华北平原砂质土壤夏玉米对肥料类型及施肥方法的响应研究

选择合理的施肥方法是提高夏玉米产量、减少肥料资源浪费的重要措施，施肥方法影响着作物的根系形态、养分吸收、干物质累积、产量形成及肥料养分在土壤中的分布特征。目前，关于常规肥料施用方法的研究相对较多，而随着缓/控释肥料的快速发展，其养分释放特征与常规肥料有明显区别，传统的施肥方法可能不适合缓/控释肥料的实际应用，对于缓/控释肥料施用方法的研究需求也更加迫切。 本文根据实际生产需要，研究不同类型肥料施用方法对夏玉米养分吸收、利用的影响，探讨不同施肥方法对夏玉米养分吸收、利用的作用机理。试验选择的施肥位置主要包括种子侧下位5cm、侧下位10cm、正下位5cm、正下位10cm，施肥方式选用条状施用和点状施用。采用盆栽试验、根箱试验和大田试验三种手段相结合开展研究：通过盆栽试验研究了氮、磷、钾养分的不同施用位置对夏玉米生长初期根系生长、养分吸收及干物质累积的影响，通过根箱试验研究了控释氮肥不同施用位置对玉米根系分布及氮素养分在土壤中扩散特点的影响，通过大田试验评价了不同施肥方法的肥料综合效应，主要结论如下： （1）普通尿素施用位置对玉米种子萌发及初期生长影响较大。侧下位5cm点状施用和正下位5cm点状施用处理对玉米苗期根系生长产生明显抑制作用。侧下位10cm点状施用或侧下位10cm条状施用处理玉米干物质累积量较大，侧下位10cm条状施用处理玉米干物质累积量、养分吸收量及根系长度高于其他处理。普通尿素大量集中施用条件下，以侧方条状（或分散状）施肥方式为佳，不宜采用种子下方施用。 （2）包膜尿素施用位置对玉米种子萌发无明显抑制作用，对玉米初期生长的影响程度与其养分释放特点及其用量有关。试验肥料较高用量条件下，玉米出苗后10d，不同施肥位置对玉米干物质累积、养分吸收无明显影响；玉米出苗后30d，正下位点状施肥处理植株养分吸收量及干物质累积量低于侧下位点状（条状）施肥处理。包膜尿素侧下位条状施用处理根系长度、养分吸收量及干物质累积量高于其他处理。 （3）磷肥施用位置对玉米生长初期的根系长度、养分吸收及干物质累积量有明显影响，磷肥点状集中施用促使玉米根系在磷肥施用位置上产生明显根团。试验土壤上，磷肥侧下位5cm点状施用和正下位5cm点状施用处理干物质累积量、养分吸收量及根系长度明显高于磷肥侧下位10cm点状施用处理和磷肥正下位10cm点状施用处理。可见，磷肥施入在种子较近距离，玉米能够较早吸收磷素养分，促进玉米根系生长，增加玉米对磷素养分的吸收。 （4）钾肥施用位置对玉米生长初期植株干物质累积量及养分吸收量影响较小，对植株含钾量和根系干重有一定影响，钾肥侧下位和正下位5cm点状施用处理植物含钾量和根系干重低于10cm点状施用处理。试验中观察发现，玉米根系沿着钾肥施用点的外围生长，对钾素浓度较高区域有趋避性。 （5）控释氮肥施用位置对玉米根系形态、干物质累积量、养分吸收及氮素养分在土壤中运移有明显影响。玉米生长45d时，正下方10cm施用控释氮肥处理地上部干物质累积量和植株吸氮量明显高于侧下方10cm施用控释氮肥处理，玉米生长100d时，二者无明显差异。夏玉米根系主要分布在0～40cm土层内，其中0～20cm最多，随着深度增加，根系逐渐减少。玉米根系具有趋肥性，侧下方施肥处理施肥一侧的根系长度明显大于不施肥一侧的根系长度；与下方施肥处理相比，侧方施肥处理施肥一侧的根系长度大于下方施肥处理同侧的根系长度；而在未施肥一侧，侧方施肥处理施肥一侧的根系长度明显小于下方施肥处理同侧的根系长度。在同一土层，侧方施肥处理的根系总长度都低于下方施肥处理。试验土壤上，控释氮肥氮素养分横向扩散半径为6～10cm，且有明显的下移特征。侧方施肥处理氮素养分主要分布在玉米植株的单侧，而下方施肥处理氮素养分扩散范围基本在玉米根系较为密集的植株正下方。 （6）大田试验研究表明，条状施肥条件下，普通尿素分次施用比一次施用能够提高9%玉米产量，缓释肥料一次施用与常规肥料分次施用产量无明显差异；不同位置点状施用缓释肥料，玉米产量不同，侧下方5cm点状施肥处理和正下方10cm点状施肥处理产量高于其他处理。侧下方5cm点状施用缓释肥料处理，玉米成熟期氮、磷、钾累积量最高，分别为217.8kg/hm2、29.3kg/hm2、191.8kg/hm2。施肥方法明显影响着肥料养分的利用效率、经济效益和环境效益。普通尿素一次施用处理氮、磷、钾的当季回收率最低，分别为9.5%、11.2%、22.6%；侧下方5cm点状施用80%缓释肥料处理氮、磷、钾当季利用率最高，分别为35.8%、19.3%、54.8%。不计劳力成本条件下，普通尿素分次施用处理肥料经济收益最高，但与缓释肥料侧下方5cm点位施用和正下方10cm点位施用处理差别较小。施用缓释肥料能够减少硝态氮向下淋洗，保持氮素养分在较浅土层，利于下季作物吸收利用。与常规肥料相比，缓释肥料可施入到离种子较近位置。种子正下方施用缓释肥料能够促使养分扩散区域与玉米根系吸收区域耦合，减少肥料资源浪费，促进玉米对养分的吸收和利用，提高夏玉米产量。