CN106489480A

CN106489480A - 提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法

Info

Publication number: CN106489480A
Application number: CN201610911310.8A
Authority: CN
Inventors: 王宜伦; 谭金芳; 任丽; 陶静静; 王海标
Original assignee: Henan Agricultural University
Current assignee: Henan Agricultural University
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2017-03-15

Abstract

本发明涉及一种提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法，包括以下步骤：（1）选取低氮高效玉米品种和高氮高效玉米品种进行间作，播种量以达到6～7.5万株/公顷的种植密度为准；（2）于苗期施用氮肥110～125kg/hm²、磷肥75～90 kg/ hm²、钾肥90～120 kg/ hm²；（3）于大喇叭口期追施氮肥115～130kg/ hm²；（4）灌溉、病虫草害防治等其它田间管理措施同当地农民习惯一致；（5）于玉米籽粒乳线消失后进行收获。本发明方法旨在合理利用不同氮效率品种间作及配套的施肥措施以改善玉米群体的氮代谢协调性，以提升玉米种植的稳产性和丰产性，并有效延长优良品种的生产寿命。

Description

提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法。

背景技术

玉米是重要的粮食、饲料及经济兼用作物，在谷物生产上占有重要的地位。2014年总播种面积37123.4千公顷，总产量21564.6万吨，已发展为中国第一大粮食作物，因而提高玉米产量对于保障国家粮食安全具有重要意义。而肥料是作物的粮食，施肥为作物提供足够的养分是提高单产的关键。氮素是夏玉米需求量和吸收量最多的营养元素，对玉米的生长发育、产量和品质等均极为重要。施用氮肥是提高夏玉米产量的主要技术措施，目前玉米生产中普遍主施氮肥，但实际施氮量已远远超过最佳经济施肥量，造成资源浪费，并极易导致环境污染。

近年来，在不同施氮水平对夏玉米产量、氮利用效率、碳氮代谢、不同生育期光合产物的运输、氮磷钾积累与分配及玉米冠层的高光谱特征等方面有较多的研究报道，如邓小燕等研究报道了玉米/大豆和玉米/甘薯套作模式下不同分隔方式及不同供磷水平对磷素吸收特性及种间相互作用的影响；焦念元等研究报道了施氮量和玉米-花生间作模式对玉米和花生产量、生物量、氮磷吸收与利用以及蛋白质产量的影响；高阳等研究报道了不同水氮处理对玉米-大豆间作群体的光能截获、竞争与利用的影响。但随着农业生产机械化的推广应用，不同作物间作给作物的播种、栽培管理及收获带来了不便，制约着农业生产技术的提高。目前对于玉米栽培方法迫切需要探索出新的种植模式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于豫北种植区的提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法，合理搭配不同氮效率品种间作及配套的施肥措施以改善玉米群体的氮代谢协调性，以提升玉米种植的稳产性和丰产性，并有效延长优良品种的生产寿命。

为解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

研究发现玉米氮代谢过程与玉米产量、品质和抗性密切相关；玉米品种的遗传基础决定了不同玉米品种的氮代谢具有基因型差异；进一步的研究表明，不同玉米品种对于氮素的吸收、同化和转运能力以及光合性能不但存在着基因型差异，而且还受到氮肥施用措施(时机、方式、用量等)的干预和影响；因而，根据玉米品种自身的氮代谢所表现出来的基因型差异，通过间作、施肥等栽培措施改善玉米氮代谢的协调性，是提高玉米产量、提升肥料利用效率，减少环境污染，进而降低生产成本的一种新途径。

为此，设计一种提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法，包括以下步骤：

(1)选取低氮高效玉米品种和高氮高效玉米品种进行间作(优选每隔两行间作)，播种量以达到6～7.5万株/公顷的种植密度为准；

(2)于苗期施用氮肥(N)110～125kg/hm²、磷肥(P₂O₅)75～90kg/hm²、钾肥(K₂O)90～120kg/hm²，优选距离玉米行15cm、深8～10cm开沟条施后覆土；

(3)于大喇叭口期追施氮肥(N)115～130kg/hm²，优选撒施后浇水，使肥料随水进入土壤；

(3)灌溉、病虫草害防治等其它田间管理措施同当地农民习惯一致；

(4)于玉米籽粒乳线消失后按常规方法进行收获。

所述低氮高效品种是指施氮量低时产量和氮肥利用效率较高的品种，其中本领域公认的低氮高效品种包括郑单958；所述高氮高效品种是指施氮量较高时产量和氮肥利用效率较高的品种，其中本领域公认的高氮高效品种包括浚单20。

还可以根据以下判断标准来选择低氮高效品种和高氮高效品种：

高氮高效品种：当施纯氮量≥240kg/hm²，灌浆初期穗位叶P/R值(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶与核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性比值)大于3.9，即高氮条件下碳、氮代谢协调性好；

低氮高效品种：在低氮(施纯氮量≤120kg/hm²)和高氮(施纯氮量≥240kg/hm²)条件下，灌浆初期穗位叶片P/R值均大于4.4，即在不同施氮水平上均能较好维持碳、氮代谢协调性。

本发明的积极有益技术效果如下：

(1)本发明合理利用玉米种内遗传多样性进行不同基因型玉米间作，既能克服玉米同其它作物间作所带来的不便、丰富群体遗传多样性、优化群体结构，还能提高玉米群体的抗逆性、稳产性和丰产性，并有效延长优良品种的生产寿命；在本发明中利用不同玉米品种间作及施肥措施，能集约利用光、热、肥、水等自然资源的种植方式，实现土地、养分和水热资源在时间和空间上的集约化利用。本发明实践研究表明，合理的玉米品种间作、混作可以通过协调作物间的竞争与互补关系，充分利用自然资源，减少病虫害等方面提高作物群体产量和整体经济效益。

(2)本发明间作种植模式下，随着施氮量的增加，吐丝期和灌浆期的玉米净光合速率有显著的增加；不同氮效率玉米品种间作改善了群体质量和碳、氮营养，提高了光合速率；本发明栽培方法可提高净光合速率7.43～47.68％，地上部生物量增加2.76～15.19％，协同增加了穗粒数和千粒重，较单作增产5.31～8.82％；并且提高了夏玉米氮素积累量，氮肥利用率提高3.10～3.47个百分点，氮肥农学效率提高1.08～2.64kg·kg^-1。

附图说明

图1为不同品种夏玉米间作对氮素养分积累量的影响；

图2不同品种夏玉米间作对地上部生物量的影响。

具体实施方式

以下以选择2014年度的栽培试验为具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1夏玉米栽培施肥试验：

1、材料与方法

1.1试验地概况

试验于2014年6月～10月在河南省鹤壁市淇滨区钜桥镇刘寨村进行，供试土壤为黏壤质潮土，种植模式为小麦玉米轮作。供试土壤有机质为17.83g·kg^-1，碱解氮为98.79mg·kg^-1，速效磷为15.82mg·kg^-1，速效钾为166.50mg·kg^-1。

1.2试验设计

试验为裂区试验设计，主区为种植模式：郑单958单作(用ZD958表示，下同)，浚单20单作(用XD20表示，下同)，郑单958和浚单20间作(2:2)(用ZD958││XD20表示，下同)；副区为施氮水平：N0-不施氮，N1-240kg·hm^-2，N2-450kg·hm^-2。各处理磷钾肥施用一致，磷肥(P₂O₅)75kg·hm^-2、钾肥(K₂O)90kg·hm^-2，磷、钾肥苗期一次性施入，氮肥50％苗期施用，50％做大喇叭口期追肥。小区面积32m²，三次重复，随机区组排列。

供试玉米品种为浚单20和郑单958两个超高产玉米品种，种植密度为67500株/公顷。2014年6月15日种，10月1日收获。灌溉、病虫草害防治等其它田间管理措施同当地农民习惯一致。

1.3测定项目与方法

播种施肥前采集0～30cm基础土壤样品，常规方法测定土壤养分。在玉米的关键时期(大喇叭口期、吐丝期、灌浆期)测定各小区夏玉米叶片的SPAD值(前期取玉米植株的最新完全展开叶，抽穗后取植株穗位叶)，用日本产SPAD502测定，每个小区测20片同一位置的叶片，取平均值。

成熟期，每个小区收获30穗玉米，装入尼龙网袋，晒干称重，以含水量14％折算作为小区产量，另取10穗玉米进行考种，调查穗长、穗行数、穗粒数和千粒重等。收获时采集各小区代表性植株样品2株，在105℃杀青15分钟，然后在65℃烘干至恒重，用天平称重，测定植株的干物重，常规方法测定植株和籽粒的养分。

于玉米吐丝期和灌浆期，在晴朗的上午用LI-6400型便携光合仪测定夏玉米叶片光合指标，每小区选取代表性植株3株测定其穗位叶，求平均值。

1.4相关指标计算

氮素积累量(kg·hm^-2)＝非收获物干重×非收获物养分含量+收获物干重×收获物养分含量；

氮肥利用率(％)＝(施氮肥区植株地上部氮素积累量－不施氮肥区植株地上部氮素积累量)/施氮肥量×100；

氮肥农学效率(kg·hm^-2)＝(施氮肥区产量－不施氮肥区产量)/施氮肥量。

1.5数据处理

试验数据采用Excel、DPS软件进行统计分析。

2、结果与分析

2.1两不同品种夏玉米间作对产量及其构成要素的影响

由表1可知，不同氮水平处理下，两品种间作产量均显著高于单作。N0水平下ZD958││XD20较ZD958和XD20分别增产8.82％和6.34％；N1和N2水平下分别增产7.19％、5.88％和6.53％、5.31％。该两品种间作可协同提高穗粒数和千粒重而增加产量。ZD958││XD20下，N1和N2分别增产9.55％和11.22％；穗粒数和千粒重分别增加2.23％、8.01％和8.74％、7.31％；说明施氮240kg·hm^-2的ZD958││XD20即可达到较高产量。表1中同列不同字母表示同一氮水平下不同种植模式差异显著(P<0.05)，括号内不同字母表示间作种植模式下不同氮水平间差异显著(P<0.05)。

表1两不同品种夏玉米间作对产量及其构成要素的影响

2.2两不同品种夏玉米间作对氮素养分积累量的影响

由图1可知，在N0和N1水平下ZD958的氮素养分积累量均高于ZD958││XD20和XD20；在N2水平下ZD958││XD20的氮素养分积累量均高于ZD958和XD20，分别增加7.11％和7.44％，但差异不显著。ZD958││XD20下，施氮对夏玉米氮素养分的积累有显著的增加作用，N1水平和N2水平分别增加19.46％和8.92％。说明低氮水平下有利于ZD958的氮素养分积累量的增加，而高氮水平下则ZD958││XD20的氮素养分积累量较高。

2.3两不同品种夏玉米间作对SPAD值的影响

由表2可知，各施氮水平下，在夏玉米生长的大喇口期、吐丝期和灌浆期ZD958││XD20SPAD值均大于ZD958和XD20，其中N0水平下，大喇口期和吐丝期ZD958││XD20的SPAD值均达到显著水平；N1水平下，在灌浆期ZD958││XD20显著高于XD20。N2水平下在吐丝期ZD958││XD20显著高于XD20。ZD958││XD20下增施氮肥，对夏玉米生长的大喇口期、吐丝期和灌浆期的SPAD值均有显著增加作用。说明不同施氮水平下，SPAD值均是ZD958││XD20效果较好。

表2两不同品种夏玉米间作对SPAD值的影响

2.4两不同品种夏玉米间作对光合速率的影响

光合速率的强度决定了光合产物积累的速度，由表3可以看出，吐丝期，不同施氮水平ZD958││XD20的净光合速率均显著高于ZD958和XD20。N0水平下，吐丝期ZD958││XD20的净光合速率较ZD958和XD20单作分别增加47.68％和30.89％；N1和N2水平下分别增加27.31％、22.16％和19.20％、7.43％。灌浆期ZD958││XD20的净光合速率高于ZD958和XD20，但差异不显著；随着施氮量的增加在吐丝期和灌浆期对气孔导度、细胞间隙CO₂浓度和蒸腾速率有一定影响，但不显著。ZD958││XD20下，夏玉米净光合速率和气孔导度均随着施氮量的增加，且均随生育期的推进而降低。吐丝期和灌浆期的玉米净光合速率有显著的增加，吐丝期N1水平和N2水平分别增加31.90％和50.74％；灌浆期N1和N2水平下分别增加14.20％和26.22％。N1和N2水平下吐丝期和灌浆期两品种间作种植模式的气孔导度和蒸腾速率均比N0水平有显著增加，对细胞间隙CO₂浓度有一定影响，但不显著。说明ZD958││XD20下适量施氮即可达到较高的净光合速率。

表3两不同品种夏玉米间作对光合速率的影响

2.5两不同品种夏玉米间作对地上部生物量的影响

由图2可以看出，N0和N1水平下，ZD958││XD20的地上部生物量较XD20均显著增加，N1和N2水平下ZD958││XD20的地上部生物量均高于ZD958，但差异不显著。N1水平下ZD958││XD20较ZD958和XD20分别增加2.76％和10.47％。N2水平下，ZD958││XD20的地上部生物量均高于ZD958和XD20，但差异不显著，较ZD958和XD20分别增加0.21％和6.41％。ZD958││XD20下，施氮对地上部生物量有增加作用，NI和N2水平下地上部生物量分别增加13.23％和15.19％，但N2和N1水平间没有显著差异。说明ZD958││XD20下施氮240kg·hm^-2即可达到较高的生物量。

2.6两不同品种夏玉米间作对氮肥利用效率的影响

由表4可知，N1水平下ZD958││XD20的氮肥利用率较XD20提高了3.10个百分点，而低于ZD958；N2水平下ZD958││XD20氮肥利用率较ZD958和XD20分别提高了3.32和3.47个百分点。N1、N2水平下，ZD958││XD20的氮肥农学效率较ZD958分别提高了2.64、1.31kg·kg^-1，较XD20分别提高了2.19、1.08kg·kg^-1。低氮下ZD958氮肥利用率较高，而高氮下ZD958││XD20氮肥利用率较高，ZD958││XD20在施氮240kg·hm^-2氮肥农学效率最高。表1括号内为间作种植模式较浚单20单作下的氮肥利用率和农学效率，括号外为间作种植模式较郑单958单作下的氮肥利用率和农学效率。

表4不同品种夏玉米间作对氮肥利用效率的影响

3、结果

在适宜的种植模式和管理条件下，玉米产量的提高取决于穗粒数的增加和千粒重的提高，在一定施氮范围内，玉米产量随着施氮量的增加而增加；本发明试验条件下，不同氮水平处理下，该两品种间作产量均显著高于单作；不施氮水平下ZD958││XD20较ZD958和XD20分别增产8.82％和6.34％；施氮240和450kg·hm^-2水平下分别增产7.19％、5.88％和6.53％、5.31％。ZD958││XD20下，施氮240kg·hm^-2和施氮450kg·hm^-2产量分别增加9.55％和11.22％；穗粒数和千粒重分别增加2.23％、8.01％和8.74％、7.31％。该两类氮效率玉米品种间作协同增加了穗粒数和千粒重，进而提高了产量。

两不同基因型(氮效率不同)玉米合理间作，不仅可以丰富群体遗传多样性、优化群体结构、增强群体抗逆性，而且能够有效延长优良品种的生产寿命。适宜的施氮和有机肥可以延长干物质积累的旺盛时期，使玉米干物质总量积累速率最大的时刻推后1～3d，增加了玉米的干物质积累量。本试验条件下，ZD958││XD20在不同氮水平下的地上部生物量均大于ZD958和XD20。光合作用是玉米进行物质生产的基本生理过程，适量施用氮素可以减少花后叶片中氮素的输出，延缓叶片衰老，维持较高的光合速率，为籽粒灌浆提供充足的碳水化合物。本试验不同氮水平下，吐丝期ZD958││XD20的净光合速率显著高于ZD958和XD20，大喇口期、吐丝期和灌浆期ZD958││XD20SPAD值均大于ZD958和XD20。本发明间作种植模式下，随着施氮量的增加，吐丝期和灌浆期的玉米净光合速率有显著的增加。该不同氮效率玉米品种间作改善了群体质量和碳素营养，提高了光合速率。

以上试验及多年种植实践表明表明，该不同氮效率品种夏玉米间作可以提高夏玉米氮素积累量。本发明试验研究表明施氮240kg·hm^-2ZD958││XD20氮肥利用效率高于XD20而低于ZD958，施氮450kg·hm^-2ZD958││XD20氮肥利用效率均高于ZD958和XD20；施氮240kg·hm^-2和450kg·hm^-2下ZD958││XD20的氮肥农学效率均高于ZD958和XD20。不同氮效率玉米品种间作提高了高氮水平下的夏玉米氮肥利用效率。

Claims

1.一种提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选取低氮高效玉米品种和高氮高效玉米品种进行间作，播种量以达到6～7.5万株/公顷的种植密度为准；

（2）以含N、P₂O₅、K₂O量计，于苗期施用氮肥110～125kg/hm²、磷肥75～90 kg/ hm²、钾肥90～120 kg/ hm²；

（3）以含N量计，于大喇叭口期追施氮肥115～130kg/ hm²；

（4）灌溉、病虫草害防治等其它田间管理措施同当地农民习惯一致；

（5）于玉米籽粒乳线消失后进行收获。

2.根据权利要求1所述的提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法，其特征在于：所述低氮高效品种包括郑单958；所述高氮高效品种包括浚单20。

3.根据权利要求1所述的提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法，其特征在于：所述间作的方式为每隔两行间作。

4.根据权利要求1所述的提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，苗期施肥距离玉米行15cm、深8～10cm处开沟条施后覆土。

5.根据权利要求1所述的提高夏玉米产量和氮肥效率的栽培方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，追肥采用撒施后浇水，使肥料随水进入土壤。