4.3 玉米的施肥技术
4.3.1 玉米的需肥量
玉米是耗肥的高光效作物,佟屏亚综合全国16篇玉米需肥规律的研究资料计算,每生产100千克玉米籽粒需纯氮2.84千克、P2O51.22千克、钾2.49千克,其比例为1∶0.43∶0.87。因此,施肥量应根据产量指标、地力基础、肥料质量、肥料利用率、密度、品种等因素灵活运用。合理增加施肥量,采用适宜的氮、磷、钾比例,是不断提高玉米产量的重要措施。美国玉米世界高产纪录(1415千克/亩)的施肥指标是:每亩施优质猪粪3250千克,纯氮30千克,P2O517.1千克,K2O21.4千克。
4.3.2 施肥量计算
施肥量(千克)=[产100千克籽粒所需养分量(千克)×计划产量(100千克)-土壤养分供应量(千克)×土壤养分利用率]/肥料养分含量/肥料养分当年利用率
土壤养分供应量(千克)=熟土层质量(15万千克×土壤某养分的测定值(毫克/千克×10-6))
例如:如果土壤碱解氮的测定值为120毫克/千克,有效磷含量测定值为40毫克/千克,速效钾含量测定值为90毫克/千克,则1亩地土壤有效碱解氮的总量=15万千克×120毫克/千克×10-6=18千克,有效磷总量为6千克,速效钾总量为13.5千克。
由于土壤多种因素影响土壤养分的有效性,土壤中所有的有效养分并不能全部被玉米吸收利用,需要乘上一个土壤养分校正系数(利用率)。我国各省配方施肥参数研究表明,碱解氮的校正系数在0.3~0.7之间;Olsen法有效磷校正系数在0.4~0.5之间,速效钾的校正系数在0.5~0.85之间。
氮磷钾化肥利用率为氮30%~35%、磷10%~20%、钾40%~50%。
若按生产900千克/亩籽粒,每生产100千克玉米籽粒需纯氮2.84千克,土壤碱解氮的测定值为120毫克/千克,土壤养分校正系数0.4,氮当年利用率为30%计算,亩施尿素用量为:
施尿素量(千克)=[产100千克籽粒所需养分量(千克)×计划产量(100千克)-土壤养分供应量(千克)×土壤养分利用率]/肥料养分含量/肥料养分当年利用率=[(2.84×9)-(150000×120×10-6)×0.4]/0.46/0.3=133.3千克
4.3.3 玉米干物质的积累与分配
玉米植株的生长过程,实际上是干物质不断积累的过程,而干物质的积累与合理施肥密切相关。干物质的来源主要是植株光合作用制造的营养物质,其次是来自植株吸收的矿物质。干物质生产是形成玉米经济产量的物质基础,提高干物质生产能力和籽粒生产效率,是增加玉米籽粒产量的根本途径。
玉米植株个体和群体的干物质积累过程均表现出规律性的变化。植株的生长速度在生育前期和后期较低,中期较高,植株干重与时间的关系表现为S形曲线。
指数增长期出苗—拔节期。其特点是干物质重量增加量与初始重量成正比,而与时间成指数关系。此期主要增重器官是叶,其次是根。指数增长末期正值拔节期,玉米由营养生长转向营养生长与生殖生长并进。此时正是前期肥水管理的关键时期。
直线增长期拔节—抽丝期。此期的特点是干物质增加量与时间成正比,增长速度快,是生长最旺盛的时期。主要增重器官是茎叶,其此是根。雌雄穗进入旺盛分化时期,玉米由营养生长和生殖生长并进开始过渡到生殖生长期。此期对水分和矿质营养的需求量很大,是肥水管理的关键时期。
缓慢增长期抽丝—成熟期。干物质积累速度逐渐降低。此期主要增重器官是籽粒和穗轴。单株干物质重量到乳熟期进入高峰,以后随着叶片等营养器官干物质向生殖器官转移而重量减轻,而雌穗干重则明显增加。这一时期是玉米经济产量形成的关键阶段,必须加强后期管理,防治早衰才能获得高产。
指数增长期在时间上虽然占全生育期的1/3左右,但所积累的干物质只占整株的10%左右;直线增长期和缓慢增长期在时间上也各占1/3,而积累的干物质却分别达到50%和40%。可见玉米植株干物质积累主要是在中、后期。
玉米植株干物质重量(生物产量)与籽粒产量(经济产量)的关系是很密切的。籽粒产量=生物产量×经济系数。二者乘积越大,籽粒产量越高。当然,要想提高单位面积籽粒产量,必须在提高生物产量的同时,再努力提高经济系数,才能获得高的产量。试验资料证明:亩产籽粒550千克,生物产量为1157千克,经济系数为0.48;亩产籽粒662千克,生物产量为1317千克,经济系数为0.50;亩产籽粒758千克,生物产量1441千克,经济系数为0.53。
4.3.4 玉米体内营养物质运转与分配
在玉米的生长发育过程中,每一个生育阶段对营养物质都有严格的要求。为了合理的为玉米生长发育提供充足的营养物质,就要掌握玉米营养物质运输分配的特点,以此来确定合理的施肥时期。
一般玉米在苗期到拔节期,生长较缓慢,植株较小,玉米从根中吸收和制造的养分运输中心是叶片,这时施肥主要作用是促进叶片的增长,为壮苗、壮秆、大穗打下基础。
玉米拔节后至大喇叭口期,养分运输分配中心皆由叶片转为茎秆,并开始转向生殖器官。由于此时玉米正处于雌穗小穗、小花分化期,营养生长迅速,雌雄穗分化处于盛期,需要的营养物质最多,是决定果穗大小,籽粒多少的关键时期。这时是追穗肥的最佳时期。肥水齐攻既能满足穗分化对肥水的需求,又能提高中上部叶片的光合生产能率,使运往果穗的养分多,促进结籽,增加粒重。
玉米进入抽雄以后,体内养分运输中心已由营养体转入生殖器官,养分逐渐大量供给籽粒,这还需要从土壤中吸收所需氮、磷总量40%左右的养分,同时,籽粒约计80%的重量是靠后期叶片制造的光合产物直接积累的。因此,后期土壤中缺肥,植株脱肥早衰是不能获得高产的。追施一定数量的粒肥,保证无机营养的充分供给,维持营养器官不早衰,提高光合生产率,促进营养器官中的养分向籽粒中转移。
玉米进入乳熟期后,养分运输中心主要是果穗,其中绝大部分是供给籽粒形成的。此期在栽培管理措施上主要是合理的保障供水,保持较大的绿叶面积,促进营养器官中的养分向籽粒中转移,保证粒多、粒重获取丰收。
4.3.5 玉米的施肥原则
4.3.5.1 有机肥和无机肥并重 有机肥指人畜粪尿、畜禽厩肥、高温堆肥等,一般含营养元素较全面,肥效慢而长;有机肥可增加土壤有机质,改良土壤结构,提高土壤肥力。无机肥一般营养元素单一,但具有肥效快而短的特点。所以,只有有机肥料和无机肥料合理配合使用,才能达到用地养地、提高产量的目的。
4.3.5.2 氮、磷、钾配合施用 生产上偏施氮肥的现象较为普遍,磷肥用量较少,而钾肥有的很少施用,直接影响玉米产量的提高。因为随着玉米产量的提高,玉米从土壤中吸收了更多的养分,氮、磷得到了补偿,钾肥仅靠有限的农家肥和根茬得到部分补偿,而有些地区玉米地根本不施农家肥,土壤钾肥处在只出不进的状态,因此施钾肥应该引起重视。因为钾素在玉米生长发育的整个过程中都起着重要作用,如增强酶的活性,提高光合强度(尤其在高密度栽培和弱光条件下更明显),增强抗旱能力,增强玉米的抗倒伏力,防止根系早衰等。美国高产玉米的推荐施肥方案中:土壤含K2O0~80毫克/千克,亩施K2O13.2~16.5千克;含K2O81~160毫克/千克的施9.9~13.2千克;含K2O111~240毫克/千克的施6.6~9.9千克;含K2O241~320毫克/千克的施3.3~9.9千克;大于320毫克/千克的不施。而我们大多数土地含K2O仅在100毫克/千克左右,却不施钾肥,显然是不合理的。只有氮、磷、钾配合使用,不但能满足玉米生长发育的需要,而且也能提高单一元素的利用率。
4.3.5.3 基肥、磷钾肥早施,追肥分期施 基肥可培肥地力,改良土壤结构,在玉米的整个生育期间源源不断地供给养分,要早施。玉米苗期对缺磷特别敏感,磷、钾在土壤中的移动速度较慢。因此,磷、钾肥要作基肥或种肥施用,并分层施用,增产效果才会更加显著。追肥多为氮肥,玉米在各生育期都需要氮肥,一次施用易造成氮肥流失,因此氮肥要多次分期施用。
4.3.5.4 化肥要深施 在施肥方法上,目前主要的问题是肥施的过浅。据山东省烟台农技站试验,化肥深施入土3.3~9.9厘米,碳氨比撒施增产4.7%和12.1%,尿素增产5.8%和10%。另据美国试验,磷肥的最佳深度是10.4~11.9厘米,其效果比浅撒施提高2~3倍。因此,增施磷肥,使用钾肥,深施化肥,应当是今后高产玉米栽培狠抓的关键环节之一。
4.3.5.5 套种玉米除了遵循以上原则外,还应掌握“轻施苗肥,重施穗肥,巧施粒肥”的原则
小麦套种玉米,由于田间环境条件的改变。在共生期间,两种作物相互影响,相互制约。尤其玉米生长前期,生长较缓慢,受小麦的影响较大。如果此时玉米肥力不足,生长势就差,受小麦荫蔽就越严重,会导致整个植株发育不良。即使在后期重施肥,也不可能使这种状况改变,反而会因此使玉米植株形成“头重脚轻”,导致倒伏减产。1989年试验表明:施苗肥的比不施苗肥的玉米产量减少30.9%,其中单穗重降低42.5克,千粒重减少62.8克。苗期施肥量应占总追肥量的20%~25%。而套种玉米进入拔节期(6月20日左右),这一阶段是玉米一生需水需肥的关键时期,对水肥极为敏感。水肥供应充足与否直接决定着穗的长度和穗粒数的多少。因此,此期应结合小麦灌水,施足穗肥。其施肥量应占总追肥量的50%~60%。在7月20日左右,套种玉米进入灌浆阶段,要施好粒肥,施肥量应占总追肥量的20%~25%,防治叶片早衰,延长叶片功能期,以保证穗大粒多。
4.3.6 玉米的施肥
4.3.6.1 基肥 基肥以有机肥为主,一般基肥中迟效性肥料约占基肥总用量的80%左右,速效性肥料占20%左右为宜。基肥可全层深施,肥料用量少时,可采用沟施或穴施方法。基肥数量较多时,可在耕前将肥料均匀的撒在地面上,结合耕地翻入土内。
基肥用量,一般应占总施肥量的60%左右。
4.3.6.2 种肥 种肥以速效肥为主,化肥作种肥时,用量不宜太大,避免增高土壤溶液的浓度,降低种子出苗率。一般亩施磷酸二铵10千克左右,采用条施或穴施方法进行。肥料要施在种子旁边,距种子5厘米以上。套种玉米应重视用种肥,以适量的氮、磷化肥为主,播种时肥料可施在种子旁边也可人工施在两穴玉米之间。
4.3.6.3 追肥 宜在拔节中期一次追肥,秆穗齐攻。一般早熟品种出苗后30天左右,即“喇叭口期”,追肥为好。中熟品种出苗后35天左右,追肥为好。晚熟品种出苗后40~45天,追肥为好。以分次追肥为好,重点放在攻秆和攻穗肥,辅之以提苗,攻籽肥。一般以前重后轻,即攻秆肥占60%~70%,攻穗肥占30%~40%为好。对于一些缺锌、铁、硼等微量元素土壤,在拔节、孕穗期喷施0.3%的硫酸锌或0.2%硼砂溶液均有显著的增产效果。追肥可分为苗肥、穗肥、粒肥3次。
1.苗肥 凡是套种玉米都要追苗肥,定苗后要抓紧时间追施苗肥,以速效氮肥为主,沟施或穴施均可。一般苗肥用量应占追肥总量的25%左右。
2.穗肥 玉米进入拔节后,雌雄穗分化开始,对营养物质的需求日益迫切,是需水、需肥的关键时期,也是决定果穗大小、籽粒多少的关键时期。这时重施穗肥,肥水齐攻,既能满足穗分化的肥水需求,又能提高中上部叶片的光合生产率,使运入果穗的养分多,穗大粒多、饱满,产量提高。穗肥以速效氮肥为主,采用撒施或穴施方法进行。穗肥用量应占追肥总量的50%~60%。
3.粒肥 在玉米开花授粉期施一定量的粒肥,可促进籽粒灌浆,防止叶片早衰,提高光合效率,促进粒多、粒重,获得高产。粒肥用量应占追肥总量的20%左右。
4.3.6.4 微肥的施用 玉米对锌非常敏感,如果土壤中有效锌少于0.5~1.0毫克/千克,就需要施用锌肥。土壤中锌的有效性在酸性条件下比碱性条件要高,所以现在碱性和石灰性土壤容易缺锌。长期施磷肥的地区,由于磷与锌的拮抗作用,易诱发缺锌,应给予补充。常用锌肥有硫酸锌,基施亩用量0.5~2.5千克,拌种4~5克/千克,浸种浓度0.02%~0.05%。由于锌在土壤中移动较慢,且有一定残效,以基肥施用效果最好。
4.3.7 玉米的配方施肥
测土配方施肥是以养分归还(补偿)学说、最小养分律、同等重要律、不可替代律、肥料效应报酬递减律和因子综合作用率等为理论依据,以土壤测试和肥料田间试验为基础,以确定养分的施用量和配比为主要内容,根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应,在合理施用有机肥的基础上,提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的诈骗用数量、施肥时期和施肥方法。
马玉兰等研究了宁夏不同区域、不同产量水平的玉米测土配方施肥,制定出了玉米测土配方施肥建议卡。按不同区域、不同产量水平推荐施肥量不同(表4-13、表4-14、表4-15、表4-16、表4-17、表4-18、表4-19、表4-20、表4-21、表4-22、表4-23、表4-24、表4-25)。应用测土配方施肥建议卡,首先要重视施用农家肥(亩施2000~2500千克),在此基础上按卡施用化肥。
表4-13 自流灌区玉米单质肥料配方施肥建议卡(千克/亩)
表4-14 自流灌区玉米配方肥施肥建议卡
表4-15 扬黄灌区玉米单质肥料配方施肥建议卡
表4-16 扬黄灌区玉米配方肥配方施肥建议卡
备注:配方肥水40%(22-14-4)为基施型配方肥,其追肥用尿素;配方肥40%(26-9-5)为基追通用型配方肥,基肥和追施均用此配方肥。
表4-17 宁南山区地膜玉米单质肥料配方施肥建议卡
表4-18 宁南山区地膜玉米单质肥料配方施肥量建议卡
备注:本施肥建议卡推荐的施肥方式和施肥量适宜于土壤水分不能保证的条件下施用。
表4-19 宁南山区地膜玉米配方肥配方施肥建议卡
表4-20 宁南山区地膜玉米基追通用型配方肥配方施肥建议卡
表4-21 小麦套种玉米各生育期吸收养分的累计比例
表4-22 自流灌区小麦(春麦或冬麦)套种玉米施肥量
注:P2O5用量=0.0035(5X1+3X2)-9.1,其中,X1和X2分别为小麦、玉米的产量。
表4-23 自流灌区麦套玉米
表4-24 自流灌区小麦套玉米吨粮田水平单质肥料配方施肥建议卡
表4-25 自流灌区小麦套玉米吨粮田水平配方肥配方施肥建议卡
4.3.8 常用肥料的种类及特性
4.3.8.1 氮肥
1.氮肥的作用 氮素是各类土壤普遍缺乏,作物生长发育不可缺少的重要元素,一般是决定产量水平的第一因子。
氮参与植物体内许多物质的代谢过程,促进植物生长发育。氮素不足,叶绿素含量减少,叶色变黄,影响光合作用,蛋白质合成受阻,生长缓慢,产量降低;氮肥过多,使体内大量碳水化合物较多的转变成了蛋白质等含氮化合物,合成的纤维素、果胶等构成细胞壁的原料减少,导致徒长,组织柔软,抗逆性下降,贪青,晚熟,以致倒伏、减产。
2.氮肥的种类与性质 根据氮肥中氮的形态可分为铵态氮肥、硝态氮肥、酰铵态氮肥及氰氨态氮肥。
(1)铵态氮肥 这类肥料均为水溶速效氮肥,易被作物吸收利用,不易被淋失。遇碱性物质极易引起氨的挥发,在宁夏石灰性土壤上,铵态氮肥容易发生氨气挥发而损失。
(2)硝态氮肥 这类肥料均为水溶速效氮肥,容易被淋失,在缺氧条件下,又容易被还原为氮气等气体,逸出土壤进入大气而损失。
(3)酰铵态氮肥 这类肥料在土壤中不能直接被作物吸收利用,只有在土壤微生物分泌的脲酶作用下,分解转化为碳酸氢铵后方可被作物吸收利用。
3.玉米常用的氮肥
(1)尿素 分子式为CO(NH2)2,含氮(N)46%,是含氮量最高的氮肥,为白色颗粒或针状结晶,易溶于水。尿素施入土壤后,在脲酶催化作用下能较快转化为铵态氮肥,并容易转化为硝态氮肥为作物提供氮素。
尿素氨化快慢受多种因素影响,温度高,土壤肥沃,有机质多,黏质土、中性土以及土壤相对含水量为70%~80%时,氨化较快,一般春秋季节1周左右、夏季2~3天氨化达到高峰。在水田嫌气条件下氨化作用慢。
尿素作基肥、追肥均可。尤其适合于作追肥使用。
(2)碳酸氢铵 分子式为NH4HCO3,含氮(N)16.5%~17.5%,为白色粉末结晶,易吸湿结块,易溶于水,肥效快。在常温常压下比较稳定,但当空气潮湿,温度较高时,就会分解,发生氨挥发损失。
碳酸氢铵宜作基肥,亦可作追肥,但都必须深施。
(3)硫酸铵 分子式为(NH4)2SO4,含氮(N)20.5%~21%,为白色结晶。宜于在中性和石灰性、碱性土壤上施用,可提高土壤磷和一些微量元素的有效性。但容易发性氨化挥发而损失,长期大量施用,可导致土壤板结。硫酸铵可作基肥、种肥和追肥。
(4)硝酸铵 分子式为NH4NO3,含氮(N)32%~35%,为白色结晶,吸湿性强,具有助燃性和爆炸性。硝酸铵宜作追肥和旱地基肥,但不能作种肥。
4.3.8.2 磷肥
1.磷肥的作用 磷对作物新根、嫩叶的生长,以及花和种子的形成都有重要作用。合理施用磷肥,能够促进植物生长发育,籽实饱满,改善品质,提高产量。农作物若缺磷,则生育迟缓,矮小,晚熟。
2.磷肥的种类和性质 根据磷肥的溶解性,大致分为水溶性磷肥、弱酸溶性磷肥和难溶性磷肥。磷肥容易被土壤固定,有效性下降,但不易损失,长期大量施用,会在土壤中大量积累。在宁夏土壤条件下,适宜选用水溶性速效磷肥。
3.玉米常用的磷肥
(1)过磷酸钙 简称普钙,分子式为Ca(H2PO4)2·H2O,含磷(P2O5)12%~18%,为速效磷肥,灰白色或浅灰色粉末,现在大多制成颗粒状。
普钙可用于各类作物,作基肥、种肥、追肥。可施在中性、石灰性缺磷土壤,在碱土上施用,效果更好。普钙不能与碱性肥料混施,防止有效性下降。
(2)重过磷酸钙 简称重钙,分子式为Ca(H2PO4)2,含磷(P2O5)40%~54%,是质量稳定,浓度最高的单质磷肥。其酸性、吸湿性、腐蚀性均高于普钙,制成颗粒后不易吸湿结块。
使用方法同普钙,但用量降到普钙的三分之一。
4.3.8.3 钾肥
1.钾肥的作用 钾是许多酶的活化剂,能促进光合作用和多种代谢过程。增施钾肥可提高农作物的品质,提高糖料作物和瓜果含糖量,隆低酸度,提高油料作物含油量等。钾能促进纤维素形成、维管束发育,使作物茎秆坚韧,增强农作物抗旱、抗寒、抗病虫、抗倒伏等抗逆能力。
2.钾肥的种类和性质 钾肥的性质介于氮肥和磷肥之间,不像磷肥难以移动,也不像氮肥那样容易流动和发生气态损失,其活动性显著低于氮肥,又远远超过磷肥。
3.常施用的钾肥
(1)氯化钾 分子式为KCl,含钾(K2O)60%左右,白色或淡黄色、砖红色。氯化钾是世界上最主要的钾肥品种,占钾肥总量的90%以上。
氯化钾可作基肥、追肥施用,不宜作种肥。作基肥最好与有机肥、磷肥等混合使用。
(2)硫酸钾 分子式为K2SO4,含钾(K2O)48%~52%,白色或淡黄色结晶,还有少量呈红色结晶。在酸性土壤上施用会增加酸度,在石灰性土壤上长期施用,可引起土壤板结。
硫酸钾适用各类作物和各种土壤,可作基肥、种肥、追肥,也可叶面喷施。
4.3.8.4 多元肥料含氮、磷、钾三大元素中的两种或两种以上养分的肥料,即为多元肥料,又称复混(合)肥料。
1.多元肥料的种类
(1)复合肥料
1)氮磷复合肥
①磷酸二铵 俗称二铵,分子式为(NH4)2HPO4,总养分为62%~75%,其中含氮(N)16%~21%,含磷(P2O5)46%~54%。白色单斜晶体。一般比较稳定,只有在湿、热条件下可引起氨的部分挥发。
磷酸二铵可作基肥、种肥和追肥,作基肥时应深施,不宜与碱性肥料混合使用。
②硝酸磷肥 硝酸磷肥是用硝酸分解磷矿粉,经氨化而制成的氮磷二元复合肥料,其中含氮(N)12%~26%,含磷(P2O5)12%~14%。
硝酸磷肥适宜在旱作物上施用,可作基肥、种肥和追肥。因硝酸磷肥中磷素不完全是水溶性磷,磷的效果可能不如普钙或重钙。
2)氮钾复合肥
宁夏主要使用的是硝酸钾,分子式为KNO3,总养分为57%~61%,其中含氮(N)12%~15%,含磷(K2O)45%~46%,为斜方或菱形白色晶体。
硝酸钾适用于喜钾作物,可作旱地基、追肥,不宜在稻田施用。
(2)复混肥料是指按一定要求,以现成的含不同养分的单质肥料或复合肥为原料,直接掺混或辅之以添加物,而形成的混合肥料。
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