王树林，祁虹，王燕，张谦，冯国艺，林永增，梁青龙

（河北省农林科学院棉花研究所，农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北石家庄050051）

粮棉轮作模式下氮磷钾施用量对玉米产量及产量构成的影响

王树林，祁虹，王燕，张谦，冯国艺，林永增*，梁青龙

（河北省农林科学院棉花研究所，农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北石家庄050051）

为了明确河北省中南部干旱半干旱地区棉区棉花-小麦-玉米两年三熟粮棉轮作种植模式下玉米季的适宜施肥量，为生产上实现经济施肥提供理论依据，在大田条件下采用随机区组试验设计，将N、P2O5、K2O施用量均分别设置0、75、150、225、300 kg/hm2计5个水平，研究了各肥料不同施用水平对玉米产量构成及产量的影响。结果表明：随着施N量的增加，玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒重和产量均呈先增加后降低的变化趋势，其中，施N量为225 kg/hm2时所有指标值均最高，在施N量≤225 kg/hm2时产量随着施N量的增加而逐渐显著提高，而施N量＞225 kg/hm2时产量增加不再明显；随着施P2O5量的增加，玉米百粒重和产量呈略有降低的趋势，但不同施肥量处理的调查指标差异均不显著；随着施K2O量的增加，玉米穗粒数和产量呈逐渐增加趋势，但不同施肥量处理的产量差异均不显著。在当前粮棉轮作模式下，玉米季适宜的施肥量为N 225 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2，免施磷肥。

粮棉轮作；氮磷钾；玉米；产量

河北省既是种粮大省，又是植棉大省，粮棉争地矛盾历来十分突出[1，2]，近年来随着国家对粮食安全问题的日益重视，如何增加粮食产量成为人们关注的热点话题。河北省中南部地区为传统旱地棉花产区，随

着水利条件的改善，该区具备了种植粮食的生产条件，但受水资源限制[3]，若完全改种粮食仍存在地下水供给不足的问题。针对这一现状，我们在河北省中南部传统一熟旱地棉区开展了棉花-小麦-玉米两年三熟粮棉轮作种植模式研究。

转变种植制度会引起土壤养分含量发生一些变化。关于肥料对作物生长发育及产量的影响，前人研究多集中在1种作物上，如不同肥料用量对棉花的影响[4～7]、氮磷钾肥对玉米产量的影响[8～10]、氮磷钾肥对小麦产量及品质的影响[11～14]。但在粮棉轮作两年三熟种植模式中却涉及棉花、小麦和玉米3种作物，而棉花的需肥特点与小麦和玉米明显不同。因此，利用3种作物需肥规律差异和传统棉区土壤养分含量特点，制定经济、高效的施肥原则，对减少化肥投入、降低环境污染、实现节本增效具有重要意义。截至目前，有关粮棉轮作两年三熟种植模式下玉米氮磷钾肥料的运筹研究较少。本研究即在上述背景下开展的，旨为新种植模式下制定合理的施肥措施提供理论依据。

1 材料与方法

试验在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站（威县枣元乡东张庄村）进行。试验田土壤为沙壤土，肥力中等。2014年种植棉花；10月28日播种小麦（冀麦585），小麦播种前测定0～20 cm耕层土壤养分含量为有机质7.6 g/kg、全氮0.565 g/kg、速效磷24.8 mg/kg、速效钾112 mg/kg。2015年6月13日播种玉米，品种为先玉688。所施氮肥为尿素（N含量46.4%），磷肥为重过磷酸钙（P2O5含量46.0%），钾肥为氯化钾（K2O含量60.0%），均自市场购买。

采用定位试验，始于2014年小麦播种前。按照氮、磷、钾设置3个单因素试验，每种肥料用量均设5个梯度（表1）。小区长10.0 m、宽6.0 m，随机区组排列，3次重复。201 4年10月28日小麦播种前，按照试验设计的肥料施用量施肥；2015年6月13日玉米播种前，按照试验设计继续定位施肥，施肥量同小麦季，播后灌水。试验区所有氮肥处理施P2O5150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，所有磷肥处理施纯N 225 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，所有钾肥处理施纯N 225 kg/hm2和P2O5150 kg/hm2，且所有肥料均为一次性底施。玉米行距60 cm、株距30 cm，收获密度5.2万株/hm2。其他管理措施同大田常规。

玉米收获前，每小区取3行，收获全部果穗，称量鲜重；晒干、脱粒后，称籽粒干重。再根据3行取样株数、小区总株数和小区面积，折算出各处理籽粒含水量为14%时的产量。每个处理取10个果穗，调查穗长、穗粗、穗粒数和百粒重。利用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05数据处理统计软件进行数据分析，采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验。

表1 试验设计的氮、磷、钾肥料施用量（kg/hm2）Table1 Rates of N，P2O5and K2O in the experiment

2 结果与分析

2.1 氮肥施用量对玉米产量及产量构成因素的影响

施氮处理的玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒重和产量均显著＞N0处理（表2）。表明氮肥对玉米产量和4个产量构成性状均有较大影响，施用氮肥通过显著促进4个产量构成指标的综合提高，最终实现产量的大幅度提高。

施氮处理下，随着氮肥施用量的增加，玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒重和产量均呈先增加后降低的变化趋势，其中，N75处理的指标值均最低，除穗粗外，其他指标均显著＜N150、N225和N300处理；N225处理指标值均最高，但产量构成指标与N150和N300处理差异均不显著，而产量显著＞N150处理但与N300处理差异不显著。

可以看出，在当前粮棉轮作模式下，氮肥是影响

玉米产量的关键因素，其经济施用量为225 kg/hm2。

表2 氮肥施用量对玉米产量及产量构成因素的影响Table2 Effect of nitrogen rate on maize yield and yield components

2.2 磷肥施用量对玉米产量及产量构成因素的影响

施磷处理的玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒重和产量与P0处理差异均不显著，且不同施磷量处理的指标差异也均不显著，其中，百粒重和产量有随施磷量增加而略微降低的趋势（表3）。表明施用磷肥对提高玉米百粒重和产量影响不大，对玉米产量及其产量构成因素的影响均不显著。因此，在当前粮棉轮作模式下，玉米季可以免施磷肥。

关于磷肥用量对玉米产量的影响，前人的研究结果不尽相同。吴建宏[15]在土壤速效磷含量9.1 mg/kg条件下的研究结果显示，磷肥用量达到180 kg/hm2时玉米产量开始下降。而黄莹等[16]在土壤速效磷含量6.99 mg/kg条件下的研究结果显示，施用磷肥对玉米产量及地上部生物量无显著影响。本试验条件下土壤速效磷含量高达24.8 mg/kg，土壤速效磷的供给量远远超出玉米生长发育的需求量，而土壤速效磷含量偏高是由于在长期棉花连作条件下过量施磷但棉花对磷肥需求量小造成的。因此导致在粮棉轮作种植模式下，增施磷肥并未对玉米产量产生太大影响。

表3 磷肥施用量对玉米产量及产量构成因素的影响Table3 Effect of phosphorus rate on maize yield and yield components

2.3 钾肥施用量对玉米产量及产量构成因素的影响

施钾处理的玉米穗长、穗粒数和产量显著＞K0处理，而穗粗和百粒重与K0处理差异均不显著（表4）。表明钾肥对玉米穗长、穗粒数和产量有较大影响，施用钾肥通过显著促进玉米穗长增大、穗粒数增多，最终实现产量的明显提高。

施钾处理下，随着钾肥施用量的增加，玉米穗粒数呈逐渐增多趋势，其中，K225与K300处理差异不显著，但二者均显著＞K75和K150处理，而K75与K150处理差异不显著；穗长、穗粗和百粒重变化均较小，不同施钾量处理的指标值差异均不显著；产量呈逐渐增加趋势，但不同施钾量处理的差异均不显著。

可以看出，在当前粮棉轮作模式下，钾肥是影响玉米产量的主要因素，玉米季施用钾肥75 kg/hm2即可明显提高产量。

表4 钾肥施用量对玉米产量及产量构成因素的影响Table4 Effect of potassium rate on maize yield and yield components

3 结论与讨论

关于氮磷钾三大肥料对玉米产量的影响，前人在夏玉米和春玉米上进行了大量研究。田惠萍等[9]发现，玉米各生育时期对氮、磷、钾素的需求量，以氮最高，钾次之，磷最少；皇甫湘荣等[10]研究表明，氮肥的效应大于钾肥；陈英取等[17]认为，玉米合适的N、P2O5、K2O施用量比例为1∶0.35∶1，肥料效应顺序为氮＞钾＞磷。

在河北省中南部传统一熟旱地棉花产区，采取棉花-小麦-玉米两年三熟粮棉轮作模式，分析了氮磷钾不同施用量时玉米产量及产量构成的变化，结果显示，施用氮肥和钾肥均具有明显的增产效果，其中，氮肥的效应高于钾肥。施用钾肥具有明显的增产效果，但施钾条件下不同水平处理的产量差异并不显著，与前人的研究结果[18，19]基本一致。本研究条件下，增施磷肥未表现出增产效果，原因与传统连作棉田大量施用磷肥，而棉花对磷素吸收偏少导致土壤中磷素

含量偏高有关[20]。根据本研究结果，认为在当前棉花-小麦-玉米两年三熟粮棉轮作模式下，玉米季适宜的N用量为225 kg/hm2、K2O用量为75 kg/hm2，免施磷肥。

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Effects of Nitrogen and Phosphorus and Potassium Rates on Maize Yield and Yield Components in Cotton-wheat-maize Rotation System

WANG Shu-lin，QI Hong，WANG Yan，ZHANG Qian，FENG Guo-yi，LIN Yong-zeng*，LIANG Qing-long
（Cotton Research Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Science，Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area，Ministry of Agriculture，Shijiazhuang 050051，China）

The aim of this experiment was to identify the optimum fertilizer rates for maize in cottonwheat-maize rotation system in the arid and semi-arid areas of central and south of Hebei Province，and provide theoretical basis for economic fertilization in production.Adopting randomized block design in fields five treatments（0，75，150，225，300 kg/hm2）for each N，P2O5，K2O were designed to study the effect of fertilizer rates on maize yield and yield components.The results showed that with the increase of nitrogen grains per ear，hundred-grain weight and maize yield increased firstly then decreased，and when nitrogen rate reached 225 kg/hm2the values were all the highest，and less than or equal to 225 kg/hm2，the yield increased with the increase of nitrogen rate，while the nitrogen rate greater than 225 kg/hm2,the yield increasing was not obvious.With the increase of P2O5hundred-grains weight and maize yield decreased，but there were no significant differences betweeen treatments.With th e increase of K2O rate，grains per ear and yield increased gradually，and utilizing potassium increased yield significantly but there were no significant differences between treatments of utilizing potassium.For maize in cotton-wheat-maize rotation system the optimum fertilizer amount was N 225kg/hm2，K2O 75kg/hm2and without P2O5.

Cotton-wheat-maize rotation system；Nitrogen and phosphorous and potassium；Maize；Yield

S513

A

1008-1631（2016）04-0030-04

2016-02-16

国家科技支撑计划项目“渤海粮仓科技示范工程”（2013BAD05B00）

王树林（1978-），男，河北巨鹿人，副研究员，主要从事棉花栽培与麦棉两熟双高产栽培技术研究工作。E-mail：wshl1001@sohu.com。

林永增（1963-），男，河北威县人，研究员，主要从事棉花栽培与生理生态研究。E-mail：zaipei@sohu.com