龔 林,李志濱,曾 娥 ,程鳳嫻,鄧蘭生 ,張承林,胡克緯,涂攀峰,4
(1.東莞一翔液體肥料有限公司/廣東省液體肥料工程技術研究中心,廣東 東莞 523135;2.華南農業(yè)大學資源環(huán)境學院,廣東 廣州 510642;3.廣東省耕地肥料總站,廣東 廣州 510500;4.仲愷農業(yè)工程學院園藝園林學院,廣東 廣州 510225)
【研究意義】肥料利用率依然低下,單位面積施肥成本高,勞動強度大等是限制我國農業(yè)高效生產的重要因素。發(fā)展優(yōu)質高效農業(yè)為液體肥料的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。植物生長調節(jié)劑能提高肥效、減少固定、揮發(fā)、淋失、提高肥效作用和養(yǎng)分貢獻率,利于吸收轉化,延長肥效期,改良或修復土壤,調節(jié)土壤供肥保肥能力,提高作物品質。其中蕓苔素內酯、胺鮮酯和黃腐酸作為植物生長調節(jié)劑已廣泛應用到對作物生長發(fā)育及產量、品質的調控上,以浸種、噴施較多,對于蕓苔素內酯、胺鮮酯和黃腐酸添加到液體肥料中對作物養(yǎng)分吸收及肥料利用率的影響則鮮有報道?!厩叭搜芯窟M展】前人研究發(fā)現(xiàn),蕓苔素內酯能夠促進種子萌發(fā)[1-2];促進作物的生長發(fā)育,提高作物的產量,如水稻、油茶、黃瓜等[3-5];可以幫助作物減輕或克服環(huán)境脅迫[6]。羅樹生等[7]研究發(fā)現(xiàn),DA-6灌根可提高菠菜葉片硝酸還原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸轉移酶(GOGAT)的活性,對菠菜的氮素代謝具有促進作用。單守明等[8]研究發(fā)現(xiàn),葉面噴施DA-6能調節(jié)草莓葉片葉綠體光化學反應和Rubisco活性,同時影響葉片的凈光合作用速率。黃腐酸在小麥、玉米、水稻、辣椒等[9-12]上施用都可獲得增產效益。黃腐酸增加作物產量的直接因素是提高種子發(fā)芽率和出苗率,保全苗;促進根系生長,提高根系活力;增加植株葉面積,提高葉綠素含量,增加光合作用強度;增加穗粒數(shù)、千粒重,降低空穗率,提高作物產量[13-15]?!颈狙芯壳腥朦c】植物生長調節(jié)劑常規(guī)噴施耗時費工,不可控因素較多,利用滴灌的方式將植物生長調節(jié)劑復配到液體肥料中同時施入到作物根系附近,節(jié)省人工成本的同時對作物的生長、液體肥料的養(yǎng)分利用率也將起到積極的作用,通過試驗對比尋找最適宜的植物生長調節(jié)劑濃度及配比方案也成為解決問題的核心?!緮M解決的關鍵問題】通過大田滴灌試驗,研究了添加不同濃度及配比植物生長調節(jié)劑蕓苔素內酯、胺鮮酯、生化黃腐酸后液體肥對甜玉米不同時期養(yǎng)分吸收的影響,分析不同處理對液體肥料利用率的影響,為在液體肥料中合理復配植物生長調節(jié)劑以及研發(fā)多功能液體肥提供參考。
大田試驗地點位于廣州市增城區(qū)小樓鎮(zhèn)棠廈村,2017年7月29日玉米種子播于育苗盤,8月11日移栽,定植3 d后開始施肥。
供試甜玉米(Zea maysL.saccharataSturt)為華美甜168。試驗選用肥料為廣東綠興生物科技有限公司生產的液體混合肥(N∶P2O5∶K2O=10-5-17)。植物生長調節(jié)劑選用蕓苔素內酯(BR)、胺鮮酯(DA-6)和生化黃腐酸(BFA)。BR和DA-6購自河南鄭氏化工公司,純度分別為90%和98%;BFA來自廣東梅山酵母廠,含量為27%。試驗田土壤理化性質為:pH 7.6,EC 91μS/cm,有機質19.4 g/kg,堿解氮87.75 mg/kg,速效磷75.66 mg/kg,速效鉀123 mg/kg,交換性鈣1.58 mg/kg,交換性鎂73.2 mg/kg。
試驗設施用液體肥(10-5-17),施用添加10、20、40 mg/kg BR液體肥,施用添加1 000、2 000、4 000 mg/kg DA-6液體肥,施用添加2%、4%、8%、9.45%BFA液體肥,施用添加9.45%BFA+1 000 mg/kg DA-6液體肥,施用添加9.45%BFA+2 000 mg/kg DA-6液體肥和不施肥對照14個處理(分別記為A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、B0、B1、B2、CK),每個處理3次重復,隨機排列,小區(qū)面積20 m2。試驗采取一壟雙行種植,壟距1.7 m,行距40 cm,株距30 cm,種植密度39 225株/hm2。每壟兩行作物中間挖一條施肥溝、鋪設一條滴灌帶,滴頭流量1.38 L/h,滴頭間距20 cm。
各施肥處理施用氮磷鉀總量相同。共施肥15次,分別為苗期4次,穗期6次,花粒期5次。每次施肥量為苗期30 kg/hm2,穗期60 kg/hm2,花粒期45 kg/hm2。施肥時肥料稀釋100倍,通過滴灌帶施用,各處理田間管理一致。分別在甜玉米不同生育期對各試驗小區(qū)生長一致的植株隨機采樣,其中拔節(jié)期取最后的全展葉,抽雄期及收獲期取穗位葉。
在不同生育期分別選取各處理小區(qū)中1棵長勢具有代表性的植株,取其莖葉部,置于烘箱105 ℃殺青30 min,然后80 ℃恒溫烘干至恒重,稱取重量計算干物質累積量。植株全氮、全磷、全鉀的測定采用H2SO4-H2O2消煮,其中全N采用凱氏定氮法測定;全P用鉬銻抗分光光度法測定;全K用火焰光度法測定[16]。
試驗數(shù)據(jù)采用EXCEL和SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。
干物質累積是作物形成產量的物質基礎。由表1可知,在3次采樣中,所有處理莖葉干物質積累量比不施肥對照均有不同程度增加。拔節(jié)期,除A4處理外,其余施肥處理莖葉干物質累積量均顯著增加,最高為B1處理。BR液體肥處理和BFA液體肥處理間差異不顯著,DA-6處理整體表現(xiàn)比其他處理差。抽雄期,A8處理莖葉干物質累積量最低,甚至低于不加植物生長調節(jié)劑的A0處理,其余施肥處理間無顯著差異。收獲期時,BR處理隨著BR添加量的增高干物質累積量呈現(xiàn)降低的趨勢;DA-6處理干物質累積量隨著DA-6添加量的增高而增高;BFA處理隨著BFA添加量的增高呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢。所有處理中,B1處理干物質累積量最大。
表1 不同處理對甜玉米莖葉干物質累積量的影響(g/株)Table 1 Effects of different treatments on dry matter accumulation of stems and leaves of sweet corn (g/plant)
2.2.1 對甜玉米不同部位氮素含量的影響 表2顯示,隨著生育期的進行,甜玉米莖葉氮含量呈下降的趨勢,最大值出現(xiàn)在拔節(jié)期,此時添加植物生長調節(jié)劑BR、DA-6和BFA對甜玉米莖葉氮含量均有不同程度的促進作用。與A0相比,BR各處理莖葉含氮量顯著增加,最大增幅(A1)為46.52%;DA-6處理中A5、A6處理較A0處理差異顯著,相較A0處理增幅最大的達41.41%(A6);BFA處理中隨著添加濃度的增高莖葉氮含量均有小幅下降;B0、B1、B2處理較A0處理無顯著差異。抽雄期,A1處理地上部莖葉氮含量相比A0處理有所下降,其余施肥處理較A0處理無顯著差異。收獲期,A7處理莖葉氮含量達到最大值,較A0處理增加18.11%,而其余施肥處理較A0處理無顯著差異;籽粒、苞葉和穗芯氮含量A6處理增幅最大。
表2 添加植物調節(jié)劑后甜玉米各部位氮素含量(g/kg)Table 2 Effect of liquid fertilizer with plant regulator on nitrogen contents (g/kg) in various parts of sweet corn
表3 添加植物調節(jié)劑后甜玉米各部位磷素含量(g/kg)Table 3 Effect of liquid fertilizer with plant regulator on phosphorus content (g/kg) in various parts of sweet corn
2.2.2 對甜玉米不同部位磷素含量的影響 隨著生育期的進行,CK莖葉磷含量呈上升的趨勢,在收獲期達最大值(表3)。拔節(jié)期,添加植物生長調節(jié)劑BR、DA-6和BFA對甜玉米莖葉磷含量有不同程度的促進作用,BFA處理中,A7處理較A0處理提高18.03%。收獲期,與A0處理相比,A1~A8處理莖葉磷含量無顯著差異,A9、B0、B1、B2處理顯著降低,最小值出現(xiàn)在B1處理,較A0處理降幅達21.24%;與A0處理和CK相比,其他施肥處理苞葉和穗芯磷含量顯著降低。
2.2.3 對甜玉米不同部位鉀素吸收及累積量的影響 甜玉米莖葉鉀含量隨著生育期的進行呈下降趨勢,最大值出現(xiàn)在拔節(jié)期。拔節(jié)期添加植物調節(jié)劑BR、DA-6和BFA對甜玉米莖葉鉀含量有不同程度的促進作用。相比A0處理,BR處理中A1處理莖葉鉀含量提高12.7%;DA-6處理中A6處理提高14.32%;BFA處理中A7處理提高12.92%;B0、B1、B2處理較A0處理無顯著差異。抽雄期,相比A0處理,BFA處理中A8、A9處理莖葉鉀含量有所增加,其余施肥處理無顯著差異。收獲期,莖葉鉀含量A7處理比A 0處理增長21.19%,其余施肥處理與A0處理相比無顯著差異;與A0處理相比,其他施肥處理籽粒與苞葉和穗芯鉀含量差異不顯著。
表4 添加植物調節(jié)劑后甜玉米各部位鉀素含量(g/kg)Table 4 Effect of liquid fertilizer with plant regulator on potassium contents (g/kg) in various parts of sweet corn
表5顯示,植物生長調節(jié)劑BR、DA-6和BFA對養(yǎng)分利用率有不同程度的促進作用。與A0處理相比,DA-6處理中A6處理氮素養(yǎng)分利用率提高達83.40%;其他處理對氮素養(yǎng)分利用率提高也有明顯的促進作用。對于磷素養(yǎng)分,DA-6處理中A6處理同樣具有最高的磷素養(yǎng)分利用率,增幅較A0處理達105.48%;同時BFA處理中A7處理增幅達92.65%。對于鉀素養(yǎng)分,與A0處理相比,DA-6處理中A6處理仍然表現(xiàn)優(yōu)異,增幅達81.32%。
表5 不同處理對肥料養(yǎng)分利用率的影響Table 5 Effects of different treatments on fertilizer nutrient utilization rate (%)
由表6可知,添加植物生長調節(jié)劑處理甜玉米產量均高于單施液體肥處理,同時甜玉米產量與不施肥對照差異顯著,增產較明顯。BR處理甜玉米產量隨著植物生長調節(jié)劑的增加而減少,其中A3處理甜玉米產量較A1處理低6.54%;DA-6處理甜玉米產量隨著添加劑的增加而增加,A6處理甜玉米產量最高,達到614.96 kg/667m2,BFA處理類似于BR處理,隨著植物生長調節(jié)劑濃度的增高甜玉米產量出現(xiàn)一定程度的下降。A7處理甜玉米產量達到所有處理的最高值,為639.92 kg/667m2,比不添加植物生長調節(jié)劑的A0處理(559.59 kg/667m2)增產14.3%,比不施肥對照(326.34 kg/667m2)增產達96%。
表6 不同處理對甜玉米產量的影響Table 6 Effects of different treatments on the yield of sweet corn
作物的最終產量依賴于光合作用,前人大量研究表明肥料植物生長調節(jié)劑可以提高光合速率,從而使光合產物增加,同時促進光合產物的運輸,進而調節(jié)植株營養(yǎng)的分配,最終實現(xiàn)增產。干物質積累源于植物光合作用制造的有機物,它是形成經濟產量的物質基礎,玉米生長過程實際上就是干物質積累與分配的過程。由于甜玉米的干物質累積量在各器官的分配隨生長中心的轉移會發(fā)生變化[17],抽雄期后干物質分配逐漸由葉片轉為莖葉部,授粉后,各器官干物質開始向籽粒部轉移。試驗結果也證實,添加植物生長調節(jié)劑能維持莖葉旺盛的生長趨勢,為后期更多干物質向籽粒的轉移提供可能。在收獲期未添加植物生長調節(jié)劑的處理干物質大部分累計到籽粒,莖葉部干物質累積量呈現(xiàn)較明顯的下降趨勢。同樣發(fā)現(xiàn),添加了植物生長調節(jié)劑的處理莖葉干物質累積量在收獲期仍能維持一個較高的水平,這也將促進最終玉米棒產量的形成。
植物生長調節(jié)劑由于土壤對養(yǎng)分有固定的作用,已有研究表明植物生長調節(jié)劑能促進根系養(yǎng)分吸收能力的增強[18-19],同時對作物代謝功能也起到一定的促進作用。土壤中根系吸收養(yǎng)分能力的差異勢必會在地上部分表征出來。在甜玉米生長前期添加一定濃度的植物生長調節(jié)劑在提高作物根系吸收能力的同時也有助于光合作用的進行,增強光能利用效率與光合產物的運轉,會有助于促進甜玉米的營養(yǎng)生長,使莖稈增粗、葉片生長勢增強,為籽粒的形成提供了良好的營養(yǎng)環(huán)境。與干物質轉移規(guī)律類似,在進入灌漿期,莖葉中的大部分養(yǎng)分會輸向籽粒中,這也將造成收獲期莖葉中養(yǎng)分含量的下降,尤其是氮鉀的含量。
蕓苔素內酯(BR)被作物根系吸收后,能促進根系發(fā)育,增強光合作用以及能提高作物抗逆性等作用。胡玉玲等[20]研究施肥和噴施蕓苔素內酯對油茶春葉養(yǎng)分影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)蕓苔素內酯對葉片氮含量、鉀含量影響差異不顯著,對葉片磷含量影響差異顯著,與本研究的結果不一致,造成的原因可能是由于不同作物養(yǎng)分吸收規(guī)律的差異所致。DA-6可調節(jié)植物體內的激素的活性與平衡,提高葉片光合效率等作用。作為一種細胞分裂素類植物生長調節(jié)劑,根施模式下對對根系的促進效果非常明顯,馮乃杰等[21]研究發(fā)現(xiàn)DA-6能顯著提高大豆的根系生長,沈方科等[22]研究表明,磷酸二氫鉀結合DA-6、黃腐酸等植物生長調節(jié)劑進行噴施,能促進烤煙生長,調控不同部位煙葉氮、磷、鉀含量。本研究結果中隨著DA-6濃度的提高,甜玉米莖葉中不同時期氮磷鉀含量也呈現(xiàn)不同的趨勢,作為一種調節(jié)劑,如何通過合適的DA-6的濃度來調控作物不同生育期葉片中養(yǎng)分的含量也將是后期研究關注的方向。黃腐酸作為一種小分子量類生物刺激素,是腐殖酸中最有活性的部分,更容易被作物所吸收,對作物的生長和土壤中養(yǎng)分離子的吸收也有積極的促進作用,尤其是提高根系對氮的吸收[23]。郝青等[19]研究表明,施用含有10%~25%腐植酸的復混肥,玉米籽粒產量和整株吸氮量均顯著提高,氮肥利用率提高11.93%~23.37%。陳振德等[24]研究表明,尿素與占其用量10%的腐植酸配合施用對玉米的產量和氮肥利用率綜合效果較好。這與本研究結果一致,同時也發(fā)現(xiàn)隨著黃腐酸濃度的增高,莖葉中氮素含量呈現(xiàn)下降的趨勢,因此在實際應用中必須嚴格控制肥料中腐殖酸的含量。
添加植物生長調節(jié)劑BR、DA-6和BFA對養(yǎng)分利用率有不同程度的促進作用,試驗結果氮肥、磷肥、鉀肥的利用率變化基本一致。BR、DA-6、BFA作為生長促進劑,通過調控根系提高作物對肥料的吸收能力和需求,提高養(yǎng)分利用率。同一液體肥料處理下,氮肥利用率>磷肥利用率>鉀肥利用率,主要原因可能為大田試驗期間遇到臺風暴雨,強降水對鉀有強烈的淋洗損失;其次是施用肥料N∶P2O5∶K2O=10-5-17,不符合玉米氮磷鉀吸收比例3.27∶1∶2.84[25],過多的鉀不能被完全吸收,導致本試驗鉀肥利用率低于我國平均水平的43%,因此也造成一定程度的浪費。
添加植物生長調節(jié)劑BR、DA-6和BFA后液體肥對甜玉米的生育進程沒有影響。添加植物生長調節(jié)劑后液體肥對玉米苗期莖葉有明顯的促進生長效果,莖葉干物質積累量增加進而促進產量的提高,隨著生育期的進行,甜玉米莖葉氮、磷、鉀含量都有不同程度的下降。3種植物生長調節(jié)劑對玉米鮮苞產量的最大增產效果BR< DA-6< BFA,施用濃度分別為0.1、40、200 mg/kg,產量增幅分別為7.91%、9.89%、14.36%。推薦植物生長調節(jié)劑BR施用濃度0.1 mg/kg,DA-6施用濃度40 mg/kg,BFA施用濃度200 mg/kg,B0、B1、B2處理中以DA-6施用濃度10 mg/kg且含BFA 945 mg/kg的液體肥(B1)處理效果最佳。