不同控释复合肥对夏玉米产量和品质影响的生理机制

摘要

降低田间施肥量，提高氮肥利用效率是玉米无公害化生产的关键因素之一。控释肥的利用是一个很好的选择，为了探明其增产机理，通过两年田间试验研究了不同控释肥(CRF和SCF)及不同的施肥量对玉米产量、品质的影响；同时探讨了控释肥对夏玉米光合特性、矿质营养特性、田间氨挥发及氮肥利用率的影响。主要研究结果如下： 1 控释肥对夏玉米产量及产量形成的影响不同控释肥CRF和SCF比普通肥料CCF相同施肥量情况下增产13.15％和14.15％，减少25％施肥量处理的CRFⅡ和SCFⅡ比全量CCF增产9.69％和10.04％，即使在减少一半肥料量的情况下，控释肥处理仍能达到CCF的产量。在玉米的穗行数、行粒数没有明显增加的情况下，其千粒重有了显著的增加。干物质积累方面，特别是开花后，控释肥处理也有显著的提高。 增产原因主要是：控释肥养分的同步释放，满足了玉米各个生育期的营养需求，植株生长健壮，株高、茎粗明显增加，后期仍能保持较多的绿叶，叶片黄化脱落较晚，高光合持续时间长，同时籽粒的千粒重也显著提高，达到增产效果。 2 控释肥对夏玉米籽粒品质的影响施用肥料对玉米籽粒品质都有不同程度的改善。与普通肥等养分量的CRFⅢ和SCFⅢ处理增加了玉米籽粒的粗蛋白、粗脂肪及可溶性糖含量和产量，减少25％施肥量的CRFⅡ和SCFⅡ处理同样提高了各营养成分的含量，并且差异显著。即使在减少50％施肥量的情况下，各个营养成分含量仍与普通肥处理无显著差异。对于淀粉的含量施肥量少的处理要高于施肥量多的处理，但差异不显著，产量则施肥量多的处理高，施肥处理的淀粉支/直值都要高于CK，控释肥与普通肥的处理间差异均未达到显著水平。 3 控释肥对夏玉米产量品质形成的生理生化机制在玉米生育前期，其叶面积、光合色素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)和叶片光合速率，普通肥处理要略高于控释肥处理；而在生育后期，相同施肥量及减少25％施肥量的控释肥处理要高于普通肥处理，特别在灌浆期以后，能够保持较高的叶面积、光合色素含量及光合速率，并且相对下降缓慢，从而使玉米在生长后期仍保持较高的光合能力，这说明控释肥处理能获得高产，后期较高的光合速率是重要原因。 氮素的积累量反映了玉米整个生育期对氮营养的吸收情况。普通肥处理CCF在整个玉米生育过程中，前期既开花期以前各个时期，氮素积累量快速增长，氮素积累量要高于控释肥处理；而控释肥处理CRF和SCF则一直保持稳定增长，即使在生育后期，仍呈现稳定增长趋势，植株氮素吸收量显著高于CCF，表现为玉米大部分下部叶片泛绿，生育期延长。说明控释肥有利于植株后期对氮素的需求，促进植株后期光合产物的积累，为玉米高产的获得创造了条件。 叶片、茎杆及籽粒的氮素含量随生育期的推移而降低，控释肥处理较普通肥处理下降慢。营养器官茎杆、叶片的吸氮量随生育进程的推进都呈现先升高后降低的趋势，峰值一般出现在开花期或花后10d。籽粒吸氮量随籽粒干重的增加而一直上升，差异随生育期的推进而加大。 施用控释肥能显著提高开花后果穗叶可溶性蛋白含量，延缓同化关键酶NRase活性的降低，有利于氮素同化及蛋白质的合成，为获得较高的粗蛋白含量奠定生理基础。即使施肥量减少25％的控释肥处理，其可溶性蛋白含量、NRase活性也要高于普通肥处理(p>0.05)，说明控释肥在促进玉米氮代谢方面具有高效性。 施用控释肥提高了玉米花后叶片中的SOD、POD的活性，CRFⅡ、CRFⅢ和SCFⅡ、SCFⅢ提高的幅度大，CRFⅠ和SCFⅠ提高的幅度小些。CAT的活性呈下降趋势，控释肥处理提高了其活性，同时降低了膜脂过氧化产物MDA含量，说明控释肥能增强叶片清除活性氧的能力、衰老缓慢，有利于提高并延长叶片功能期。 4 控释肥对田间土壤氨挥发的影响采用通气法测定夏玉米田间土壤原位的氨挥发，控释肥氨挥发速率上升缓慢，最大挥发高峰出现晚7天，且远低于普通肥处理，控释肥处理的氨挥发量在0.78 kg N/hm<'2>～4.43 kg N/hm<'2>之间，与普通肥处理的9.11 kgN/hm<'2>相比，减少了51.34％～91.34％，控释肥显著降低了土壤氨挥发量。 5 控释肥料对夏玉米肥料利用率的影响控释肥处理的农学效率要高于普通肥(CCF)处理，差异达到显著水平。土壤氮的依存率是指土壤基础供氮量占施氮量处理作物吸氮量的百分数。依存率越高，作物从肥料中吸收的养分就越少，本研究可见，玉米产量越高，植株吸收的氮素就越多，其对土壤的氮素依存率越低，而从肥料中吸收的氮素就越高。控释肥处理的氮肥利用率范围在32.76％～53.33％之间，平均为40.78％，高于普遍认为的35％平均氮素利用率。控释肥处理CPF为32.76％～53.33％，SCF为34.88％～45.99％，显著高于CCF处理，并且随着施肥量的增加呈下降趋势。

目录

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声明

摘要

1引言

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1缓释/控释肥料的研究生产进展

1.2.2缓释/控释肥料的应用研究

1.2.3缓释/控释肥料对大田作物应用的研究

1.4技术路线

2材料与方法

2.1供试材料与试验设计

2.1.1试验地概况

2.1.2供试材料

2.1.3试验设计

2.2主要测定内容与方法

2.2.1样品采集与保存

2.2.2植株性状和产量调查测定

2.2.3籽粒品质指标测定

2.2.4氮素测定

2.2.5光合性能测定

2.2.6氮代谢特性测定

2.2.7活性氧代谢及膜脂过氧化作用测定

2.2.8土壤养分含量测定

2.2.9土壤氨挥发的捕获装置及使用方法

2.3数据处理与统计分析

3结果与分析

3.1控释肥对夏玉米生长发育及产量的影响

3.1.1控释肥对玉米产量形成的影响

3.1.2对夏玉米干物质积累分配的影响

3.1.3对夏玉米植株性状的影响

3.2控释肥对夏玉米籽粒品质的影响

3.2.1粗蛋白含量的变化

3.2.2淀粉及组分含量的变化

3.3.3粗脂肪含量的变化

3.3.4可溶性糖含量的变化

3.3控释肥对夏玉米产量品质形成的生理生化机制

3.3.1对夏玉米光合特性的影响

3.3.2对夏玉米氮代谢特性的影响

3.3.3对夏玉米氮、磷、钾吸收利用的影响

3.3.4对夏玉米活性氧代谢及膜脂过氧化作用的影响

3.4控释肥对夏玉米田间氨挥发的影响

3.4.1对田间氨挥发速率的影响

3.4.2氨挥发量的变化

3.5控释肥料的肥料利用率分析

3.5.1氮素利用率的分析

4讨论

4.1控释肥对夏玉米生长发育及产量的影响

4.2控释肥对夏玉米籽粒品质的影响

4.3控释肥对夏玉米产量品质形成的生理生化机制

4.3.1控释肥对夏玉米光合特性的影响

4.3.2控释肥对夏玉米氮代谢特性的影响

4.3.3控释肥对夏玉米活性氧代谢及膜脂过氧化作用的影响

4.4控释肥对田间土壤氨挥发的影响

4.5控释肥料的肥料利用率分析

4.6控释肥料的应用研究需要进一步解决的问题

5结论

5.1控释肥对夏玉米的增产作用

5.2控释肥对夏玉米籽粒品质的改善作用

5.3控释肥影响夏玉米产量及品质形成的生理生化机制

5.4控释肥对田间土壤氨挥发的影响

5.5控释肥对夏玉米氮素利用效率的影响

5.6明确了不同控释肥在玉米大田中的较适宜的施用量

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表论文：