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超高产夏玉米氮肥运筹效应及其生理基础研究

王宜伦

  超高产栽培是提高玉米总产量、保障国家粮食安全的重要战略途径,目前超高产夏玉米生产普遍存在施肥过量(尤其是氮肥)、养分配比不平衡、施肥时期不合理等现象,明确超高产夏玉米养分限制因素,氮磷钾肥增产效应及合理的配比,氮素吸收积累特性、适宜的氮肥用量和施氮时期等,对实现夏玉米高产、高效和简化生产具有重要的理论意义和实践价值。然而,超高产夏玉米需肥规律及合理的施肥技术鲜见报道,本文从2007~2009年,在河南省浚县夏玉米高产区,通过田间试验(氮磷钾肥平衡施肥效应、氮肥用量、施氮时期、不同品种氮肥效应以及缓控释肥一次性施肥等),研究了超高产夏玉米养分限制因子及养分吸收积累特性,重点研究了超高产夏玉米氮素吸收积累特性、氮肥经济最佳用量及其效应、氮肥后移增产效果及其生理基础、施氮量对不同超高产夏玉米品种产量及氮素吸收利用的影响、缓/控释氮肥一次性施肥技术及其效果等,以期为超高产夏玉米合理施肥提供理论依据和技术支撑。通过研究获得如下结论。 1、超高产夏玉米养分限制因子和植株养分吸收积累特性研究表明,用ASI法推荐的氮磷钾平衡施肥产量最高,分别达到12051.2 kg·hm~(-2)和13246.3 kg·hm~(-2),施用氮肥平均增产8.92%,钾肥平均增产7.14%,增产效果显著,氮和钾为超高产夏玉米养分主要限制因子。超高产夏玉米植株体内氮、磷、钾的积累量均随生育期的延长而增加,到成熟期达到最大值,养分积累量的大小顺序为氮>钾>磷,每生产100 kg经济产量吸收N:P2O5:K2O比例为2.40:1:2.73。拔节期至吐丝期是养分吸收的关键时期,养分吸收速率大,积累量高,吐丝后植株仍能吸收较多的氮和磷。从出苗到吐丝,叶片是氮、磷的分配中心,生育后期茎叶中氮、磷的转运率较高,而钾转移比例较小。超高产夏玉米整个生育期能持续吸收养分,吐丝后适当追肥保证灌浆期养分充足供应对夏玉米超高产至关重要。氮磷钾平衡施肥有利于夏玉米籽粒品质的改善,提高了夏玉米蛋白质产量。 2、超高产夏玉米经济最佳氮肥用量及其效应研究结果表明,随着氮肥用量增加,夏玉米产量呈先增加后降低趋势,以施氮量300 kg·hm~(-2)产量和收益最佳,分别为11753.64 kg·hm~(-2)和13246.32 kg·hm~(-2)、2063.33元·hm~(-2)和2364.84元·hm~(-2),经济最佳施氮量为255.4 kg·hm~(-2),超过450 kg·hm~(-2)夏玉米施氮已无经济效益。适宜的施氮量有利于提高硝酸还原酶、蔗糖磷酸合成酶和谷氨酰胺合成酶的活性,促进氮代谢的适宜氮肥用量为300 kg·hm~(-2),有利于氮素的吸收积累。夏玉米氮肥利用效率随着氮肥用量增加而降低,施氮量300 kg·hm~(-2)的氮肥利用率、农学效率和偏生产力两年平均值分别为16.12%、3.69 kg·kg~(-1)和41.67 kg·kg~(-1)。从产量、经济收益、氮代谢、氮素积累和氮肥利用效率等方面综合考虑,超高产夏玉米合理的氮肥用量为255~300 kg·hm~(-2)。 3、超高产夏玉米氮肥运筹研究表明,超高产夏玉米吐丝后氮素吸收积累量占总积累量的40.30%~47.78%,保证后期氮素养分充足供应对于夏玉米达到超高产水平至关重要;氮肥后移可维持夏玉米生育后期较高的叶面积指数和叶绿素含量,促进超高产夏玉米后期的氮素吸收积累,降低夏玉米茎和叶片氮素的转运率,显著增强灌浆期夏玉米穗位叶硝酸还原酶活性、蔗糖磷酸合成酶和谷氨酰胺合成酶活性,提高灌浆期叶片游离氨基酸和可溶性糖含量,增加蛋白质产量;氮肥后移比习惯施氮增产2.27%~5.33%、氮肥利用率提高1.88%~9.70%、农学效率提高0.96~2.21 kg·kg~(-1),以“30%苗肥+30%大喇叭口肥+40%吐丝肥”方式施用氮肥的产量和氮肥利用效率最佳。 4、超高产夏玉米缓/控释氮肥一次性施肥效果研究结果表明,苗期一次性施用缓/控释氮肥的植株氮素积累量比常规2次施氮提高了6%~7%,产量提高了3%~4%,氮肥利用率提高5%,氮肥农学效率提高了1.26~1.59 kg·kg~(-1);施用缓/控释氮肥有利于超高产夏玉米生育后期氮素吸收利用,维持了灌浆期叶片较高的叶绿素含量,有利于籽粒灌浆,显著提高了夏玉米籽粒油分、粗蛋白、粗脂肪含量,同时提高了夏玉米产量和氮肥利用效率。采用夏玉米专用缓/控释肥一次性施肥简化了施肥程序,实现了超高产夏玉米简化、高产、优质和高效施肥。 5、施氮对两个超高产夏玉米品种的效应研究表明,郑单958在低氮时产量和收益最高,分别为12051.18 kg·hm~(-2)和1722.40元·hm~(-2),而浚单20在高氮时产量和收益最佳,分别为13166.00 kg·hm~(-2)和1343.92元·hm~(-2),在0、240和450 kg·hm~(-2)三个氮水平下比郑单958分别增产9.90%、5.20%和12.00%;浚单20在大喇叭口-吐丝期的氮素吸收积累和吸收速率高于郑单958,灌浆后期高氮水平的氮素吸收速率亦远大于郑单958;高氮水平下浚单20的氮素利用效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力显著高于郑单958,高施氮量有利于浚单20获得较高的蛋白质产量。从产量、氮素吸收、氮素效率及蛋白质产量综合考虑,浚单20是氮肥高效品种。 6、氮肥运筹对晚收夏玉米的效应研究表明:氮肥后移和缓/控释氮肥使夏玉米在晚收条件下较习惯施氮增产7.23%~9.52%,蛋白质产量增加6.26%~10.73%,晚收较习惯收获产量增加2.12%~6.42%、蛋白质产量增加1.11%~7.68%、氮积累量增加1.10%~3.18%;晚收夏玉米茎和籽粒氮积累量增加,而叶和其它器官中积累量减少;氮肥后移和缓/控释氮肥在晚收条件下氮肥利用率提高了3.52%~6.87%,氮肥农学效率提高了0.82~1.60 kg·kg~(-1)。……   
[关键词]:超高产;夏玉米;产量;氮肥用量;氮肥后移;缓/控释氮肥;氮代谢;氮素吸收积累
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:河南农业大学2010年