不同施氮水平对春玉米光合参数及产量的影响_周超.pdf

2023.1 试验研究玉米是我国重要的粮食和饲料作物1，提高玉米产量对国家的粮食安全具有保障作用2。玉米是禾本科作物，氮肥是玉米生长过程中不可缺少的营养成分，是植物体内蛋白质、叶绿素和酶的重要组成成分，施用氮肥对玉米产量的提高、品质的改善、蛋白质含量的增加都起到重要的作用，所以在整个农业生产中使用量很大。但是农户往往为了追求高产，过量施用氮肥，会使玉米生长发育受阻、产量下降，也会造成环境污染等问题3-5。因此在黑龙江省西部半干旱区开展减量施用氮肥试验，以探讨不同的施氮水平条件对玉米光合性能和产量的影响，寻找春玉米生产中最佳的氮肥施用量，为实现玉米高产栽培提供理论依据。1材料与方法1.1试验区概况试验于2021年在黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院试验基地进行，该基地位于松嫩平原西部半干旱区，年平均降雨量400 mm，有效积温2 900。土壤类型为碳酸盐黑钙土，040 cm基础肥力为有机质22.91 g/kg、碱解氮113.33 mg/kg、有效磷28.36 mg/kg、速效钾128.10 mg/kg。1.2供试材料选用黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院自育玉米新品种嫩单22（审定编号：黑审玉20190005）为试验材料。该品种果穗为圆柱形，穗轴粉色，籽粒中齿质型、黄色。1.3试验设计本试验于2021年5月3日进行人工播种，试验小区长8 m、宽5 m、行距65 cm、株距25 cm。本试验设5个处理，分别为N0（不施肥）、N1（常规施氮肥225 kg/hm2）、N2（200 kg/hm2）、N3（180 kg/hm2）、N4（150 kg/hm2），3次重复。每个处理均施有机肥不同施氮水平对春玉米光合参数及产量的影响基金项目：黑龙江省农业科学院“农业科技创新跨越工程”专项（HNK2019CX03）；齐齐哈尔市科技创新激励项目（CNYGG-2022042）；黑龙江省农业科学院院级课题（2020YYYF036）。作者简介：周超（1986），女，硕士，助理研究员，从事玉米遗传育种研究。E-mail:通讯作者：马宝新（1967-），男，本科，研究员，从事玉米遗传育种研究。E-mail:周超1王俊强1韩业辉1许健1徐婷1于运凯1王连霞1柴丽丽1赵蕾1丁昕颖2（1.黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院黑龙江齐齐哈尔161006;2.黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院黑龙江齐齐哈尔161006）摘要：为了明确黑龙江省西部半干旱区春玉米最佳的施氮量，进一步揭示不同施氮水平下春玉米的光合参数和产量的变化情况，本研究分析了不施氮肥（N0，0 kg/hm2）、常规施肥（N1，225 kg/hm2）、氮肥减施10%（N2，200 kg/hm2）、氮肥减施20%（N3，180 kg/hm2）、氮肥减施30%（N4，150 kg/hm2）5个施氮水平对春玉米农艺性状、光合参数、产量构成因素及产量的影响。结果表明，与常规施氮225 kg/hm2处理相比，在180 kg/hm2和200 kg/hm2的施氮水平下，玉米具有较高的光合能力，表明在一定范围内减少氮肥的施用可以提高玉米的光合能力，但当施氮水平在150 kg/hm2时，光合作用水平下降。在200 kg/hm2和180 kg/hm2的施氮水平下春玉米农艺性状和产量均高于常规施氮225 kg/hm2的水平处理。综合分析表明，施氮水平在180 kg/hm2时可提高玉米产量。关键词：玉米；施氮水平；光合参数；产量；品质54-试验研究 2023.1图3不同处理的气孔导度3 000 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 80 kg/hm2，将1/2的氮肥与所有磷肥、钾肥作为底肥一次性施入，将1/2的氮肥在大喇叭口期进行追施。其他管理措施同当地大田一致。1.4测定项目及方法1.4.1光合参数在玉米大喇叭口期（V12）、抽雄期（VT）、灌浆期（R1）和乳熟期（R3）在每小区随机选取5株玉米，于晴天上午9:0011:00，采用LI6400便携式光合作用仪，测定植株上部展开叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合参数。1.4.2农艺性状乳熟期调查株高；10月3日收获后，按照每小区选取10穗样本进行考种，调查项目为穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒重等，计算小区产量后折合公顷产量（按14%含水量）。1.5数据处理采用DPS软件进行数据处理，采用MicrosoftExcel制表。2结果与分析2.1不同处理对玉米净光合速率的影响由图1可知，在测定的4个时期，春玉米净光合速率呈先上升后下降的趋势。在V12时期时,5个处理的净光合速率整体呈上升的趋势，N3处理最高，达到12.211 mol/（m2s），显著高于其他4个处理，N0处理最低,为5.213 mol/（m2s），N1处理为10.114 mol/（m2s）、N2处理为10.856 mol/（m2s）、N4处理为7.567 mol/（m2s）。至VT时期时，5个处理分别上升到8.632 mol/（m2s）、14.587 mol/（m2s）、15.356 mol/（m2s）、15.852 mol/（m2s）、10.213 mol/（m2s）；至R1时期呈现出进一步上升的趋势，5个处理 分 别 上 升 到10.523 mol/（m2s）、17.387 mol/（m2s）、20.751 mol/（m2s）、21.421 mol/（m2s）、10.956 mol/（m2s）；至R3时期时5个处理均呈下降的趋势。在测定的4个时期中，N3处理一直处在较高的水平，N0处理的净光合速率一直较低，说明在完全不施氮肥的情况下玉米的净光合速率较低。2.2不同处理对玉米蒸腾速率的影响由图2可知，各个处理的蒸腾速率均表现出先升高后下降的趋势。在V12时期测定时，N0处理的蒸腾速率为1.095 mmol/（m2s），N1处理为1.132 mmol/（m2s），N2处理为1.224 mmol/（m2s），N3处理为1.356 mmol/（m2s），N4处理为1.121 mmol/（m2s）,各个处理蒸腾速率表现不同，但是处理间差异不大；在VT时期测定时，以N3处理 3.568 mmol/（m2s）和N2处理2.954 mmol/（m2s）的蒸腾速率较高，2个处理显著高于其他3个处理；在R1时期测定时，5个处理均呈上升的趋势，但是以N2和N3处理的上升幅度较大，分别为6.864 mmol/（m2s）和7.875 mmol/（m2s），其他3个处理上升幅度较小，N0处理为2.321 mmol/（m2s），N1处 理 为2.687 mmol/（m2s），N4处 理 为2.542 mmol/（m2s）。在R3时期测定时各个处理的蒸腾速率呈现下降的趋势。2.3不同处理对玉米气孔导度的影响由图3可知，在V12时期测定，5个处理的气孔导度在0.0150.072 mol/（m2s），差异较小，其中图1不同处理的净光合速率图2不同处理的蒸腾速率55-2023.1 试验研究以N3处理最高，达0072 mol/（m2s），以N0处理最低，为0.015 mol/（m2s）；在VT时期，N3处理大幅度上升，为0.485 mol/（m2s），而其余的4个处理缓慢上升，分别为0.031 mol/（m2s）、0.124 mol/（m2s）、0.265 mol/（m2s）、0.085 mol/（m2s）；在R1时期，N2处理、N3处理继续大幅度上升，分别为0.402 mol/（m2s）、0679 mol/（m2s），而其他处理上升的幅度较缓，N0处理一直处于较低的水平。在R3时期各个处理均呈下降的趋势。2.4不同处理对玉米胞间CO2浓度的影响由图4可知，在测定的V12、VT、R1和R3时期，5个处理的胞间CO2浓度均表现出逐渐上升后下降的趋势，以N0处理各时期表现最高，4个时期玉米肥间CO2浓度分别为268.558 mol/mol、310.188 mol/mol、320.542 mol/mol、290.321 mol/mol，N4处理排在第2位，在3个 时 期 分 别 达260.652 mol/mol、291.321 mol/mol、300.549 mol/mol、275.653 mol/mol，N3处理的表现与前3个光合参数的表现相反，一直处于较低的位置，4个时期分别为220.548 mol/mol、235.254 mol/mol、249.562 mol/mol、237.425 mol/mol，N1处理、N2处理在5个处理中处于中间位置。2.5不同处理对玉米产量及产量构成因素的影响由附表可知，株高表现为N3N2N1N4N0，N3处理的株高达到2.84 m，显著高于其他处理。穗长表现为N3N2N4N1N0，N3与N2处理之前差异不显著，分别达到22.39 cm、21.98 cm，但是显著高于其他3个处理；穗粗表现为N3N2N1N4N0，N3处理达到5.25 cm，显著高于其他处理；秃尖长表现为N0N4N1N2N3，N3处理的秃尖长为1.25 cm是最短的，N0处理的秃尖长最长，为2.01 cm。穗行数表现为5个处理差异不显著，均为16行；行粒数表现为N3N2N4N1N0，N3处理达到41.32粒，显著高于其他处理；百粒重表现为N3N4N2N1N0,N3处理的百粒重达到39.99 g，显著高于其他各处注：同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。附表不同处理对玉米农艺性状、产量及产量构成因素的影响处理株高（m）穗长（cm）穗粗（cm）秃尖长（cm）穗行数（行）行粒数（粒）百粒重（g）产量（kg/hm2）N02.36e18.41d4.82d2.01a16a36.21d31.45d8 108.32dN12.65c20.74c5.07c1.68b16a38.25c35.26c8 325.67cN22.77b21.98ab5.15b1.34c16a40.12b37.65b9 425.75bN32.84a22.39a5.25a1.25d16a41.32a39.99a9 848.56aN42.51d20.42b5.06c1.71b16a38.35c38.42b9 252.36b图4不同处理的胞间CO2浓度理，N2和N4处理之间差异不显著；产量表现为N3N2N4N1N0，N3处理的产量为9 848.56 kg/hm2。3结论与讨论本试验通过对春玉米在4个生育时期测定的4个光合参数进行分析可知，与不施用氮肥的处理相比，施用氮肥的处理能提高净光合速率、蒸腾速率、气孔导度，降低胞间CO2浓度，对光合作用有利，并且在灌浆期时达到最高值。施氮量在180 kg/hm2和200 kg/hm2的处理与施氮量225 kg/hm2的处理相比具有较高的光合能力，说明在一定的施氮范围内减施氮肥能有效地提高其光合能力，但超出这一范围，在施氮量为150 kg/hm2时光合作用下降，说明充足的氮肥供应对玉米的光合作用有利，但是氮肥过量或者不足对春玉米的光合作用有害。通过对春玉米的主要农艺性状及产量构成因素的比较分析发现，穗行数不受施氮水平的影响，施氮水平对株高等性状有较大的影响，如果在不施用氮肥的情况下，各农艺性状均表现较差，施用氮肥后农艺性状表现出较好的趋势，施氮量在180 kg/hm2和200 kg/hm2时玉米能够有效利用氮素，农艺性状的表现较施氮量在225 kg/hm2时要好，说明减施氮肥对玉米的生长发育负面影响小，但施氮量在150 kg/hm2（下转185页）56-粮食作物 2023.1时的农艺性状比施氮量225 kg/hm2时表现差，因此再次说明氮肥对玉米的生长有利且氮肥供应不足不利于玉米的生长。综合分析不同施氮处理后发现，氮肥施用水平在氮肥减施20%（180 kg/hm2）时产量较当地常规施氮玉米田提高，光合参数较高，该施肥水平对玉米的生长发育有利且减少了氮肥施量，可以进一步推广。参考文献1吴锁伟，方才臣，万向元.我国玉米种业面临的主要问题及发展策略J.中国农技推广，2013，29(S1):47-48，51.2Bai Y,Ga