高宏伟，王铁良，李 波，刘金龙
（沈阳农业大学水利学院，沈阳 110866）
摘要：在沈阳地区大田中布设田间小区试验，研究了膜下滴灌条件下氮肥、磷肥和钾肥的不同配比模式对玉米（Zea mays L.）的生长发育、产量及品质的影响。试验设置了4种不同施肥配比和1个对照，观测了不同处理下玉米子粒的蛋白质、脂肪和淀粉含量以及玉米株高、叶面积指数、干物质积累、产量等指标。试验结果表明，覆膜条件下不同的氮磷钾施肥配比对玉米生长发育过程及产量的影响达到显著水平；覆膜条件下利用滴灌施肥，在施用相同基肥的条件下，氮肥、磷肥和钾肥配比（N∶P2O5∶K2O）为1．00∶0．50∶0．50时有利于提高玉米干物质积累，促进植株生长发育，显著提高产量和品质。
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关键词 ：膜下滴灌；玉米（Zea mays L.）；肥料配比；生长发育；产量；品质
中图分类号：S513 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）06－1307-05
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.007
Effects of Different Fertilizer Proportion on Growth， Yield and Quality of Corn with Fertigating by Drip Irrigation under Film
GAO Hong－wei， WANG Tie－liang， LI Bo， LIU Jin－long
（College of Water Conservancy， Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866， China）
Abstract： The effects of different fertilizer proportion of nitrogen， phosphate and potash fertilizer on the growth， yield and quality of corn with fertigation by drip irrigation under film was studied in Shenyang． 5 different fertilizer treatments including a comparison treatment were set. The contents of protein， fat and starch， and plant height， leaf area index， dry matter accumulation and yield of corn under different treatments were observed during the whole growth period of corn. The results showed that different NPK fertilization proportions with fertigating by drip irrigation under film had significant effect on the growth， quality and yield of corn. Under the same initial fertilizer condition， proportion of N，P and K was 1．00∶0．50∶0．50 was conducive to the improvement of dry matter accumulation， the growth of plants， quality and yield of corn．
Key words： drip irrigation under plastic film； corn（Zea mays L.）； fertilizer proportion； growth； yield； quality
收稿日期：2014－11－20
基金项目：公益性行业（农业）科研专项（201303125）
作者简介：高宏伟（1988－），男，内蒙古通辽人，硕士研究生，研究方向为节水灌溉理论与技术，（电话）15040207409（电子信箱）ghw0414@163．com；
通信作者，王铁良（1965－），男，辽宁锦州人，教授，博士，主要从事设施农业生态环境及节水灌溉理论研究，（电话）024－8848850
（电子信箱）tieliangwang@126．com。
施肥是提高作物产量和改善作物品质的重要措施［1］，滴灌水肥一体化是一项环境友好的精准农业技术，该技术可以控制灌水量、施肥量和灌溉施肥时间，利用滴灌系统把肥料输送到作物根部周围，提高肥料利用率，减少化肥消耗量［2，3］。目前，许多学者针对设施蔬菜、棉花等作物展开了滴施对作物影响的研究。葛晓光等［3］研究了密度、施肥量和灌水量对甜椒生长发育及产量的影响。冯绍元等［4］进行了滴灌棉花水肥耦合效应的田间试验研究，同时建立了滴灌条件下产量与水肥耦合的方程。研究表明施肥是调控农田系统生产力的重要手段，但是随着经济的发展，中国农业生产上单纯依赖化肥，过量施肥现象十分严重［5］，不仅没有起到增产的效果，大量施用无机化肥对环境造成巨大压力［6］。玉米对氮素营养比较敏感，有关氮肥对玉米产量影响的报道较多［7－9］。针对玉米对水肥耦合的研究多集中在单一种类的肥力对玉米各项指标的影响上，但在滴施条件下不同施肥配比对玉米生产的影响，以及玉米生产中适宜的氮磷钾施肥配比还没有深入的研究。
本研究针对大田玉米，在覆膜滴施条件下研究不同的氮磷钾施肥配比对玉米生产的影响，以找出大田玉米生产的最优肥配比方案，为提高水肥利用效率，实现玉米生产的优质、高产、节水和生态友好的综合目标提供理论支持。
1 材料与方法
1．1 试验区概况
试验在沈阳农业大学试验基地进行。试验基地位于沈阳市沈河区，北纬41°49′26″，东经123°34′72″，海拔高度55 m，年平均气温11 ℃，年平均降水量721．9 mm，年平均蒸发量1 300 mm，无霜期183 d。灾害天气主要是春季干旱和夏季暴雨。试验地土壤为沙性棕壤土，其耕层基础理化性状见表1。
1．2 试验设计
试验材料为玉米，品种为佳玉338。灌溉方式为重力滴灌，滴灌管直径16 mm，壁厚0．6 mm。滴头间距30 cm，流量为2．4 L/h。
基于2012年农业部专家组根据测土配方施肥成果对辽宁不同产量水平的玉米施肥提出的指导建议，试验将不同的氮、磷、钾施肥比例作为变量，共设5个处理，各处理的氮磷钾施肥量及比例见表2。表中的数值为玉米整个生育期的追肥总量，生育期内分2次追施，每次追施表2中施肥总量的一半，分别于小区内50％玉米达到拔节期和抽雄期时开始追肥。试验设置3个重复，共计15个试验小区，试验小区的规格为3 m×10 m。
1．3 监测指标
1．3．1 品质指标 玉米子粒的蛋白质、可溶性糖和淀粉均用近红外快速品质分析仪监测，仪器型号为FOSS INFRATECTM 1241 ANALYZER。
1．3．2 产量指标 在玉米果实成熟期，每个小区取20株测定产量，并换算成每hm2产量。
1．3．3 生长发育指标 分别在玉米拔节期、大喇叭口期、灌浆期和成熟期，每个处理选择具有代表性的连续3株植株作为监测样本。将植株按根、茎、叶分开处理。105 ℃杀青30 min后80 ℃烘干至重量不变，然后称各部分干物质积累量。
在每次重复中选生长状况良好、具有代表性的3株玉米植株作为监测样本连续监测。玉米生长状况每隔7 d观测1次。株高和叶面积采用钢卷尺直接测量；茎粗用游标卡尺在地面以上1 cm处量取直径。在拔节期、抽穗期、灌浆期测定株高、茎粗和所有完全展开叶片的长和宽。每次测量时，测定所选植株所有叶片，测量叶片的长和宽，然后利用公式（1）计算叶面积指数（LAI）。
式中，n为第j株的总叶片数；m为测定株数；ρ为种植密度；Lij为第j株玉米的第i叶长；βij为第j株玉米的第i最大叶宽。
1．4 统计分析方法
数据分析工具采用SPSS 19．0和Excel软件。
2 结果与分析
2．1 不同施肥处理对玉米植株生长发育的影响
2．1．1 不同施肥处理对玉米叶面积指数的影响
由图1可以看出，叶面积增长快速期是在拔节期开始到抽穗期前，而灌浆期叶面积指数也维持较大；不同施肥处理对玉米叶面积指数影响较大，Ⅳ处理叶面积指数明显高于其他处理，各处理叶面积指数在灌浆期前变化较小；在进入灌浆期后CK处理叶面积指数相比其他各处理变化较大，都小于其他各处理。各处理叶面积指数由大到小的顺序为Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、CK。
通过不同施肥处理与8月3日灌浆期叶面积指数的方差分析结果（表3）可知，显著性为0．002，达到了极显著水平（P＜0．01）。表明不同施肥处理对叶面积指数有极显著影响，不同施肥处理对叶面积有较大影响，施肥处理Ⅳ肥量配比均衡，有利于叶面积的生长。
2．1．2 不同施肥处理对玉米株高的影响 由图2可以看出，光合面积适宜，光合产物积累多，对干物质的形成积累创造了良好的土壤环境及田间气候环境，使植株生育健壮，有利于维持根系活力及绿色叶面积，使玉米保持着活秆成熟。植株高度的生长变化率为Ⅳ＞CK＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，拔节期到灌浆期期间植株Ⅱ和CK高度较其他处理优势明显，但在灌浆期后，Ⅳ、Ⅲ处理植株生长较快，可能是合理的施肥配比加上充足的雨水使植株加快吸收土壤中的养分，进而使植株快速生长。
对玉米处在灌浆期时的株高进行了方差分析，结果（表4）显示，显著性为0．024，达到了显著水平（P＜0．05），表明不同施肥处理对玉米株高有显著影响。株高是植株直观的生理指标，在一定程度上反映了作物根区对肥吸收的优劣和植株的生长状况。
综上可知，施肥Ⅳ和Ⅲ对作物的叶面积指数和高度作用明显高于其他处理，为作物营养的积累提供了有力的保障。
2．1．3 不同施肥处理对植株干物质积累的影响 作物在水、肥和自然因素的作用下，进行光合作用生长发育，最终表现为作物干物质的积累。干物质是形成产量的物质基础，只有积累较多的干物质，才能形成高的子粒产量，因此研究不同处理情况下玉米干物质的积累，具有重要的意义［9－12］。
由图3可以看出，经过不同施肥处理植株的根茎叶干物质积累量呈现S曲线状，且各处理差异显著。植株根和叶的干物质积累在拔节期到大喇叭口期的增长速率最大，在大喇叭口期到灌浆期增长趋于平缓。不同施肥处理的干物质积累量大小为Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ，在拔节期和大喇叭口期的施肥促进了植株的生长，加快植株的干物质积累，均衡施肥Ⅲ和Ⅳ干物质积累量最大，说明均衡施肥促进植株生长，加快植株的有机物质的积累。
如表5－7所示，在玉米的整个生育期内的干物质积累的研究中，以灌浆期为例，对植株根、茎、叶的干物质量做方差分析，结果表明不同施肥处理对根的方差分析显著性为0．006，达到极显著水平（P＜0．01）；对茎的方差分析显著性为0．042，达到显著水平（P＜0．05）；对叶的方差分析为0．014，达到显著水平（P＜0．05）。分析结果表明不同施肥处理对植株根干物质、茎干物质和叶干物质有显著影响。
2．2 不同施肥处理对玉米产量的影响
不同施肥处理对玉米的产量有显著的影响，不同处理的产量由大到小的顺序为Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、CK，各施肥处理与CK的产量比较分别增加了20．72％、20．31％、16．03％、10．14％。根据不同的施肥量与施肥配比可知，Ⅲ和Ⅳ在施肥量较少的情况下，通过N、P、K肥的均衡配施使玉米产量在各个处理中最高。在不均衡施肥配比的处理下玉米的百粒重、行粒数偏低，突尖长度较长。说明均衡施肥可以增强土壤生产能力、增加玉米产量。而不均衡施肥导致土壤生产能力降低，各项生理指标的构成因素均在不同程度有所降低，从而使不均衡施肥的玉米产量降低。
如表9所示，对玉米产量和不同施肥处理做方差分析，显著性为0．002，达到极显著水平（P＜0．01）。说明不同施肥处理对玉米产量具有显著影响。
2．3 不同施肥处理对玉米品质的影响
2．3．1 不同施肥条件对玉米蛋白质含量的影响 由图6可知，不同施肥处理对玉米子粒蛋白质含量的影响顺序为Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅱ＝Ⅰ＞CK。与CK相比分别增加了33．8％、29．7％、28．4％、28．4％。说明均衡条件下施肥有利于玉米蛋白质的合成，提高玉米品质。
如表10所示，对玉米蛋白质和不同施肥处理做方差分析，显著性为0．000，达到极显著水平（P＜0．01）。说明不同施肥处理对玉米蛋白质有显著影响。
2．3．2 不同施肥条件对玉米脂肪含量的影响 如图7可知，玉米子粒中的脂肪含量Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞CK，与CK相比分别增加了19．5％、14．6％、12．2％、9．8％。其中I、II、IV较CK增长都在10％以上，说明合理配施有助于玉米脂肪的合成。
如表11所示，对玉米脂肪和不同施肥处理做方差分析，显著性为0．001，达到极显著水平（P＜0．01）。说明不同施肥处理对玉米脂肪有显著影响。
2．3．3 不同施肥条件对玉米淀粉含量的影响 由图8可知，不同施肥处理对玉米子粒淀粉含量的影响顺序为CK＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅳ。与CK相比分别减少2．5％、2．7％、3．2％、4．1％。Ⅳ淀粉含量最低，其次是Ⅱ，CK淀粉含量最高，说明对作物施肥有助于作物提高其可溶性糖的含量，进而降低作物的淀粉含量，并且均衡施肥处理的玉米淀粉含量低于不均衡处理的玉米，说明均衡施肥处理可以提高可溶性糖的含量。
如表12所示，对玉米淀粉和不同施肥处理做方差分析，显著性为0．024，达到显著水平（P＜0．05）。说明不同施肥处理对玉米淀粉有显著影响。
通过对玉米品质的分析可知，均衡施肥有利于作物的吸收，提高了作物的蛋白质含量和脂肪含量，并且降低了作物淀粉的含量，提高了作物的食用性。
3 结论
通过田间小区试验，研究了不同施肥比例对覆膜条件下玉米的生长发育、产量和品质影响。对试验数据采用了单因素分析和对比分析，主要有以下结论：
1）在相同基肥条件下，当氮肥、磷肥和钾肥比例为1．00∶0．50∶0．50时，植株叶面积指数、株高和干物质均较大。
2）当氮肥、磷肥和钾肥施肥配比为1．00∶0．50∶0．50时，施肥量最少，但玉米产量最高。
3）在相同基肥条件下，不追施肥时玉米淀粉含量最高；当氮肥、磷肥和钾肥施肥配比1．00∶0．50∶0．50时，作物的蛋白质含量和脂肪含量均较高。
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