一次性施肥方式在夏玉米上的应用效果

严旖旎， 石晓旭， 刘海翠， 单海勇， 刘旭杰， 张 晋， 刘 建， 李 赢， 杨美英

(江苏沿江地区农业科学研究所/南通市循环农业重点实验室，江苏南通 226001)

玉米是我国三大粮食作物之一，其种植面积居世界首位，在我国粮食安全中起到不可替代的重要作用[1]。随着城市化进程的推进，农村人口大量向城镇迁移，老龄化程度加剧[2]，农村劳动力短缺，影响农业产业发展，严重威胁国家粮食安全。宋明元等的研究表明，肥料的种类和施肥方式是影响玉米产量的关键因素之一[3]。当前我国农民习惯的玉米施肥方式以“一底三追”为主，且追施多采用撒施，导致部分肥料的养分分布于离根较远的土体，运移到根系效率很低，肥料易通过氨挥发、径流、淋洗等途径损失；农民为了保证产量而施肥过量，不仅降低了肥料的利用效率，也对环境造成污染[4]。合理的一次性施肥方式可以减少施肥次数和劳动力投入，还可以改善玉米的冠层结构及光合特性，是玉米高产高效的重要施肥方式[5]。叶绿素含量对作物产量有重要影响，叶片叶绿素含量的增加，可使光能的吸收与转化作用增强[6-7]。Xu等研究发现，合理的施肥量和施肥方式能够保证玉米生长期内的养分供需平衡，增加玉米叶片的叶绿素含量，延长叶面积指数高值持续期，提高其光合速率，从而改善玉米光合性能、提高产量[8-10]。任青等发现，不同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[11]。前人的研究多集中于不同阶段肥料的施用量和施用方式，对一次性施肥条件下玉米产量形成和光合特性的影响研究较少。本研究以苏玉30为试验材料，通过比较一次性带施、条施、穴施3种施肥方式对玉米产量和叶片光合特性的影响，以期为玉米高产稳产栽培技术的推广提供理论支持和研究方向。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与设计

试验于2021年6月24日在江苏沿江地区农业科学研究所薛窑基地进行，土质为沙壤土，0～20 cm土层含有机质20.2 g/kg、全氮1.30 g/kg、碱解氮103.92 mg/kg、有效磷50.97 mg/kg、速效钾 91.83 mg/kg。

选用玉米品种苏玉30(国审玉2011022)为试验材料。苏玉30由江苏沿江地区农业科学研究所选育，适宜在江苏省中南部种植，是江苏省大面积推广品种。

2021年6月24日播种，密度为67 500株/km2。株距20 cm，行距窄行30 cm、宽行103 cm。肥料一次性基施，设置3个人工模拟机械直播施肥方式：带施、条施、穴施，复合肥1 364 kg/km2(N ∶P2O5∶K2O=22 ∶9 ∶9)。设置对照(CK)为常规施肥方式，基肥 ∶5.5叶期追肥 ∶11.5叶期追肥= 3.0 ∶2.5 ∶4.5，2次追肥分别在7月19日和8月9日。每个处理重复3次，每次重复为1个小区，小区面积为92.05 m2(13.80 m×6.67 m)。于9月27日统一收获。夏玉米生育期气温变化见图1。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 玉米农艺性状 每个小区选取5株发育一致、健康的玉米植株，定株定点测定拔节期、大喇叭口期、籽粒充实期的株高(cm)，籽粒充实期的穗位高(cm)、茎粗(cm)。

1.2.2 玉米叶片光合参数 采用LI6800便携式光合测定仪，于成熟期测定各处理的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率。

1.2.3 玉米棒三叶SPAD值和叶片老化指数 于玉米灌浆期、成熟期分2次测定各处理棒三叶(穗位叶及穗上第1叶和穗下第1叶)的SPAD值(采用SPAD-502便携式测定仪测定)，并计算叶片老化指数：叶片老化指数=1/2(穗位叶SPAD值+穗下叶SPAD值)/穗上叶SPAD值×100。

1.2.4 玉米锈病感染情况 于玉米灌浆期、成熟期分2次测定各处理玉米锈病感染情况，采用目测法调查测产行中植株群体的发病状况，重点调查棒三叶。根据病情级别划分标准(表1)，记载每个处理的病级[12]。 每个处理3次重复，每次重复随机选择50株长势相同的玉米植株，观察其棒三叶的发病状况，并记录其等级，各级别病株发生比率=病情级别所占的株数÷50×100%。采用锈病感染指数计算锈病感染情况，锈病感染指数=1×1级病株发生比率+3×3级病株发生比率+5×5级病株发生比率+7×7级病株发生比率+9×9级病株发生比率。

1.2.5 玉米产量及其构成因素 收获所有小区的玉米，称出其净穗产量(kg/hm2)，脱粒机脱粒后称出其籽粒产量(kg/hm2)，每个处理取10个果穗，分别测量其穗长(cm)、穗行数、单穗总粒数、穗轴质量(g)、粒质量(g)，取平均值。

1.3 统计分析

运用Excel 2010对试验数据进行整理，用DPS数据处理系统进行数据的多重比较，用SPSS 17.0对数据进行方差分析。

表1 玉米南方锈病病情级别划分标准

1.4 相关参数计算

产值(元/hm2)=产量(kg/hm2)×玉米单价(元/kg)；

农资投入(元/hm2)=种子成本(750元/hm2)+肥料成本(复合肥2 700元/hm2)；

农机和人工投入(元/hm2)=耕整地(750元/hm2)+播种(750元/hm2)+打药(750元/hm2)+施肥(750元/hm2)+收获(750元/hm2)；

收益(元/hm2)=产值(元/hm2)-农资投入(元/hm2) -农机和人工投入(元/hm2)。

2 结果与分析

2.1 一次性施肥方式下玉米的农艺性状

由表2可知，一次性施肥方式对玉米农艺性状无显著影响(P>0.05，下同)。3种施肥方式与CK的变化趋势一致；其中，带施条件下的籽粒充实期株高和穗位高相对较高，但差异不明显。籽粒充实期株高已经定型。

表2 一次性施肥方式下玉米的农艺性状

2.2 一次性施肥方式下玉米灌浆期和成熟期叶片的光合参数

由表3可知，一次性施肥方式对玉米灌浆期叶片光合参数具有显著影响(P<0.05)。与CK相比，条施、带施、穴施条件下的净光合速率分别提高了5.1%、10.3%、19.2%，且在穴施条件下提高最多；条施、穴施均降低了胞间CO2浓度和气孔导度；带施、穴施条件下蒸腾速率分别提高了20.0%、22.9%。由表4可知，一次性施肥方式对玉米成熟期叶片光合参数无显著影响。与CK相比，3种一次性施肥方式下蒸腾速率显著增加，而净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度无显著变化。

表3 一次性施肥方式下玉米灌浆期的叶片光合参数

表4 一次性施肥方式下玉米成熟期的叶片光合参数

2.3 一次性施肥方式下玉米灌浆期和成熟期棒三叶的SPAD值和叶片老化指数

一次性施肥方式对玉米灌浆期和成熟期棒三叶SPAD值和叶片老化指数影响不显著(表5、表6)。与CK相比，3种一次性施肥方式下玉米灌浆期叶片老化指数相对较高，但无显著差异。且带施、条施、穴施下玉米成熟期叶片老化指数较CK分别下降了1.86%、8.13%、3.33%，在条施条件下叶片老化指数下降幅度较大，但总体差异不显著。

表5 一次性施肥方式下玉米灌浆期棒三叶的SPAD值和叶片老化指数

2.4 一次性施肥方式下玉米灌浆期和成熟期的锈病感染情况

夏玉米生育后期易受锈病影响[13]，试验地玉米灌浆期和成熟期均受到不同程度的锈病感染影响。在玉米灌浆期，与CK相比，穴施条件下1级感染情况显著降低，下降了75.54%；而3级感染情况显著升高，提高了42.03%；5级感染情况无显著变化。带施、条施条件下对锈病感染情况无显著影响(表7)。在玉米成熟期，与CK相比，带施条件下的7级感染情况显著升高，提高了10.76倍，其他施肥方式条件下的锈病感染情况无显著变化(表8)。

表6 一次性施肥方式下玉米成熟期棒三叶的SPAD值和叶片老化指数

表7 一次性施肥方式下玉米灌浆期的锈病感染情况

表8 一次性施肥方式下玉米成熟期的锈病感染情况

2.5 一次性施肥方式下玉米的产量构成因素

一次性施肥方式对玉米产量构成因素影响不显著(表9)。与CK相比，穴施条件下玉米的穗长、穗行数、单穗总粒数、穗轴质量、粒质量分别提高了3.82%、5.56%、9.81%、5.43%、7.92%；带施条件下的秃尖长下降了60.00%，但其变化幅度都不显著。

2.6 一次性施肥方式下玉米的产量和经济效益

3种一次性施肥方式间玉米的净穗产量和籽粒产量均无显著差异， 但与CK相比均有不同程度的提高。与CK相比，带施、条施、穴施条件下玉米的净穗产量分别提高2.80%、0.83%、1.56%，籽粒产量分别提高2.15%、1.10%、2.54%，穴施条件下籽粒产量相对较高，但差异不显著(图2)。玉米的收益主要受产量和投入的影响(表10)。玉米价格为2.0元/kg，常规复合肥(22-9-9)价格为 2.0元/kg。3种一次性施肥方式均显著增加了玉米种植的经济效益，分别增加了21.6%、19.5%、22.3%，具体体现在施肥次数的减少，减少了农机人工成本，优化了施肥方式，且穴施条件下的收益最高。

表9 一次性施肥方式下玉米的产量构成因素

表10 一次性施肥方式对玉米经济效益的影响 元/hm2

2.7 相关性分析

由表11可知，净穗产量与籽粒产量呈极显著正相关，与灌浆期叶片老化指数呈显著负相关；籽粒产量与灌浆期叶片老化指数呈显著负相关；穗长与穗粒数呈极显著正相关；秃尖长与锈病感染指数呈显著负相关。

表11 产量及其构成因素与叶片光合特性的相关性分析结果

3 讨论

一次性施肥主要是指在作物生长期内只进行一次性施肥，整个生育期内不再追肥[14-15]。玉米穴施肥技术是指将肥料一次性呈穴状施入玉米根系活跃生长区域的土壤中，即肥料处于玉米的侧下方，且与植株保持一定的距离[16]。条施是指将肥料一次性施于2行植株之间的施肥沟中。带施是指将肥料一次性呈带状均匀施于2行植株之间。一次性施肥因其劳动用工少、施肥工序简化，已经逐渐成为广泛推行的技术措施[17-19]。一些研究已经证实，全生育期一次性施肥能够保证作物高产，提高肥料利用率[17-20]。

本研究结果表明，不同的一次性施肥方式对玉米农艺性状和玉米产量构成因素均无显著影响。而净穗产量、籽粒产量与穗长均呈正相关关系，可见农艺性状良好可改善玉米的产量构成，增加玉米的产量[21]。与CK相比，3种处理的一次性施肥方式能在减少施肥次数的基础上保证稳产，减少了用工成本。本研究发现，不同的一次性施肥方式对成熟期净光合速率、灌浆期、成熟期棒三叶SPAD值无显著影响，但与CK相比，3种一次性施肥方式在灌浆期净光合速率上均有显著提高。由相关性分析结果可知，净穗产量、籽粒产量与成熟期净光合速率均呈正相关关系，这与前人的研究结果[22]一致。除了施肥效应，土壤、气候等因素对作物的影响也不容忽视[23-26]。 夏季南方锈病暴发，玉米感染情况严重。与CK相比，灌浆期穴施条件对锈病感染情况具有显著影响，1级感染情况显著降低，下降了75.54%；而3级感染情况显著升高，提高了42.03%。与CK相比，成熟期带施条件下的7级感染情况显著升高，提高了10.76倍。而锈病对于玉米叶片的损害较严重，灌浆期可能导致玉米叶片叶绿素含量下降而影响叶片光合速率，进而影响产量。因此，穴施对玉米锈病感染情况的影响更明显，可能是施肥方式导致土壤理化性质发生变化，也可能与2021年夏季持续高温有关，具体原因有待进一步研究。

研究发现，适当的穴施或条施可显著提高肥料利用率、减少养分损失[27-28]。姜超强等发现，一次性根区穴施比分次施氮、一次性条施分别增产8.8%、9.8%(P<0.05)[29]。本研究条件下，与CK相比，带施、条施、穴施条件下玉米的净穗产量分别提高了2.80%、0.83%、1.56%，籽粒产量分别提高了2.15%、1.10%、2.54%，且穴施条件下籽粒产量相对较高，这与前人的研究结果相似；而条施条件下增产效果不明显。王火焰等研究发现，一次性穴施肥料养分的释放与玉米的养分吸收相互匹配，较高浓度条件可以持续供应90 d，从而满足玉米生育期的氮肥需求，提高了肥料的利用效率[30-31]。由此可见，一次性穴施的施肥方式能提高肥料养分利用率，从而达到高产稳产的目标。由于条施化肥施在相邻玉米植株间，化肥利用率较低；而穴施肥技术避免了因化肥分散分布、没有针对特定种子而造成的浪费现象[32]，且在不影响产量的前提下，有较好的农艺性状和抗病效应，节工节本，经济效益高。

4 结论

一次性施肥方式在夏玉米种植推广上具有重要意义。与常规的施肥方式相比，一次性施肥可缓解江苏省肥料利用方式不当、肥料施用频繁、农村用工短缺等问题，且均可以在不影响产量的前提下，节工节本；穴施方式更能在一定程度上达到玉米增产的效果。但本试验只是一个预试验，在一次性穴施肥料的基础上，能否通过农艺措施及肥料的配比提高增产潜力，有待验证。实际生产中农民多采用带施和条施的施肥方式，且多是表面撒施，易造成肥料流失，降低肥料利用率；而人工穴施因需在植株侧身挖穴深施，较费时费力。因此，在玉米一次性穴施的基础上，优化并推广玉米穴施机具的使用，在玉米的种植推广及高效稳产上意义重大。