施氮模式对春玉米养分吸收动态及氮肥利用率的影响

施氮模式对春玉米养分吸收动态及氮肥利用率的影响

春玉米是中国东北的主要粮食之一，在国家的粮食安全中发挥着极其重要的作用。春玉米施肥中存在如过量或不合理的施用氮肥问题、忽视了磷、钾肥配合施用等。目前,国内外都很重视提高氮肥利用率的研究,大多集中在施用时期和施用量方面的研究,对施氮模式的研究报道较少[4~6]。氮肥施用方式对作物产量及氮肥利用率影响很大,了解作物对养分的吸收利用规律对合理施氮是非常必要的。研究春玉米对氮、磷、钾养分的吸收、累积及转运规律,有助于了解和调控其生长发育。根据作物的生长需求施用肥料,在实现高产的同时,显著提高氮肥利用率。因此,本研究探索东北冷凉区春玉米高效施肥技术,结合该地区气候特点和玉米生长发育规律,研究不同施氮模式下的春玉米养分吸收动态变化及运转分配规律,为探讨高产条件下的高效施氮提供技术支持。1材料和方法1.1供试土壤及品种试验在辽宁省阜新县紫都台乡(42°01′N、121°14′E)进行,该地区属半干旱季风大陆性气候,年均气温7.2℃,年均降雨量仅为423mm,属典型的半干旱地区。供试土壤为中等肥力褐土,耕层土壤有机质1.29%,全氮0.84g/kg,全磷0.82g/kg,全钾28.80g/kg,碱解氮69.00mg/kg,速效磷55.70mg/kg,速效钾141.00mg/kg,pH值7.10。春玉米试验共设5个处理(表1)。小区面积30m2,3次重复。供试品种为锦种34,4月27日播种,9月24日收获,行距50cm,株距30cm。供试氮肥为尿素(含N46%),磷肥为磷酸二铵(含N18%、P2O546%),钾肥为氯化钾(含K2O60%);磷、钾肥全部作基肥一次施用。1.2植株样品采集分别在苗期、拔节期、大喇叭口期、灌浆期和成熟期采集植物样品。在苗期每个小区采集50株、拔节期后每小区采集6株分别组成混合样品,按茎、叶、子粒和穗轴分别测定氮、磷、钾含量。植株样品采用浓H2SO4-H2O2消煮,制成样品待测液,备用。植株全氮采用凯氏定氮法测定,植株全磷采用钒钼黄比色法测定,植株全钾采用火焰光度计法测定。1.3处理数据采用Excel2000和SPSS11.5进行数据统计分析,数值采用平均值的形式表示。2施氮模式对春玉米植株磷含量的影响春玉米植株氮含量明显受施氮影响,苗期影响较小,拔节期后开始变大(表2)。与N0处理相比,施氮明显提高了春玉米各器官氮含量。随着生育期推进,春玉米茎叶中氮含量均呈降低趋势,说明生育后期茎叶中的氮向果穗中转移,生育中前期是春玉米需氮的关键时期,也是最佳的追氮时期。施氮模式不同,玉米各器官氮含量也不同。与N2处理相比,常规施肥(N1)处理提高了春玉米植株氮含量,这是因为常规施肥的施氮量较大,给春玉米提供更加充足的氮源。与N2和N3处理相比,N4处理明显提高了玉米各器官氮含量,在拔节期后影响明显,表明一次深施的施氮方式能在生育后期提供给春玉米较充足的氮素养分,满足春玉米对氮素的生理需求,这是因为氮肥深施减轻了外界环境因素的不利影响,降低了氮肥损失量,最大程度地延长了氮肥的肥效期。施氮对春玉米植株磷含量的影响因器官和生育期而异(表3)。总体看来,施氮提高了各生育期叶磷含量和灌浆期茎磷含量,而降低了其他生育期茎磷含量。施氮提高了灌浆期和成熟期子粒磷含量和成熟期穗轴磷含量,降低了灌浆期穗轴磷含量。纵观整个生育期春玉米各器官磷含量的变化可以看出,春玉米茎、叶和子粒中的磷含量随生育期推进而降低,而穗轴磷含量的变化则正好相反,表明生育前期是植株吸磷的关键时期,磷肥应尽量在生育前期施用。施氮模式对春玉米植株磷含量的影响在大喇叭口期以后明显。与N2处理相比,N3和N4处理明显提高了春玉米生育后期各器官磷含量,显著提高磷素的利用率。与生育前期相比,生育后期施氮处理春玉米各器官磷含量之间差异较大,同时结合氮含量的变化表明,在大田条件下,作物氮、磷营养可能存在一定拮抗影响。与对照相比,施氮明显提高了春玉米植株苗期钾含量,而对其他生育期钾含量无明显影响(表4)。随着生育期推进,春玉米茎、叶、子粒和穗轴钾含量均逐渐降低,说明生育前期是春玉米吸钾的关键时期,此时施用钾肥既能满足春玉米对钾素的需求,又能达到降低成本的目的。与常规施肥相比,N2处理春玉米钾含量明显降低,这是因为该地区速效钾含量较高(141.00mg/g),大量施钾肥反而降低了玉米植株对养分钾的吸收与利用。N3和N4处理春玉米植株钾含量在整个生育期均保持一个较高的水平,说明这两种施氮模式能够满足春玉米整个生育期对养分钾的生理需求,不断提高钾利用率。与对照相比,施氮明显增加了春玉米穗长、百粒重和子粒产量,降低了秃尖长(表5)。施氮模式对春玉米产量性状无明显规律性影响(除N3处理显著提高子粒产量外)。与对照相比,施氮肥明显提高了经济效益,以N3处理最高,常规施肥最低,产投比分别为7.78和3.36。常规施肥处理区的产投比明显低于对照无氮区(5.30),说明传统的常规施肥增加了春玉米生产成本,降低了生产效益。从氮肥农学效率和氮肥利用率可以看出,N3>N4>N2>N1。综合考虑玉米产量性状、产投比、氮肥农学效率和氮肥利用率等因素,N3和N4处理较其他施氮模式有较大优势,这与前面的研究结果相吻合。比较N1、N2和N4处理子粒产量差异不显著,而氮肥农学效率和氮肥利用率相差较大。这是由于氮肥农学效率和氮肥利用率是多因子计算出的结果,在计算过程中导致误差的累积与扩大;同时也说明子粒产量的提高并不一定意味着氮肥利用率的提高,春玉米的生产过程应以社会效益、经济效益和环境效益的综合平衡为目的。3不同施肥处理对玉米植株养分吸收量的影响施氮提高了玉米植株氮、磷、钾含量,改善了玉米产量性状。随着生育期推进,玉米植株各器官氮、钾含量均逐渐降低,而磷含量变化无规律性,表明生育中前期是玉米吸氮、钾的关键时期,也是施氮、钾的最佳时期。考虑到磷肥在土壤中不易移动而钾肥可被植物快速吸收,因此磷钾肥宜作基肥一次性施入。与其他施氮模式相比,N3和N4处理的玉米植株氮、磷