灌溉与施肥方式对糯玉米叶绿素与产量的影响

任青 马娟娟 孙西欢 郭向红 段勇 李若帆

摘 要：通过糯玉米的大田试验，研究了全膜双垄沟播条件下全生育期不同施肥方式与灌水处理对糯玉米叶绿素含量与产量的影响，并分析两者的相关性，为探索双垄沟播条件下糯玉米的合理灌水与施肥提供参考。设置3种施肥方式与2种控制灌水方式，随机区组设计，测定每个生育期糯玉米叶片叶绿素含量。试验结果表明：①同等灌水条件下，N、K肥采用基施+追施的方式均比一次性基施的产量高，其中基施30%+大喇叭口期追施70%的效果较为显著;②叶绿素含量在全生育期内呈先上升后降低的趋势，且糯玉米的鲜穗重与叶绿素含量呈线性相关;③N、K肥基施30%+大喇叭口期追施70%与在播种期、拔节后期到孕穗期两个时期控水这一处理的糯玉米鲜穗产量最高，为17 026.07 kg/hm2，为最佳灌水施肥处理方式。

关键词：糯玉米;施肥方式;灌水;叶绿素;产量

中图分类号：S513   文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.11.029

引用格式：任青，马娟娟，孙西欢，等.灌溉与施肥方式对糯玉米叶绿素与产量的影响[J].人民黄河，2021，43（11）：150-153.

Effects of Irrigation and Fertilization Methods on Chlorophyll Content and Yield of Waxy Corn

REN Qing1， MA Juanjuan1， SUN Xihuan   GUO Xianghong1， DUAN Yong1， LI Ruofan1

（1.College of Water Resources Science and Engineering， Taiyuan University of Technology，

Taiyuan 030024， China; 2.Jinzhong University， Jinzhong 030600， China）

Abstract： Through field experiments of waxy corn， the effects of different fertilization methods and irrigation treatments on chlorophyll content and yield of waxy corn under full film double ridge and furrow sowing conditions were studied， and the correlation between the two was analyzed. The rational irrigation and fertilization of waxy corn provided a reference. Three kinds of fertilization methods and two kinds of controlled irrigation were set up， and random block design was used to determine the chlorophyll content of waxy corn leaves in each growth period. The experimental results show that： a） under the same irrigation conditions， N and K fertilizers have higher yields by using basal + follow-up application than by using one-time basal application， and the effect of 30%+ 70% follow-up application in the stage of large trumpet opening is more significant; b） the chlorophyll content increases first and then decreases during the whole growth period， and the fresh ear yield of waxy corn is linearly correlated with the chlorophyll content; c） the highest yield of waxy corn fresh ear is 17 026.07 kg/hm2 with N and K fertilizer base application of 30%+ follow-up application of 70% during the period of large bell mouth and water control during sowing period， late jointing period and booting period， which is the best irrigation and fertilization treatment.

Key words： waxy corn; fertilization method; irrigation; chlorophyll; yield

土壤水分含量的变化影响土壤养分的有效性，而水肥是玉米生長中最重要的因素之一，水肥调控状况直接影响玉米各项生理生化指标、生长指标、干物质积累和水分利用效率等，最终影响产量[1-2]。相关研究表明，不同的灌水与施肥处理对玉米的生长、产量及其构成因素有不同程度的影响[3-5];施肥可显著提高玉米的籽粒产量，提高籽粒蛋白与可溶性糖的含量，改善玉米品质[6];氮肥追施的玉米叶片叶绿素含量显著高于不追肥处理[ 7]。叶绿素含量对作物的产量有着重要影响[8-9]，叶片叶绿素含量的增加，可使光能的吸收与转化作用增强，水肥一体化也可提高鲜食甜糯玉米的光能利用率，从而同化更多的有机质使得产量相应增加[10-11]。糯玉米因具有较高的黏滞性和适口性而有广阔的发展前景[12]，以往研究主要集中在不同生育期水分亏缺、不同施肥方式或水分亏缺与氮素互作对玉米生长、生理指标、产量及水分利用率等的影响，在不同施肥方式与灌水结合对糯玉米的叶绿素与产量的影响方面的研究较少。本研究通过室外试验，研究不同施肥方式与灌水处理对糯玉米叶绿素含量的变化与产量的影响，旨在探讨如何通过不同的水肥处理来提高叶绿素含量，以达到高产的目的，为糯玉米合理灌溉和施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018年在山西省农科院东阳试验示范基地进行。该地区属晋中盆地潇河冲积平原区，基地内地形平坦，地面高程在795～800 m之间。该地区属温带大陆性季风气候区，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促，年平均气温9.8 ℃，降水量418～483 mm，年日照时数2 662 h，无霜期158 d，表层土壤质地为中壤土，理化性状为pH值8.55、土壤全氮含量0.78 g/kg、有机质含量10.35 g/kg、碱解氮含量52 mg/kg、速效磷含量49.12 mg/kg、速效钾含量251.29 mg/kg，田间持水量23.11%（质量含水量），土壤密度1.2 g/cm3。

1.2 试验材料与设计

试验材料：供试糯玉米品种为晋单糯41号玉米，所施氮肥为尿素，含氮464 g/kg;钾肥为农业用硫酸钾，含K2O 510 g/kg;磷肥为粉状过磷酸钙，含有效磷（P2O5）160 g/kg。

试验方法：试验采用随机区组设计，全膜宽窄行双垄沟播种植，小区面积16.8 m2，4次重复。试验设灌水时间和次数与施肥方式2个因素（见表2），施肥方式设F0、F1、F2共3种，灌水时间与灌水次数设 I1与I0 两个水平，共6个灌水施肥组合处理。施肥量根据土壤的基础肥力情况确定，N、P、K三要素的比例约为3∶1∶2，各处理的施肥总量相同，其中N、K肥采用基施+追施的方法，P肥全部采用基施方式。每个小区所施尿素总量为0.6 kg，过磷酸钙0.58 kg，硫酸钾0.36 kg。灌水量根据不同时期的土壤含水率以及土壤适宜含水率进行计算。

1.3 测定项目及方法

叶绿素含量的测定采用乙醇浸提法[13]。

土壤含水率的测定采用烘干法，测定时在每个小区同一水平方向选取7个点，从种植沟两株玉米之间往宽行方向取4个点，窄行方向取2个点，每个水平测点之间的距离为10 cm。在同一測点的垂直方向每20 cm为一层，取地下1 m深的土壤测其含水率。

在糯玉米的成熟期，每个小区随机取20株进行考种测产，并计算其产量。

本试验各处理灌水量见表2（根据各时期土壤含水率及控制适宜含水率计算得出）。

糯玉米全生育期内的降雨通过雨量计监测，6月、7月、8月降雨量分别为45、109、19 mm。

1.4 数据分析

采用Excel进行数据的统计分析，采用SPSS17.0软件进行统计分析和绘图，采用Duncan法进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 不同灌水与施肥对叶绿素含量的影响

图1为不同施肥方式与灌水组合下糯玉米叶绿素含量全生育期的变化规律。由图1可知，糯玉米叶片叶绿素含量在全生育期呈先升高后降低的趋势，在孕穗期—开花期达到峰值，之后在成熟期下降。在同一生育期内，同一施肥方式下，F0I0、F1I0处理的叶绿素含量均高于F0I1、F1I1处理的，但F2I1处理的叶绿素含量比F2I0的高，说明在拔节后期到孕穗期灌水上限为85%与追施大比例N、K肥时作物的水肥利用率更高，有利于提高叶片的叶绿素含量，从而促进糯玉米的产量增加。

叶绿素a是光合作用的中心色素分子，它把光能转化为电能，再转化为生命所需的化学能[14]。图2为不同施肥方式与灌水组合下糯玉米不同时期叶绿素a含量的变化规律。由图2可知，叶绿素a的含量在糯玉米的全生育期内呈现先上升后降低的趋势，在开花期达到最大，之后在成熟期下降，表现出与叶绿素含量同增同降的关系。以F0I0处理为例进行全生育期内叶绿素含量与叶绿素a含量之间的相关性分析，由其线性方程y=0.911 5x-0.012 2（x为叶绿素含量，y为叶绿素a含量）及其Pearson相关系数r=0.992可知，叶绿素a与叶绿素有显著相关性，叶绿素a的含量在拔节期到开花期这一成长关键期没有显著性差异，成熟期F0I1处理与其他处理间差异性显著。

叶绿素b在光合作用中主要起吸收和传递光能的作用[14]，图3为不同处理下糯玉米不同时期叶绿素b含量的变化规律。由图3可知，玉米叶绿素b含量在全生育期内与叶绿素含量、叶绿素a含量呈一致的变化趋势，均是先缓慢上升，在孕穗期—开花期达到最大，之后下降，但叶绿素b含量较低。叶绿素b与叶绿素a相比，不同处理间的差异较明显，说明叶绿素b受施肥、灌水等因素影响较大。

糯玉米叶片叶绿素a、b含量之比在全生育期内的变化见图4，可见叶绿素a/b比值在全生育期内呈先降低后上升的变化趋势。本试验中糯玉米苗期叶片叶绿素a/b比值较高是因为叶片生长速度较快，所需光合产物较多;拔节期后随生育期的变化又升高是因为拔节期到孕穗期叶绿素a含量的上升速度高于叶绿素b的，孕穗期后的降解速度低于叶绿素b的。从图中可看出，F0I1处理叶绿素a/b比值随生育期变化上升较快，F2I1处理叶绿素a/b比值上升较为缓慢，说明F2I1处理可加快叶绿素a含量从拔节到孕穗期的上升，延缓成熟期的降解。

2.2 不同灌水与施肥对糯玉米产量及构成因素的影响

从表3可以看出，不同的施肥方式与灌水组合中，糯玉米的产量之间存在明显差异。同一灌水条件下，N、K肥分次追施均较一次基施的产量有所提高，说明在生育期内追肥可提高糯玉米产量。在所有处理中，F2I1处理产量最高，达到17 026.07 kg/hm2，产量最低的是F0I1处理，为15 901.99 kg/hm2，F2I1处理比F0I1增产7.07%，达到显著水平。F0I0与F0I1处理之间及F1I0与F1I1处理之间的产量没有显著性差异，所以全生育期I0处理组与I1处理组相比，对糯玉米的增产作用不明显，这与2018年糯玉米生育期内降水较多有关。F2I1处理的鲜穗重为283.78 g，分别较F0I0、F0I1、F1I0、F1I1、F2I0提高了5.2%、7.1%、2.3%、2.8%、3.1%，F2I1处理的穗长、穗粗、行粒数与其他处理间没有显著性差异，但是均高于其他处理，说明F2I1有利于提高产量构成因素，从而有利于提高糯玉米增产潜力。

2.3 叶绿素含量与产量的相关性

叶绿素是作物光合作用的重要元素，其含量会直接影响作物的光合作用能力，进一步影响作物干物质积累，最终影响产量。通过拟合发现，糯玉米的鲜穗重与叶绿素含量成显著正相关，Pearson相关系数r=0.855 8，P=0.000<0.01，y=838.25x+13 936（x为叶绿素含量，y为糯玉米的鲜穗重），说明不同的施肥方式与灌水结合的情况下，糯玉米的鲜穗重的不同与叶绿素含量的变化相关。

2.4 讨 论

有关研究表明，适宜的水肥交互作用有利于作物的生长，提高作物对水分和养分利用的高效性[14]，达到较好的节水节肥目的，并产生明显的增产作用。王俊忠等[3]研究发现玉米叶绿素含量在整个生育期呈单峰曲线变化，先升高后降低，同时发现分次追肥相比一次性施肥更有利于叶片叶绿素含量的提高，与本试验结果一致。刘婕等[15]研究发现，氮肥施入量和水分对叶片叶绿素含量有显著影响，施肥条件相同，水分过高、过低均会使叶绿素含量下降。本试验在不同生育期将土壤水分控制在适宜含水率的范围，发现追肥处理下的叶片叶绿素含量高于全部基施处理下的叶绿素含量，全生育期4个时期控水与在播种期、拔节后期—孕穗期两个时期控水相比，叶片叶绿素含量差异不明显，甚至低于在播种期、拔节后期—孕穗期控制灌水下的叶片叶绿素含量，这可能与2018年当地玉米生育期内的降水有关，具体影响机理有待进一步分析。

牟访[16]研究表明滴灌水肥一体化能提高叶绿素含量，并且能显著提高产量。崔吉晓等[17]研究发现分次施肥可显著促进玉米的籽粒积累量，本试验研究发现同一灌水条件下，分次追肥处理的糯玉米产量均高于一次基施处理的糯玉米产量，同一施肥处理下，全生育期4个时期控水处理的产量要高于在播种期、拔节后期—孕穗期控制灌水处理的，但是差异不明显，其影响因素需进一步研究。本试验发现，不同灌水与施肥处理对叶绿素含量产生不同的影响，各处理的叶绿素含量大小表现为F1I0>F1I1>F2I1>F0I0>F2I0>F0I1，N、K肥分次追施处理的叶绿素含量均高于一次基施处理的叶绿素含量，且表现出与糯玉米鲜穗重相同的变化规律，发现叶片叶绿素含量与糯玉米产量呈线性相关关系，该结论与单明珠等[18]的研究结论一致，说明不同水肥处理通过对叶绿素含量的影响进一步对产量产生影响。

3 结 论

综合上述分析与讨论可得出以下结论：①叶绿素含量在全生育期内呈先上升后降低的趋势，N、K肥分次追施对叶片叶绿素含量与产量有明显的促进作用;②在本试验条件下，F2I1处理即N、K肥基施30%+大喇叭口期追施70%与在播种期、拔节后期—孕穗期分别控制土壤含水率在适宜含水率水平处理下的叶片叶绿素含量与产量最高，与其他处理间有显著差异;③在本试验条件下，糯玉米的鲜穗重与叶片叶绿素含量呈显著线性相关关系，说明不同灌溉与施肥方式可通过对叶绿素含量的影响进一步影响糯玉米的产量。

参考文献：

[1] 隋凯强，付丽亚，韩伟，等.不同耕作深度下调控水肥对玉米生长状况的影响[J].华北农学报，2018，33（6）：212-218.

[2] 陈东峰，罗朋，张富仓，等.膜下滴灌水肥调控对玉米生长和水肥利用的影响[J].干旱地区农业研究，2018，36（5）：161-168.

[3] 王俊忠，张超男，赵会杰，等.不同施肥方式对超高产夏玉米葉绿素荧光特性及产量性状的影响[J].植物营养与肥料学报，2008，14（3）：479-483.

[4] 周英捷，傅丰贝，李伏生.水肥调控下糯玉米生长、产量和水分利用效率研究[J].干旱地区农业研究，2014，32（3）：114-118.

[5] 赵宣，韩霁昌，王欢元，等.不同节水措施下玉米灌溉制度及其产量研究[J].人民黄河，2017，39（10）：142-144，148.

[6] 安江勇，肖厚军，秦松，等.不同施肥量对贵州高产玉米养分吸收、生物性状、产量及品质的影响[J].中国土壤与肥料，2016（3）：73-79.

[7] 郭志顶，李志洪，李辛，等.施氮水平及方式对玉米冠层NDVI、氮含量、叶绿素和产量的影响[J].玉米科学，201 21（6）：111-116.

[8] ADRIENN Ványiné Széles，ATTILA Megyes，JNOS Nagy. Irrigation and Nitrogen Effects on the Leaf Chlorophyll Content and Grain Yield of Maize in Different Crop Years[J]. Agricultural Water Management，2012，107： 133-144.

[9] VERMA V， FOULKES M J， WORLAND A J， et al.Mapping Quantitative Trait Loci for Leaf Senescence as a Yield Determinant in Winter Wheat Under Opticaland Drought-Stressed Environments[J]. Euphytica， 2004，135（3）： 255-263.

[10] 武鹏，李琦，杨克军，等.叶面肥黄金宝一号对玉米叶绿素及产量的影响[J].黑龙江农业科学，2017（6）：23-26.

[11] 梁海玲，李文宝，林明月，等.水肥一体化技术对鲜食甜糯玉米生长特性与产量的影响[J].南方农业学报，2010， 41（12）：1314-1316.

[12] 申丽霞，王璞，王启现，等.我国特用玉米研究开发现状及前景展望[J].玉米科学，2004，12（增刊2）：132-135.

[13] ARNON D I.Copper Enzymes In Isolated Chloroplasts，Polyphenoloxidas In Beta Vulgaris[J]. Plant Physiology，1949，24（1）：1-15.

[14] 伍泽堂.超氧自由基与叶片衰老时叶绿素破坏的关系（简报）[J].植物生理学通讯，1991（4）：277-279.

[15] 刘婕，宋碧，张军，等.穗期水肥耦合对玉米生长及产量的影响[J].江苏农业科学，2018，46（12）：44-48.

[16] 牟访. 甘肃河西地区滴灌玉米水肥一体化栽培技术研究[D].兰州：兰州大学，2018：31-34.

[17] 崔吉晓，檀海斌，吴佳迪，等.微喷灌水肥一体化对河北夏玉米生长及产量的影响[J]. 玉米科学，2017，25（3）：110-115.

[18] 单明珠，胡必德.夏玉米叶片叶绿素含量与产量的关系[J].陕西农业科学，1991（2）：15.

【责任编辑 许立新】