密度、肥量对旱地玉米产量和水分利用率的影响分析

2022-05-26李冬吴晓男李洪恺

种子科技 2022年7期

李冬吴晓男李洪恺

摘要：针对甘肃陇东地区玉米产量低而不稳的现象，利用2020年在甘肃镇原黄土旱塬生态环境重点野外科学观测站数据，分析不同种植密度及施肥量对玉米不同生育时期水分利用率和最终产量的影响。研究结果表明，在67 500株/hm2施N 150 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2的条件下，水分利用效率最高，达35.3 kg/（mm·hm2）;在相同施肥條件下，高密度（67 500株/hm2）的产量比低密度（45 000株/hm2）有明显提高。由此可知，在高密度条件下更能有效利用水分。玉米获得最高产量的土壤水分条件和肥料供应密切相关，与正常供肥相比，低肥条件下土壤水分消耗较高，高密度下产量随肥料投入的增加显著提高。

关键词：密度;肥料;水分利用效率;产量

文章编号：1005-2690（2022）07-0025-03 中国图书分类号：S147;S513 文献标志码：B

干旱缺水是全球面临的重大资源和环境问题，高效利用有限的水资源，提高水分利用效率迫在眉睫。甘肃省镇原县地处黄河中游的陇东黄土高原，年日照时数2 249～2 437 h，年均降水量403.8 mm，年均蒸发量1 524.8 mm，无霜期130 d左右，有明显的半湿润向半干旱过渡的大陆性温带季风气候特征，即春旱少雨、干燥多风，夏热伏旱、冰雹频繁，秋凉多雨，冬干少雪、气候寒冷。当地耕地面积广，素有“陇东粮仓”之称。冬小麦、玉米、油菜是该地区的主要粮食作物，栽培面积大，但产量低而不稳。如何通过协调水肥关系提高旱塬玉米产量，是旱农地区长期研究的一个问题。

在旱地高产栽培理论研究中，水分、品种、肥料、种植密度对旱地玉米的产量、水分利用效率和品质有显著影响[1-2]。不同的生态条件、玉米品种以及栽培措施决定栽培密度，因此在不同生态条件和栽培方式下，选择合适的玉米品种及种植密度非常重要[3-4]。覆膜种植是缺水地区最主要的种植模式，随着降水量依次递增，覆膜玉米的最适密度和最佳施肥量同时增大，经济最佳产量则逐渐降低，但N、P肥利用率则逐渐增大[5]。以水定密度，以密度定N、P配合，水肥与密度合理搭配是优化栽培玉米增产的重要途径。通过对施肥量和密度进行二因素试验，研究不同栽培条件下旱地玉米的水分利用效率，以期探明水肥协调统一的旱塬玉米高产栽培技术，为水分和N、P肥高效利用和农业可持续发展提供理论依据。

1 材料及方法

1.1 试验材料

本次试验品种为裕丰303。试验设置两个密度水平，分别为低密度D1（45 000株/hm2）和高密度D2（67 500株/hm2）;设置不施肥对照（NP1）、低肥（NP2）、中肥（NP3）、高肥（NP4）、超高肥（NP5）、特高肥（NP6）6个肥力梯度，N∶P=1∶1，N、P肥力梯度见表1。

1.2 试验设计

采用二因素随机区组设计方法安排试验，3次重复，小区面积24 m2（4 m×6 m），4 m2的采样区，20 m2的计产区。小区间道路宽度40 cm，重复间道路宽度60 cm。播前整地：2020年4月4日对试验地进行小区规划，将已按比例称好的肥料按小区撒施，施肥完毕后采用人工深翻整地。起垄覆膜：试验采用当地推广的全膜双垄沟地膜栽培技术，起垄覆膜之后对小区进行最后修整。保护带采用常规覆膜栽培技术。2020年4月8日按密度、按小区进行人工点播。

2 结果与分析

2.1 不同栽培条件对玉米产量的影响

2.1.1 不同施肥条件对玉米产量的影响

经显著性分析，肥料的增产效应在1%水平上无显著差异，在5%水平上NP1与NP3、NP5、NP6存在显著差异。施肥对玉米有增产效果，但受栽培密度等诸多因素的影响而降低了肥料的增产效果。

由表2可以看出，不管土壤含水量情况如何，低肥处理的玉米产量均明显低于正常供肥，说明肥料是玉米增产的前提保证。随着肥料用量增加，产量有了较为明显的提高，但在低密度的条件下，肥料的增产作用小于高密度。不施肥处理在低密度条件下的产量为7 257.5 kg/hm2，高密度为7 706.25 kg/hm2。在不施肥的条件下，密度对产量的贡献不是很大，而各施肥处理下玉米产量明显提高，由此可以得出，玉米产量的增加主要依赖于肥料的作用。低密度下肥料的增产效果依次为NP6>NP3>NP2>NP5>NP4，高密度下依次为NP6>NP5>NP4>NP3>NP2。这表明，高密度处理下玉米产量随施肥量增加而增大。原因是多方面的，一是依赖于肥料的增产作用，二是因为单位面积穗数增加，在高密度条件下更能有效吸收利用土壤养分。虽然经高密度特高肥（NP6）处理有最大产量（13 117.5 kg/hm2），但其水肥利用效率并不是最佳。

2.1.2 不同栽培密度对玉米产量的影响

图1显示了相同施肥条件下密度的增产率。经显著性分析，密度的增产效果达到了极显著水平，玉米产量随密度变化较大，低密度与高密度间产量相差较大。在不施肥处理条件下，低密度的产量为7 257.5 kg/hm2，高密度的产量为7 706.25 kg/hm2。可以看出，在低肥条件下，密度对产量的影响不是很大。密度是决定玉米产量和生理性状的主要因素之一，产量构成因素中，对产量影响大小顺序为收获穗数、千粒重、穗粒数。随施肥量、密度增加，玉米增产优势逐渐凸显出来，但增产率在NP4之后出现了下降，主要原因是受土壤水分的制约，水分和肥料之间产生了拮抗效应。

本试验肥料和密度皆有显著效应，并且密度的效应达到了极显著水平。在试验密度范围内，肥料的平均增产率为38.4%。由于受土壤水分、肥力等因素的影响，致使肥料的增产率呈抛物线走势，根据相关试验可以得出最佳的施肥配比，大约是在NP3和NP4间。密度的增产效果要优于肥料，应当提高栽培密度，这样才能提高作物的产量。需要注意的是，密度不能过高，因为密度过高会导致生长竞争加剧，引起发育不平衡，降低产量。虽然肥料的增产效果不及密度，但对实现作物高产也是必不可少的。尤其在干旱缺水和土壤瘠薄的生产条件下，通过肥料和密度配合调控，能提高玉米产量。AE8CA2CF-A58C-4C88-98AC-1B737D503080

2.2 不同栽培条件对玉米土壤含水量的影响

在相同的水分条件下，整个生育期过程中各处理表现的土壤水分变化规律大致相同。随作物的生长，0～80 cm土层含水量的变化比较活跃，80～200 cm土层水分变化相对比较稳定，含水量维持在9%～12%。7月玉米进入灌浆期，由于频繁降水，土壤水分有所回升，耕层土壤含水量保持在13%～15%。苗期耕层土壤含水量保持在12%～15%，由于采用了早期覆膜技术，提高了田间保墒性能。覆膜可加快地表土壤升温速度，夜间热量损失较少，为玉米顺利播种和苗期快速生长提供了有利条件。高密度栽培处理的小区，由于受吸收点增加的影响，耕层耗水量较大。进入大喇叭口期玉米生长加快，对水分和肥料的需求量增大。与苗期相比，耕层土壤含水量明显降低，尤其在高密度栽培条件下，对水分的消耗量更大，土壤含水量平均保持在9%左右。玉米经过拔节期后根系迅速下扎，吸收了深层的水分，为玉米快速生长提供了相对充足的水分。因此，40～80 cm土层的含水量下降到了7%～10%。

抽雄期玉米进入了营养生长和生殖生长并进阶段，生长代谢旺盛，对水肥的吸收量增加[6]。耕层含水量降低，并且深层的土壤含水量也有所降低。高密度处理的土壤水分消耗量仍高于低密度。玉米生长进入灌浆期，这个阶段的生育特点是以生殖生长为主，经开花、吐丝、受精而后进入产量形成阶段[7-8]。中耕层含水量出现回升主要是因为该地区集中降水。40～80 cm土层含水量比抽雄期降低了3%，说明降水没有对深层土壤水分起到补给作用。密度对土壤含水量也有一定的影响，高密度对水分的需求量更大，特别是在中肥、高肥、超高肥的栽培条件下，玉米前期水肥供应充足为后期的水肥吸收作了准备。

2.3 不同密度、施肥处理对玉米水分利用效率及产量的影响

由图2可以看出，不同施肥条件下，水分利用效率有显著提高。与不施肥的处理相比，施肥条件下水分利用效率的提高率依次为NP2（25.5%）、NP3（35.82%）、NP4（24.58%）、NP5（25.04%）、NP6（11%）。施肥量在N（150 kg/hm2）、P2O5（150 kg/hm2）的条件下水分利用效率最高，为35.3 kg/（mm·hm2）。高密度（67 500株/hm2）的平均水分利用效率为35.47 kg/（mm·hm2），低密度的平均水分利用效率为27.38 kg/（mm·hm2），高密度栽培比低密度水分利用效率提高了29.54%。在实际生产过程中，应当充分考虑栽培密度，这样可以提高水分的利用效率，如果栽培密度过大，既会降低作物的产量，也会降低水分的利用率，这对科学生产是非常不利的。在生产和种植过程中，应当有效地提高水分利用率，通过科学施肥和合理密度提高玉米产量。

3 结论

玉米产量随密度变化较大，低密度与高密度间产量相差2 794 kg/hm2，增产率在32.56%。不施肥处理在低密度条件下的产量为7 257.5 kg/hm2，高密度的产量为7 706.25 kg/hm2。由此可以看出，在低肥条件下，密度对产量的影响不是很大。

施肥与不施肥产量相差438.75～5 407.5 kg/hm2，肥料的增产率达到28.4%～48.1%。施肥与不施肥相比产量有明显提高。由此可知，一定密度下玉米产量增加主要依赖于肥料的作用。

试验得出的最佳施肥配比在NP3和NP4之间。密度的增产效应达到极显著水平，密度的增产效果要优于肥效。虽然高密度的特高肥有着比较明显的优势，但是水分利用效率相對较低，所以合理地控制肥料和密度，才能提高玉米产量。

参考文献：

[1]王同朝，马超，杜园园，等.不同种植密度对玉米新品种豫单998产量的影响[J].贵州农业科学，2008，21（6）：35-39.

[2]杨粉团，方向前，边少锋，等.玉米群体及调优栽培技术研究进展[J].杂粮作物，2008，14（4）：14-20.

[3]马国胜，薛吉全，路海东.不同类型饲用玉米品种群体生理指标的研究[J].草业学报，2006，21（5）：20-26.

[4]李明，杨克军，刘钢，等.寒地高产玉米产量构成因素分析[J].东北农业大学学报，2005，8（5）：9-13.

[5]张胜，郭新利，迟玉亭.春玉米吨粮田产量构成因素及其指标研究[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2000，10（S1）：11-16.

[6]陈志国，高树仁，王宏祥.土壤水分对玉米生长发育的影响[J].现代化农业，2014（1）：8-9.

[7]郑越馨，戴长雷，李治军，等.基于高效灌溉的肇州县玉米需水量分析与计算[J].黑龙江大学工程学报，2017，8（4）：7-12.