不同施氮方式對(duì)夏玉米產(chǎn)量和氮素利用效率的影響

摘"要：通過兩年田間試驗(yàn)，以不施氮處理為對(duì)照（CK），探索農(nóng)民傳統(tǒng)施肥（T1）和優(yōu)化施肥（T2、T3）對(duì)夏玉米產(chǎn)量及氮素利用率的影響。結(jié)果表明，優(yōu)化施肥T2和T3處理較傳統(tǒng)施肥分別增產(chǎn)8.5 %和12.1 %，氮肥利用率分別提高58.8 %、64.7 %，差異顯著。兩種優(yōu)化施肥方式間產(chǎn)量差異不顯著。夏玉米積溫受限，生長(zhǎng)前期光熱資源充足，發(fā)育快，后期低溫寡照陰雨多，發(fā)育慢，其生產(chǎn)管理應(yīng)“以促為主”、“一促到底”，加強(qiáng)前期水肥供應(yīng)，早發(fā)育、早壯苗，形成高產(chǎn)群體。建議一般田地推薦使用T2施肥方案，對(duì)于超高產(chǎn)田地推薦使用T3施肥方案。

關(guān)鍵詞：玉米；優(yōu)化施肥；產(chǎn)量；氮肥利用率

中圖分類號(hào)：S513""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""文章編號(hào)：0488-5368（2024）12-0040-05

Effects of Different Nitrogen Application Methods on Summer Maize Yield and Nitrogen Use Efficiency

CUI Aimin， ZHANG Song， ZHANG Jiugang

（Wheat Research Institute，Shanxi Agricultural University， Linfen， Shanxi 041000， China）

Abstract： "A two-year field experiment was conducted to investigate the effects of traditional fertilization （T1） and optimized fertilization （T2， T3） on summer maize yield and nitrogen use efficiency （NUE）. A no-nitrogen application treatment （CK） was used as the control. The results showed that optimized fertilization （T2， T3） increased yield by 8.5% and 12.1% and enhanced nitrogen fertilizer utilization efficiency by 58.8% and 64.7%， respectively， when compared to traditional fertilization. However， no significant differences in yield were observed between the the T2 and T3 fertilization methods. Summer maize growth was constrained by limited accumulated temperature during the growing season. However， sufficient light and heat resources were available in the early growth stage， leading to rapid development. Conversely， the later growth stage was characterized by low temperatures， reduced sunlight， and frequent rainfall， resulting in slower development. Therefore， production management should prioritize early growth by enhancing water and nutrient supply to ensure robust seedlings and a high-yield population. The T2 fertilization scheme is recommended for general farmland， while T3 fertilization scheme is more suitable for achieving ultra-high-yield fields.

Key words：Maize; Optimized fertilization; Yield; Nitrogen use efficiency

玉米作為中國種植面積最大、總產(chǎn)最高的糧食作物，其生產(chǎn)豐欠對(duì)國家農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、養(yǎng)殖畜牧業(yè)優(yōu)化升級(jí)和農(nóng)民增產(chǎn)增收影響較大[1]。黃淮海夏玉米區(qū)占全國玉米生產(chǎn)總面積約1/3，其光熱資源充足，灌溉農(nóng)機(jī)配套好，增產(chǎn)潛力大，是玉米提質(zhì)增效的重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域。通過優(yōu)化玉米栽培措施，深挖品種潛力，提高單產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)玉米產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定和持續(xù)發(fā)展[2]。已有研究表明不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的玉米植株對(duì)營養(yǎng)元素的需求不同，依據(jù)需肥規(guī)律施肥能夠促進(jìn)玉米干物質(zhì)積累，顯著增加產(chǎn)量[3～8]。目前夏播玉米區(qū)兩季秸桿基本還田，土壤中有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，土壤的理化性狀及蓄水保肥能力得以增強(qiáng)?；诖耍囼?yàn)以晉單63玉米品種為供試品種，結(jié)合當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式，研究不同施肥方式下玉米穗部性狀、產(chǎn)量、干物質(zhì)積累及氮肥利用的差異，為夏播玉米高產(chǎn)高效施肥提供有益探索。

1"材料與方法

1.1"試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019-2020年在襄汾縣永固鄉(xiāng)（35°72′78″N，111°35′73″E）進(jìn)行，該區(qū)域年平均氣溫12.6 ℃，無霜期185 d，年降雨量450～540 mm，海拔高度為443 m，土壤性質(zhì)為中壤石灰性褐土，前茬為冬小麥。全年降雨量的57.57%集中在7～9月份，與夏玉米生產(chǎn)需求相吻合。土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2"試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019年試驗(yàn)采用隨機(jī)（區(qū)組）排列大區(qū)試驗(yàn)，4個(gè)處理，每處理面積666.7 m²（長(zhǎng)92.6 m×寬7.2 m），收獲期按對(duì)角線方法取3個(gè)樣點(diǎn)，每點(diǎn)面積20 m²，做為三次重復(fù)；2020年采用隨機(jī)（區(qū)組）排列，4水平3次重復(fù)共12個(gè)處理，每處理面積為20 m²（長(zhǎng)6.7 m×寬3.0 m）。種植密度均為67 500株/hm²，行距60.0 cm，株距為24.5 cm，大區(qū)試驗(yàn)12行區(qū)，小區(qū)試驗(yàn)為5行區(qū)。以不施氮處理為對(duì)照（CK），在等氮（360 kg/hm²）、

磷（112.5 kg/hm²）、鉀（37.5 kg/hm²）的條件下，設(shè)置農(nóng)民傳統(tǒng)施肥模式（T1）、優(yōu)化施肥模式1（T2）和優(yōu)化施肥模式2（T3）四個(gè)處理。CK：基肥施過磷酸鈣（P₂O5≥12%）937.5 kg/hm²+硫酸鉀（K₂O≥50%）75 kg/hm²；T1：基肥施過磷酸鈣（P₂O5≥12%）937.5 kg/hm²+硫酸鉀（K₂O≥50%）75 kg/hm²，拔節(jié)后追施尿素782.6 kg/hm²；T2：基肥施玉米專用復(fù)合肥（N-25∶P-15∶K-5）750 kg/hm²，大喇叭口期追施尿素375 kg/hm²；T3：基肥施玉米專用復(fù)合肥（N-25：P-15：K-5）750 kg/hm²，大喇叭口期追施尿素225 kg/hm²，抽雄期追施尿素150 kg/hm²。各處理田間管理一致。

2019年播種期為6月13日，收獲期為10月14日； 2020年播種期為6月17日，收獲期為10月15日。

1.3"測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1"干物質(zhì)積累和氮含量測(cè)定"分別于拔節(jié)后-小喇叭口期（R1）、大喇叭口期（R2）、成熟期（R3） ，選擇5株發(fā)育正常、長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株，按葉片（含苞葉）、莖稈（含雄穗、葉鞘、穗軸）、籽粒分類取樣。將樣品用純水洗凈，用脫脂棉擦干，并剪成5 cm左右碎段，105 ℃烘箱殺青30 min，于75 ℃烘干24 h后稱重、粉碎過篩后備用。氮含量測(cè)定參照魯如坤方[9]通過H₂SO₄-H₂O₂消煮，采用半自動(dòng)凱式定氮儀測(cè)定。

1.3.2"成熟期果穗性狀和產(chǎn)量測(cè)定"成熟期在各處理不缺株處選取發(fā)育正常、長(zhǎng)勢(shì)均勻的10株植株，采集其果穗樣品，測(cè)定穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重，用農(nóng)奧牌LDS-1G谷物水分測(cè)量?jī)x測(cè)量籽粒含水量，根據(jù)百粒重和小區(qū)產(chǎn)量折算單產(chǎn)。

理論產(chǎn)量（Yt）=15×4 500×穗粒數(shù)×百粒重×10-5×85%

實(shí)際產(chǎn)量（Yg）=15×4 500×10穗重×10-1

1.3.3"氮素利用率計(jì)算

地上部吸氮量（UN）=Ws×Cs+Yg×Cg

氮肥利用率（RE）=（UN+-UN-）/RN

氮肥偏生產(chǎn)力（PFP）=Yg/RN

氮肥農(nóng)學(xué)效率（AE）=（Y+g-Y-g）/RN

其中，UN+和UN-分別代表施肥處理和不施肥處理的玉米地上部氮素吸收量；RN代表施氮量；Yg代表玉米籽粒的產(chǎn)量； Y+g代表施氮處理的玉米產(chǎn)量，Y-g代表不施氮處理的玉米產(chǎn)量，Ws代表莖稈的重量；Cs和Cg分別代表玉米莖稈和籽粒的含氮量。

1.4"數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2010 對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用DPS 軟件進(jìn)行方差分析。

2"結(jié)果與分析

2.1"不同施氮處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由表2可知，不同施氮方式間實(shí)際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量比較，T1、T2、T3與CK間差異極顯著，分別達(dá)到41.2%、48.8%、52.9%和39.6%、48.1%、53.1%，T2、T3與T1間差異顯著和極顯著，分別達(dá)到7.6%、11.7%和8.5%、13.6%，T3與T2間差異不顯著和顯著，分別為4.1%和5.07%。4種處理間種植密度一致均為67 500株/hm²，差異主要源于穗粒數(shù)和百粒重的不同。穗行數(shù)間，T1、T2、T3與CK間差異顯著和極顯著，達(dá)到7.5%、11.6%、13.4%，T2、T3與T1間差異不顯著和顯著，分別為4.1%和5.9%，T3與T2間差異不顯著，為1.8%。行粒數(shù)間，T1、T2、T3與CK間差異極顯著，達(dá)到15.2%、16.4%、17.8%，T2、T3與T1間差異不顯著，分別為1.2%和2.6%，T3與T2間差異不顯著為1.4%。

2.2"不同施氮方式下穗粒數(shù)、百粒重對(duì)玉米產(chǎn)量貢獻(xiàn)的分析

主要分析T1、T2、T3三種施肥方式下穗粒數(shù)、百粒重與其折算的產(chǎn)量間關(guān)系，探索二者對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的大?。ū?）。T3、T2分別較T1增產(chǎn)1 406.3 kg、851.3 kg，其中穗粒數(shù)增加對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)分別達(dá)到865.9 kg和526.8 kg，貢獻(xiàn)率分別為61.6%和61.9%，二者百粒重增加帶來的增產(chǎn)分別為540.5 kg和3 324.5 kg，貢獻(xiàn)率分別為38.4%和38.1%。另外T3較T2增產(chǎn)555.1 kg，其中穗粒數(shù)及百粒重增加對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)分別為349.5 kg、63.0%和205.6 kg、37.0%。從T1、T2、T3三種施肥方式間的產(chǎn)量相關(guān)性狀比較可知，穗粒數(shù)增加的增產(chǎn)作用大于百粒重增加的增產(chǎn)，前者約為62%，后者約為38%。

2.3"不同施氮處理對(duì)玉米棒三葉葉面積的影響

由表4可知，不同施氮處理下的玉米棒三葉葉面積有明顯差異。相對(duì)于不施肥的CK處理，施肥后T1處理增加不顯著，T2、T3處理增加均達(dá)到了顯著水平。相對(duì)于傳統(tǒng)施肥T1，優(yōu)化施肥T2棒三葉葉面積增加不顯著，T3處理增加達(dá)到了顯著水平。T2、T3處理間差異不顯著。

2.4"不同施氮處理對(duì)玉米干物質(zhì)積累的影響

由表5可知，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，玉米地上部干物質(zhì)積累量逐漸升高。不同施氮處理下的玉米干物質(zhì)積累量明顯不同。在拔節(jié)后-小喇叭口時(shí)期（R1），T2和T3處理下的玉米整株干物質(zhì)積累相對(duì)于CK和T1顯著升高，T2和T3之間差異不顯著。在大喇叭口時(shí)期（R2），T2、T3處理的莖稈和整株的干物質(zhì)積累量相比CK和T1顯著升高，CK處理的葉片干物質(zhì)積累量相比T1、T2、T3顯著降低。在成熟期（R3），T1、T2和T3處理的葉片和籽粒干物質(zhì)積累量顯著高于CK和T1處理，T2和T3處理的莖稈和整株干物質(zhì)積累量顯著高于CK和T1處理。

2.5"不同施氮處理對(duì)不同生育時(shí)期玉米氮素積累的影響

不同生育時(shí)期不同處理玉米氮素積累量差異明顯（表6）。玉米拔節(jié)期，T2和T3處理的氮素積累量顯著高于CK和T1，主要原因是CK和T1沒有施用基肥，CK和T1之間的氮素積累量沒有顯著差異。在大喇叭口期（R2）和成熟期（R3），T2和T3處理的氮素積累量顯著高于CK和T1，T2和T3處理之間差異不顯著?；适┯玫誓茱@著提高玉米各組織的氮素積累量，對(duì)于后期干物質(zhì)積累和氮肥利用有一定的促進(jìn)作用。莖稈和葉片的氮素積累量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，呈先升高，后降低的趨勢(shì)。整株的氮素積累量呈逐步上升的趨勢(shì)。

2.6"不同施氮處理對(duì)玉米氮素利用率的影響

肥料利用效率在一定程度上能夠表示施肥的合理性，通常用肥料利用率、肥料偏生產(chǎn)力和肥料農(nóng)學(xué)效率來表示肥料的利用效率。表7是不同施氮處理夏玉米氮素利用率的變化。由表5可知，不同是氮處理后玉米的氮素利用率不同。適當(dāng)?shù)牡屎笠?，在一定程度上，提高了氮肥利用效率。T2和T3處理的氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率沒有顯著差異，但都于T1處理存在顯著提升。T2處理相對(duì)于T1處理，在氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率上顯著提高了58.8 %、8.5%和46.8 %，T3處理相對(duì)于T1處理，在氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率上顯著提高了64.7 %、11.9 %和67.1 %。相同的收獲條件下，T3處理的氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率最高。

3"討論與結(jié)論

3.1"討論

施肥方式影響玉米的產(chǎn)量和肥料利用效率[10]。本研究表明， T2、T3處理（增施基肥、分施氮肥）與T1處理相比，能夠顯著提高玉米的產(chǎn)量和氮肥利用效率。T3施肥方式相比于T2，將追肥在大喇叭口期和抽雄期施用，籽粒產(chǎn)量和氮肥利用效率最優(yōu)。王宜侖[11]和劉見[12]研究表明，玉米從吐絲期以后積累的氮素占玉米總積累量的40.3%～47.8%，從灌漿期開始，需肥量大大增加，T3分次追肥符合玉米的實(shí)際生長(zhǎng)需求，產(chǎn)量增加顯著。

玉米高產(chǎn)的基礎(chǔ)是合理優(yōu)化的玉米群體。夏玉米生育周期短，苗期光溫資源豐富，這個(gè)時(shí)期的生長(zhǎng)發(fā)育質(zhì)量對(duì)后期高產(chǎn)群體構(gòu)建影響更為重要[13]。農(nóng)民傳統(tǒng)施肥方式忽視了基肥的重要性，導(dǎo)致玉米苗期長(zhǎng)勢(shì)較弱，發(fā)育遲緩。增施基肥為玉米苗期生長(zhǎng)提供了充足的養(yǎng)分，促使植株快速發(fā)育，顯著提高了玉米苗期的長(zhǎng)勢(shì)[14]。本研究四種施肥方式中，T3施肥方式（關(guān)鍵生育期兩次追施氮肥）下玉米穗部性狀、產(chǎn)量、干物質(zhì)積累及氮素利用均優(yōu)于其它施肥方式，增產(chǎn)潛力最大。

本試驗(yàn)僅研究了相同施肥量的情況下，增施基肥，分次追氮對(duì)玉米產(chǎn)量及氮素利用情況的影響。韓祥飛[15]的研究表明，在減氮20%的水肥一體化的玉米田間管理體系中，與未減氮的處理產(chǎn)量無明顯差異。下一步要在優(yōu)化施肥的基礎(chǔ)上，研究減氮比例對(duì)玉米產(chǎn)量及氮素運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，以期為玉米的有機(jī)綠色種植提供一定的理論基礎(chǔ)。

3.2"結(jié)論

本研究通過對(duì)比不施肥（CK）、農(nóng)民傳統(tǒng)施肥（T1）、優(yōu)化施肥1（T2）和優(yōu)化施肥2（T3）四種施肥方式對(duì)玉米產(chǎn)量以及氮素利用效率的影響，選出了適宜玉米實(shí)際生產(chǎn)中的施肥方式在玉米實(shí)際生產(chǎn)中，結(jié)合追肥用工投入考量，一般田地推薦使用T2施肥方案，超高產(chǎn)田地推薦使用T3施肥方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]"歐翔. 山西省玉米青貯產(chǎn)業(yè)分析[D]. 太原：山西農(nóng)業(yè)大學(xué).

[2]"孫傳仁， 魏清崗. 山東省玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 農(nóng)業(yè)展望， 2020， 16（5）： 34-37+47.

[3]"胡開博， 楊清夏， 李揚(yáng)， 等. 化肥減氮配施氨基酸肥料對(duì)春玉米生產(chǎn)的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2022， 34（4）： 661-670.

[4]"王春曉， 宋朝玉， 朱凱麗， 等. 玉米秸稈還田與氮肥配施對(duì)小麥淀粉特性與加工品質(zhì)的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2022， 54（2）： 104-109.

[5]"馮國瑞， 劉小龍， 王祥斌， 等. 啟動(dòng)磷肥不同施用方式對(duì)玉米養(yǎng)分吸收及生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)， 2022， 36（5）： 1 052-1 060.

[6]"田應(yīng)學(xué)， 陳仕高， 李克陽， 等. 氮、磷、鉀肥用量對(duì)玉米產(chǎn)量影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].世界熱帶農(nóng)業(yè)信息， 2022（3）： 30-31.

[7]"韓冰， 王宏棟， 韓雙， 等. 氮磷鉀肥對(duì)玉米關(guān)鍵性狀指標(biāo)及養(yǎng)分利用率的影響[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2021， 25（5）： 72-76.

[8]"楊喬喬， 康建宏， 王佳. 氮磷鉀肥配施對(duì)春玉米迪卡517光合特性的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2021， 62（6）： 1 057-1 062+1 070.

[9]"魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社， 2000.

[10]"屈仁燕， 鄧衛(wèi)民， 黃崗， 等. 不同施肥量、施肥方式、種植密度對(duì)玉米產(chǎn)量的影響試驗(yàn)初報(bào)[J]. 四川農(nóng)業(yè)科技， 2022（4）： 24-26.

[11]"王宜倫， 李潮海， 譚金芳， 等.氮肥后移對(duì)超高產(chǎn)夏玉米產(chǎn)量及氮素吸收和利用的影響[J]. 作物學(xué)報(bào)， 2011， 37（2）： 339-347.

[12]"劉見， 寧東峰， 秦安振， 等. 氮肥減量后移對(duì)噴灌玉米產(chǎn)量和水氮利用效率的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)， 2020， 39（3）： 42-49.

[13]"王宇龍. 減氮配施腐植酸、生物炭對(duì)土壤理化性質(zhì)及玉米養(yǎng)分吸收的影響[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2021.

[14]"崔婷婷， 李志洪， 湯俊芳， 等. 氮肥追施對(duì)玉米產(chǎn)量、農(nóng)學(xué)利用率及追肥吸收效率的影響[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021， 43（4）： 400-406.

[15]"韓祥飛， 劉鵬， 馬云國， 等. 不同施氮方式對(duì)夏玉米產(chǎn)量、氮素吸收與利用的影響[J]. 玉米科學(xué)， 2019， 27（3）： 140-147.