。在同一追氮量下，玉米产量表现为D5>D2>D6>D3>D7>D4>D1> D8>CK。可见，在膜下滴灌的种植方式下，D5处理更有利于玉米籽粒产量的增加。

图1 氮肥施用的不同叶龄时期对玉米籽粒产量的影响Fig.1 The effect of nitrogen fertilizer application on grain yield during different leaf age periods

2.2 不同叶龄时期施用氮肥对玉米叶面积的变化

由表1可知，各叶龄时期施氮处理组合下，玉米群体LAI呈单峰曲线变化，均在45DAJS时期出现峰值。整体来看，在15DAJS～30DAJS时期各处理间的LAI差异并不显著（P>0.05），而随着玉米生育进程的推进，在45DAJS～60DAJS时期，不同处理间LAI的差异达显著水平（P＜0.05），其中在30DAJS取样时期，D5处理高于其他处理1.62%～20.82%，但各个处理之间差异性并不显著（P>0.05）；在45DAJS～75DAJS时期，D5处理下的LAI高于其他处理2.32%～ 19.83%。可见，D5处理能够促进玉米群体的LAI较快达到一定的峰值，且在生育中后期仍能维持较高的LAI，确保群体高光合效率水平。

表1 氮肥施用的不同叶龄时期对玉米叶面积指数变化的影响Table 1 The effect of nitrogen application on leaf area index of maize during different leaf age periods

2.3 不同叶龄时期施用氮肥下玉米叶绿素含量的变化

由图2可见，随着生育进程的推进，玉米叶片叶绿素含量呈先增加后降低的趋势，且在45DAJS时，达到最大值。在生育进程早期，玉米叶片叶绿素含量差异并不显著（P>0.05），以D1处理的叶绿素含量最高，在30DAJS～75DAJS时期各个处理的叶绿素含量差异显著（P＜0.05），其中D5处理高于其他处理1.34～27.75 mg·g-1。可见，在膜下滴灌的种植模式下，合理的叶龄时期追施氮肥能够促进玉米叶绿素含量的提高，且在D5处理时能够显著提高光合利用效率，促进光合产物形成，增加干物质积累。

图2 氮肥施用的不同叶龄时期对玉米叶片叶绿素含量的影响Fig.2 The effect of nitrogen application on leaf chlorophyll content of maize during different leaf age periods

2.4 不同叶龄时期施用氮肥下玉米干物质分配与积累

由图3可见，随着生育进程的推进，玉米干物质积累量逐渐增加，在75DAJS取样时期达到最大值。在JS～30DAJS时，D1处理的干物质积累量大于其他处理，45DAJS～75DAJ取样时期，D5处理显著高于其他处理，除D8处理外，各个分次追肥处理的干物质积累量均高于对照（CK）。在75DAJS时期，D5处理的干物质积累量较其他处理高出5.11%～34.18%。这说明在膜下滴灌的种植方式下，D5处理能够显著地增加干物质的积累量，促进产量的提高。

图3 氮肥施用的不同叶龄时期对玉米植株干物质积累的影响Fig.3 The effect of nitrogen application on dry matter in maize plant during different leaf age periods

由表2可见，不同处理的DMT、DMTE、CAA、CPAG均不同，其中除CK与D1处理的DMT差异不显著（P>0.05）外，与其他各个处理均呈显著性差异（P＜0.05），且CK处理的DMTE分别比其他处理高1.61%～11.71%，但各个处理的CAA及CPAG均显著高于CK，其中D5处理的CAA高于其他处理9.28%～70.18%。这说明，D5处理能够获得适宜的源库关系，较好地协调生育前期生物量的积累，以及生育后期营养体干重下降，使光合产物从营养体的源向籽粒库的转移，从而获得高产。

表2 氮肥施用的不同叶龄时期对玉米干物质转运的影响Table 2 The effect of nitrogen application on dry matter translocation of maize during different leaf age periods

3 讨论与结论

叶龄数能够更准确地判断穗分化时期，但当品种发生变化，用来判断某一穗分化时期的主茎叶龄数也发生变化，而应用叶龄指数可以把不同品种在不同栽培条件下处于同一穗分化时期，用同一叶龄指数表示出来，依此推断出其生育阶段，决定田间管理措施［15-16］。据研究表明：拔节期（30%叶龄指数）至抽雄期（88%叶龄指数）是营养生长与生殖生长同时并进的阶段［15］。试验研究发现，D5处理的产量及干物质积累量均高于其他叶龄处理。这可能是因为在30%叶龄指数，雌穗处于伸长期，雄穗在生长锥未伸长期，是决定节数和叶数的重要时期，而在45%叶龄指数时，雌穗进入小花分化期，雄穗处于伸长期，叶片和茎秆生长旺盛，对氮需求和吸收量较大，且有研究表明在叶龄指数为60%时，叶面积已经基本形成［17］，而在30%和45%叶龄指数分次等量追施氮肥时，能够促进玉米生育后期上部叶片宽大，增加叶面积，提高光合色素含量，使玉米群体光合系统达到较优水平，延长光合持效期，因此，D5处理能够促进玉米干物质的积累及产量的提高。试验研究结果表明，除D8处理外，各处理的产量及干物质积累量均表现为D5＞D2；D6＞D3；D7＞D4，这与吕鹏等研究结果相似［17］，但在D8处理时，由于后期追施氮肥过晚造成脱肥，导致花前干物质向花后干物质转移量减少，干物积累下降，进而使产量降低。在试验条件下，分次等量追施氮肥时，D6处理的干物质积累量及产量高于D7、D8处理，但低于D5处理，分析其主要原因可能是因为采用膜下滴灌追施氮肥，促进土壤增温保墒，水肥互作使玉米提早达到需肥时期，而后期在45%叶龄时期追施氮肥满足了作物对氮素的需求，促进花前干物质向花后籽粒的转运，增加干物质的积累，因而，D5处理较D6处理的产量及干物积累量提高。

在松嫩平原西部膜下滴灌的种植方式下，底肥水平一致，叶龄指数为30%和45%分2次等量追施氮肥（共90 kg·hm-2）处理，能够使玉米获得最佳的肥效表现，促进叶面积指数和叶绿素含量的增加，提高光合作用效率，增加光合产物的合成，进而提高玉米干物质的积累量，从而获得高产。

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Effect of Nitrogen Fertilizer Application based on Leaf Age M anagement on Yield and Dry M atter Accumulation of M aize under M ulched Drip Irrigation in W estern Songnen Plain

Liu Huidi1，2，Yang Kejun1，2，Li Zuotong1，2，W ang Yufeng1，2，Zhang Yifei1，2，W ang Zhihui1，2，Fu Jian1，2，Gu Yingnan1，2，Yang Xiling1，2，Wu Qiong1，2
（1.College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；2.Key Laboratory of Varieties Improvement and Cultivation of Crops in Cold Region of Heilongjiang Ministry of Education）

Effect of same nitrogen fertilizer application on yield and dry matter accumulation of maize at different leaf ages was studied by useing mulched drip irrigation cultivation model.The results showed that when same amount topdressing nitrogen fertilizer was applied at 30%and 45%leaf age index，the grain yield，leaf area index，chlorophyll content and dry matter accumulation achieved the maximum value，and the resulting grain yield，dry matter accumulation，post-anthesis dry matter accumulation，contribution of post-anthesis assimilates to grains were 15 785.79，429.14，14 762.75，89.29%，respectively.

maize；mulched drip irrigation；leaf age index；yield；dry matter accumulation

S513

A

1002-2090（2016）03-0023-05

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.03.005

2015-05-20

国家科技支撑计划项目（2013BAD07B01-02）；粮丰工程项目（2011BAD16B11-03）；黑龙江省农垦总局科技计划项目（HNK125B-07-12）。

刘慧迪（1989-），女，黑龙江八一农垦大学农学院2012级硕士研究生。

杨克军，男，教授，博士研究生导师，E-mail：byndykj@163.com。