滴施海藻肥对玉米生长及产量的影响

The Effect of Dripping Application Seaweed Fertilizer on the Growth and Yield of Maize

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2025.01.011

石帅超 Shuaichao SHI , 王畅 Chang WANG , 刘烨 Ye LIU , 陈美陵 Meiling CHEN , 唐佳玉 Jiayu TANG , 王国栋 Guodong WANG , 王笑南 Xiaonan WANG , 梁飞 Fei LIANG

1 伊犁师范大学资源与环境学院新疆伊宁 835000 School of Resources and Environment, Yili Normal University, Yining, Xinjiang 835000, China 2 新疆百诺农业科技有限公司新疆奎屯 833200 Xinjiang Bainuo Agricultural Science and Technology Co., Ltd., Kuitun, Xinjiang 833200, China 3 伊犁师范大学外国语学院新疆伊宁 835000 School of Foreign Languages, Yili Normal University, Yining, Xinjiang 835000, China 4 新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所新疆石河子 832000 Institute of Farmland Water Conservancy and Soil-Fertilizer, Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation Science, Shihezi, Xinjiang 832000, China 5 伊犁师范大学资源与生态研究所新疆伊宁 835000 Institute of Resources and Ecology, Yili Normal University, Yining, Xinjiang 835000, China

Author notes:

Correspondence to: 陈美陵(1986—)，女，硕士，讲师，主要从事英文翻译与资源环境融合研究；chenmeilinganna@sina.com Correspondence to: 梁飞(1984—)，男，博士，博士生导师，研究员，主要从事滴灌作物水肥一体化研究；liangfei3326@126.com

摘要：

为考察滴施海藻肥对玉米生长发育及其产量形成的影响，确定海藻肥在滴灌玉米生产中的最佳施用量，开展了田间小区试验。试验设置不施肥对照(CK)及海藻肥施用量分别为0、4.5、9.0、13.5、18.0 kg/hm²(H0、H1、H2、H3、H4)共6个处理，调查玉米出苗率、出苗株高、干物质转移量、生物量、产量等指标。结果表明：滴施不同量的海藻肥均可促进玉米生长，提高玉米叶面积指数和叶绿素相对含量(SPAD值)，其中H3处理的效果最好；滴施海藻肥能促进玉米地上部生物量增长和干物质转移，H3处理的干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对籽粒贡献率最高；滴施海藻肥处理的玉米产量均高于不滴施海藻肥处理的，且随着海藻肥滴施量的增加，玉米产量呈先上升再下降的趋势，其中H3处理的玉米产量最高，较CK、H0处理分别增加了35%、19%。根据玉米产量与海藻肥滴施量的拟合方程，推算出海藻肥理论最佳滴施量为13.45 kg/hm²，理论最高产量为16 470.16 kg/hm²。

关键词：

海藻肥; 滴灌施肥; 玉米; 生长发育; 干物质转移量;

Abstract：

In order to investigate the effects of dripping application of seaweed fertilizer on the growth, development, and yield formation of maize, and to determine the optimal application amount of seaweed fertilizer in dripping irrigation maize production, a field plot experiment is conducted. Six treatments are set up, including no fertilization control (CK) and seaweed fertilizer application rates of 0, 4.5, 9.0, 13.5, and 18.0 kg/hm² (H0, H1, H2, H3, H4), to investigate maize emergence rate, seedling height, dry matter transfer, biomass, yield, and other indicators. The results show that dripping application of different amounts of seaweed fertilizer can promote maize growth, increase maize leaf area index and chlorophyll relative content (SPAD value), with H3 treatment showing the best effect. Dripping seaweed fertilizer can promote the growth of aboveground biomass and dry matter transfer in maize. The dry matter transfer amount, dry matter transfer rate, and the effect on grain from dry matter transfer amount all have the best results in H3 treatment. The maize yield treated with dripping application of seaweed fertilizer is higher than that without dripping application, and with the increase of dripping application of seaweed fertilizer, the maize yield shows a trend of first increasing and then decreasing. Among them, the maize yield of H3 treatment is the highest, increasing by 35% and 19% respectively compared to CK and H0 treatments. According to the fitting equation between maize yield and the dripping application rate of seaweed fertilizer, the theoretical optimal dripping application rate of seaweed fertilizer is calculated to be 13.45 kg/hm², and the theoretical maximum yield is 16 470.16 kg/hm².

Keyword：

seaweed fertilizer; dripping irrigation fertilization; maize; growth and development; dry matter transfer amount;

玉米是我国重要的经济作物、粮食作物，在粮食作物总产量中占比超过38%^[1]。玉米膜下滴灌是将滴灌技术与覆膜种植技术相结合的一种新型灌水技术。随着滴灌技术在新疆玉米生产中的应用，玉米产量水平不断提升。玉米在15 000~18 000 kg/hm²产量水平下，生育期田间灌溉定额由漫灌的7 200~9 000 m³/hm²降至4 200~5 400 m³/hm²，节水40%左右^[2]。北疆玉米种植区开始推广“滴水出苗”膜下滴灌技术，该技术采用春季不灌水，待播种后进行“滴水出苗”的方式管理，有利于提升玉米出苗的整齐度。滴肥出苗是玉米种植户在滴水出苗的基础上，对种植技术的升级。目前，新疆市场上主要的出苗肥包括腐殖酸、海藻酸、氨基酸、磷酸脲及其相关水溶肥和出苗专用肥^[3]。李炳言等^[4]的研究发现，滴施氨基酸粉和腐殖酸钾能使玉米提早发芽，两个处理一周的出苗率均超过50%；氨基酸粉、腐殖酸钾和磷酸脲能够促进滴灌玉米的发芽，发芽率均超过90%；海藻糖、壳聚糖、腐殖酸和γ-氨基丁酸的施用有助于促进玉米生长。吉状状等^[5]的研究发现，海藻酸可通过提高甜玉米萌发期的抗氧化酶活性促进种子萌发和苗期建成，进而提高产量。因此，滴肥出苗中肥料的选择和用量一直是新疆玉米产区关注的问题。

海藻酸是一种从褐藻等藻类中提取的天然多糖，不仅具有安全无毒、全面高效、环境友好等优势，还能促进植株生长^[6]。崔赛等^[7]的研究发现，喷施海藻肥可提高作物地上部生物量，并促进作物对氮、磷、钾的吸收，利于植株生长。艾力江·麦麦提等^[8]的研究发现，采用2.5~5.0 mmol/L的海藻糖浸种处理，对甜瓜种子萌发与幼苗地上及地下部长度的提高均有显著效果。海藻酸复合磷肥显著提高了土壤有效磷含量及磷肥利用率，促进了玉米的生长发育、养分积累及产量的提高^[9]。整体上讲，施用海藻肥能够促进种子发芽和根系的生长，提高土壤酶和微生物的活性，增强作物抵抗胁迫的能力，进而有效提高作物的产量并改善品质^[10-11]，但关于海藻肥作为玉米出苗肥的应用却鲜见报道。本文考察了海藻肥用量对玉米滴肥出苗的影响，通过设置不同海藻肥施用量试验，确定了海藻肥在玉米生产中的最佳用量，可为提高玉米出苗率、促进玉米产业发展提供数据和理论依据。

1 材料与方法

试验于2021年5—10月在新疆维吾尔自治区石河子市的农业部作物高效用水石河子科学观测实验站(45°38′ N，86°09′ E)进行。试验区域属于典型的温带大陆性气候，年均气温6.5~7.2 ℃，年均降雨量115 mm，年均蒸发量1 942 mm。

1.1 供试材料

供试土壤为灌耕灰漠土，耕层土壤基本理化性状：w(有机质)为7.14 g/kg，w(碱解氮)为34.30 mg/kg，w(速效磷)为18.0 mg/kg，w(速效钾)为130.50 mg/kg，pH为8.2，土壤容重为1.67 g/cm³，田间持水量为17.7%。

供试玉米为郑单958。

供试肥料：尿素，w(N)≥46.4%，颗粒，新疆心连心能源化工有限公司；磷酸一铵，w(N)≥12%，w(P₂O₅)≥61%，粉剂，成都尼达罗农业科技有限公司；硫酸钾，w(K₂O)≥51%，粉剂，国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司；海藻肥，w(N+P₂O₅+K₂O)≥5%，w(有机质)≥45%，粉剂，劲善劲美(无锡)农业科技有限公司。

1.2 试验设计

试验共设置6个处理，分别为全程不施肥对照(CK)处理、出苗肥滴施不同梯度(0、4.5、9.0、13.5、18.0 kg/hm²)海藻肥(依次记为H0、H1、H2、H3、H4)处理。每个处理重复3次，随机区组设计，共18个小区，每个小区面积为110 m²(5.5 m×20 m)。除CK处理外，H0~H4处理的氮、磷、钾施用量和灌溉量相同，尿素、磷酸一铵、硫酸钾的施用量分别为540、270、162 kg/hm²，灌溉量为4 800 m³/hm²，具体的肥料用量、灌水施肥时间、灌水量和肥料施用次数按照生育期分配(见表 1)。播种采用不等行距(30+80)cm，种植模式为1管1膜2行，12.6万株/hm²；采用内镶式2.0 L/h滴灌带；各处理采用单独施肥装置，分别装有独立的水表，灌水量由供水支管与毛管连接处的水表与阀门共同控制。其他管理措施与常规的生产管理模式保持一致。

表 1

灌水、施肥时间表

项目	灌水量/ (m³·hm^-2)	施肥量/(kg·hm^-2)
项目	灌水量/ (m³·hm^-2)	尿素	磷酸一铵	硫酸钾
出苗期	163.7	0	36	0
拔节期	500.4	81	36	18
小喇叭口期	610	81	45	27
大喇叭口期	610	90	45	27
抽雄期	610	81	45	36
开花期	610	81	27	22.5
吐丝期	610	72	18	18
籽粒建成期	594.3	54	18	13.5
乳熟期	491.6	0	0	0
合计	4 800	540	270	162

1.3 测定项目及方法

分别在出苗期(2021年5月22日)、开花期(7月8日)、成熟期(9月10日)进行田间调查及植物样品采样；9月28日进行实收测产。

株高和茎粗：选取连续10株长势一致的玉米，用塔尺测量玉米植株底部至顶端的高度；用游标卡尺测量玉米植株第一节的茎秆粗度。

叶面积指数L_AI：选择连续的10株玉米，测量绿叶的叶长和叶宽，按式(1)和式(2)分别计算单株叶面积^[12]和L_AI。

图 1

$ \text {单株叶面积}=\sum(L \times B) \times 0.75 $

式中：L——叶长, mm；

B——叶宽, mm。

图 2

$ \text {单株叶面积}=\sum(L \times B) \times 0.75 $

叶绿素相对含量(SPAD值)：在各小区选取连续10株玉米的苞叶，采用SPAD-502型叶绿素仪进行测定，取平均值。

干物质质量：在各生育期每个处理取地上植株4株，在实验室洗净烘干，按器官(穗、茎、叶)分类，105 ℃杀青，80 ℃烘干，称取生物量。

干物质转移量=开花期茎叶干物质质量-成熟期茎叶干物质质量。

干物质转移率(%)=干物质转移量/开花期茎叶干物质质量×100%。

干物质转移量对籽粒贡献率(%)=干物质转移量/籽粒产量×100%。

籽粒成熟期测产：每小区取出20穗，称量鲜质量；风干后考种，折算标准水(14%)单位面积产量，调查其穗行数、穗粒数、千粒质量等，分析产量构成因素。

1.4 数据处理与分析

数据采用Excel 2007整理，采用SPSS 16.0进行分析，采用Origin绘图，采用LSD进行多重比较，确定差异的显著性。

2 结果分析

2.1 不同施肥处理对玉米生长的影响

不同施肥处理对玉米生长的影响见图 1，图中不同小写字母表示处理间差异达显著水平(P＜0.05)，下同。

图 1

不同施肥处理的玉米出苗率、出苗株高、SPAD值和L_AI

从图 1可以看出，滴施海藻肥可以提高玉米的出苗率，表现为H4＞H3＞H1＞H2＞CK＞H0，除H4处理的出苗率显著高于CK、H0处理的，其他处理间无显著性差异。海藻肥用量影响玉米出苗株高，整体呈抛物线变化趋势，H3处理的出苗株高较CK、H0处理的分别显著提高89%、3%。随着海藻肥施用量的增加，不同时期玉米的SPAD值均呈抛物线变化趋势，出苗期H0、H1、H2、H3处理的SPAD值显著高于CK、H4处理的，表现为H3＞H2＞H1＞H0＞H4＞CK；开花期各处理表现为H3＞H2＞H0＞H1＞H4＞CK；成熟期H3处理的SPAD值显著高于其他处理的，表现为H3＞H4＞H2＞H1＞CK＞H0；整体而言，H3处理较其他处理更能促进玉米SPAD值的提升。玉米L_AI随海藻肥用量呈抛物线变化趋势，其中H3处理的L_AI达到峰值，CK与H0处理的L_AI较小。

2.2 不同施肥处理对玉米地上部生物量的影响

不同施肥处理的玉米地上部生物量见图 2。

图 2

不同施肥处理的玉米地上部生物量

从图 2可以看出：在开花期，穗、叶、茎的生物量变化趋势为先上升再下降，其中H3处理的总生物量显著高于其他处理的；在成熟期，CK处理穗的生物量显著低于其他处理的，H3处理茎的生物量最高，H3、H4处理的叶生物量和总生物量显著高于其他处理的。在玉米整个生育期，滴施海藻肥处理的生物量均高于CK、H0处理的，表明海藻肥可促进玉米生物量的累积。

2.3 不同施肥处理对玉米开花前干物质累积和转移的影响

不同施肥处理的玉米开花前干物质累积和转移见表 2。

表 2

不同施肥处理的玉米开花前干物质累积和转移

处理	干物质累积/(kg·hm^-2)		干物质转移量/ (kg·hm^-2)	干物质转移率/%	干物质转移量对籽粒贡献率/%
处理	成熟期	开花期	干物质转移量/ (kg·hm^-2)	干物质转移率/%	干物质转移量对籽粒贡献率/%
CK	5 054.74 c	8 321.89 d	3 267.15 c	39.26 ab	26.48 ab
H0	5 999.36 b	9 080.44 c	3 081.08 c	33.93 c	22.08 b
H1	6 784.44 a	11 070.96 b	4 286.52 b	38.72 b	27.76 ab
H2	6 851.88 a	11 410.56 b	4 558.68 b	39.95 ab	28.46 ab
H3	6 995.17 a	12 308.12 a	5 312.95 a	43.17 a	31.96 a
H4	6 739.40 a	11 174.37 b	4 434.97 b	39.69 ab	27.48 ab
注：1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05)，下同

由表 2可知：H3处理的干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对籽粒贡献率最大；不同处理的干物质转移量表现为H3＞H2＞H4＞H1＞CK＞H0；干物质转移量对籽粒贡献率为22%~32%；开花期，H3处理的干物质累积显著高于其他处理的，较CK、H0处理的分别增加48%、36%；滴施海藻肥处理的干物质累积在成熟期无显著差异，但均显著高于CK、H0处理的。以上表明滴施海藻肥可以促进玉米干物质转移，H3处理更有利于玉米干物质累积和转移。

2.4 不同施肥处理对玉米籽粒产量及构成因素的影响

不同施肥处理的玉米籽粒产量及构成因素见表 3。

表 3

不同施肥处理的玉米籽粒产量及构成因素

处理	穗长/cm	穗粗/cm	穗行数/行	穗粒数/粒	千粒质量/g	籽粒产量/(kg·hm^-2)
CK	16.835 b	4.675 a	34.70 ab	15.30 a	339.292 cd	12 337.80 c
H0	16.475 b	4.480 b	32.75 ab	14.50 ab	315.760 d	13 952.56 bc
H1	16.905 b	4.525 b	32.45 ab	15.00 ab	361.862 bc	15 442.06 ab
H2	17.075 ab	4.535 b	35.65 a	14.60 ab	394.299 ab	16 019.56 ab
H3	17.840 a	4.705 a	31.70 b	14.75 ab	414.483 a	16 623.27 a
H4	17.090 ab	4.530 b	33.10 ab	14.20 b	380.449 abc	16 136.98 a

从表 3可以看出：H3处理的穗长显著高于CK、H0处理的；H1、H2、H4处理的穗粗均显著低于CK处理的；各处理的籽粒产量总体表现为H3＞H4＞H2＞H1＞H0＞CK，其中H3、H4处理的籽粒产量显著高于CK、H0处理的；H3处理的籽粒产量最高，较CK、H0处理的分别增产35%、19%；与CK、H0处理相比，H1~H4处理分别增产25%~35%、11%~19%。

滴施不同梯度海藻肥处理的玉米籽粒产量曲线见图 3。

图 3

滴施不同梯度海藻肥处理的玉米籽粒产量曲线

从图 3可以看出：随着海藻肥施用量的增加，玉米籽粒产量整体呈先上升后下降的抛物线；海藻肥施用量为13.5 kg/hm²时玉米籽粒产量最高，为16 623.27 kg/hm²。将玉米籽粒产量(y)与海藻肥施用量(x)进行拟合，得到拟合方程y=-13.846x²+372.56x+13 964，R²=0.985，推导出海藻肥理论最佳施用量为13.45 kg/hm²，理论最大产量为16 470.16 kg/hm²。

3 讨论

3.1 滴施不同梯度海藻肥对玉米生长的影响

海藻肥能有效提高苹果叶鲜质量和叶面积^[13]，改善葡萄长叶宽^[14]。王修康等^[15]发现滴施海藻肥可以显著提高玉米的株高、SPAD值、叶面积，与本试验的结果相似。H3处理的玉米出苗株高较CK、H0处理的分别提高89%、3%，主要原因可能是海藻肥对玉米植株的生长具有刺激促进作用，也可能与海藻肥能够促进植株对氮、磷、钾养分的吸收有关，进而达到促进生长的效果^[16]。在SPAD值方面，H3处理显著高于CK处理，验证了海藻肥可提高叶片中的叶绿素含量，有利于叶绿素的合成^[17]。在成熟期，干物质转移量与产量密切相关，随着玉米干物质生产量的增加，籽粒获得的光合作用产物占比也增大。试验结果表明，滴施海藻肥可以有效提高玉米的生物量及干物质的转移量。

3.2 滴施不同梯度海藻肥对玉米产量的影响

玉米生长过程中需要大量的养分，海藻肥中含有的植物激素能更好地促进玉米生长及根系的发育，为高产奠定了基础^[18]。在产量方面，随着海藻肥施用量的增加，玉米产量呈先上升后下降的趋势，这与姜洁等^[19]的研究结果一致。与CK、H0处理相比，滴施海藻肥能有效提高玉米的产量。海藻肥提取物中含有海藻酸、甜菜碱、海藻多糖、植物激素等多种有机物质，具有一定的增产增效作用^[20-21]，与其他常规肥料拌匀后施入土壤中，有利于提高作物的产量^[22]。

4 结语

与CK、H0处理相比，滴施海藻肥处理的玉米出苗率、出苗株高、SPAD值、L_AI、地上部生物量、干物质累积、产量等指标均得到了提升，其中H3处理表现较理想，产量为16 623.27 kg/hm²，较CK、H0处理的分别增产35%、19%。H2、H3处理对玉米生长及产量的影响无显著性差异，因此可选用H2处理以降低肥料成本。综上所述，滴施海藻肥可以有效促进玉米生长发育、提高玉米产量；海藻肥理论最佳施用量为13.45 kg/hm²，理论最大产量为16 470.16 kg/hm²。因此，玉米出苗水中海藻肥的建议用量为12~14 kg/hm²。

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