玉米高产栽培的氮肥优化调控技术研究
2021-07-26
来源:乌哈旅游
维普资讯 http://www.cqvip.com 【植物营养】 玉米高产栽培的氮肥优化调控技术研究 段宗颜 肖焱波 苏 凡 张福锁 金 航 陈新平 孔令明 雷宝坤 ( 云南省农业科学院土壤与肥料研究所 昆明 650205 中国农业大学植物营养系 北京 100094) 摘要 1999年至2000年在云南省祥云县草甸土壤上进行高 纯地考虑高产和经济效益,同时应该重视过量施氮 产玉米的不同水平氮肥调控试验,对玉米高产栽培在产 带来的生态环境问题,在玉米高产地区进行合理的 量、氮素吸收量及其相应的土壤剖面硝酸盐残留进行研究。 氮肥优化研究十分必要。 通过调查发现祥云农民高产栽培玉米习惯施氮水平明显偏 高,提出玉米高产的目标产量10 321 kg/hm 的最佳施氮量 1材料与方法 为250 kg/hm 。同时还对氮肥过量施用的环境风险进行了 分析。 田间试验于1999—2000年在玉米高产区祥云沙 关键词 玉米 氮肥硝酸盐 龙乡的禾大村进行,该地区海拔2 O10 m,年平均温 中图分类号:¥513 S143.1 文献标识码:A 度14.7 C,日均太阳辐射424.1 cal/cm。,年平均降 文章编号:1008—0864(2002)04—0040—04 雨量820 mm,80 集中在5—10月,地势平坦,肥力中 氮肥是世界范围内使用量最大的 表1供试土壤基本农化性状 化学肥料,它的施用无论是在发展中 Table 1 Agrochemical properties of the experimental soils 国家还是发达国家,都是作物最重要 的增产措施之一。然而氮素施入土壤 后,在微生物的作用下转化相当迅速, 转化过程中形成多种形态,其中的硝 态氮是作物利用氮素的主要形态。由 于这一形态不易被土壤胶体吸附,一 旦氮肥施用过量,就将从耕层随土壤 注: 未测定 水流失到水体并导致水体富营养 化 1。],进入地下水则危害人体健康E4,5]。近年已有关 等,土壤为草甸土(当地叫鸡粪土),用当地的玉米推 于过量施氮对地下水硝酸盐污染的报道_5。j,温室气 广品种滇丰4,土壤基本性状见表1。 体中的N。O,也大多来源于农业生产中的氮肥过量 栽培方式为育苗移栽,行株距分别为75 cm和 使用_8]。玉米是云南省重要的旱粮作物,具有高光效 18 cm,每公顷75 000株。施氮量(N)设0、180、360、 特性,对氮肥的需求量大,一些高产区产量高达 540、720、900 kg/hm。6个水平。各处理的氮肥40 12 000 kg/hm。,但当地的农民习惯施氮量一般多为 作底肥条施,60 在10—12叶期作追肥穴施。各处理 550 kg/hm。_g’10]。1999年对云南氮肥用量较大的祥 磷钾肥用量相同,磷肥(P。O )用量为127.5 kg/hm。, 云县和宜良县城郊的调查中发现地下水硝酸盐的含 钾肥(K。O)用量为112.5 kg/hm。;作底肥一次施入, 量分别高达40 mg/dm。和60 mg/dm。,而施氮量少 不施农家肥。 的沾益地下水硝酸盐含量不到10 mg/dm。,这与吕 磷肥用普钙(P。O ,17 ),钾肥用硫酸钾(K。O, 殿青等人的研究结果非常相似_7]。随着经济的发展, 50 ),氮肥用尿素(N,46 );采用随机区组设计, 云南的氮肥施用将成上升趋势。据统计1999年的氮 重复3次小区面积33 m。,追肥前取5株测定植株生 肥(养分纯量)53万吨,比1989年33万吨的氮肥用 物量和氮含量,同时测定土壤硝态氮,收获后测定 量增加了60 。土壤中的氮素管理,已经不再是单 土壤硝态含氮量,测产并测定籽粒秸秆含氮量。 收稿日期:2001—10—08 作者简介:段宗颜,1964年生,副所长,助理研究员。主要从事超高产栽培,农业面源污染控制及农田生态方面研究 基金项目:云南省省院省校合作专项资助 维普资讯 http://www.cqvip.com 随着施氮量的增加,植株中氮的含量呈增加的趋 2试验结果与分析 2.1不同施氮量对产量的影响 玉米对氮肥的依赖性大,施氮不但要考虑玉米植 株生长发育对养分的需求,同时还要考虑产量最佳和 效益最大。试验结果对不同施氮量下的产量效应用线 势,在基肥施氮量为360 kg/hm。时,植株中无论是氮 的含量还是吸氮量(图3)都达到最高,表明施氮在一 定范围内促进了玉米对氮的吸收,这个时期玉米植株 吸氮量的增加主要通过两个途径:一方面施氮增加了 y R 玉米植株的生物量;另一方面施氮还增加了植株氮含 量。 一广一 L一 性加平台进行拟合(图1),达到显著水平。选用此模 型的原因是近年来推广的高产玉米品种随着氮肥用 量的增加,并没有出现产量下降的现象,而是一个平 缓的效应曲线,因此该模型在禾本科作物的氮肥试验 中应用较多r1 "]。根据线性加平台模型得到的最佳产 量也就是平台对应的产量10 321 kg/hm ,与生产上 的高产大致相当,但最佳用氮量仅为250 kg N/hm。。 而生产上的氮肥用量却高达550 kg N/hm。。加上生 产上常施用30 000 kg/hm。的厩肥,而试验处理并没 图3O ∞ o d-1 7●¨l > ∞ ∞ 72 144 216 288 360 旌氮量N rate(kg/hm。) 玉米吸氮量与施氮量的关系 Fig 3 The relationship between N uptake and N rate at 12th leave stage 有施任何农家肥,这说明祥云玉米的氮肥用量明显过 高。氮肥施用过高对地下水质量的影响主要是显著地 o)fB chlz 聪 图3的结果显示:在基肥施氮量144 kg/hm。时, 玉米从移栽到12叶期的吸氮量为35 kg/hm ,占整 提高了地下水中的硝酸盐含量_5。],研究中对祥云部 (,皿q/ 分地下水的硝酸盐含量进行了调查,含量在30—40 的如∞ O mg/dm。之间。因此减少氮肥施用的科学措施显得相 当重要,这也是减少N O排放量的重要途径_8 J。 l2000 10000 个生育期吸氮量225 kg/hm。(图4)的16 ,其它处 理在这个时期的吸氮量也占到整个生育期的15 一 19 之间,说明氮肥的分配比例应该是“前轻后重”, 以满足后期玉米生长和高产的氮素供应。尽管基肥氮 量为144 kg/hm。的处理植株氮含量比最高施氮量的 低,但共吸氮量与最高施氮量处理相比并没有显著的 差异。考虑到玉米在此时期只要维持一定的氮浓度就 能满足玉米高产的要求r1 ,本研究认为基肥施氮量 为144 kg/hm。就能达到玉米最终高产的植株氮浓度 要求。 ‘盛 8000 l 60o0 4000 2000 O O l50 300 450 600 750 900 施氨量 Ni trogen rat e(kg/hm ) 随着施氮量的增加,玉米收获期的吸氮量在一定 范围内有增加的趋势。但吸氮量在秸秆和籽粒中的分 图1不同施氮量对玉米的产量效应 Fig 1 Corn yield response tO N rate 配却有很大的不同(图4),总的说来籽粒吸氮量大于 2.2不同施氮量对玉米氮吸收的影响 氮肥对玉米氮吸收的影响表现在玉米营养生长 秸秆,其中以不施氮处理的吸氮量最低,仅有 76 kg/hm。,原因在于没有施氮的玉米由于缺乏氮素 其生长受到了抑制,从而影响到碳水化合物的合成, 致使生物量减小。当施氮量达到540 kg/hm。后,随着 施氮量的增加籽粒和秸秆的吸氮量都没有增加。通过 对氮肥利用率进行计算(施氮区玉米吸氮量与不施氮 区玉米吸氮量之差除以相应的氮肥用量)得到N 阶段植株氮浓度的变化(图2): 4. 口 暑3. 棚呈 I|i 8 8 Z 0. 钿2 180、N 360、N 540、N 720、N 900的氮肥利用率分别 施氮量N rate(kg/hm。) 为55 、42%、31 、25 、21 。氮肥利用率随着施 氮量的增加而降低,再次证明盲目增加氮肥用量不会 增加玉米对氮肥的利用,相反却增加了经济成本和环 境代价r7 (图4)。 图2不同施氮量对玉米12叶期植株氮浓度的影响 Fig 2 The effect of N rate on leave N Concentration at 12th leave stage 维普资讯 http://www.cqvip.com 口籽粒seed 呈300 250 ∞■秸秆Stover £300.0 蛔 250・0 200.0 200 嵩1 50 1O0 z 50 。 宦5 _ _ _ ■ _ ■ ■ ■ ■ ■ _ 厂_]. {150.0 虿1O0.0 兰普量 50.0 .0.0 NO N72 N144 N216 N288 N360 z 图4施氮量对玉米收获期吸氮量的影响 岫】 略 (N O—N 900为施氮处理:单位kg/hm ) Fig 4 N uptake oI corn with response tO different N rate at harvest(N 0-N 900 are N rate with kg/hm ) 2.3不同施氮水平的土壤NO;-一N 旱地土壤的无机氮形式主要是NO —N,这也是 玉米氮素吸收的主要形态,这种形态的氮素不易被土 壤胶体吸附。本研究所在的地区玉米生育期降水量 大.过多的土壤硝酸盐易从土壤淋失_7]。本研究中对 l2叶期追肥和收获时土壤硝酸盐含量进行了测定. ^,圳≤∞ .In看1。瓮.JlIz 根据测定结果计算了不同氮肥用量下土壤0—90 cm 普 50.O 0.0 NO N180 N360 N540 N720 N900 施氮量 N rate(kg/hm ) 图5施氮对土壤硝酸盐累积量的影响 (A:1 2叶期B:收获期) Fig 5 Nitrate accumulation in soil profile under di{{erent N rate(A.at 12th leave stage。B.at harvest) 剖面的硝酸盐累积量(图5)。硝酸盐累积量由下面的 公式计算: A=D×y×C×0.1 式中A为硝酸盐累积量(kg/hm );D为土层深度(cm);y 为土壤容重(g/cm。);C为土壤硝酸盐浓度(mg/kg);0.1为换 算系数。 3 结论 ①氮肥是玉米需要量最大的养分,增产作用也最 显著,但盲目增施氮肥并不会获得理想结果。相反,增 加的氮肥不被作物吸收或者土壤吸附,就有被淋失的 危险。根据土壤硝酸盐含量和植株硝酸盐含量制订氮 肥追施方案0 ,对优化氮肥用量是一种行之有效的 方法。玉米籽粒吸氮量虽然随氮肥用量的增加而有所 从图5 A可看出:在玉米l2叶期时,土壤0—30 cm的硝酸盐累积量随施氮量的增加而增加,最高的 土壤硝酸盐累积量发生在处理N 360,累积量是l73 kg/hm 。但其余两个土壤层的硝酸盐累积量增加不 大,说明大量的氮素在此阶段还保持在耕层土壤。对 于同一处理的硝酸盐累积量从N l44开始,表层大于 其它土壤层次,处理N l44和N 2l6间的变化不大. 增加,但这是以增加土壤硝态氮的累积为代价的。 ②影响土壤硝酸盐淋失的因素很多,其中氮肥的 过量施用是其中的主要因素。根据本研究结果,减少 这可能是由于玉米吸收差异的影响。在此阶段由于降 雨量大的特点,累积的硝酸盐将有被淋失的风险。这 个假设被收获期土壤剖面硝酸盐的累积量(图5 B) 所证实:随着施氮量的增加,土壤剖面中硝酸盐累积 量有随之增加的趋势。从处理N 360开始,硝酸盐累 积量无论是在土层30—60 cm还是60—90 cm都大于 同处理下0—30 cm土层的累积量,表明已经发生了硝 酸盐在土体中的运移;而玉米产量到N 360之后就增 加不大(图1),处理N 360、N 540、N 720、N 900对应 硝酸盐淋洗和提高氮肥利用率的对策可以归纳为:控 制氮肥用量,平衡施肥和根据作物需肥特点进行肥料 分配。 ③由于氮肥施入土壤后的损失途径相当复杂,而 且受气候、土壤条件等因素制约。本研究只是从土壤 硝酸盐累积潜在的危险进行了分析,氮肥施入土壤的 损失在此地区还需进一步研究。 参 考 文 献 的产量分别是l0 7l4、l0 037、l0 l59、l0 375 kg/ hm:。这表明在现有的生产和品种水平条件下,盲目 1 Beegle,D.B.,and I .E.Lanyon. Understanding the nutrient 增施氮肥对提高产量没有帮助,反而浪费了肥料,增 加了对环境污染的风险。 management process.Journal of Soil and Water Conservation. 1994.49:23 30(supplement) 维普资讯 http://www.cqvip.com 2 Mielke,L.N.,and J.A.Ellis.Nitrate—nitrogen removal from house effect.Background paper of the international conference soil profiles by alfalfa.Journal of Environmental Quality。1976. “Soil and the greenhouse effect”.Wagenigen,The Netherland: 4:403—405 Int.Soil Ref.and Info.Cnt,1989.14—18 3 National Research Council.Soil and Water Quality:An Agenda 9宋令荣,程在全等.滇中玉米高产栽培技术措施效应分析.西南 for Agriculture.National Academy Press:Washington。DC. 农业学报,1994,7(2):49—53 1993. 10 肖焱波,段宗颜等.移栽玉米的氮素诊断及追肥推荐研究.土壤 4宋丽菊.饮食与胃癌的病因.北京医学学报.1978,(1):52 60 肥料,2001,(6):16—19 5张维理,田哲旭等.我国北方农用氮肥造成地下水硝酸盐污辱的 1 1 Cerratom。M.E.and A.M.Blackmer.Comparison of models 调查.植物营养与肥料学报.1995,1(2):80 87 for describing corn yield response to nitrogen fertilizer.Agron. 6孙彭力,王慧君.氮素化肥的环境污染.环境污染与防治,1995, J.,1990,82:138—143 1 7(1):38—41 12陈新平,周金池等.小麦一玉米轮作制中氮肥效应模型的选择一经 7 吕殿青,同延安等.氮肥施用对环境污染影响的研究.植物营养 济和环境效益分析.土壤学报.2000,37(3):346—354 与肥料学报.1998,4(1):8—15 13佟屏亚.我国玉米高产栽培技术成就和研究进展.耕作与栽培, 8 Bouwman,A.F.,The role of soils and land use in the green— l995,(5):l一3 Optimizing N rate Under High Yield Corn Cultivation System Duan Zongyan Xiao Yanbo ’ Su Fan Zhang Fusuo Jin Hang Chen Xinping Kong Lingming Lei Baokun ( Soil and Fertilizer Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences Kunming 650205 Department of Plant Nutrition,Chinese Agricultural University Beijing 100094) Abstract Field experiments for optimizing N rate were carried out to study the yield,nitrogen uptake and residual nitrate in soil profile in 1 9 9 9 and 2 000 in the meadow loamy soil in Xiangyun county,Yunnan province.The results showed that the farmers’N application rate was much higher than that of corn re— quired.With the target yield at 10 321 kg/hm ,the optimal N rate should be 250 kg/hm .Meanwhile,the potential environmental risk of over—fertilization was also examined in this paper. Key words Corn Nitrogen Nitrate , “ “ — 、 + + ;【攻关成果1 I ; ; t 杂交籼稻新组合协优371 i { ; ; ; 浙江大学原子核农业科学研究所、浙江省杂交水稻开发联合体等单位选育的协优371(协青早A/ 组恢371)由不育系协青早A与自育恢复系组恢371配组而成。该组合已于1999年3月通过浙江省农 作物品种审定委员会审定。父本组恢371是以偏籼材料Iri 371的幼穗为外植体,经10 Gy钴60— 射线 照射处理后,进行离体培养,从分离变异群体中选出的配合力强、熟期早的无性系恢复系。 协优371在浙江省金华市籼型杂交晚稻区试中,平均667 m 产432.5 kg,较汕优64增产9.8 。在 金华市籼型杂交晚稻生产试验中,667 m 产400.7千克,比对照汕优64增产9.3 。 该组合作连晚栽培,株高86~90 cm,穗长20 ̄22 cm,穗总粒数100~110粒,结实率85 左右,千 粒重25~27克;分蘖能力中等偏强,株型紧凑,剑叶长度中等而上挺;耐肥性强,抗倒性好;叶色较深,后 期青秆黄熟,不早衰,有很好的耐淹性。全生育期126天左右,比汕优64长4~5天,较汕优10号早约5 天。对稻瘟病、白叶枯病、白背飞虱的抗性较弱,与汕优64相仿。谷粒长宽比2.5,糙米率和整精米率高, 分别达81.0 和74.0 ,糙米率、精米率、整精米率、碱消值、直链淀粉含量五项指标达部颁一级食用优 质米标准,粒长、胶稠度达二级标准。