专题——东北春玉米高产与养分高效
【目的】 探讨叶源调减（“减源”）对不同密度群体的产量,干物质及氮、磷、钾元素积累转运的影响,以期为东北春玉米密植高产及养分利用效率的进一步提高提供理论依据。【方法】 以生产上大面积种植的玉米品种先玉335为试验材料,采用裂区试验设计,主区为不同密度,分别为常规生产种植（60 000株/hm 2）和高密度种植（90 000株/hm 2）;副区为不同减源强度处理,于开花吐丝期将植株的每1片绿叶横剪1/2、1/3、1/4（用T1、T2、T3表示）,不剪叶为对照（CK）,测定吐丝期（减源后）至成熟期植株干物质及氮、磷、钾积累与转运情况。【结果】 在常规生产种植密度下,不同减源处理的穗粒数、百粒重、产量均较CK显著降低（P＜0.05）,其中T1、T2、T3处理分别较CK平均减产32.1%、20.3%和11.9%;而高密度处理,T3处理显著提高了穗粒数,产量显著增加,较CK增产7.7%。与CK相比,不同减源处理均提高了营养器官干物质及氮、磷、钾养分转运率,减源程度越大,干物质与养分转运率越高,其中在常规生产种植条件下,T1处理营养器官的氮、磷、钾转运率2年平均分别较CK提高25.4%、19.1%、10.7%,T2处理的分别提高14.3%、9.8%、5.2%,T3处理的分别提高19.0%、10.7%、8.4%;在高密度种植条件下,T1处理营养器官的氮、磷、钾转运率2年平均分别较CK提高17.1%、12.8%、5.8%,T2处理的分别提高12.6%、8.0%、3.6%,T3处理的分别提高14.9%、11.3%、3.9%。常规生产种植条件下不同减源处理降低了籽粒中氮、磷、钾的积累量,而高密度种植条件下适当减源,籽粒中氮、磷、钾的积累量有所提高,其中T3处理2年平均比CK提高11.8%、6.9%、6.1%,而T1、T2处理籽粒氮、磷、钾积累量2年均值分别比CK降低20.4%、23.4%、20.0%和10.3%、15.6%、16.0%。【结论】 高密度玉米群体存在叶片冗余,适当减少叶源量（剪叶1/4）,促进了营养器官干物质和氮、磷、钾营养元素向籽粒的合理转运,提高了成熟期籽粒氮、磷、钾营养元素的积累量,显著提高产量。因此,在玉米生产中合理增加密度,在高密度群体下适当调减叶源量,是春玉米进一步高产和养分高效的有效途径。
【目的】 研究综合农学管理模式下春玉米产量及开花前后植株养分累积与转运特征,旨在为春玉米高产高效生产提供理论和技术支持。【方法】 试验于2009—2011年在吉林省公主岭市铁北区进行,以先玉335为供试材料,在大田条件下设置5种不同农学管理模式,即无肥区（CK）、农户习惯模式（FP）、综合农学管理模式1（Opt-1）、综合农学管理模式2（Opt-2）、综合农学管理模式3（Opt-3）,通过3年定位试验,系统监测不同生育时期植株氮、磷、钾养分吸收与累积特征,重点对开花前后春玉米干物质及氮磷钾养分累积与转运特征进行比较研究。【结果】 合理增密、平衡施肥和深松作业是春玉米获得高产的关键措施。5种模式间以Opt-3最优,与农户习惯模式（FP）相比,Opt-3产量和干物质累积量增幅分别为13.9%和22.4%,其增产贡献主要来自于收获穗数（较农户模式增加34.3%）。在与FP处理化肥投入量基本一致的情况下,Opt-3处理下植株氮、磷、钾累积量分别增加9.5%、28.1%和23.9%,氮、磷、钾素转运效率分别增加47.7%、21.7%和45.0%,氮肥偏生产力增加14.0%,磷肥偏生产力增加4.4%。与Opt-1模式相比,Opt-3处理主要通过增加密度实现了产量的进一步提升（较Opt-1种植密度增加10 000株/hm 2,增产56—346 kg·hm -2）;与Opt-2模式相比,Opt-3主要通过肥料的进一步优化实现了效率的提升（较Opt-2氮肥农学利用率提高29.5%）。通过肥料成本核算,Opt-3处理较FP处理增加收益2 218元/hm 2,较Opt-1处理增加收益290元/hm 2,较Opt-2处理节约成本367元/hm 2。【结论】 合理增密至70 000株/hm 2、优化化肥用量（N 225 kg·hm -2-P2O5 90 kg·hm -2-K2O 90 kg·hm -2）和施用时期、增施有机肥（15 000 kg·hm -2）、补充中微肥（150 kg·hm -2）,并结合土壤深松是较为优化的综合农学管理模式,可以实现东北中部春玉米产量和效率的协同提升。
【目的】 研究东北半干旱区滴灌施肥条件下,不同栽培模式的玉米群体干物质和养分积累动态变化与转运分配特征,为区域春玉米滴灌施肥高产栽培技术提供理论依据。【方法】 2014—2016年,在吉林省西部半干旱区乾安县进行定位试验,以农华101为材料,在滴灌施肥条件下,分别设置农民栽培（FP)、高产栽培（HY）和超高产栽培（SHY）3种栽培模式。研究了滴灌施肥条件下,不同栽培模式对群体干物质和养分积累动态、转运与分配特征以及产量构成特性的影响。【结果】 与FP模式相比,HY和SHY模式玉米产量显著增加,平均增幅分别为16.0%和37.4%;穗粒数和百粒重低于FP模式,但单位面积穗数显著高于FP模式。HY和SHY模式较FP模式显著提高了玉米开花期至成熟期的群体干物质和氮、磷、钾积累量,并提高了开花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量的比例（花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例分别提高 8.0%、23.3%、10.0%、33.9%和13.8%、42.6%、21.6%、44.6%）。Logistic方程解析表明,HY和SHY模式群体干物质最大增长速率和平均增长速率均高于FP模式（干物质最大增长速率和平均增长速率分别提高6.9%、4.2% 和23.8%、10.9%）;且最大速率出现时间晚于FP模式。与FP模式相比,HY和SHY模式显著降低了玉米开花前养分转运率和转运养分对籽粒的贡献率,显著提高了开花后积累养分对籽粒的贡献率。相关分析结果表明,玉米开花前后干物质和氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关(r=0.7513—0.9840),其中开花后群体干物质和氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于开花前。【结论】 与农户栽培模式相比,高产和超高产栽培模式在提高群体干物质最大增长速率和平均增长速率的同时,推迟了群体干物质最大增长速率出现时间,进而使玉米开花期至成熟期有较高的干物质与养分积累,同时显著提高了玉米开花后积累养分对籽粒贡献率。因此,在东北半干旱区滴灌施肥条件下,通过增加种植密度,利用氮磷钾肥料总量控制、分期调控等管理措施,保证玉米整个生育期对氮、磷、钾养分的需求,是实现玉米产量进一步提高的重要途径。
【目的】 针对东北半干旱区覆膜滴灌玉米生产中大量施磷导致的效率低与环境风险增大问题,通过3年定位试验,系统研究了覆膜滴灌条件下不同磷肥用量对玉米产量、磷肥利用效率和土壤供磷能力的影响,为该区域玉米磷肥合理施用提供科学依据。【方法】 于2015—2017年在吉林省半干旱玉米主产区（乾安县）布置定位田间试验。共设6个磷肥用量处理,分别为0（P0）、40 kg·hm -2（P40）、70 kg·hm -2（P70）、100 kg·hm -2（P100）、130 kg·hm -2（P130）和160 kg·hm -2（P160）,测定指标包括玉米产量及其构成、成熟期植株磷含量和土壤有效磷含量,并计算作物吸磷量、磷肥利用效率和土壤-作物系统的磷素表观平衡状况。【结果】 施磷可显著提高玉米产量,增幅依次为6.2%—21.2%（2015年）、9.0%—20.6%（2016年）和12.9%—30.3%（2017年）,3年平均增幅为9.2%—23.9%,增产的主要原因是施磷增加了穗粒数、百粒重和收获指数。玉米产量随磷肥用量的增加呈先升后降趋势,其中以P100处理玉米产量最高。磷素表观回收率和磷素偏生产力均随磷肥用量的增加而下降,磷素农学利用率随磷肥用量的增加先升后降。与不施磷肥相比,随磷肥用量和施磷年限的增加,0—40 cm土壤有效磷含量呈增加趋势,其中P100处理土壤有效磷含量与试验起始时土壤有效磷含量相近。连续种植3季玉米后,P0、P40和P70处理土壤磷素表观平衡值均表现为亏缺,亏缺量随磷肥用量的增加而下降;P100、P130和P160处理的土壤磷素表现为盈余,并随磷肥用量的增加而增加。将盈余率（x）与磷肥用量（y1）、土壤有效磷含量（y2）、磷肥利用效率（y3）分别进行拟合,当x=0时,磷肥用量为92.4 kg·hm -2,玉米产量为12 497 kg·hm -2,0—20 cm和20—40 cm土壤有效磷含量分别为34.6 和28.4 mg·kg -1,磷素表观回收率为24.1%,磷素农学利用率为21.9 kg·kg -1,磷素偏生产力为146.1 kg·kg -1;其结果与最高产量处理（P100）相对应的玉米产量、土壤有效磷含量和磷肥利用效率结果相近;以理论盈余率为0时施磷量的95%为置信区间,得出最佳施磷范围在88—97 kg·hm -2。【结论】 本研究中磷肥用量88—97 kg·hm -2范围内不仅能获得玉米高产,还能维持土壤磷素平衡,可作为东北半干旱区覆膜滴灌条件下玉米高产与环境友好的磷肥管理参考依据。
