尿素施用方式与保水剂耦合对玉米碳氮代谢及水分利用的影响

摘要

本研究在不施保水剂和增施保水剂两种条件下，通过研究五种施肥方式，分析了不同尿素类型的施用方式与保水剂结合后，对玉米碳氮代谢及水分利用的影响，从而选择合理的施肥方式，旨在提高产量及氮水利用效率，为玉米的高产优质栽培提供理论依据和技术支撑。主要结果如下:
　　1.尿素施用方式与保水剂耦合对玉米产量的影响
　　保水剂和施肥方式互作的效果均达到极显著水平。控释尿素处理玉米的穗粒数和千粒重较高，且差异显著。保水剂对玉米穗粒数的影响不大，主要影响着玉米的千粒重。U5和U10增施保水剂，显著提高了玉米的千粒重。无保水剂条件下，尿素类型及施用方式影响玉米的产量，两年的产量均表现为CB＞C10＞C5＞U10＞U5，CB、C10和C5处理分别比U5平均高出14.83％、12.48％、9.0％，同一尿素水平上，CB和C10的产量分别高出C5处理5.3％和3.1％。与无保水剂条件相比，两年内U5、C10、U10、和CB处理分别平均提高了4.68％、2.22％、6.50％、3.12％。五种施肥方式下，无论是否有保水剂，CB处理变化均很小，增施保水剂处理后，C5和C10处理的净收益分别降低了8.5％和0.86％，而U5和U10则分别提高了1.39％和3.40％。表明，控释尿素处理增施保水剂后，经济效益降低，氮肥适当深施更能提高经济效益。
　　2.尿素施用方式与保水剂耦合对玉米碳代谢的影响
　　控释尿素施肥方式和保水剂互作能影响玉米穗位叶糖类代谢。花30 d是改良品质的关键时期。与普通尿素相比，控释包膜尿素底施及深施提高了玉米穗位叶的磷酸蔗糖酶活性，在峰值时，控释尿素处理平均比普通尿素高出35.90％，10 cm施肥深度的处理平均比5 cm施肥深度处理的SPS活性高出17.97％。提高了叶片内的蔗糖的合成，使叶片内蔗糖含量维持较高的水平，在花50d时分别提高了U5和U10处理14.75％和14.49％。保水剂降低了叶片内蔗糖合成酶活性。无保水剂时，CB处理支链淀粉含量分别高出C10、C5和U10、U5处理0.74％、4.75％、12.93％和21.41％，增施保水剂处理，CB处理分别高出C10、C5和U10、U5处理1.72％、6.26％、6.71％、8.47％。普通尿素处理与保水剂耦合后更能提高籽粒内直链和支链淀粉含量，且对支链淀粉含量的提高效果更显著。磷酸蔗糖合成酶活性和蔗糖合成酶活性最高值均出现在花30 d，而籽粒灌浆速率峰值也出现在花30d。蔗糖合成酶是蔗糖降解的关键酶，控释尿素处理的酶活性较高。
　　3.尿素施用方式与保水剂耦合对玉米氮代谢的影响
　　不同施肥方式相比，CB处理的可溶性蛋白含量比侧施C5和C10分别高出50.6％和21.1％，CB、C5和C10和对照U5处理之间差异显著，CP含量分别高出66.7％、46.4％、63.4％。与不施保水剂相比，NR活性平均高出6.7％，后期玉米穗位叶中可溶性蛋白含量提高了1.9％。不同的施肥方式与保水剂相结合，可以显著地提高玉米籽粒氮素的积累，但是对秸秆的影响不大，W0条件下，CB和C5的氮素积累量分别比U5处理高出14.5％，11.5％，当增施保水剂后，氮素积累量则减少到10.4％，3.6％。不同施肥方式相比，控释尿素侧施处理的地上部吸氮量比常规尿素侧施处理平均高9.7％，底施包膜控释尿素处理的地上部吸氦量显著高于侧施控释尿素处理和侧施常规尿素处理的，分别平均高8.0％和17.0％。可见，底施控释尿素更有利于增加玉米地上部吸氮量。CB、C10和C5的氮素转运对籽粒的贡献率平均比U5高出12.3％、4.3％、0.6％。与茎鞘相比，叶片中的氮素更多的转移到籽粒中，控释尿素底施和深施提高了营养器官中氮素转运量和花后氮素同化量，可以有效调控开花前氮素转运及花后直接同化，促进子粒氮素积累。底施控释尿素优于侧施5 cm和10 cm，能够显著提高玉米穗位叶硝酸还原酶，游离氨基酸和可溶性蛋白含量。
　　4.尿素施用方式与保水剂耦合对玉米水分的影响
　　控释尿素可以提高玉米的水分利用效率，降低生育期的耗水量。不施保水剂处理条件下，CB处理的Etα最高，其次为C10，C5，U10和U5，增施保水剂处理，Etα显著降低。在有保水剂条件下，各处理的平均水分利用效率提高了34.67％。施肥方式也影响着水分利用效率，表现为底施＞侧施10 cm＞侧施5 cm。增施保水剂以后，可以提高大口期和开花期控释尿素处理0-100 cm总的贮水量，而普通尿素和控释尿素处理底施处理却降低。在收获期的时候，整体上来讲，除了CB处理，保水剂增加了作物对土壤水分的吸收，降低了土壤水分。
　　5.最优模式探讨
　　控释尿素与保水剂互作可以提高产量和水分利用效率，尤其是控释尿素底施更显著。并且对穗位叶内碳氮代谢的调控效果最佳。但是从经济效益角度出发，控释尿素与保水剂互作效果不好，普通尿素处理却有所提高。因此，控释尿素单独使用且在一定程度上深施，效果最好，而普通尿素最好与保水剂配合施用，效果最好。