[科普中国]-[原创]玉米灌水和施肥特性对产量品质影响

1 背景意义

玉米类型丰富、用途十分广泛，在我国的种植面积高达1800多万亩，居世界第一。长时间以来，玉米的种植在生产上主要追求高产。近年来，随着产水平的提高，玉米种植业结构也已发生全方位调整，已由短缺变为盈余。甜糯玉米既可煮食，也可加工成别的材料，茎叶还可作饲料，因此，甜糯玉米的育种和种植已愈来愈引起企业和农户的重视。土壤水分和养分状况是影响玉米生长发育过程乃至产量品质的重要因素。不合理的土壤水氮状况将会造成玉米营养不良、种子萌发受抑制、烂根和易倒伏等严重危害，带来严重的经济损失。因此，明确玉米的需水规律，适时适量地对其进行灌溉施肥，是提高灌溉水氮利用效率、保证玉米产量和品质的重要前提。

2 国内外研究现状

2.1 玉米需水特性研究现状

玉米需水量数值等于玉米全生育期棵间蒸发和叶面蒸腾的总和，其数值大小取决于生理属性与环境的双重作用。玉米的生育期长，是耗水较大的作物之一，全面研究玉米的需水量与需水规律对于提高灌溉水利用效率、增加产量与提高品质都有着重要的意义。目前，对于玉米需水规律的研究，主要集中在全生育期动态变化特性、灌溉方式、灌溉制度、农业技术措施等方面。

在整个生育期的需水特性方面，刘战东等指出，夏玉米在种子萌发及幼苗阶段需水量小，中期增大，后期达到最大，具体为苗期16.8-33.8mm，拔节期94.4-130.8mm，抽雄期92.9-108.2mm，灌浆期181.1-267mm。郑卓琳等研究表明，玉米耗水量与产量之间为二次函数关系，玉米生育后期耗水强度偏高。林苗等研究指出，夏玉米拔节抽雄阶段需水量最大，灌浆成熟阶段次之，苗期最小。王炳英等研究指出，夏玉米需水关键期（中期）需水量最大，占50%以上。刘虎等研究指出，青贮玉米需水过程线为抛物线型，且其耗水强度与气温关系密切，气温越高，耗水强度越大。

在灌溉方式、灌溉制度和农业技术措施方面，张喜英等研究表明，随着灌水量的增加，夏玉米消耗的灌溉水增加，土壤水减少；在非充分灌溉下，玉米的水分利用效率及质量量均与灌水量相关。张国强等研究表明，将灌溉量适当降低10%或20%时，玉米产量无明显降低趋势，且水分利用效率较高，可节水540-1680m3/hm2。孙景生等研究表明，采用交替隔沟灌溉方式，夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾量分别为88.43mm和221.70mm，明显低于常规沟灌方法，作物需水量明显减少，节水效果非常显著。

玉米的需水特性是合理安排田间灌溉工作，调节田间土壤水分，确保玉米优质、保证产量的重要依据。对于玉米需水量及需水规律的研究，前人已经取得了一些研究成果，积累的一定的研究经验。由于地域、气候、品种不同，玉米的需水特性也存在一定的差异性，前人的研究成果只能一定程度上作为参考依据。甜糯玉米是最近培育出来的一种新型品种，通过杂交是不同品种玉米的优良特性相结合，极大地提高了玉米的品质与口感，受到市场的青睐。

目前，前人在开展玉米的需水特性研究时，针对的玉米品种多为普通玉米，而对甜糯玉米的需水特性还需要因地制宜地深入研究。

2.2 玉米需肥特性研究现状

肥料调控是保证产量及品质的又一因素。而氮素是一种必不可少的矿质元素，合理施氮是玉米高产高质的关键。氮肥调控主要针对施氮量、施肥日期、施肥分配等。

谢佳贵等研究表明，从苗期到成熟期土壤硝态氮含量一直缓慢下降，而乳熟期养分释放达到最高值；提出黑土区春玉米最佳施氮方式，即20%氮肥作底肥，中期追肥40%，后期同样追肥40%。王雁敏等研究指出，增施氮磷肥能增快玉米增长、叶面积指数和根冠比。郭丙玉等研究表明，对滴灌玉米而言，在抽雄吐丝期到籽粒形成期，对氮素的吸收最快，干物质积累最多；在施氮区间为0~435kg/hm2时，施氮量越大，氮肥利用效率越大。张文等研究发现，随着生育期的延后，叶片和茎中的氮、磷含量逐渐降低，而苞轴和雄穗中的逐渐增加；从生长初期开始，玉米叶片中的钾素逐渐向苞轴和雄穗中转移，但从蜡熟期开始，钾素又向营养器官回流；糯玉米对养分的吸收比例在整个生育期内出现动态变化，总体上，对氮素的吸收最多，其次是钾素，对磷素的吸收最少。纪德智等研究表明玉米植株N、P、K积累大小顺序为N＞K＞P；玉米对N的吸收集中在籽粒和叶子，对P和K的吸收分别集中在籽粒和叶子。翟立普等研究发现，不同处理条件下，玉米叶片的各种元素积累规律相同，均呈不对称的S型曲线。深入了解玉米的需肥特性是是确保玉米优质、高产稳产的重要依据。前人针对普通玉米和甜、糯玉米的需肥特性开展了一系列研究，取得了一定的成果，但不同玉米品种的需肥特性必然存在一定的差异性，当采用不同的灌施技术时，玉米的需水特性也并非完全相同。

2.3 玉米产量及品质研究现状

玉米产量是其在全生育期中光合和吸收所、积累的各种有机质的综合，是土壤水分、温度、肥料、农作措施等叠加后的综合效果的最直接体现。过程中伴随着营养物质的累积，而营养的多少又决定着品质的优劣。玉米在我国和世界都占有相当大的比重。因此，玉米产量与品质的提升对于促进我国农业发展具有着举足轻重的作用。影响玉米产量和品质的主要因素有：施肥措施、水分条件、种植方式、覆盖措施、光照等。前人围绕这些因素，展开了大量的研究，取得了丰硕的成绩。

在施肥方法方面，周颖研究表明，相对均施处理，施氮磷不施钾处理以及施氮钾不施磷处理的玉米各种指标均有所降低。李彩凤研究认为，与单一施氮肥处理相比，增铵可增加玉米籽粒中的淀粉含量。

在土壤水分条件方面，杨勤研究发现，土壤干旱使得玉米干物质积累速率减小，干物质积累量减小。有人研究指出，玉米的灌溉用水量与产量间呈二次函数关系。刘战东等研究表明，随着灌溉水量的增大，滴灌玉米各种生长制表明显增大，玉米产量提高。

在种植方式方面，田英等研究表明，垄沟间作小麦玉米可以明显的节水，与平作施肥相比，垄顶、垄底和沟内施肥条件下玉米产量分别增加了18.87%、22.07%和13.76%。周亚光研究表明，相对于空白对照，微集水种植的玉米产量、行粒数和百粒重、水分利用效率均有所提高，微集水种植耗水量也较小。张婷等研究表明，相对平作处理而言，垄沟灌溉种植能使玉米各生长指标增加。

在覆盖措施方面，李吾强等研究表明，与无覆盖相比，经过穗长地膜覆盖和秸秆覆盖处理后的穗长和行粒数明显增大，而穗粗与穗行数的增长幅度并不明显，由地膜覆盖、秸秆覆盖和无覆盖三种处理后的玉米产量分别为9 081.818、8 562.857和7 265.455 kg/hm2。在光照方面。冯颖竹指出，相对100%全光照而言，40%全光照处理后的香白糯玉米的生育期明显推迟，其株高、穗长、行粒数、百粒鲜重、百粒干重和产量等指标明显降低。

目前针对甜糯玉米的产量和质量研究还相对较少，主要包括滴灌减量施肥、沟灌方式和有机肥配合、沟灌方式和施肥方式配合、施肥水平、沟灌方式和施肥水平组合和种植密度等方面。唐新莲研究表明，滴灌施肥较少情况下，甜糯玉米的产量别增加了0.63%-1.40%、12.67%-102.01%，滴灌减量施肥对玉米品质也有显著影响，表现为玉米可溶性糖和淀粉含量显著提高，但对粗蛋白含量几乎无影响。罗慧研究表明，60%无机N+40%牛粪N与交替灌溉相结合是较理想的水肥供应模式。农梦玲研究表明，高肥下，相同施肥方式下，灌溉方式对玉米品质有一定影响，相同灌溉方式下，施肥方式对玉米产量有一定影响，与其他方式相比，B1施肥方式（30%N、K肥作基肥，70%N、K肥作追肥施入）可显著增加玉米鲜穗产量；隔沟灌溉下，与低肥相比，高肥对玉米产量、品质均有一定影响，表现为玉米鲜穗产量增加。梁海玲研究表明，相对常规灌溉而言，水肥一体化灌溉技术能够一定程度上促进植株生长、增加玉米鲜苞产量和鲜秸秆产量。姜艳超研究发现，适量施用K肥可以提高产量，一定情况下产量随种植密度的升高而增加。吴祥颖[8]研究表明，采用固定隔沟灌方式与无机N+40%有机N的相互组合，将有利于增强土壤酶活性。张潇潇研究表明，交替沟灌和中肥水平组合处理下，甜糯玉米肥效利用最高，产量最高，是一种较理想的水肥组合模式。许亚俊研究发现，玉米种植密度对其生长影响极大，具体表现为，当种植密度变大时，玉米株高及穗位高增高。

综上所述，前人围绕玉米的产量品质方面尽管开展了大量的工作，但大多都集中在行粒数、百粒重、干物质量等常规指标方面。淀粉、蛋白质、脂肪、赖氨酸等都是玉米籽粒中主要成分，也是评价玉米品质的重要指标，这些指标目前还有待进一步深入研究。此外，玉米产量品质方面的研究多集中于普通玉米、甜玉米和糯玉米，水肥一体化灌溉条件下甜糯玉米的产量品质研究还有待进一步深入。

编辑：季鑫

审核专家：山西省农业种子总站研究员 姚宏亮