西北旱区滴灌条件下玉米干物质积累、转运及籽粒产量对施钾量的响应

doi:10.11686/cyxb2025019

草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (12): 121-133.DOI: 10.11686/cyxb2025019

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西北旱区滴灌条件下玉米干物质积累、转运及籽粒产量对施钾量的响应

洪自强¹(), 张正珍², 苏明¹, 李翻过¹, 周甜¹, 吴宏亮¹(), 康建宏¹()

^1.宁夏大学农学院，宁夏银川 750021
^2.宁夏回族自治区种子工作站，宁夏银川 750001

收稿日期:2025-01-17 修回日期:2025-03-19 出版日期:2025-12-20 发布日期:2025-10-20
通讯作者: 吴宏亮,康建宏
作者简介:E-mail： kangjianhong@163.com
E-mail： nxuwu@163.com
洪自强（2001-），男，安徽芜湖人，在读硕士。E-mail： ziqianghong@qq.com
基金资助:
宁夏高质量发展与生态保护科技创新示范项目(NGSB-2021-3-02);宁夏区重点研发项目(2019BBF02003);宁夏粮食作物种质创制与生长调控科技创新团队(2022BSB03109)

Responses of maize dry matter accumulation， translocation and grain yield to potassium application rates under drip irrigation conditions in the arid areas of Northwest China

Zi-qiang HONG¹(), Zheng-zhen ZHANG², Ming SU¹, Fan-guo LI¹, Tian ZHOU¹, Hong-liang WU¹(), Jian-hong KANG¹()

^1.College of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.Seed Workstation of the Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan 750001，China

Received:2025-01-17 Revised:2025-03-19 Online:2025-12-20 Published:2025-10-20
Contact: Hong-liang WU,Jian-hong KANG

摘要/Abstract

摘要：

探究滴灌条件下施钾量对玉米干物质积累、转运及产量形成的影响，以期为宁夏旱区玉米高产高效栽培提供理论依据和技术支撑。于2022-2023年在宁夏银川平吉堡农场开展随机区组试验，试验共设6个钾肥处理，分别为0（K₀）、60（K₁）、120（K₂）、180（K₃）、240（K₄）和300 kg·hm^-2（K₅）。合理增钾可显著提高玉米干物质积累量，有效提高玉米花前、花后物质转运及对籽粒的贡献率，最终为产量提高奠定基础。2年间K₃处理下干物质积累量均达到最大值分别为37826和36610 kg·hm^-2，较其他处理分别显著提高6.53%~23.12%和3.62%~18.79%。2年间K₃处理下花前转运贡献率（DMRCG）最大，较其他处理分别提高14.84%~81.87%和5.61%~25.84%。2年间K₃处理花后物质积累量最大，较其他处理分别提高7.13%~17.44% （P<0.05）和1.48%~16.33%。与K₀相比，K₃处理干物质积累速率最大时的生长量（W_max）2年分别显著增加20.63%和18.47%。2年间K₃处理最大干物质积累速率（V_max）较其他处理分别显著提高4.42%~37.21%和1.52%~18.24%，K₃处理平均干物质积累速率（V_mean）较其他处理分别提高6.60%~40.50%和4.25%~22.74%。2年间K₃处理平均群体生长速率（CGR）最大，较其他处理分别提高4.75%~26.36%和2.93%~17.16%。随着施钾量的增加，玉米产量表现为先增后降趋势，K₃处理玉米籽粒产量最大，2年分别为15179和14944 kg·hm^-2，较其他处理分别提高2.29%~18.07%和4.32%~28.24%。通径分析表明，在高密度种植条件下，要进一步提升产量，首先要增加百粒重，其次考虑增加穗数和穗粒数。对产量与施钾量进行二次方程拟合，得到2022年经济最佳施钾量为167.25 kg·hm^-2，2023年为170.66 kg·hm^-2。综合分析得出，在宁夏旱区推荐玉米最佳经济施钾量为167~180 kg·hm^-2，从而达到高产高效栽培的目的。

关键词: 旱区, 玉米, 钾肥, 干物质, 产量

Abstract:

This research aimed to provide scientific and technical data to support high-yield and high-efficiency of maize cultivation in the arid region of Ningxia and investigated the effects of potassium application rates on dry matter accumulation， transport， and yield formation of maize （Zea mays） under drip irrigation. A randomized block trial was conducted in 2022 and 2023 at Pingjipu Farm， Yinchuan， Ningxia， China. The trial included six potassium fertilizer treatments： 0 （K₀）， 60 （K₁）， 120 （K₂）， 180 （K₃）， 240 （K₄）， and 300 kg·ha^-1 （K₅）. Appropriate potassium supplementation significantly enhanced dry matter accumulation and improved both pre- and post-anthesis substrate translocation efficiency， thereby establishing the foundation for yield improvement. The K₃ treatment achieved maximum dry matter accumulation of 37826 kg·ha^-1 in 2022 and 36610 kg·ha^-1 in 2023. These values significantly exceeded those of other treatments by 6.53%-23.12% and 3.62%-18.79%， respectively. The pre-anthesis dry matter translocation contribution rate under the K₃ treatment was 14.84%-81.87% （2022） and 5.61%-25.84% （2023） higher than other treatments. Post-anthesis dry matter accumulation in K₃ increased by 7.13%-17.44% （P<0.05） and 1.48%-16.33% across the two years. Compared with K₀， K₃ exhibited 20.63% （2022） and 18.47% （2023） higher biomass at maximum biomass accumulation. The maximum dry matter accumulation rate under K₃ surpassed other treatments by 4.42%-37.21% （2022） and 1.52%-18.24% （2023）， while the mean accumulation rate increased by 6.60%-40.50% and 4.25%-22.74%， in 2022 and 2023， respectively. The K₃ treatment also achieved the highest mean crop growth rate （CGR）， exceeding other treatments by 4.75%-26.36% and 2.93%-17.16% in 2022 and 2023， respectively. Maize yield initially increased then decreased with increasing potassium application rates， peaking under K₃ at 15179 kg·ha^-1 （2022） and 14944 kg·ha^-1 （2023）， corresponding to average yield improvements of 2.29%-18.07% and 4.32%-28.24%， respectively， over other treatments. Path analysis revealed that under high-density planting conditions， prioritizing enhancement of 100-grain weight， followed by ear number and kernel number per ear could further boost yields. Quadratic regression analysis identified optimal economic potassium rates of 167.25 kg·ha^-1 （2022） and 170.66 kg·ha^-1 （2023）. Integrated analysis therefore demonstrates that the recommended optimal economic potassium application rate for maize in arid regions of Ningxia ranges from 167 to 180 kg·ha^-1， thereby achieving the dual objectives of high-yield and resource-efficient cultivation.

Key words: arid region, maize, potassium fertilizer, dry matter, yield

洪自强, 张正珍, 苏明, 李翻过, 周甜, 吴宏亮, 康建宏. 西北旱区滴灌条件下玉米干物质积累、转运及籽粒产量对施钾量的响应[J]. 草业学报, 2025, 34(12): 121-133.

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图/表 12

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生育时期 Growth period	2022			2023
生育时期 Growth period	灌水定额 Irrigation quota （m³·hm^-2）	灌水次数 Number of times of irrigation	灌水总量 Amount of irrigation （m³·hm^-2）	灌水定额 Irrigation quota （m³·hm^-2）	灌水次数 Number of times of irrigation	灌水总量 Amount of irrigation （m³·hm^-2）
S	240	1	240	240	1	240
VE~V6	240	1	240	240	1	240
V6~V12	280	3	840	280	3	840
V12~VT	300	2	600	320	2	640
VT~R3	300/320/350	3	970	350	3	1050
R3~R6	200	1	200	200	1	200
合计Total		11	3090		11	3210

生育时期 Growth period	2022			2023
生育时期 Growth period	灌水定额 Irrigation quota （m³·hm^-2）	灌水次数 Number of times of irrigation	灌水总量 Amount of irrigation （m³·hm^-2）	灌水定额 Irrigation quota （m³·hm^-2）	灌水次数 Number of times of irrigation	灌水总量 Amount of irrigation （m³·hm^-2）
S	240	1	240	240	1	240
VE~V6	240	1	240	240	1	240
V6~V12	280	3	840	280	3	840
V12~VT	300	2	600	320	2	640
VT~R3	300/320/350	3	970	350	3	1050
R3~R6	200	1	200	200	1	200
合计Total		11	3090		11	3210

年份 Year	处理 Treatment	花前转运量 DMR （kg·hm^-2）	花前转运率 DMRE （%）	花前转运贡献率 DMRCG （%）	花后积累量 DMA （kg·hm^-2）	花后积累贡献率 DMAC （%）
2022	K₀	2496.20d	18.00c	14.89c	16178.22d	85.11a
	K₁	4071.84c	25.88b	22.30b	17036.04c	77.98b
	K₂	5060.46a	30.63a	23.58ab	17492.74b	74.91cd
	K₃	5216.28a	30.23a	27.08a	18740.72a	74.06d
	K₄	4801.65ab	29.86a	21.39b	17092.65c	74.72cd
	K₅	4560.42b	29.34a	20.58b	15957.90d	76.44bc
2023	K₀	1485.55b	13.26ab	8.82b	18878.95e	91.19a
	K₁	1518.34b	13.21b	8.67b	19642.89d	91.34a
	K₂	1841.25a	14.99ab	10.33ab	20861.20b	89.68ab
	K₃	1998.07a	15.33ab	10.91a	21961.62a	89.09b
	K₄	1881.24a	15.18ab	9.82ab	21641.23a	90.18ab
	K₅	1708.10ab	15.71a	9.28ab	20230.82c	90.72ab
年份Year （Y）		**	**	**	**	**
施钾量Potassium application （K）		**	**	**	**	**
年份×施钾量Y×K		**	**	**	**	**

年份 Year	处理 Treatment	花前转运量 DMR （kg·hm^-2）	花前转运率 DMRE （%）	花前转运贡献率 DMRCG （%）	花后积累量 DMA （kg·hm^-2）	花后积累贡献率 DMAC （%）
2022	K₀	2496.20d	18.00c	14.89c	16178.22d	85.11a
	K₁	4071.84c	25.88b	22.30b	17036.04c	77.98b
	K₂	5060.46a	30.63a	23.58ab	17492.74b	74.91cd
	K₃	5216.28a	30.23a	27.08a	18740.72a	74.06d
	K₄	4801.65ab	29.86a	21.39b	17092.65c	74.72cd
	K₅	4560.42b	29.34a	20.58b	15957.90d	76.44bc
2023	K₀	1485.55b	13.26ab	8.82b	18878.95e	91.19a
	K₁	1518.34b	13.21b	8.67b	19642.89d	91.34a
	K₂	1841.25a	14.99ab	10.33ab	20861.20b	89.68ab
	K₃	1998.07a	15.33ab	10.91a	21961.62a	89.09b
	K₄	1881.24a	15.18ab	9.82ab	21641.23a	90.18ab
	K₅	1708.10ab	15.71a	9.28ab	20230.82c	90.72ab
年份Year （Y）		**	**	**	**	**
施钾量Potassium application （K）		**	**	**	**	**
年份×施钾量Y×K		**	**	**	**	**

年份 Year	处理 Treatment	方程参数 Parameters of equation			R²	干物质积累参数Dry matter accumulation parameters
年份 Year	处理 Treatment	A	B	K	R²	T_max （d）	W_max （g）	V_max （g·plant^-1·d^-1）	V_mean（g·plant^-1·d^-1）
2022	K₀	401.90	20.93	0.06	0.99	5.85bc	200.95f	6.02c	8.05c
	K₁	438.78	24.57	0.07	0.98	5.92ab	219.39d	7.22b	9.70b
	K₂	453.10	27.77	0.07	0.99	5.99a	226.55b	7.91a	10.61a
	K₃	484.81	25.30	0.07	0.99	5.91ab	242.41a	8.26a	11.31a
	K₄	445.82	21.28	0.06	0.99	5.81c	222.91c	7.10b	9.86b
	K₅	418.89	21.65	0.07	0.99	5.82c	209.45e	6.76b	9.40b
2023	K₀	421.96	15.24	0.05	0.99	5.75b	210.98e	5.10f	6.20e
	K₁	440.51	15.27	0.05	0.99	5.75b	220.25d	5.35d	6.52d
	K₂	468.68	15.17	0.05	0.99	5.73b	234.32c	5.76c	7.12c
	K₃	499.88	14.14	0.05	0.99	5.68c	249.94a	6.03a	7.61a
	K₄	481.81	15.46	0.05	0.99	5.75b	240.90b	5.94b	7.30b
	K₅	442.17	15.54	0.05	0.99	5.79a	221.08d	5.26e	6.27e
年份Year （Y）		-	-	-	-	**	**	**	**
施钾量Potassium application （K）		-	-	-	-	*	**	**	**
年份×施钾量Y×K		-	-	-	-	**	**	**	**

西北旱区滴灌条件下玉米干物质积累、转运及籽粒产量对施钾量的响应

Responses of maize dry matter accumulation， translocation and grain yield to potassium application rates under drip irrigation conditions in the arid areas of Northwest China

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Metrics

年份Year	处理Treatment	V6~V12	V12~VT	VT~R3	R3~R6	平均Mean
2022	K₀	351.60d	485.34c	295.57e	192.00b	331.13
	K₁	354.31d	660.12a	312.00d	201.49a	381.98
	K₂	366.49cd	702.82a	334.88b	193.62b	399.45
	K₃	440.41a	666.57a	365.00a	201.73a	418.43
	K₄	399.00b	603.91b	320.30c	195.52b	379.68
	K₅	376.45cd	582.07b	296.42e	184.93c	359.97
2023	K₀	301.19d	354.32d	306.52e	223.26e	296.32
	K₁	304.44d	385.42c	319.26d	232.05d	310.29
	K₂	339.89a	405.14b	345.90b	241.39bc	333.08
	K₃	326.30b	442.95a	368.46a	250.94a	347.16
	K₄	323.77bc	414.16b	366.07a	245.07ab	337.27
	K₅	316.03c	318.32e	332.62c	236.18cd	300.79

年份 Year	处理 Treatment	SN （ear·hm^-2）	KNE （grain·ear^-1）	HGW （g）
2022	K₀	59038.33d	623.40c	35.67c
	K₁	59785.67c	628.80bc	36.74c
	K₂	59414.00cd	625.40c	40.82ab
	K₃	62380.00a	698.60ab	42.54a
	K₄	61386.00b	716.40a	37.06c
	K₅	60914.00b	706.20a	38.74bc
2023	K₀	61265.33e	509.60b	37.91b
	K₁	62453.67d	522.40b	37.96b
	K₂	62826.67c	551.00b	38.08b
	K₃	64746.67a	620.20a	39.88ab
	K₄	63232.67b	609.20a	41.18a
	K₅	62384.33d	544.60b	39.74ab
Y		**	**	NS
K		**	**	**
Y×K		**	NS	**

变量 Variable	作用因子 Effect of factor	相关系数 Correlation coefficient	直接通径系数 Direct path coefficients	间接通径系数Indirect path coefficients
变量 Variable	作用因子 Effect of factor	相关系数 Correlation coefficient	直接通径系数 Direct path coefficients	合计Total	穗数SN	穗粒数KNE	百粒重HGW
产量 Yield	穗数SN	0.907**	0.211	0.377		0.190	0.187
	穗粒数KNE	0.838*	0.140	0.236	0.126		0.110
	百粒重HGW	0.942**	0.646	1.079	0.571	0.508

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