覆膜滴灌条件下施用不同微肥对玉米养分吸收及产量的影响

覆膜滴灌条件下施用不同微肥对玉米养分吸收及产量的影响

近年来，氮、磷、钾的使用强度不断增加，但肥料的产量逐年下降。重要原因之一是，所需养分的养分供应不平衡。养分不足和不平衡意味着土壤养分竞争因素和潜在限制因素，从而影响土壤养分系统的养分平衡，对高产和稳产有严重威胁，需要充分关注。由于有机肥施用量减少,且微量元素又不能及时补充,形成了土壤微量元素日益亏损的局面,致使土壤中微量元素含量呈逐年下降趋势,有的甚至出现严重不足状态,制约了玉米产量的进一步提高。植物对微量元素的需求虽然很少,但其对植物的生长发育来说却是不可缺少的。玉米施用微肥,对提高玉米产量和品质均有明显作用,并可提高土壤肥力。目前玉米施用微肥多集中于地面灌溉,对微肥在膜下滴灌玉米上的研究迄今未见报道。本试验拟通过对覆膜滴灌条件下玉米干物质积累、养分吸收分配及产量的研究,揭示膜下滴灌玉米养分吸收分配规律,同时通过对玉米干物质和产量的分析,以期为新疆农业生产中玉米的施肥技术的改进与提高提供科学依据。1材料和方法1.1灌漠土理化指标试验于2009年在新疆博州农业科技开发中心试验场进行。试验小区面积32m2,覆膜种植,一膜两行,行距0.5m,株距23~24cm,保苗8.25万/hm2,采取膜下滴灌。玉米品种为郑单958,4月19日覆膜播种,4月27日出苗。试验地土壤为灌漠土,试验前土壤理化状况由ASI法测定,ASI法又称土壤养分状况系统研究法:有机质用0.2mol/LNaOH+0.01mol/LEDTA+2%甲醇浸提,比色测定;NH4+-N用1mol/LKC1溶液浸提,靛酚蓝比色法测定;有效P、K、Zn、Cu、Mn采用联合浸提剂即0.25mol/LNaHCO3-0.01mol/LEDTA-0.01mol/LNH4F溶液浸提,有效P用钼锑抗比色法测定,有效K、Cu、Mn、Zn用原子吸收分光光度计测定。土壤理化状况见表1。1.2微肥及灌溉方式试验设5个处理,NPK(施氮磷钾肥)、NPK+Fe(施氮磷钾肥和铁肥)、NPK+Mn(施氮磷钾肥和锰肥)、NPK+Zn(施氮磷钾肥和锌肥)、CK(不施肥),重复4次。NPK处理的N、P2O5、K2O的施用量分别为225、105和45kg/hm2,NPK+Mn\Zn\Fe是在NPK处理基础上分别增施Mn、Zn、Fe微肥10.5、6.0和30.0kg/hm2。氮肥全做追肥,分别在6月2日、6月12日、6月21日、7月4日、7月12日、7月19日、7月26日、8月2日随水滴施,玉米全生育期灌溉12次,每次灌水25~35m3,总灌水量350m3。磷钾肥和微肥全部做基肥施用。氮肥用尿素(N46%),磷肥用重过磷酸钙(P2O546%),钾肥用氯化钾(K2O60%),微肥用MnSO4、ZnSO4、FeSO4。1.3玉米植株养分吸收量测定播前采集0~20cm土样,测定有机质、速效氮(硝态氮、铵态氮)、有效磷、速效钾、有效Fe、有效Mn、有效Zn、pH值。在玉米主要生育期:苗期(5月17日)、拔节期(6月6日)、大喇叭口期(6月26日)、抽雄期(7月16日)、灌浆期(8月5日)、成熟期(9月8日)采取各处理小区玉米植株地上部样品,按不同器官(茎、叶、苞叶、穗轴、籽粒)分开,烘干、称重、粉碎,测定成熟期玉米不同部位的N、P、K吸收量。植株全氮、全磷、全钾含量采用浓H2SO4-H2O2消煮后,分别用奈氏比色法、钼锑抗比色法、火焰光度法测定。玉米成熟后,测定各试验小区的株数、穗数和穗粒数等产量构成因素,测定所取籽粒样品的百粒重,计算各试验小区的产量。试验数据采用Excel和SPSS软件分析,数据差异的显著性检验采用LSD方法。2结果与分析2.1玉米微肥处理筛选模型由图1各处理干物质累积曲线可以看出,各处理干物质累积过程的总趋势是一致的,随着生育期进展而逐渐增强,苗期到拔节期积累缓慢,从大喇叭口期到灌浆期迅速增长,之后增长又趋于缓慢。各处理玉米干物质的累积动态,均呈现“S”型曲线。用Logistic生长函数对不同微肥处理的玉米干物质积累进行拟合,其Logistic模型及其特征值见表2。从表2中可以看出,NPK、NPK+Fe、NPK+Mn、NPK+Zn处理的玉米旺盛生长期分别比CK处理延长5、4、3、4d。玉米总干物质累积最快的时期在播种后62~99d(6月28日至8月4日),此时玉米处于营养生长与生殖生长并进的大喇叭口期和灌浆期,是生长最旺盛的时期,微肥增加了玉米在此时期的干物质积累量。由表2方程计算可得:NPK+Fe、NPK+Mn、NPK+Zn处理单株干物质的积累量分别是246.15、242.04、253.00g,比NPK处理单株干物质的积累量分别增加8.84、4.74、15.69g。干物质的积累是形成产量的基础,在施氮的基础上增施微肥,可延长玉米旺盛生长时间,从而提高其干物质积累量,有利于玉米产量的形成。2.2微肥处理对粒粒n和总收收量的影响从图2可以看出,施用锌肥处理的玉米吸N量与不施微肥的NPK处理达到了显著差异,但施用锰、铁肥处理的玉米吸N量与不施微肥的NPK处理没有显著差异,同时NPK、NPK+Mn、NPK+Zn、NPK+Fe处理都与CK处理达到了显著差异。NPK+Zn处理的吸N量最大,为298.35kg/hm2,比NPK处理提高了3.07%,NPK、NPK+Mn、NPK+Fe、CK处理的吸N量分别为289.47、292.95、296.61、184.03kg/hm2。从各器官N吸收量来看,籽粒N吸收量最高,占总N量的78.20%~79.34%,其中NPK+Zn处理的吸N量最大,为234.43kg/hm2,与NPK处理达到了显著差异,而NPK+Fe、NPK+Mn与NPK处理都没有显著差异;其次是叶片N吸收量,占总N量的10.17%~10.67%,但微肥效果不显著;茎、苞叶、穗轴N吸收量占总N的比例依次为7.06%~7.43%、1.25%~1.76%、1.97%~2.39%,微肥对茎、苞叶的吸N量没有显著影响,但对穗轴吸N量影响较大,锌、铁显著提高了玉米穗轴的吸N量。2.3施肥总吸p量从图3可以看出,NPK+Zn处理的总吸P量最大,为58.77kg/hm2,NPK、NPK+Fe、NPK+Mn、CK处理的总吸P量分别为58.20、58.60、58.22、33.32kg/hm2。施用微肥处理的总吸P量与NPK处理没有显著差异,只与不施肥处理达到了显著差异。从各器官吸P量来看,籽粒吸P量最高,占总吸P量的54.39%~58.62%,其次是叶片吸P量,占总吸P量的16.78%~18.53%,茎、苞叶、穗轴吸P量占总吸P量的比例依次为14.74%~16.04%、2.04%~3.02%、6.53%~8.59%。NPK+Fe、NPK+Mn、NPK+Zn和NPK处理的茎、叶、苞叶、穗轴和籽粒的吸P量均几乎相同,都没有显著差异。2.4施肥总吸k量从图4可以看出,NPK+Fe处理的总吸K量最大,为324.95kg/hm2,NPK、NPK+Mn、NPK+Zn、CK处理的总吸K量分别为323.22、323.86、324.38、223.81kg/hm2。施用微肥处理的总吸K量与NPK处理没有显著差异,只与不施肥处理达到了显著差异。从各器官吸K量来看,玉米茎吸K量最高,占总K素量的34.65%~40.97%,其次是叶片吸K量,占总K素量的32.76%~35.22%,苞叶、穗轴、籽粒吸K量占总K素的比例依次为4.25%~6.38%、5.53%~7.90%、15.61%~17.73%。微肥能够显著提高玉米籽粒的吸K量,NPK+Fe、NPK+Mn、NPK+Zn与NPK处理均达到了显著差异,但NPK+Fe、NPK+Mn、NPK+Zn与NPK处理的茎、叶、苞叶和穗轴的吸K量均相差不大,都没有达到显著差异。2.5路径生长算法对玉米产量的影响从表3可以看出,施肥处理的玉米产量与不施肥相比达到极显著差异,施用微肥处理的玉米产量均大于不施微肥的NPK处理。NPK+Zn处理产量最高达15966kg/hm2,与NPK处理相比增产990kg/hm2,增产率为6.61%,产量差异达到极显著水平;NPK+Fe处理与NPK处理相比增产4.46%,产量差异达到显著水平;NPK+Mn处理增产3.03%,产量差异不显著。NPK+Zn处理和NPK+Fe处理玉米百粒重与NPK处理相比都达到了显著差异水平,但NPK+Mn处理玉米百粒重与NPK处理相比没有显著差异。不施肥的地力产量(CK)为9900kg/hm2,仅相当于NPK+Zn处理的62.01%。施肥处理的玉米穗粒数与不施肥相比达到极显著差异,但施用微肥处理的玉米穗粒数与NPK处理相比都没有显著差异。以上表明,在施用氮磷钾肥的基础上,增加铁、锌肥可以显著提高玉米的产量,增加玉米的百粒重,当地土壤缺锌、缺铁已成为限制玉米产量提高的重要因子,因此,在大量营养元素高量投入条件下要重视微量元素的施用,均衡土壤养分比例来提高化肥施用的效益。3微量元素与玉米养分含量的关系随着复种指数和农作物产量的不断提高,作物从土壤中带走大量的微量元素,从而加速了土壤养分的消耗。近年来,人们越来越重视大量元素的施用,但微量元素肥料的施用尚未得到重视,微量元素已成为某些作物增产的限制因子。依据土壤和作物的养分供给和需求状况,找出限制作物增产的微量元素种类及提供科学的施用量是实现作物高产、稳产的关键所在。目前玉米的微肥效应研究主要集中在锌肥上,铁肥和锰肥的研究相对较少。锌是植物生长所必需的微量元素,赵兴宝等研究表明生长后期缺锌,严重时雌穗不能伸出,抽丝期和抽雄期延迟,缺粒秃顶造成减产。施锌后光合作用功能改善,光合时间延长,尤其灌浆时间延长,灌浆强度增强,产量提高。宋国武研究表明,玉米施用锰肥,可显著增加产量。锰肥在玉米上的增产效果主要来源于生长势强,施锰肥的玉米平均株高比未施的增高,且叶色浓绿,每穗粒数显著增多。铁对植物的光合作用有非常直接的影响,在缺铁条件下,叶绿素合成受阻,叶片光合作用能力下降,光合产物降低,产量下降。因此,合理施用微量元素可促进作物生长,提高作物对养分的吸收能力,有效改善作物营养品质。本文研究表明,在施氮磷钾的基础上增施锌、铁可延长干