氮磷钾肥对玉米农艺性状、叶绿素及产量的影响

候丽丽 王伟 崔新菊 刘凡 周大伟 李孟月 苟亚楠

摘    要： 為研究氮磷钾肥对伊犁河谷玉米产量效应的影响，揭示氮磷钾素对玉米叶绿素及产量构成的影响机制，于2020年在伊犁州农业科学研究所试验田，以玉米‘京玉16为供试品种，采取完全随机区组设计，设置不施氮肥（PK）、不施磷肥（NK）、不施钾肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）4个试验处理，分析了4种施肥处理对玉米株高、叶绿素含量、干物质量及产量构成的影响。结果表明，氮磷钾肥对玉米抽雄期和成熟期株高影响一致，株高表现为NPK>NK>NP>PK，其中缺失氮肥对玉米植株生长影响严重，与氮磷钾肥配施呈显著性差异;随着生长发育进程，玉米叶片叶绿素a和叶绿素总量呈现先升高后降低的变化趋势，在抽雄后30 d叶绿素含量达到最大值，4种处理玉米叶片叶绿素a和叶绿素总含量在抽雄期均表现出NPK>NP>NK>PK的变化趋势;NK处理穗长最短，较NPK处理短5.09%，NK处理秃尖最长，比NPK处理长2.67 mm， NP处理玉米穗行数和行粒数均大于无氮和无磷处理，比PK行粒数多出2.13粒，NPK处理的玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量和产量均高于无氮无磷无钾处理。综上所述，在本试验条件下，平衡施肥可以增加玉米干物质量和产量，配施钾肥对产量效应影响低于磷肥，在大田生产中要注重钾肥的配施。

关键词：氮磷钾肥;玉米;产量;叶绿素含量

中图分类号：S513          文献标识码：A           DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.05.003

Abstract：This experiment is to study the effect of nitrogen， phosphorus and potassium fertilizers on corn yield in the Yili River Valley， and to reveal the mechanism of the effects of nitrogen， phosphorus and potassium on corn chlorophyll and yield components.The experiment was carried out in the experimental field of the Yili Prefecture Agricultural Science Research Institute in 2020. This experiment took 'Jingyu 16' as the test variety of corn， adopted a completely randomized block design， and set up 4 experimental treatments， namely no nitrogen fertilizer（PK） and no Phosphate fertilizer（NK）， no potassium fertilizer（NP）， nitrogen， phosphorus and potassium fertilizer（NPK）.The effects of four fertilization treatments on corn plant height， chlorophyll content， dry matter quality and yield components were analyzed. Nitrogen， phosphorus， and potassium fertilizers had the same effect on maize tasseling stage and maturity stage. The results showed that the plant height was NPK>NK>NP>PK， and the lack of nitrogen fertilizer had a serious impact on the growth of maize plants， which was significantly different from the combined application of nitrogen， phosphorus and potassium.With the growth and development process， the total chlorophyll a and total chlorophyll of corn leaves showed a trend of first increasing and then decreasing， and the chlorophyll content reached the maximum 30 days after tasseling.The chlorophyll a and total chlorophyll content of corn leaves of the four treatments all showed the changing trend of NPK>NP>NK>PK during the tasseling stage.NK treatment had the shortest ear length， 5.09% shorter than NPK treatment， and NK treatment had the longest bald tip， which was 2.67 mm longer than NPK treatment. The number of ear rows and the number of rows of corn in the NP treatment were greater than that of the nitrogen-free and phosphorus-free treatments， which was 2.13 more than the PK rows. The corn ear length， ear thickness， ear row number， row kernel number， 100-kernel weight and yield of NPK treatment were higher than those of treatment without nitrogen， phosphorus and potassium. In summary， under the experimental conditions， balanced fertilization could increase the dry matter quality and yield of corn， and the effect of combined application of potassium fertilizer on yield was lower than that of phosphate fertilizer. In field production， attention should be paid to the combined application of potassium fertilizer.

Key words： NPK fertilizer; maize; yield; chlorophyll content

伊犁河谷地区是新疆玉米主产区之一，种植面积占全疆种植总面积的19.92%[1]，玉米是伊犁地区种植面积第一的粮食作物，占三大粮食作物种植面积的58.5%。氮磷钾是玉米生长必需的大量元素，施肥量过少会显著降低玉米经济产量和生物产量[2-3]，施肥量过多则会引起土壤面源污染[4-5]，因此掌握玉米生产技术和对氮磷钾素的需肥规律对伊犁河谷地区玉米种植非常重要。氮磷钾缺失对玉米产量有显著影响，缺钾、缺磷条件下玉米产量明显高于缺氮条件[6]，对玉米产量构成影响最大的是氮肥，不施氮肥处理区比氮磷钾肥处理区减产50.47%[7]。氮磷钾对玉米品质也有显著影响，夏澳运等[8]在对不同钾肥水平对玉米胚乳淀粉粒粒度分布及糊化特性的研究中发现，钾元素有利于玉米胚乳淀粉粒个体体积的增大[8]。马志超等[9]建立了玉米氮磷钾养分丰缺指标，并确定了经济最佳施肥量。现有研究中对伊犁河谷地区氮磷钾肥对玉米农艺性状、叶绿素及产量的影响相对较少。研究氮磷钾肥缺失条件下，玉米农艺性状、叶绿素及产量的变化规律，确定氮磷钾肥对伊犁河谷玉米产量影响效应，能够为伊犁河谷灰钙土耕作区土壤培肥改良、合理种植、提高玉米产量提供重要的理论依据和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验设在伊犁州农业科学研究所试验田进行，位于伊宁市东郊（E81°23′，N43°56′），属中温帶半干燥大陆性气候。2020年平均气温为10.1 ℃，年降水量为273.6 mm，年蒸发量957.1 mm，年日照时数2 886.7 h，无霜期213 d。试验地前茬为胡麻，耕作层土壤pH值为7.56，有机质含量为16.87 g·kg-1，全氮含量为0.83 g·kg-1，有效磷含量为37.97 mg·kg-1，速效钾含量为246 mg·kg-1。

1.2 供试材料

供试玉米品种：‘京玉16。

供试肥料：氮肥以尿素作为氮肥来源;磷肥以过磷酸钙作为磷肥来源;钾肥以硫酸钾作为钾肥来源。尿素（N>46%）用量为675 kg·hm-2;过磷酸钙（P2O5>44%）型号为三环（云天化股份），用量为375 kg·hm-2;硫酸钾（K2O>52%）型号为罗布泊，用量为90 kg·hm-2。

1.3 试验设计

试验采用完全随机区组排列，每个试验地点设置4个处理：不施氮肥（PK）、不施钾肥（NP）、不施磷肥（NK）、施氮磷钾肥（NPK），每个处理设置3次重复，共12个小区，每个小区面积为50 m2（5 m×10 m），除施肥外，各小区其他田间管理措施相同。

1.4 测定项目及方法

株高测定：玉米苗期、拔节期、抽雄期、成熟期每小区选择具有代表性的植株5株挂牌，用尺子测量植株高度;叶绿素含量测定：抽雄后，每隔15 d采样1次，各处理选取玉米穗位叶叶片，丙酮/乙醇=1∶1混合液浸提法提取，用UV-1800紫外可见分光光度计测定;干物质、含水量测定：玉米成熟期将每小区挂牌植株各组织器官分开称质量，105 ℃杀青30 min，85 ℃烘箱中烘至恒质量后称质量，计算各组织干物质与含水量;测产与取样考种：在每个小区选取中间5行进行测产，并折合成标准水分计算产量，同时挑选出其中有代表性的植株10株考种，室内测定穗长、秃尖、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量。

1.5 统计分析

采用Excel整理数据，运用DPS 7.05软件进行相关性分析，使用Origin 2019进行绘图。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾肥对玉米株高的影响

如图1所示，氮磷钾肥对玉米出苗期株高无影响;拔节期NPK处理植株株高显著高于PK和NP处理，分别高出4.69%，3.07%，与NK处理无显著差异，说明磷肥对拔节期玉米植株生长影响较小;氮磷钾肥对玉米抽雄期和成熟期株高影响一致，株高表现为NPK>NK>NP>PK，其中缺失氮肥对玉米植株生长影响严重，与氮磷钾肥配施呈显著性差异。

2.2 氮磷钾肥对玉米叶绿素色素含量的影响

叶绿素a和叶绿素b 是植物体中叶绿素的主要组成部分，也是光合作用重要的色素，光合作用的强弱可以由色素含量的多少间接反映。由图2可以看出，相同施肥处理下，随着生长发育进程玉米叶片叶绿素a和叶绿素总量呈现先升高后降低的变化趋势，其中在抽雄后30 d叶绿素含量达到最大值;4种处理玉米叶片叶绿素a和叶绿素总含量在抽雄期均表现出NPK>NP>NK>PK的变化趋势，氮磷钾肥处理叶绿素含量整体高于氮、磷、钾肥缺失处理，其中不施氮肥处理（PK）与氮磷钾（NPK）处理叶绿素含量呈显著性差异;氮磷钾肥对叶绿素b的影响小于叶绿素a，在抽雄初期氮磷钾肥处理叶绿素a/b值显著高于其他处理。

2.3 氮磷钾肥对玉米干物质及含水量的影响

由表1可知，与PK、NK、NP 3个处理相比，NPK处理各器官干物质积累较高，说明平衡施肥可以增加玉米干物质的积累，籽粒干质量NPK处理最大，达到0.63 kg，分别比PK、NK、NP增加14.2%，6.3%，11.1%;茎秆干质量最大为NPK，达到0.63 kg，最小的是PK，为0.39 kg。由此说明，氮肥最影响玉米干物质的积累，其次是钾肥，最小的为磷肥。籽粒含水量PK处理最大，达到28.19%，分别比NK、NP、NPK高3.13%，4.13%，2.51%。轴的含水量最大为NK处理，达到64.84%。茎秆含水量从大到小依次为NPK>NP>NK>PK，以氮磷钾（NPK）处理最高，达到68.98%，PK处理与NPK处理呈显著性差异。

2.4 氮磷钾肥对玉米穗部性状及产量构成的影响

由表2可知，NK处理穗长最短，为190.97 mm，较NPK处理短5.09%。NK处理秃尖最长，为22.49  mm，比NPK处理长2.67 mm，这主要是因为磷元素是核酸和细胞膜的主要成分，缺磷影响细胞的分裂和增殖，试验结果表明，磷肥对玉米穗长和秃尖的影响大于氮肥与钾肥。NP处理玉米穗行数和行粒数均大于无氮和无磷处理，比PK行粒数多出2.13粒，说明氮肥可以有效增加玉米行粒数。NPK处理的玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量和产量均高于无氮无磷无钾处理，其中产量与其他处理呈显著性差异，百粒质量与PK处理呈显著性差异，表明平衡施肥对玉米产量和产量构成性状有较大影响，平衡施肥通过促进各产量构成因素的综合提高，最终达到产量的显著性提高。

3 结论与讨论

氮磷钾肥是玉米生长必需的养分，这3种肥料的配合施用对玉米产量有显著影响。研究表明，氮磷钾平衡施肥有利于玉米生长且可有效提高玉米产量，通常施肥处理作物株高高于无肥对照，但是在吐丝期之后基本保持稳定，不会发生大的改变[10-12]，这与本试验结果一致：拔节期NPK处理植株株高显著高于PK和NP处理，抽雄期和成熟期株高变化不大。

研究表明，种植方式[13]、种植密度[14]、施氮量[15]均对玉米叶绿素含量有影响，而叶绿素是植物进行光合作用的物质载体，其含量高低直接影响光合作用，进而对产量造成影响。樊叶等[16]研究表明，成熟期和吐丝期叶绿素变化规律有差异，在吐丝期玉米叶片叶绿素色素含量随着施氮量的增加而增加，氮肥可有效延长叶片的功能期。本研究发现，氮磷钾肥处理叶绿素含量整体高于无肥处理，其中不施氮肥处理（PK）与氮磷钾（NPK）处理叶绿素含量呈显著性差异，氮磷钾肥对叶绿素b的影响小于叶绿素a。

氮磷钾是植物生长所必需的大量元素，合理配施氮磷钾肥可有效增加玉米产量。邓小强[17]研究认为，氮素对糯玉米增产效果最大，其次是钾，再次是磷，这与本研究结果不同，本试验中的增产效果为：氮肥>磷肥>钾肥，出现这种结果不一致的原因主要是地域不同、土壤类别和肥力也不同，新疆土壤肥力多表现为富钾少磷缺氮[18]，配施钾肥对产量效应影响低于磷肥。配施磷肥对玉米穗部性状影响较大，能有效增加穗长和降低秃尖长度，这与吴杏红等[19]研究结果基本一致。平衡配施化肥对玉米保持高产和稳产性能非常有利[20]，本研究结果对伊犁河谷灰钙土耕作区土壤培肥改良、合理种植、提高玉米产量有重要的现实意义。

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