[科普中國(guó)]-[原創(chuàng)]玉米灌水和施肥特性對(duì)產(chǎn)量品質(zhì)影響

1 背景意義

玉米類(lèi)型豐富、用途十分廣泛，在我國(guó)的種植面積高達(dá)1800多萬(wàn)畝，居世界第一。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，玉米的種植在生產(chǎn)上主要追求高產(chǎn)。近年來(lái)，隨著產(chǎn)水平的提高，玉米種植業(yè)結(jié)構(gòu)也已發(fā)生全方位調(diào)整，已由短缺變?yōu)橛唷Ｌ鹋从衩准瓤芍笫?，也可加工成別的材料，莖葉還可作飼料，因此，甜糯玉米的育種和種植已愈來(lái)愈引起企業(yè)和農(nóng)戶(hù)的重視。土壤水分和養(yǎng)分狀況是影響玉米生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程乃至產(chǎn)量品質(zhì)的重要因素。不合理的土壤水氮狀況將會(huì)造成玉米營(yíng)養(yǎng)不良、種子萌發(fā)受抑制、爛根和易倒伏等嚴(yán)重危害，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，明確玉米的需水規(guī)律，適時(shí)適量地對(duì)其進(jìn)行灌溉施肥，是提高灌溉水氮利用效率、保證玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的重要前提。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 玉米需水特性研究現(xiàn)狀

玉米需水量數(shù)值等于玉米全生育期棵間蒸發(fā)和葉面蒸騰的總和，其數(shù)值大小取決于生理屬性與環(huán)境的雙重作用。玉米的生育期長(zhǎng)，是耗水較大的作物之一，全面研究玉米的需水量與需水規(guī)律對(duì)于提高灌溉水利用效率、增加產(chǎn)量與提高品質(zhì)都有著重要的意義。目前，對(duì)于玉米需水規(guī)律的研究，主要集中在全生育期動(dòng)態(tài)變化特性、灌溉方式、灌溉制度、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等方面。

在整個(gè)生育期的需水特性方面，劉戰(zhàn)東等指出，夏玉米在種子萌發(fā)及幼苗階段需水量小，中期增大，后期達(dá)到最大，具體為苗期16.8-33.8mm，拔節(jié)期94.4-130.8mm，抽雄期92.9-108.2mm，灌漿期181.1-267mm。鄭卓琳等研究表明，玉米耗水量與產(chǎn)量之間為二次函數(shù)關(guān)系，玉米生育后期耗水強(qiáng)度偏高。林苗等研究指出，夏玉米拔節(jié)抽雄階段需水量最大，灌漿成熟階段次之，苗期最小。王炳英等研究指出，夏玉米需水關(guān)鍵期（中期）需水量最大，占50%以上。劉虎等研究指出，青貯玉米需水過(guò)程線為拋物線型，且其耗水強(qiáng)度與氣溫關(guān)系密切，氣溫越高，耗水強(qiáng)度越大。

在灌溉方式、灌溉制度和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施方面，張喜英等研究表明，隨著灌水量的增加，夏玉米消耗的灌溉水增加，土壤水減少；在非充分灌溉下，玉米的水分利用效率及質(zhì)量量均與灌水量相關(guān)。張國(guó)強(qiáng)等研究表明，將灌溉量適當(dāng)降低10%或20%時(shí)，玉米產(chǎn)量無(wú)明顯降低趨勢(shì)，且水分利用效率較高，可節(jié)水540-1680m3/hm2。孫景生等研究表明，采用交替隔溝灌溉方式，夏玉米棵間土壤蒸發(fā)與作物蒸騰量分別為88.43mm和221.70mm，明顯低于常規(guī)溝灌方法，作物需水量明顯減少，節(jié)水效果非常顯著。

玉米的需水特性是合理安排田間灌溉工作，調(diào)節(jié)田間土壤水分，確保玉米優(yōu)質(zhì)、保證產(chǎn)量的重要依據(jù)。對(duì)于玉米需水量及需水規(guī)律的研究，前人已經(jīng)取得了一些研究成果，積累的一定的研究經(jīng)驗(yàn)。由于地域、氣候、品種不同，玉米的需水特性也存在一定的差異性，前人的研究成果只能一定程度上作為參考依據(jù)。甜糯玉米是最近培育出來(lái)的一種新型品種，通過(guò)雜交是不同品種玉米的優(yōu)良特性相結(jié)合，極大地提高了玉米的品質(zhì)與口感，受到市場(chǎng)的青睞。

目前，前人在開(kāi)展玉米的需水特性研究時(shí)，針對(duì)的玉米品種多為普通玉米，而對(duì)甜糯玉米的需水特性還需要因地制宜地深入研究。

2.2 玉米需肥特性研究現(xiàn)狀

肥料調(diào)控是保證產(chǎn)量及品質(zhì)的又一因素。而氮素是一種必不可少的礦質(zhì)元素，合理施氮是玉米高產(chǎn)高質(zhì)的關(guān)鍵。氮肥調(diào)控主要針對(duì)施氮量、施肥日期、施肥分配等。

謝佳貴等研究表明，從苗期到成熟期土壤硝態(tài)氮含量一直緩慢下降，而乳熟期養(yǎng)分釋放達(dá)到最高值；提出黑土區(qū)春玉米最佳施氮方式，即20%氮肥作底肥，中期追肥40%，后期同樣追肥40%。王雁敏等研究指出，增施氮磷肥能增快玉米增長(zhǎng)、葉面積指數(shù)和根冠比。郭丙玉等研究表明，對(duì)滴灌玉米而言，在抽雄吐絲期到籽粒形成期，對(duì)氮素的吸收最快，干物質(zhì)積累最多；在施氮區(qū)間為0~435kg/hm2時(shí)，施氮量越大，氮肥利用效率越大。張文等研究發(fā)現(xiàn)，隨著生育期的延后，葉片和莖中的氮、磷含量逐漸降低，而苞軸和雄穗中的逐漸增加；從生長(zhǎng)初期開(kāi)始，玉米葉片中的鉀素逐漸向苞軸和雄穗中轉(zhuǎn)移，但從蠟熟期開(kāi)始，鉀素又向營(yíng)養(yǎng)器官回流；糯玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收比例在整個(gè)生育期內(nèi)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，總體上，對(duì)氮素的吸收最多，其次是鉀素，對(duì)磷素的吸收最少。紀(jì)德智等研究表明玉米植株N、P、K積累大小順序?yàn)镹＞K＞P；玉米對(duì)N的吸收集中在籽粒和葉子，對(duì)P和K的吸收分別集中在籽粒和葉子。翟立普等研究發(fā)現(xiàn)，不同處理?xiàng)l件下，玉米葉片的各種元素積累規(guī)律相同，均呈不對(duì)稱(chēng)的S型曲線。深入了解玉米的需肥特性是是確保玉米優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要依據(jù)。前人針對(duì)普通玉米和甜、糯玉米的需肥特性開(kāi)展了一系列研究，取得了一定的成果，但不同玉米品種的需肥特性必然存在一定的差異性，當(dāng)采用不同的灌施技術(shù)時(shí)，玉米的需水特性也并非完全相同。

2.3 玉米產(chǎn)量及品質(zhì)研究現(xiàn)狀

玉米產(chǎn)量是其在全生育期中光合和吸收所、積累的各種有機(jī)質(zhì)的綜合，是土壤水分、溫度、肥料、農(nóng)作措施等疊加后的綜合效果的最直接體現(xiàn)。過(guò)程中伴隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的累積，而營(yíng)養(yǎng)的多少又決定著品質(zhì)的優(yōu)劣。玉米在我國(guó)和世界都占有相當(dāng)大的比重。因此，玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的提升對(duì)于促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有著舉足輕重的作用。影響玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素有：施肥措施、水分條件、種植方式、覆蓋措施、光照等。前人圍繞這些因素，展開(kāi)了大量的研究，取得了豐碩的成績(jī)。

在施肥方法方面，周穎研究表明，相對(duì)均施處理，施氮磷不施鉀處理以及施氮鉀不施磷處理的玉米各種指標(biāo)均有所降低。李彩鳳研究認(rèn)為，與單一施氮肥處理相比，增銨可增加玉米籽粒中的淀粉含量。

在土壤水分條件方面，楊勤研究發(fā)現(xiàn)，土壤干旱使得玉米干物質(zhì)積累速率減小，干物質(zhì)積累量減小。有人研究指出，玉米的灌溉用水量與產(chǎn)量間呈二次函數(shù)關(guān)系。劉戰(zhàn)東等研究表明，隨著灌溉水量的增大，滴灌玉米各種生長(zhǎng)制表明顯增大，玉米產(chǎn)量提高。

在種植方式方面，田英等研究表明，壟溝間作小麥玉米可以明顯的節(jié)水，與平作施肥相比，壟頂、壟底和溝內(nèi)施肥條件下玉米產(chǎn)量分別增加了18.87%、22.07%和13.76%。周亞光研究表明，相對(duì)于空白對(duì)照，微集水種植的玉米產(chǎn)量、行粒數(shù)和百粒重、水分利用效率均有所提高，微集水種植耗水量也較小。張婷等研究表明，相對(duì)平作處理而言，壟溝灌溉種植能使玉米各生長(zhǎng)指標(biāo)增加。

在覆蓋措施方面，李吾強(qiáng)等研究表明，與無(wú)覆蓋相比，經(jīng)過(guò)穗長(zhǎng)地膜覆蓋和秸稈覆蓋處理后的穗長(zhǎng)和行粒數(shù)明顯增大，而穗粗與穗行數(shù)的增長(zhǎng)幅度并不明顯，由地膜覆蓋、秸稈覆蓋和無(wú)覆蓋三種處理后的玉米產(chǎn)量分別為9 081.818、8 562.857和7 265.455 kg/hm2。在光照方面。馮穎竹指出，相對(duì)100%全光照而言，40%全光照處理后的香白糯玉米的生育期明顯推遲，其株高、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、百粒鮮重、百粒干重和產(chǎn)量等指標(biāo)明顯降低。

目前針對(duì)甜糯玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量研究還相對(duì)較少，主要包括滴灌減量施肥、溝灌方式和有機(jī)肥配合、溝灌方式和施肥方式配合、施肥水平、溝灌方式和施肥水平組合和種植密度等方面。唐新蓮研究表明，滴灌施肥較少情況下，甜糯玉米的產(chǎn)量別增加了0.63%-1.40%、12.67%-102.01%，滴灌減量施肥對(duì)玉米品質(zhì)也有顯著影響，表現(xiàn)為玉米可溶性糖和淀粉含量顯著提高，但對(duì)粗蛋白含量幾乎無(wú)影響。羅慧研究表明，60%無(wú)機(jī)N+40%牛糞N與交替灌溉相結(jié)合是較理想的水肥供應(yīng)模式。農(nóng)夢(mèng)玲研究表明，高肥下，相同施肥方式下，灌溉方式對(duì)玉米品質(zhì)有一定影響，相同灌溉方式下，施肥方式對(duì)玉米產(chǎn)量有一定影響，與其他方式相比，B1施肥方式（30%N、K肥作基肥，70%N、K肥作追肥施入）可顯著增加玉米鮮穗產(chǎn)量；隔溝灌溉下，與低肥相比，高肥對(duì)玉米產(chǎn)量、品質(zhì)均有一定影響，表現(xiàn)為玉米鮮穗產(chǎn)量增加。梁海玲研究表明，相對(duì)常規(guī)灌溉而言，水肥一體化灌溉技術(shù)能夠一定程度上促進(jìn)植株生長(zhǎng)、增加玉米鮮苞產(chǎn)量和鮮秸稈產(chǎn)量。姜艷超研究發(fā)現(xiàn)，適量施用K肥可以提高產(chǎn)量，一定情況下產(chǎn)量隨種植密度的升高而增加。吳祥穎[8]研究表明，采用固定隔溝灌方式與無(wú)機(jī)N+40%有機(jī)N的相互組合，將有利于增強(qiáng)土壤酶活性。張瀟瀟研究表明，交替溝灌和中肥水平組合處理下，甜糯玉米肥效利用最高，產(chǎn)量最高，是一種較理想的水肥組合模式。許亞俊研究發(fā)現(xiàn)，玉米種植密度對(duì)其生長(zhǎng)影響極大，具體表現(xiàn)為，當(dāng)種植密度變大時(shí)，玉米株高及穗位高增高。

綜上所述，前人圍繞玉米的產(chǎn)量品質(zhì)方面盡管開(kāi)展了大量的工作，但大多都集中在行粒數(shù)、百粒重、干物質(zhì)量等常規(guī)指標(biāo)方面。淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、賴(lài)氨酸等都是玉米籽粒中主要成分，也是評(píng)價(jià)玉米品質(zhì)的重要指標(biāo)，這些指標(biāo)目前還有待進(jìn)一步深入研究。此外，玉米產(chǎn)量品質(zhì)方面的研究多集中于普通玉米、甜玉米和糯玉米，水肥一體化灌溉條件下甜糯玉米的產(chǎn)量品質(zhì)研究還有待進(jìn)一步深入。

編輯：季鑫

審核專(zhuān)家：山西省農(nóng)業(yè)種子總站研究員 姚宏亮