玉米生物产量对施复合肥深度的响应

张 萌

(大连市甘井子区农业发展服务中心，辽宁大连 116039)

农作物生产栽培主要以化肥施用为主。合理的量化施肥以及施肥深度，可促进玉米对养分的吸收和减少肥料损失，同时也降低过量施肥造成土地污染[1-2]，研究玉米施肥深度具有现实经济效益和生态意义。玉米生长对肥料敏感，研究肥料施用方式对提高肥料供应、增加玉米产量具有重要作用[3-5]。于晓芳等[6]研究表明深施氮肥促进玉米根系向下伸展，并且根重、根系体积明显增加，根系活力显著提高。杨云马等[7]研究表明华北平原夏玉米底施氮肥8～16 cm深度产量表现突出，氮素土壤中残留较低，而深施24 cm产量相对减少，氮素土壤中残留较高。王西娜等[8]研究了黄土高原南部旱地不同氮肥用量对夏玉米生长及产量的影响，结果表明适量施氮可以提高作物生物量和实籽产量，而过量施氮产量并未增加，且氮残留向下层移动淋失。研究表明肥料深施能够显著增加作物产量[9-11]。也有研究显示肥料施入过深会增加氮素淋失[1]，玉米吸收养分的主要器官——根系的吸收活力区主要分布在0～40 cm土层[12-13]，施入过浅肥料分布在表层土壤中肥效会降低[14-16]。因此，玉米根系接触到的有效肥土壤体积小，肥利用率低而使玉米不能正常发挥产能。近年来机械化施肥技术及玉米免耕播种技术的推广应用，肥料施用深度普遍较浅，Schwab等[17]提出了深施肥，基于深施后玉米增产结论存在不一现象[18-19]。笔者采用小区试验方法，分层施肥，研究不同深度肥效对玉米农艺性状和产量的影响，探索玉米产量与肥效协同提高的途径，实现玉米生产节本增效、提高玉米产量的目的，旨在为玉米高产栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试玉米品种为丹玉801；供试基肥为复合肥(N∶P2O5∶K2O 含量分别为28∶10∶12)。

1.2 试验设计小区面积70 m2。4月25日播种，9月15日收获。设定密度为58 000株/hm2。施肥深度设3个处理，即为正常施肥(H1)5 cm和种下施肥(H2)15 cm以及深施肥(H3)25 cm，施肥量为600 kg/hm2；拔节期按照不同深度增施尿素(N含量为46.4%)，施肥量为400 kg/hm2。试验小区采用随机排列，3次重复，宽窄行种植，行距0.8 m×0.4 m。玉米生长期无发生旱涝低温自然灾害。

1.3 测定项目与方法

1.3.1叶面积测定。分别在玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆中期和成熟期测定叶面积，并计算叶面积指数。每小区取3株具有代表性的植株为样品测定叶面积。叶面积及叶面积指数采用下列公式计算。

叶面积(m)等于长(a)与宽(b)之积乘以系数，m=⊿ab(其中，吐丝前⊿=0.5，吐丝后⊿=0.75)，叶面积指数(LAI)=m/单株占地面积。

1.3.2干物重测定和收获指数计算方法。分别在玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆中期和成熟期取3株样品植株测定玉米地上部分干物质累积量，将植株的茎、叶、苞叶、雄穗、轴、籽粒等分别在烘箱杀青30 min(105 ℃)，然后采用80 ℃烘干至恒重，然后称重计算单株干物质重。

成熟期采用通用计算法计算收获指数，计算公式：

收获指数(HI)=籽粒产量/植株干物重×100%

1.3.3测产及考种。收获前调查各小区的株数、穗数及穗粒数、空秆数。选取小区中间4行实收，按含水量14%进行测产，每小区取15果穗进行室内风干考种。

1.4 数据处理统计分析在Excel下完成，用于衡量数据值偏离算术平均值的程度，数据分散程度的标准见下列公式：

式中，S为标准差，N样本数，yi-y为样本值减总体平均数。

2 结果与分析

2.1 叶面积对施肥深度的动态响应由图1可知，在拔节期浅—深施肥的叶面积指数基本相同，从大喇叭口期至成熟期，不同施肥处理下叶面积指数都是种下施肥(15 cm)处理最高，其次是深施肥(25 cm)处理。在玉米拔节至成熟期种下施肥(15 cm)比正常施肥(5 cm)叶面积指数平均增加6.0%，比深施肥(25 cm)增加4.7%。吐丝期是玉米一生中叶面积顶峰时期，此期种下施肥(15 cm)比正常施肥(5 cm)叶面积指数增加8.4%，比深施肥(25 cm)增加6.2%。在玉米拔节至成熟期种下施肥(15 cm)比正常施肥(5 cm)叶面积指数平均增加6.0%，比深施肥(25 cm)增加4.7%。由此可见，适宜施肥深度处理可促进叶面积的增加，并减缓生育后期叶功能衰竭，种下施肥(15 cm)处理效果最显著。

图1 玉米叶面积指数对施肥深度的动态响应

2.2 玉米干物质对施肥深度的响应干物质累积状况是影响玉米产量的重要因素。由图2可知，从玉米吐丝期至成熟期施肥深度对干物质累积呈明显差异，各个发育期的干物质量表现为H2>H3>H1，其中，在吐丝期，种下施肥(15 cm)比正常施肥(5 cm)处理下干物质积累量增加6.35%，与深施肥(25 cm)处理下干物质积累量相比略高；深施肥(25 cm)比正常施肥(5 cm)处理下干物质积累量增加6.32%。灌浆中期种下施肥(15 cm)比正常施肥(5 cm)处理下干物质积累量增加16.5%，比深施肥(25cm)处理下干物质积累量增加3.8%；深施肥(25 cm)比正常施肥(5 cm)处理下干物质积累量增加12.2%。成熟期种下施肥(15 cm)比正常施肥(5 cm)处理下干物质积累量增加15.9%，比深施肥(25 cm)处理下干物质积累量增加4.6%；深施肥(25 cm)比正常施肥(5 cm)处理下干物质积累量增加10.8%。适当深施肥可以促进玉米干物质积累，种下施肥(15 cm)处理下效果最好。

图2 玉米干物质累积量对施肥深度的响应

2.3 玉米产量对施肥深度的响应由表1可知，单位面积粒数、产量对施肥深度具有明显的响应。种下施肥(15 cm)比正常施肥(5 cm)处理下千粒重增重1.0%、单位粒数增加20.5%、产量增加16.8%，比深施肥(25 cm)处理下千粒重增重0.5%、单位粒数增加16.7%、产量增加7.9%；深施肥(25 cm)比正常施肥(5 cm)千粒重增重0.5%、单位粒数增加3.2%、产量增加8.2%。施肥深度对千粒重和空秆率影响不明显，适当深施肥增加单位粒数，从而明显提高了玉米产量，种下施肥(15 cm)处理下产量提高最为显著。

表1 施肥深度对产量的影响

3 结论与讨论

3.1 深施复合肥效果深施复合肥可以促进玉米植株对氮、磷、钾等营养的吸收和利用，提高施肥效率，进而提高玉米生物产量。然而，也有研究发现施肥深度只促进作物生长发育，提高植株对营养的吸收，对产量无显著影响[20-22]。

该试验设计施肥不同深度(5、15、25 cm)处理，通过分析不同处理下叶面积指数、干物质、单位面积粒数等性状，结果表明适当深施肥处理可促进叶面积生长、增加干物质积累和单位面积粒数，说明深施复合肥可以促进玉米植株对氮、磷、钾等营养的吸收和利用，提高肥效，进而提高玉米生物产量。这与Schwab 等[17]、赵亚丽等[16]、薛兵东等[23]的研究结果相一致。王宜伦等[24]研究表明，豫北平原土壤有效磷含量普遍较低，玉米磷肥深施的增产效果非常显著，认为玉米田肥料深施后，肥料在土壤中的分布与玉米根系的生长特征有关，可提高主要要素的吸收和利用。

3.2 肥料施用深度肥料施用深度与植株根系生长点的距离决定了根系能否与肥料接触、根系与肥料接触所需时间，进而影响植株对肥料的吸收[25]。当肥料施用深度与根系生长点距离过大时，高活力根系吸收不到营养而降低功能。因此，把复合肥置于玉米植株根系密集区域，增加根系与土壤肥料接触交汇，提高根系吸收率，促进产量增加。李士敏等[5]认为，玉米施肥深度20 cm比12 cm的产量有所增加但未达显著水平。

该试验通过玉米田复合肥施肥不同深度试验，种下15 cm 施肥时效果最好，与玉米主要功能根系匹配肥效率大幅度提升，从大喇叭口期开始叶面积显著增加，有效提高了光合作用率和功能期，后期加速了干物质累积量，并促进单位面积粒数，从而提高了玉米产量16.8%左右。这与赵亚丽等[16]和薛兵东等[23]的研究结果一致，都认为玉米深施15 cm产量表现最佳。