新型肥料对贵州黄壤区玉米干物质积累、养分吸收及氮素利用率的影响

赵 欢，张 萌，刘 海，肖厚军，秦 松*，崔宏浩，郑常祥，祝云芳

(1.贵州省土壤肥料研究所，贵州 贵阳 550006；2.农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站，贵州 贵阳550006；3.贵州省农业科技信息研究所，贵州 贵阳 550006；4.贵州省旱粮研究所，贵州 贵阳 550006)



新型肥料对贵州黄壤区玉米干物质积累、养分吸收及氮素利用率的影响

赵 欢1,2，张 萌1,2，刘 海3，肖厚军1,2，秦 松1,2*，崔宏浩1,2，郑常祥3，祝云芳4

(1.贵州省土壤肥料研究所，贵州 贵阳 550006；2.农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站，贵州 贵阳550006；3.贵州省农业科技信息研究所，贵州 贵阳 550006；4.贵州省旱粮研究所，贵州 贵阳 550006)

【目的】为筛选出适合贵州黄壤区玉米轻简化栽培模式的新型肥料品种，【方法】以玉米品种黔单24为试验对象，采用大田试验探索不同养分释放原理的新型肥料(稳定性长效缓释肥、沃夫特缓释肥、千里马缓控释肥和长效氮肥)对玉米干物质积累、养分吸收及氮素利用率的影响。【结果】一次性施入新型肥料和传统多次追肥模式与不施肥相比，均能显著提高玉米地上部分干物质积累总量，其中沃夫特缓释肥的干物质积累总量显著高于传统施肥，其他3种新型肥料则与传统施肥无显著差异。不同新型肥料的养分释放时期和释放速率存在差异，造成玉米对养分的吸收利用情况不同，稳定性长效缓释肥和沃夫特缓释肥处理籽粒N吸收量与传统施肥处理无显著差异，千里马缓控释肥和长效氮肥处理籽粒N吸收量显著低于传统施肥处理；稳定性长效缓释肥、沃夫特缓释肥和千里马缓控释肥处理显著提高籽粒中P吸收量；新型肥料处理籽粒中K吸收量与传统施肥处理无显著差异。稳定性长效缓释肥氮素收获指数最高，达67.92 %。【结论】与耗时费工的传统施肥方式相比，稳定性长效缓释肥和沃夫特缓释肥省时省工，提高玉米整株干物质积累量，且产量无显著变化，二者更适合在贵州黄壤区玉米生产上推广应用。

新型肥料；玉米；养分吸收；氮素利用

【研究意义】黄壤是贵州主要农业用地类型，我国超过25 %的黄壤分布在贵州省，贵州省接近1/2的土壤类型为黄壤[1-2]。玉米是我国第一大粮食作物，稳定和提高产量是缓解西南地区玉米供需矛盾、保障国家粮食安全的根本途径[3]。近年来，随着社会经济发展和农村劳动力结构改变，劳动力成本大幅提高。据调查，我国生产1 t玉米的成本达334元，高出美国约250元[4]。传统精耕细作的模式已不适应当前农村现状，轻简化栽培模式因省工省时越来越受到农民的青睐。【前人研究进展】高强等[5]调查发现，吉林轻简化栽培玉米面积已达到玉米总面积的62.5 %。研究表明，玉米需肥量大、耐肥能力强，充足的养分供应是获得玉米高产的关键[6-8]。同时，养分后移特别是氮肥后移，对提高作物产量、养分吸收和干物质积累等方面的研究已有诸多报道，传统化肥已无法满足当前轻简化玉米栽培的需求[9-12]。【本研究的切入点】新型肥料因具有一次性施入、缓/控释肥以及与作物不同生育期养分需求吻合等特点，得到迅速推广[13-15]。然而，目前在贵州黄壤地区玉米生产中不同新型肥品种的筛选研究却鲜见报道。【拟解决的问题】为此，笔者针对贵州黄壤区玉米栽培模式，研究不同新型肥料对玉米品种黔单24干物质积累、养分吸收及氮素利用率的影响，以期筛选出适合贵州玉米轻简化栽培的高效新型肥料应用于生产。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 玉米品种 供试玉米品种为黔单24，国审品种，贵州省旱粮研究所选育。

1.1.2 供试肥料 西洋复合肥，N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15；稳定性长效缓释肥，N∶P2O5∶K2O=22∶8∶10，骅龙公司提供；沃夫特缓释肥，N∶P2O5∶K2O=22∶8∶12，双膜双控；千里马缓控释肥，N∶P2O5∶K2O=24∶8∶10。

1.1.3 试验地概况 试验地选择贵阳市花溪区湖潮乡，北纬26°30′11″，东经106°39′26″，属亚热带湿润季风气候，其土壤基本理化性质为：pH 5.4，有机质25.75 g/kg，全氮1.35 g/kg，有效磷10.0 mg/kg，有效钾109.8 mg/kg。

1.2 试验设计

试验于2015年5-10月进行，采用随机区组设计，共设6个处理： T1，西洋复合肥，属当地传统多次追肥模式的常用肥种类；T2，稳定性长效缓释肥；T3，沃夫特缓释肥；T4，千里马缓控释肥；T5，长效氮肥；T6，对照(不施肥)。各处理NPK总施用量相等，N、P2O5和K2O施用量分别为388、141和212 kg kg/hm2，不足部分用过磷酸钙和硫酸钾补充。T1的100 %西洋复合肥、100 %过磷酸钙和25 %硫酸钾作基肥一次性施入(剩余75 %硫酸钾于第3次追肥时施入)，尿素分3次追施(追施比例分别为25 %、63 %和12 %)。T2～T5所有肥料均作基肥一次性施入。玉米栽培方式为露地栽培，密度4200株/667m2，小区面积18 m2(3 m×6 m)，每小区种植5行，行距0.6 m，窝距0.29 m。重复3次。田间管理与当地相同，根据苗情及时中耕除草，防治玉米病虫害发生。

1.3 测定指标

1.3.1 干物质积累 于玉米成熟期，每个小区选3株代表性植株，各器官(茎、叶、芯、籽粒)分开，105 ℃杀青30 min后于80 ℃烘干至恒重，测定干物质积累量。样品粉碎后保存，用于测定不同部位N、P和K含量。

1.3.2 养分含量及氮肥利用效率 将不同器官粉碎样品用浓H2SO4-H2O2消煮，分别用凯氏定氮法、钒钼黄比色法和原子吸收法测定N、P和K含量。氮肥利用效率计算参照[16-19] 的方法：氮肥偏生产力(NPFP，kg/kg)=施氮后作物产量/施氮量，氮肥农学效率(NAE，kg/kg)=(施氮后作物产量-不施氮作物产量)/施氮量，氮肥利用效率(NRE)=(施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量)/施氮量×100 %，氮素收获指数(NHI)=籽粒吸氮量/植株吸氮量×100 %，氮素吸收效率(NUPE)=植株氮素积累量/施氮量×100 %。

1.4 数据分析

采用Excel 2010进行数据基本运算，SPSS 19.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同新型肥料对玉米地上各部位干物质量的影响

由表1可见，施肥显著提高了玉米地上部分干物质量。与T6(对照，不施肥)相比，施肥处理的总干重提高53 %～125 %，茎、叶、芯和籽粒干物质量分别提高8 %～104 %(T5除外)、20 %～74 %、50 %～354 %和64 %～115 %。总干重以T3最高，达360.20 g/株，显著高于其他处理，T1、T2、T4和T5显著高于T6；茎干物质量T3显著高于其他处理，T4与T6无显著差异，T5显著低于T6，这可能与长效氮肥的养分释放特性有关；叶干物质量T3和T5无显著差异，均显著高于其他处理，T1与T4无显著差异，但显著低于T2、T3和T5；芯干物质量以T3最高，达79.48 g/株，显著高于其他处理，T5显著高于T1、T2和T4。籽粒干物质量各施肥处理间总体差异不大，与需要耗费大量人力和物力的T1相比，T2～T5实现了轻简化栽培，除T5显著低于T1外，T2、T3和T4与T1均无显著差异。

表1 不同处理玉米地上各部位的干物质量

注：同列不同字母表示差异达显著水平(P≤0.01)，下同。

Note： Different letters in the same column indicate significance of difference atP≤0.01 level. The same as below.

2.2 不同新型肥料对玉米地上各部位养分含量的影响

由图1可见，玉米不同部位的养分含量不同，叶片中依次为N>K>P，茎(T6除外)和芯为K>N>P，籽粒为N>K≈P。各施肥处理的N含量在茎、叶和籽粒中均较不施肥处理明显提高，提高幅度分别为35 %～170 %、48 %～108 %和25 %～44 %。芯中N含量T3和T4比T6略降低(17 %～22 %)。①N含量。4种新型肥料与T1(常规施肥处理)相比，茎中N含量T2、T3和T4均有不同程度降低；叶中N含量除T4略高外，T2、T3和T5不同程度降低，其中T3和T5显著低于T1；芯中N含量T2、T3、T4和T5显著降低，但4者间差异不大；籽粒中N含量均有降低，其中T3、T4和T5显著低于T1；②P含量。与不施肥处理T6相比，施肥显著降低茎和籽粒中P含量，降低幅度分别为78 %～86 %和24 %～48 %，不同施肥处理间整体差异不大。施肥对叶和芯中P含量的影响不明显；③K含量。与不施肥处理T6相比，施肥显著降低籽粒中K含量，降幅13 %～26 %，不同施肥处理间无显著差异；茎和芯(T1除外)中K含量不同程度降低，降幅分别为15 %～30 %和8 %～39 %；叶中钾含量不同程度提高，其中T1含量最高，达11.65 g/kg，显著高于其余5个处理。

同种养分不同字母表示0.05水平差异显著Different letters in the same nutrient indicate significance of difference at P≤0.05 level 图1 不同处理玉米各部位养分含量Fig.1 Nutrient content of different overground parts of corn plants under different treatments

2.3 不同新型肥料对玉米地上各部位养分吸收量的影响

养分吸收量对玉米的生长发育有直接影响。由图2可见，施肥显著增加了玉米地上部NPK吸收总量。N吸收总量T1～T4间无显著差异，T5显著低于T1和T3。籽粒、叶、芯和茎中N吸收量对总吸收量的贡献率分别为58 %～68 %、22 %～33 %、4 %～8 %和3 %～8 %；籽粒中N吸收量施肥处理均高于不施肥处理，T1的N吸收量最高，达152.50 kg/hm2，显著高于T4和T5，但与T2和T3无显著差异；叶中N吸收量T1～T5显著高于T6，但5者间无显著差异；芯中N吸收量T3最高，达18.69 kg/hm2，显著高于T2、T4、T5和T6，但与T1无显著差异；茎中N吸收量T3和T1较高，分别为18.05 kg/hm2和15.43 kg/hm2，显著高于其他处理。P吸收总量以T2最高，达45.76 kg/hm2，显著高于T1、T5和T6，但与T3和T4无显著差异，T1、T5和T6间无显著差异。籽粒、叶、芯和茎中P吸收量对总吸收量的贡献率分别为74 %～84 %、12 %～19 %、1 %～4 %和2 %～12 %；籽粒中P吸收量T2显著高于其他处理，T1、T3和T4无显著差异；芯中T2～T5不同程度低于T1，其中T2、T4和T5达显著水平；叶中T4最高，显著高于其他处理，但T1、T2、T3和T5无显著差异；茎中T1、T2、T4和T5无显著差异。K吸收总量T1最高，显著高于T2、T4、T5和T6，T2～T5不同程度高于T6，其中T2、T3和T4达显著水平；籽粒、叶、芯和茎中K吸收量对总吸收量的贡献率分别为23 %～32 %、15 %～35 %、12 %～21 %和20 %～44 %；籽粒中K吸收量T2、T3和T4与T1无显著差异，T5略低；芯中T2、T4和T5不同程度低于T1，T3显著高于T1；叶中T2～T5不同程度低于T1；茎中T3略高于T1，T2、T4和T5明显低于T1。

2.4 不同新型肥料对玉米氮素吸收及利用的影响

肥料偏生产力是反映当地土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应的重要指标。由表2可知，氮肥偏生产力和氮肥农学效率均为T1>T2>T3>T4>T5，其中T5显著低于其他4个处理。玉米对不同来源氮肥的利用效率不同，表现为T1>T3>T2>T4>T5，T1和T3显著高于T5，T2和T4与T5无显著差异。T1的氮肥利用效率最高，达39.50 %；T5最低，仅24.81 %。氮素吸收效率的变化与氮肥利用效率一致。氮素收获指数以T2最高，达67.92 %，显著高于T3和T5；所有施肥处理的氮素收获指数与T6处理的差异均不显著。

图2 不同处理玉米各部位的养分吸收量Fig.2 Nutrient absorption amount of different overground parts of corn plants under different treatments

处理Treatment偏生产力(kg/kg)Nitrogenpartialfertilizerproductivity氮肥农学效率(kg/kg)Nitrogenagronomicefficiency氮肥利用效率(%)Nitrogenuseefficiency氮素收获指数(%)Nitrogenharvestindex氮素吸收效率(%)NitrogenabsorptionefficiencyT123.64a12.63a39.50a65.48ab59.91aT223.34a12.33a35.10ab67.92a55.51abT323.13a12.12a38.34a59.86bc58.75aT420.60ab9.59ab28.97ab63.93abc49.38abT518.11b7.09b24.81b58.18c45.22bT6---62.10abc-

2.5 玉米产量与干物质量、养分含量及养分吸收量的相关性

由表3可知，玉米产量与茎和籽粒干物质量极显著正相关，与叶片干物质量显著正相关，与芯干物质量无显著相关性；茎氮含量与产量极显著正相关，但磷钾含量与产量分别呈极显著和显著负相关。茎氮和茎磷吸收量与产量的相关性同氮磷含量，但茎钾吸收量与产量无显著相关性。叶中氮磷钾含量和吸收量与产量不同程度正相关(叶磷含量除外)；芯中氮磷钾含量与产量关系不显著，但氮磷钾吸收量均与产量极显著正相关；籽粒中氮含量与吸收量均与产量极显著正相关，磷钾含量与吸收量同产量的相关性相反，前者分别与产量呈极显著和显著负相关，后者则分别与产量呈显著和极显著负相关。

3 讨 论

玉米是C4植物，光合效率高，干物质积累迅速，高干物质积累量是形成高产的物质基础。适当的养分配比和施用方式是提高干物质积累的关键[20]，施肥对玉米养分吸收和分配的影响仅次于遗传[21]。新型肥料根据养分需要，使养分释放与养分吸收基本同步，减少氮素养分损失，促进养分吸收利用，是实现玉米高产高效的重要措施。

4 结 论

本研究发现，一次性施入新型肥料和传统多次追肥模式均能显著提高玉米地上部分干物质积累总量，比不施肥的提高53 %～125 %。其中，沃夫特缓释肥的干物质积累总量显著高于传统施肥，稳定性长效缓释肥、千里马缓控释肥和长效氮肥则与传统施肥无显著差异。同时，籽粒干物质量传统施肥和新型肥料处理无显著差异，仅长效氮肥略低。在本试验条件下，不同部位的养分含量表现为：叶片N>K>P，茎(空白对照除外)和芯K>N>P，籽粒N>K≈P。不同新型肥料的养分释放时期、释放速率存在差异，造成玉米对养分的吸收利用情况不尽相同。新型肥料处理茎和芯中N含量不同程度降低，促进养分更多的流向收获器官，这与杜伟的研究结果相似[22-23]。

养分吸收量对玉米的生长发育有直接影响，不同新型肥料处理对玉米各器官NPK养分吸收量影响不同。稳定性长效缓释肥和沃夫特缓释肥处理籽粒N吸收量与传统施肥处理无显著差异，千里马缓控释肥和长效氮肥处理籽粒N吸收量则显著低于传统施肥处理；稳定性长效缓释肥、沃夫特缓释肥和千里马缓控释肥处理明显提高籽粒中P吸收量；新型肥料处理籽粒中K吸收量整体上与传统施肥处理无明显差异。

表3 不同处理玉米产量与干物质量、养分含量及养分吸收量的相关系数

注：*和**表示相关性分别达5 %和1 %显著水平。

Note： * and ** indicate the correlation at 5 % and 1 % level,respectively.

综上所述，新型肥料免去传统施肥多次追肥的不便，缓解农村劳动力短缺给农业生产带来的巨大压力，实现轻简化栽培，同时保证玉米的正常产量。但不同品种和产量水平的玉米需肥特性不同，需据此选择养分配比合理、缓释性与需肥时期同步、价格相对低廉的新型肥料，实现玉米高产高效、轻简化栽培，从而获得良好的经济效益和社会效益。与耗时费工的传统施肥方式相比，稳定性长效缓释肥和沃夫特缓释肥省时省工，提高了玉米整株干物质积累量，且产量无显著变化。因此，二者更适合在贵州黄壤区玉米生产上推广应用。

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(责任编辑 姜 萍)

Effects of Different New Fertilizers on Dry Matter Accumulation, Nutrient Absorption and Nitrogen Use Efficiency of Corn Planted on Yellow Soil in Guizhou

ZHAO Huan1,2, ZHANG Meng1,2, LIU Hai3, XIAO Hou-jun1,2, QIN Song1,2*, CUI Hong-hao1,2, ZHENG Chang-xiang3, ZHU Yun-fang4

(1.Guizhou Institute of Soil and Fertilizer, Guizhou Guiyang 550006，China; 2.Guizhou Scientific Observation Experimental Station of Cultivated Land Preservation and Agricultural Environment, Ministry of Agriculture, Guizhou Guiyang 550006，China; 3.Guizhou Institute of Agricultural Science and Technology Information, Guizhou Guiyang 550006，China; 4.Guizhou Institute of Upland Crops, Guizhou Guiyang 550006, China)

【Objective】The study aims to screen new fertilizer varieties for corn cultivation under the easy and simplified cultivation pattern in yellow soil area of Guizhou. 【Method】The effects of four new fertilizer varieties (Stable sustainable release fertilizer, Wolf slow release fertilizer, Qianlima slow controlled release fertilizer and Long effective nitrogen fertilizer) on dry matter accumulation, nutrient absorption and nitrogen use efficiency of Qiandan 24 were studied by a field test. 【Result】The applying new fertilizers once and traditional multi-times topdressing can increase dry matter accumulation of corn overground parts compared with no fertilizer application significantly. The dry matter accumulation of corn overground parts applied with Wolf slow release fertilizer is significantly higher than traditional fertilization and there is no obvious difference in dry matter accumulation between other three new fertilizers and traditional fertilization. There are differences in time and rate of nutrient release among four new fertilizers, which results in the difference in nutrient absorption of corn plants. There is no obvious difference in grain nitrogen absorption amount among Stable sustainable release fertilizer, Wolf slow release fertilizer and traditional fertilization but the grain nitrogen absorption amount of corn plants applied with Qianlima slow controlled release fertilizer and Long effective nitrogen fertilizer is lower than traditional fertilization significantly. Applying Stable sustainable release fertilizer, Wolf slow release fertilizer and Qianlima slow controlled release fertilizer can increase grain phosphorous absorption amount significantly. There is no obvious difference in grain potassium absorption amount between four new fertilizers and traditional fertilization. The nitrogen harvest index of corn plants applied with Stable sustainable release fertilizer is the highest (67.92 %) among four new fertilizers and traditional fertilization. 【Conclusion】The Stable sustainable release fertilizer and Wolf slow release fertilizer patterns with time and labor saving can increase dry matter accumulation of corn plants and keep grain yield compared with the traditional fertilization pattern with time and labor consuming. Therefore, the Stable sustainable release fertilizer and Wolf slow release fertilizer should be popularized and applied in corn production in yellow soil areas of Guizhou.

New fertilizer; Maize; Nutrient absorption; Nitrogen utilization efficiency

1001-4829(2017)6-1390-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.6.026

2016-06-20

贵州省农业科学院自主创新项目“黄壤性中低产田土壤改良与生产力提升关键技术研究”[黔农科院自主创新科研专 项字(2014)007]； 贵州省产业体系建设项目“贵州省玉米现代农业产业技术体系建设项目”(GZCYTX2014-0702)；贵州省农科院科技成果培育与人才培养项目“贵州玉米、水稻缓释专用肥研制及应用”[黔农科院CR合字(2014)13]

赵 欢(1983-)，男，助理研究员，硕士，从事植物营养资源利用研究，E-mail:zhaohuancnm@163.com,*为通讯作者：秦 松，E-mail: qs3761735@163.com。

S158.3

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