中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (9): 1709-1721.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.09.007
范虹(), 殷文, 胡发龙, 樊志龙, 赵财, 于爱忠, 何蔚, 孙亚丽, 王凤, 柴强(
)
收稿日期:
2023-11-15
接受日期:
2024-02-01
出版日期:
2024-05-01
发布日期:
2024-05-09
通信作者:
联系方式:
范虹,E-mail:fanh@gsau.edu.cn。
基金资助:
FAN Hong(), YIN Wen, HU FaLong, FAN ZhiLong, ZHAO Cai, YU AiZhong, HE Wei, SUN YaLi, WANG Feng, CHAI Qiang(
)
Received:
2023-11-15
Accepted:
2024-02-01
Published:
2024-05-01
Online:
2024-05-09
摘要:
【目的】针对绿洲灌区玉米生产氮肥用量过高的问题,探究通过密植补偿氮肥减量对玉米产量负效应的可行性。【方法】2019—2021年,以施氮水平为主区,设地方习惯施氮(N2,360 kg·hm-2)、减量25%施氮(N1,270 kg·hm-2)两个水平;以种植密度为副区,设传统(M1,7.8万株/hm2)、中(M2,10.4万株/hm2,增密33%)、高(M3,12.9万株/hm2,增密66%)3个密度水平,进行裂区试验,重点研究氮肥减量条件下增密对玉米产量及其构成因素的影响。【结果】(1)氮肥减量导致玉米籽粒产量、生物产量分别降低4.0%、4.9%。减氮条件下,中密度可以产生籽粒产量补偿效应,N1M2较对照N2M1提高4.1%;高密度处理N1M3生物产量补偿效应最大,较对照提高14.2%。(2)通过回归分析模拟得到:减氮条件下,当种植密度提高至8.4万株/hm2可以与对照N2M1籽粒产量持平,并在10.6万株/hm2时获得最大产量13 537 kg·hm-2,较对照提高4.9%。(3)氮肥减量引起穗数、穗粒数和千粒重分别降低5.0%、3.3%和3.4%;中、高密度分别较传统密度提高穗数27.9%、49.7%,降低穗粒数3.8%、8.4%,降低千粒重5.2%、8.9%。中密度较传统密度对收获指数无显著影响,而高密度使收获指数降低14.2%。N1M2较对照N2M1通过穗数增加补偿了减氮引起穗数、穗粒数及千粒重的下降,从而实现丰产。(4)氮肥减量降低拔节期至抽雄吐丝期的玉米生长率7.2%—8.4%;中、高密度较传统密度提高苗期至大喇叭口期玉米生长率27.3%、60.3%。(5)氮肥减量条件下,N1M2较对照提高叶、茎和鞘干物质转运量达9.6%、13.6%和3.7%,提高叶和茎对籽粒产量的贡献率5.3%和9.0%。【结论】通过合理密植可以补偿减氮引起的玉米产量下降,在施氮量270 kg·hm-2的基础上增密至10.4万株/hm2,能够最大化产量补偿效应,是绿洲灌区玉米节氮稳产丰产的可行措施。
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表1
2019—2021年试验区降雨量和气温"
年份 Year | 项目 Item | 四月 April | 五月 May | 六月 June | 七月 July | 八月 August | 九月 September | 全生育期 Entire growth period |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2019 | 降雨量 Precipitation (mm) | 7.5 | 26.4 | 61.3 | 30.0 | 25.2 | 19.9 | 170.3 |
气温 Temperature (℃) | 13.2 | 15.2 | 20.2 | 21.5 | 21.1 | 16.1 | 17.9 | |
2020 | 降雨量 Precipitation (mm) | 0 | 11.4 | 10.3 | 28.4 | 31.5 | 64.3 | 145.9 |
气温 Temperature (℃) | 10.7 | 16.4 | 21.4 | 22.6 | 20.9 | 15.8 | 18.0 | |
2021 | 降雨量 Precipitation (mm) | 26.8 | 12.9 | 31.0 | 6.0 | 16.3 | 69.5 | 162.5 |
气温 Temperature (℃) | 10.4 | 17.3 | 20.2 | 25.7 | 21.6 | 18.9 | 19.0 |
表3
氮肥减量下不同密度玉米产量及构成因素"
年份 Year | 施氮 Nitrogen | 密度 Density | 籽粒产量 Grain yield (kg·hm-2) | 生物产量 Biomass (kg·hm-2) | 穗数 Ear number (104·hm-2) | 穗粒数 Kernels per ear | 千粒重 1000-grain weight (g) | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2019 | N1 | M1 | 12530±131d | 28480±341d | 7.22±0.27c | 535±17a | 374±10abc | ||
M2 | 13633±114ab | 31055±453b | 9.20±0.38b | 519±11ab | 357±18bc | ||||
M3 | 12794±325cd | 32412±491a | 10.64±0.22a | 501±12b | 350±12c | ||||
N2 | M1 | 13605±213ab | 29736±640c | 7.47±0.38c | 542±17a | 387±12a | |||
M2 | 13974±300a | 32228±645a | 9.67±0.37b | 536±15a | 377±9ab | ||||
M3 | 13265±151bc | 33037±390a | 11.25±0.43a | 510±13b | 357±8bc | ||||
2020 | N1 | M1 | 12295±151d | 25927±587f | 8.05±0.33d | 491±15b | 338±10ab | ||
M2 | 14032±142a | 29182±512d | 9.40±0.25c | 477±17bc | 311±11cd | ||||
M3 | 13559±83b | 32514±307b | 11.87±0.5a | 462±14c | 297±12d | ||||
N2 | M1 | 12890±299c | 27314±417e | 8.53±0.47d | 530±18a | 348±11a | |||
M2 | 14307±286a | 30941±666c | 10.44±0.42b | 507±21ab | 328±18bc | ||||
M3 | 14198±290a | 33320±448a | 12.00±0.33a | 485±16b | 302±12d | ||||
2021 | N1 | M1 | 12496±189bc | 25085±720e | 7.17±0.3c | 552±18ab | 348±12a | ||
M2 | 12954±208b | 27790±769d | 9.27±0.43b | 529±20bc | 326±13b | ||||
M3 | 12141±250c | 31488±518b | 10.99±0.35a | 499±22c | 325±14b | ||||
N2 | M1 | 12542±245bc | 27347±798d | 7.12±0.47c | 576±19a | 359±12a | |||
M2 | 13788±194a | 29705±784c | 10.29±0.53a | 534±13bc | 342±9ab | ||||
M3 | 12741±367b | 33763±638a | 11.47±0.47a | 499±26c | 331±10b | ||||
方差分析Analysis of variance | |||||||||
年 Year (Y) | * | NS | NS | * | ** | ||||
氮肥 Nitrogen (N) | ** | ** | ** | * | * | ||||
密度 Density (D) | ** | ** | ** | ** | * | ||||
年×氮肥 Y×N | NS | NS | NS | NS | NS | ||||
年×密度 Y×D | NS | NS | NS | NS | NS | ||||
密度×氮肥 D×N | ** | NS | NS | NS | NS | ||||
年×密度×氮肥 Y×D×N | ** | NS | NS | NS | NS |
表4
氮肥减量和不同种植密度下玉米产量与产量因素的相关系数和通径系数"
产量构成因素 Yield component | 与籽粒产量的相关系数 Correlation coefficient with yield | 直接通径系数 Direct path coefficient | 间接通径系数 Indirect path coefficient | ||
---|---|---|---|---|---|
穗数 Ear number | 穗粒数 Kernels per ear | 千粒重 1000-grain weight | |||
穗数 Ear number | 0.687** | 0.311 | - | 0.033 | 0.342 |
穗粒数 Kernels per ear | -0.635** | -0.040 | -0.259 | - | -0.336 |
千粒重1000-grain weight | -0.712** | -0.440 | -0.242 | -0.031 | - |
表5
不同处理玉米各器官干物质运转及对籽粒的贡献率"
年份 Year | 施氮 Nitrogen | 密度 Density | 转运量 DTA (kg) | 转运率 DTR (%) | 贡献率 GCR (%) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
叶 Leaf | 茎 Stem | 鞘 Sheath | 叶 Leaf | 茎 Stem | 鞘 Sheath | 叶 Leaf | 茎 Stem | 鞘 Sheath | |||
2019 | N1 | M1 | 1166±29c | 1708±27c | 621±33a | 24.6±1ab | 17.1±0.9ab | 17.6±1.2a | 9.3±0.5a | 13.6±0.7a | 5.0±0.3a |
M2 | 1374±14a | 2034±51a | 604±21a | 26.7±0.3a | 17.8±0.4a | 15.5±0.7ab | 10.1±0.1a | 14.9±0.4a | 4.4±0.2a | ||
M3 | 1289±16b | 1830±29b | 515±18b | 22.9±0.3b | 15.1±0.2b | 12.9±0.9b | 10.1±0.1a | 14.3±0.8a | 4.0±0.3a | ||
N2 | M1 | 1287±42b | 1862±53b | 586±21a | 25.7±2.1a | 17.4±0.7a | 15.7±2.6ab | 9.5±0.8a | 13.7±0.9a | 4.3±0.8a | |
M2 | 1363±10a | 1873±34b | 587±19a | 24.1±0.4ab | 15.9±1.5ab | 14.7±0.3ab | 9.8±0.1a | 13.4±1.5a | 4.2±0.1a | ||
M3 | 1369±13a | 1962±12a | 591±17a | 22.9±0.2b | 15.7±0.7ab | 14.3±1b | 10.3±0.1a | 14.8±0.5a | 4.5±0.3a | ||
2020 | N1 | M1 | 1099±22b | 1469±41bc | 451±21b | 25.0±0.6a | 17.6±0.4a | 14.1±0.3a | 8.9±0.2a | 11.9±0.3a | 3.7±0.2a |
M2 | 1270±27a | 1580±43ab | 471±16b | 25.1±0.6a | 16.2±0.5ab | 13.1±0.3bc | 9.1±0.2a | 11.3±0.3abc | 3.4±0.3a | ||
M3 | 1239±31a | 1383±50cd | 442±20b | 22.2±1.3c | 12.4±0.9e | 10.9±0.4d | 9.1±0.5a | 10.2±0.8bc | 3.3±0.3a | ||
N2 | M1 | 1139±26b | 1296±53d | 458±16b | 24.2±1.2ab | 14.3±0.6cd | 14.0±0.4a | 8.8±0.5a | 10.1±0.4c | 3.6±0.2a | |
M2 | 1232±17a | 1603±75a | 507±24a | 23.6±0.3abc | 15.4±0.8bc | 13.3±0.6ab | 8.6±0.4a | 11.2±0.7abc | 3.5±0.2a | ||
M3 | 1285±38a | 1617±51a | 508±18a | 22.9±0.5bc | 13.7±0.5de | 12.4±0.3c | 9.1±0.3a | 11.4±0.4ab | 3.6±0.4a | ||
2021 | N1 | M1 | 1188±61c | 1528±78b | 500±26ab | 26.5±1.4ab | 17.4±0.9a | 15.8±0.8a | 9.5±0.5b | 12.2±0.6b | 4.0±0.2a |
M2 | 1371±70ab | 1819±93a | 549±28a | 27.8±1.4ab | 17.8±0.9a | 15.7±0.3a | 10.6±0.5ab | 14.0±0.7a | 4.2±0.3a | ||
M3 | 1219±62bc | 1537±78b | 503±26ab | 21.2±1.1d | 13.2±0.7b | 12.6±0.6b | 10.0±0.5ab | 12.7±0.6ab | 4.1±0.3a | ||
N2 | M1 | 1241±63abc | 1661±85ab | 522±27a | 24.7±1.3bc | 16.6±0.8a | 15.0±0.8a | 9.9±0.5ab | 13.2±0.7ab | 4.2±0.2a | |
M2 | 1292±66abc | 1808±92a | 448±23b | 23.2±1.2cd | 16.4±0.8a | 12±0.6b | 9.4±0.4b | 13.1±0.7ab | 3.2±0.2b | ||
M3 | 1380±70a | 1738±89a | 520±26a | 21.8±1.1d | 13.8±0.7b | 12.2±0.6b | 10.8±0.6a | 13.6±0.7ab | 4.1±0.4a | ||
方差分析Analysis of variance | |||||||||||
年 Year (Y) | NS | NS | NS | NS | NS | NS | NS | NS | NS | ||
氮肥 Nitrogen (N) | * | * | NS | NS | NS | NS | NS | NS | NS | ||
密度 Density (D) | ** | ** | NS | NS | * | ** | ** | NS | * | ||
年×氮肥 Y×N | NS | NS | * | * | NS | * | * | NS | NS | ||
年×密度 Y×D | * | NS | NS | NS | NS | NS | ** | NS | NS | ||
密度×氮肥 D×N | * | NS | NS | * | NS | NS | NS | NS | NS | ||
年×密度×氮肥 Y×D×N | NS | NS | NS | NS | NS | NS | NS | NS | NS |
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