缓释氮对砂姜黑土区夏玉米干物质积累和产量影响及相关分析

2022-02-21邢永锋周文伟许卫猛陈国立魏常敏李桂芝宋万友万彦伟周恩忠李伟房

新疆农业科学 2022年9期

邢永锋，周文伟，许卫猛，陈国立，魏常敏，李桂芝，宋万友，万彦伟，周恩忠，李伟房

（河南省周口市农业科学院，河南周口 466001）

0 引言

【研究意义】砂姜黑土在河南省面积较大、分布较广，是小麦、玉米主要种植区的一个土壤类型，其耕地面积332.71×104hm2，占全省耕地总面积的37.14%[1、2]，其特点是土壤结构不良，土质黏重，有机质含量低，营养元素缺乏[3]。当前在玉米生产中高产与高肥水、高效矛盾较为突出[4、5]。【研究进展】Dordas等[6、7]指出，普通尿素由于其速溶性的特点，一次性基施通常造成玉米生育前期氮肥过量而后期营养供应不足的状况[8]，周宝元等[5]研究发现，缓释氮相比于普通氮肥，在一次性基施后提高了土壤氮素供应与作物需氮的时空吻合度。【本研究切入点】缓释氮与玉米产量及关系分析，已有研究较多[9-10]。但有关砂姜黑土区缓释氮对夏玉米干物质积累和产量的影响文献较少。需研究砂姜黑土区缓释氮对夏玉米干物质积累和产量的影响。【拟解决的关键问题】在沿淮砂姜黑土涝渍区以硫包衣尿素为供试肥料，研究在砂姜黑土条件下，缓释氮对夏玉米干物质积累量与产量的关系分析，砂浆黑土区夏玉米减肥增效、合理施肥，为生产实际提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年在河南省周口市农科院基地（N33°37′39″E114°47′40″）进行。土壤类型为砂姜黑土。0～30 cm土层含有机质18.3 g/kg速氮37.23 mg/kg，速效磷6.80 mg/kg，速效钾196.9 mg/kg，试验田具有良好的排灌条件。试验玉米品种为北青340。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

玉米品种密度为6×104株/hm2等行距种植，小区面积24 m²，完全随机排列，3次重复。设置不施肥（C0）、缓释氮70 kg/hm2（C70）、140 kg/hm2（C140）、210 kg/hm2（C210）、280 kg/hm2（C280）5种水平。

1.2.2 测定指标

在拔节期（V6）、抽雄期（VT）、灌浆期（R3）、成熟期（R6），于各小区选取代表性植株5株，并将叶片、茎鞘（茎、叶鞘、雄穗）、穗（穗轴、苞叶、穗柄）和子粒4部分，在105℃条件下杀青4 h，在60℃条件下烘干，至恒定后称重。

1.3 数据处理

V6干重（X1）、R3叶重（X3）、R6籽粒（X12）是对行粒数（Y）极显著的变量，V6叶重（X1）、R6籽粒干重（X12）对行粒数（Y）正的变量，而R3叶重（X3）对行粒数（Y）负的变量，分析每个变量（X）与行粒数（Y）的偏相关、t测验值。

数据采用excel进行处理，用dps9.5软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同缓释氮水平对夏玉米干物质积累的影响

2.1.1 群体干物质量动态

研究表明，同一氮肥水平下，地上部干物质积累量随着生育进程的推进呈逐渐增加的趋势；同一生育时期不同氮肥水平下，拔节期前群体干物质量随氮肥增加而增加，抽雄后群体干物质积累量随缓释氮量的增加呈先增后降的变化趋势，大小关系为C0＜C70＜C140＜C280＜C210，其中以C210干物质量最大，适量的缓释氮肥供应有利于玉米群体的生长发育。表1

表1 不同生育时期群体干物质积累Table 1 Dry matter accumulation of population at different growth stages（kg/hm2）

2.1.2 叶干物质量动态

研究表明，整个生育期玉米叶片干物质积累量，随着生育时期的推进，呈现出先增加后降低变化趋势，其中以灌浆期值最大；同一生育时期不同氮肥水平下，拔节期前叶干物质量随氮肥增加而增加，抽雄后玉米叶片的干物质积累量随缓释氮量的增加叶片干物质积累量呈先増后降的变化趋势，其中以C210值最大，一定范围内施氮能够提高玉米叶片的干物质积累量。表2

表2 不同生育时期叶片干物质量积累Table 2 Dry matter accumulation of leaves at different growth stages（kg/hm2）

2.1.3 茎+鞘干物质量动态

研究表明，整个生育期玉米茎+鞘合计干物质积累量，随着生育时期的推进呈现出先增加而后降低的变化趋势，其中以灌浆期最大；同一生育时期不同氮肥水平下，拔节期前茎和鞘干物质量随氮肥增加而增加，抽雄后玉米茎和鞘的干物质积累量随缓释氮量的增加茎和鞘干物质积累量呈先増后降的变化趋势，其中以C210值最大，适量的缓释氮有利于茎秆在总干物质量中的协调分配。表3

表3 不同生育时期茎+鞘合计干物质量积累Table 3 Dry matter accumulation of stem and sheath at different growth stages（kg/hm2）

2.1.4 穗部干物质量动态

研究表明，轴+包叶的干物质量积累从灌浆期到成熟期呈现降低趋势，且随缓释氮施用量增加在灌浆期呈现先増后降趋势，处理间差异显著，而在成熟期呈现降低趋势且在0～210 mg/kg施氮条件下差异不显著；籽粒干物质量积累从灌浆期到成熟期逐渐增大，且灌浆期及成熟期随缓释氮施用量增加籽粒干物质量积累呈先升高后下降趋势，成熟期C210处理籽粒干物质积累最高，高于其他处理6.5～28.4，施氮有利于提高夏玉米籽粒干物质积累，促进植株光合产物向籽粒的转运。表4

表4 不同生育时期穗部干物质量积累Table 4 Dry matter accumulation of panicle at different growth stages（kg/hm2）

2.2 不同缓释氮水平下的产量及其构成因素变化

研究表明，在不同缓释氮肥条件下，夏玉米穗行数之间存在不同差异性，其中以C210处理穗最长，达到15.6行，大小顺序为C210＞C280＞C140＞C70＞C0，C210与C140、C280差异不显著，与其它处理均达到显著差异水平；行粒数以C210值最大，达到31.55粒，与其它处理相比均达到显著行差异；产量以C210最大为8 531.65 t/hm2高于其它处理22.5%～68.3%并且各处理差异显著，适量的缓释氮肥供应是夏玉米高产的物质基础，促进了产量性状的协调生长，从而有利于高产。表5

表5 产量性状变化Table 5 Analysis of Yield character

2.3 缓释氮对器官干物质量与产量因素相关性

研究表明，R6茎+鞘、R6茎+鞘干重与产量性状呈负相关且，其它器官干物质重与产量性状均呈正相关关系，且V6叶重、VT叶重、R3叶重、R6叶重、V6茎+鞘、VT茎+鞘、R3轴+苞、R6籽粒重与产量性状相关系数达0.84～0.94呈极显著关系。表6

表6 器官干物质量与产量因素相关性Table 6 Correlation analysis of dry matter accumulation and Componets of yield

2.4 缓释氮对器官干物质量与产量回归分析

2.4.1 不同生育时期器官干物质量与穗行数回归分析

研究表明，选出了R3叶片重（X3）、R3轴+苞叶（X9）、R6轴+苞叶重（X10）是对穗行数（Y）极显著的变量，R3叶片重（X3）对穗行数（Y）正的变量，而R3轴+苞叶（X9）及R6轴+苞叶干重（X10）对穗行数（Y）负的变量，建立了穗行数的最优线性回归方程：Y=4.750 976 73+0.004 780 314 635X3-0.002 093 486 292 9X9-0.002 810 622 853 7X10复相关系数R=0.997 836，F值=76.761 2，X3、X9、X10与Y之间存在着极显著的线性回归关系，多元决定系数R2=0.992 859穗行数的99.78%是由X3、X9、X10等3个因素决定的，剩余因素对穗行数的影响仅为0.71%，可以用该回归方程来预测穗行数。表7

表7 器官干物质量与穗行数偏相关关系Table 7 The value of partial correlation of row number and organ dry matter quality

2.4.2 不同生育时期器官干物质量与行粒数回归

研究表明，不同生育时期，器官干物质积累和行粒数之间有真实密切的关系。建立了行粒数的最优线性回归方程：Y=23.459 147 29+0.010 705 418 317X1-0.014 524 868 479X3+0.006 440 606 599X12复相关系数R=0.993 389，F值=24.962 3X1、X3、X12与Y之间存在着极显著的线性回归关系，多元决定系数R2=0.986 823，行粒数的98.682 3%是由X1、X3、X12等3个因素决定的，剩余因素对行粒数的影响仅为1.3177%，可以用该回归方程来预测行粒数。表8

表8 器官干物质量与行粒数的偏相关关系Table 8 The value of partial correlation of grain number and organ dry matter quality

2.4.3 不同生育时期器官干物质量与千粒重回归方程

研究表明，R6叶重（X4）、R3轴+苞叶重（X9）、R6轴+苞叶重（X10）是对千粒重（Y）极显著的变量，R6叶重（X4）对千粒重（Y）正的变量，R3轴+苞叶重（X9）R6轴+苞叶重（X10）对千粒重（Y）负的变量，每个变量（X）与千粒重（Y）的偏相关、t测验值，建立了千粒重的最优线性回归方程：Y=285.489 892 3+0.040 627 866 72X4-0.016 644 138 306X9-0.043 011 337 23X10复相关系数R=0.996 423，F值=46.348 2X4、X9、X10与Y之间存在着极显著的线性回归关系，多元决定系数R2=0.992 859千粒重的99.29%是由X4、X9、X10等3个因素决定的，剩余因素对千粒重的影响仅为0.71%，可以用该回归方程来预测千粒重。表9

表9 器官干物质量与千粒重的偏相关关系Table 9 The value of partial correlation of 1000-grain weight and organ dry matter quality

2.5 缓释氮对器官干物质量与产量因素通径分析

2.5.1 不同生育时期器官干物质量与穗行数通径系数

研究表明，R3叶片重（X3）、R3轴+苞叶（X9）、R6轴+苞叶重（X10）的干物质积累量决定了穗行数变异的99.78%三个生育时期器官干物质积累因素的直接通径系数大小依次为R3叶片重（X3）＞R3轴+苞叶（X9）＞R6轴+苞叶重（X10），在各间接通径系数中，R3轴+苞叶对穗行数有正向效应（X9→X3→Y=2.483 2），R6轴+苞叶干物质（X10）通过R3轴+苞叶（X9）对穗行数也有正向效应（X10→X9→Y=1.916），其余间接通径系数为负值，砂浆黑土区夏玉米在缓释氮施用过程中一定要适当兼顾R3叶片重的适量提高。表10

表10 干物质积累量与穗行数通径系数Table 10 Dry matter correlation and row number analysis

2.5.2 不同生育时期器官干物质量与行粒数通径系数

研究表明，V6叶干重（X1）、R3叶重（X3）、R6籽粒（X12）的干物质积累量决定了产量变异的0.986 82%三个生育时期干物质积累因素对行粒数的直接通径系数大小依次为R6籽粒（X12）＞R3叶重（X3）＞拔V6叶干重（X1），在各间接通径系数中对产量有正向效应的有，V6叶干重（X1）通过R6籽粒（X12）（X1→X12→Y=2.715 4）、R3叶重（X3）通过R6籽粒（X12）（X3→X12→Y=3.165 2）、R6籽粒（X12）通过V6叶干重（X1）（X12→X1→Y=0.648 4）其余间接通径系数为负值，整个生育期内，器官干物质之间存在相互协调的关系问题。表11

表11 干物质积累量与行粒数通径系数Table 11 Dry matter distribution and yield path analysis

2.5.3 不同生育时期器官干物质量与千粒重通径系数

研究表明，R6轴+苞叶重（X10）的干物质积累量决定了千粒重变异的99.286%三个生育时期干物质积累因素的直接通径系数大小依次为R6叶重（X4）＞R3轴+苞叶重（X9）＞R6轴+苞叶重（X10）的干物质量，在各间接通径系数中，R3轴+苞叶重（X9）通过R6叶重（X4），对产量有正向效应（（X9）→（X4）→Y=4.470 1），R6轴+苞叶重（X10）通过R6叶重（X4）对产量也有正向效应（X4→X10→Y=3.356 4），其余间接通径系数为负值，各生育时期器官干物质之间仍然存在相互协调的关系，在缓释氮施用过程中应协调兼顾各生育时期器官的协调生长。表12

表12 干物质积累量与产量通径系数Table 12 Dry matter distribution and yield path analysis

3 讨论

3.1 作物生长过程中较高生物产量是获得较高经济产量的物质基础[12]。玉米产量形成包括三部分，即开花吐丝前营养器官的干物质积累部分转运到子粒中的部分、灌浆期后直接积累于子粒中的部分、营养器官积累后转运到子粒中的部分[13、14]。缓释氮肥具有控释、缓释的肥效供应特点，通过肥效的缓、控的作用保证了作物生长发育过程良好的氮肥供应[15]，特别是在玉米生育的中、后期，促进了器官营养物质向籽粒转移和积累[16]。

3.2 逐步回归分析仅反映对主要因素相关显著的指标[17]，试验通过不同生育时期12个器官干物质量与产量因素的相关关系，得相关系数矩阵，结果显示R3茎+鞘、R6茎+鞘的干物质量与产量因素为负相关关系，其余各生育时期器官干物质量与产量因素之间均显著正相关，施入氮肥主要影响作物的单位面积粒数从而提高产量[18、19]，可能原因是缓释氮肥保证了各生育时期的氮素供应，形成了充分而又适宜的叶面积指数及光合效率，促进奠定了器官干物质适宜积累及较高的转运，奠定了夏玉米在生育中、后期生长和生产性能[20、21]。