氮肥后移減量對玉米產量及肥料利用率的影響

摘要：本文以“湘農玉27號”為材料，以100%基肥為對照，設置4個氮肥后移模式，研究了玉米干物質積累、產量及產量構成因素和氮肥利用效率。氮肥后移顯著提高了玉米各生育期干物質積累量、花后干物質積累量和花后干物質貢獻率;顯著提高了玉米行粒數(shù)、千粒重和產量，其中40%基肥+30%拔節(jié)肥+30%開花肥施氮模式下玉米干物質積累量最高、產量表現(xiàn)最好，氮肥利用效率最高，是較好的施氮模式。

關鍵詞：玉米;氮肥;后移;產量;利用率

玉米是我國重要的糧食作物，對保障我國糧食安全起到重要作用。肥料是農業(yè)發(fā)展過程中保持作物持續(xù)增產的關鍵[1]，氮肥是其中提高作物產量的重要前提和保證，對作物生長發(fā)育至關重要[2]。然而在生產中，過度施肥破壞了土壤結構，危害著土壤生態(tài)[3]。研究表明，我國肥料氮素利用率約為30%-35%，與世界先進國家相比還有一定差距[4]。同時，大量施用氮肥會使作物對化肥產生過分依賴，導致土壤有害物質累積，對土壤環(huán)境產生嚴重影響，造成土壤有機質含量下降，土壤理化性狀發(fā)生改變，并有惡化的趨勢[5]。這已成為制約作物產量進一步提高、影響農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素。

研究表明，玉米生育期田間氮素損失主要由前期施氮比例過大造成[6]，采用分次施肥可降低氮肥損失及給環(huán)境帶來的危害[7]。通過優(yōu)化氮肥的施用能夠提高肥料利用率，促進作物生長[8]。氮肥后移技術是在總施氮量不變的前提下，適當減少作物生長前期的氮肥施用量，保證生長后期養(yǎng)分的供應，達到增產增效的目的[9]。趙士誠等[10]的研究表明，氮肥減量后移能夠減少硝態(tài)氮的積累，使耕層無機氮供應較好地與作物吸收同步，經氮肥減量后移處理的植株干物質積累量、產量均沒有降低，而氮肥利用率卻顯著增加。茍志文等[11]的研究表明，分別在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、花后10天追施氮肥，可有效增加玉米生育后期氮素積累量，提高玉米的氮素供需吻合度，提高產量、氮素收獲指數(shù)和氮肥利用率。侯云鵬等[12]的研究表明，氮肥后移能顯著提高玉米產量，其中在拔節(jié)期和開花期追肥產量最高。代新俊等[13]的研究表明，追氮能顯著提高小麥拔節(jié)期后的含氮量，提高花前氮素轉運量和花后氮素積累量，促進氮素向籽粒中的累積，同時增加花前干物質轉運量和花后干物質積累量，為產量提高提供了物質基礎。因此，本試驗研究氮肥后移在玉米生產中的應用，探討不同處理下玉米的產量、氮肥利用率，以期為優(yōu)化玉米氮肥管理及高產高效栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在湖南省龍山縣進行，該地位于東經109°13′-109°46′8″，北緯28°46′7″-29°38′4″，屬于亞熱帶大陸性濕潤季風氣候區(qū)，全年四季分明，下半年受夏季風影響，降水較豐沛，氣候溫暖濕潤;年平均氣溫15.8℃，年均降雨量為680.3mm;土質為黃紅壤，有機質含量21.43g/kg，全氮含量1.31g/kg，堿解氮含量84.25mg/kg，速效磷含量34.77mg/kg，速效鉀82.56mg/kg。

1.2 供試材料

試驗玉米品種為“湘農玉27號”，肥料為尿素（46% N）、過磷酸鈣（17.5% P2O5）和氯化鉀（60% K2O），購自當?shù)剞r資市場。

1.3 實驗設計

試驗采用完全隨機設置，以100%基肥為對照，設置4個氮肥后移模式，分別為60%基肥+ 40%拔節(jié)肥（T1），40%基肥+ 60%拔節(jié)肥（T2），40%基肥+30%拔節(jié)肥+30%開花肥（T3），20%基肥+30%拔節(jié)肥+30%開花肥+20%灌漿肥（T4），另設置不施氮處理用于測定氮肥利用率。氮肥（N）施用量為180kg/hm2，磷肥（P5O2）90kg/hm2，鉀肥（K2O）90kg/hm2，磷肥和鉀肥做基肥在播種前施入，每處理3次重復，小區(qū)面積40m2，玉米的種植密度為75 000株/hm2，春玉米于3月28日播種，8月28日收獲，其他田間管理按生產田進行。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 玉米干物質積累量測定

分別在拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、乳熟期和完熟期取樣，將植株按莖、葉、穗分開，于105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，稱重，并計算花后單株干物質積累量和花后單株干物質貢獻率。

花后單株干物質積累量=成熟期單株干物質積累量-開花期單株干物質積累量。

花后單株干物質貢獻率=花后單株干物質積累量/成熟期單株干物質積累量。

1.4.2 玉米產量及產量構成因素測定

玉米實收測產，每個小區(qū)取試驗小區(qū)中間兩行實收測產，以14%計算實際產量。各處理選擇10株穗，于室內考察穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重、含水量等穗部性狀。

1.4.3 氮肥利用率測定

玉米成熟期采集每小區(qū)玉米植株5株，去根部，洗凈，105℃殺青30min，80℃烘干至恒重，稱重。植株樣品粉碎后過篩，使用元素分析儀測定植株氮含量。公式如下：

氮素吸收利用率（NRE）=（施氮區(qū)作物總吸氮量-不施氮區(qū)作物總吸氮量）/施氮量×100%

氮素偏生產力（NPFP）=施氮區(qū)作物產量/施氮量

氮素農學利用率（NAE）=（施氮區(qū)作物產量-不施氮區(qū)作物產量）/施氮量

氮素生理利用率（NPE）=（施氮區(qū)作物產量-不施氮區(qū)作物產量）/（施氮區(qū)作物總吸氮量-不施氮區(qū)作物總吸氮量）

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010統(tǒng)計和計算數(shù)據(jù)，采用SPSS 24.0進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 氮肥后移對玉米干物質積累量的影響

干物質積累是玉米產量形成的基礎，由表1可知，氮肥后移顯著影響玉米各生育期干物質積累量，拔節(jié)期T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著低于CK，T2、T3和T4處理間差異不顯著。在抽雄期，各處理表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，除了T1處理外其他處理均顯著高于CK，T2、T3和T4分別比CK高出2.91%、6.46%和3.50%，T2和T4處理間差異不顯著。在灌漿期，各處理表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.98%、5.33%、21.72%和18.09%，T1和T2處理間差異不顯著。在乳熟期，各處理表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出4.75%、8.34%、17.31%和13.31%。在完熟期，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.73%、7.56%、14.85%和9.28%，T2和T4處理間差異不顯著?；ê蟾晌镔|積累量表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出6.26%、11.29%、21.58%和13.92%，T3處理的花后干物質積累量最多?；ê蟾晌镔|貢獻率變化趨勢和灌漿期干物質相似，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出2.44%、3.47%、5.85%和4.24%，T1和T2處理間差異不顯著。

2.2 氮肥后移對玉米產量及產量構成因素的影響

由表2可知，各處理間穗數(shù)和穗行數(shù)沒有顯著差異，行粒數(shù)表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.20%、6.39%、13.69%和10.66%，T3處理的行粒數(shù)最多。千粒重表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.11%、4.79%、9.01%和7.59%。各處理產量均顯著高于CK，表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出2.86%、12.11%、22.61%和17.05%，T3處理的產量最高。

2.3 氮肥后移對玉米氮肥利用率的影響

氮肥的利用效率表示氮肥對玉米生產的效果，由表3可知，氮肥后移顯著影響玉米氮肥的利用效率，其中，氮肥吸收利用率表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出33.55%、49.84%、69.54%和62.53%，T3處理最高。氮肥偏生產力表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出8.73%、12.07%、31.61%和18.53%，T3處理最高。氮肥農學利用率表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出25.82%、54.32%、115.42%和79.56%，T3處理最高。氮肥生理利用率表現(xiàn)為T2>T3>T1>T4>CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.36%、9.62%、5.61%和2.92%，T1和T4處理間差異不顯著，T3處理的氮肥生理利用率最高。

3 討論

肥料是作物高產的必要條件[14]，但在肥料充足供應的情況下，合理科學的施肥是提高作物產量的關鍵，玉米地上部植株干物質積累量反映群體的光合能力[15]，和產量呈顯著正相關。施肥是提高干物質積累量的重要因素[16]。本研究結果表明，拔節(jié)期CK處理的干物質積累量最高，抽雄到成熟期氮肥后移處理的干物質劑量均顯著高于CK，主要是由于在前期對照處理氮肥充足，有利于根系的生長，從而促進地上部干物質的積累，在生長后期，追施氮肥保證生育后期氮肥的供應，從而促進干物質的積累。干物質的運轉能力和轉運效率對產量形成起著決定性作用[17]。研究表明，花前干物質積累量提高，能有效促進花前干物質向籽粒的運轉[18]。有研究表明，花后干物質積累對籽粒產量影響顯著，花后干物質積累量對籽粒產量貢獻率可達65%以上[19]。施氮顯著增加玉米產量，相同施氮量下，氮肥后移使玉米產量和氮素利用效率均顯著提高[20]。本研究表明，氮肥后移顯著提高了玉米花后干物質積累量和花后干物質貢獻率，主要是由于氮肥后移通過促進高效葉片生長，增強了后期葉片光合生產效率，促進植株干物質的積累。本結果顯示，氮肥后移處理的玉米行粒數(shù)、千粒重和產量均顯著高于對照，主要是由于后期養(yǎng)分的供應有利于建立高效的群體結構，有利于花后光合物質生產，提高抗逆能力，進而促進產量進一步提高。

玉米在不同生育期對養(yǎng)分的需求不同[21]，根據(jù)玉米養(yǎng)分的需求合理進行施肥不僅能提高玉米產量，還能有效提高氮肥利用率，從而實現(xiàn)玉米高產高效目標[22]。玉米獲得高產既要保證花前營養(yǎng)器官對氮素的積累，又要滿足花后籽粒灌漿和穗部發(fā)育對氮素的需求[23]，而氮肥后移能顯著提高玉米花后氮素向籽粒轉運速率，進而提高玉米產量和氮素利用率[24]。隋陽輝等[25]的研究表明，氮肥后移顯著提高春玉米氮素吸收利用率、氮素農學利用率和氮肥偏生產力。劉彥卓等[26]的研究表明，氮肥減量后移使水稻源和庫顯著擴大，產量和氮肥利用率顯著提高。本研究表明，氮肥后移顯著提高玉米氮素吸收利用率、氮素偏生產力、氮素農學利用率和氮素生理利用率，主要是氮肥后移平衡了玉米營養(yǎng)生長階段與生殖生長階段的養(yǎng)分供給，最終促進玉米產量和氮素吸收利用率及氮素偏生產力的提升。

綜合比較，氮肥后移顯著提高玉米干物質積累量、行粒數(shù)、百粒重、產量以及氮素吸收利用率、氮素偏生產力、氮素農學利用率和氮素生理利用率。其中，40%基肥+30%拔節(jié)肥+30%開花肥施氮模式下玉米干物質積累量最高、產量表現(xiàn)最好，氮肥利用效率最高，是較好的施氮模式。

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作者簡介：趙家乾，大專，高級農藝師，從事農作物種植技術推廣研究。