耕作方式與氮肥類型對(duì)夏玉米產(chǎn)量及氮素利用的影響

曲曉蓮 李耕 仲錦維 王升臣 張雅芹

摘要：以玉米雜交種鄭單958為供試材料，采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以耕作方式為主區(qū)，氮素類型為副區(qū)，研究耕作方式與氮肥類型對(duì)夏玉米產(chǎn)量及氮素利用的影響。結(jié)果表明，深松與控釋尿素結(jié)合可顯著提高葉片含氮量和光合速率，以及花后夏玉米的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)效率，為夏玉米高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：夏玉米;深松;控釋尿素;氮素;產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S513? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2022）03-0017-04

氮素是作物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的重要礦質(zhì)元素之一，增施氮肥可顯著提高夏玉米產(chǎn)量。朱兆良等研究表明，我國玉米當(dāng)季氮肥回收率較國際平均水平顯著降低10%～20%。在黃淮海夏玉米生產(chǎn)實(shí)際中，常用的“一炮轟式”普通尿素施用技術(shù)，容易導(dǎo)致玉米生長(zhǎng)前期的氮素釋放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其所需吸收量，而在生長(zhǎng)后期則嚴(yán)重缺乏，降低作物產(chǎn)量。與普通尿素相比，控釋尿素“前控后?！钡姆市攸c(diǎn)能促進(jìn)氮素合理釋放，滿足玉米生長(zhǎng)期間的需肥規(guī)律，有效防止生長(zhǎng)前期氮肥浪費(fèi)和后期脫肥嚴(yán)重的現(xiàn)象發(fā)生。然而在黃淮海夏玉米產(chǎn)區(qū)，常年旋茬耕作導(dǎo)致土壤耕層變淺、犁底層變厚，增加了根系下扎阻力，影響夏玉米產(chǎn)量。與旋耕相比，深松有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤蓄水保肥能力，促進(jìn)根系下扎，增加作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而促進(jìn)作物增產(chǎn)。本研究通過大田試驗(yàn)，比較旋茬耕作和旋茬后再深松兩種耕作方式下，控釋尿素對(duì)夏玉米產(chǎn)量及氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和利用效率的影響，旨在為黃淮海夏玉米控釋尿素的合理施用和耕作方式的合理選擇奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)站和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)地點(diǎn)位于36°10′19″N，117°9′03″E，屬于溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候。土壤養(yǎng)分狀況如下：有機(jī)質(zhì)12.9 g/kg、全氮1.0 g/kg、堿解氮89.8 mg/kg、速效磷52.6 mg/kg、速效鉀88.9 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以常規(guī)玉米雜交種鄭單958為供試材料。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，耕作方式為主區(qū)，分別為旋茬耕作（R，深度約12±2 cm）和旋茬后再深松（S，深度約38±2 cm）;氮肥類型為副區(qū)，分別為普通尿素（U）、控釋尿素（C）和不施氮（CK）處理。小區(qū)面積4 m×12 m，每處理重復(fù)3次。播種前3 d進(jìn)行土壤耕作， 6月20日播種，10月5日收獲。種植密度為67 500株/hm2。磷鉀肥用量一致，分別為P2O5 150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。普通尿素（46.6%）和控釋尿素（樹脂包膜，43.47%）的施用量均為N 225 kg/hm2。N、P、K肥均于三葉期一次性施用。大田管理參照一般高產(chǎn)田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 植株干物質(zhì) 分別于花后0，10，20，30，40 d在每處理選取長(zhǎng)勢(shì)一致、無破損的植株5棵，然后將其分為莖、葉、鞘、穗四部分，105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒重，稱量質(zhì)量，研磨粉碎留存待用。

1.3.2 植株含氮量 稱取0.2 g已粉碎過篩的樣品于消煮管中，加入5 mL濃硫酸消煮，H2O2作催化劑，每處理重復(fù)5次，采用半微量凱式定氮法測(cè)定。

1.3.3 氮素轉(zhuǎn)移及氮素利用率的相關(guān)計(jì)算公式 根據(jù)以下公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算：

營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量（NTA）=開花期氮素積累量-成熟期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量;

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率（NTE）=營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/開花期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量×100%;

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率（NTCP）=營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒氮素積累量×100%;

氮素同化對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率（NACP）=抽雄后氮素同化量/成熟期籽粒氮素積累量×100%;

開花后氮素同化量（ANA）=成熟期籽粒氮素積累量-營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量;

植株總氮素積累量（TNAA）=成熟期單株干質(zhì)量×成熟期植株含氮量;

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（NAE）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量;

氮肥利用率（NUE）=（施氮區(qū)氮素吸收量-不施氮區(qū)氮素吸收量）/施氮量×100%;

氮肥偏生產(chǎn)力（NPFP）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

1.3.4 凈光合速率（Pn） 于開花期在每個(gè)小區(qū)標(biāo)記5棵長(zhǎng)勢(shì)一致無破損的植株，用于花后葉片氣體交換參數(shù)的測(cè)定。利用便捷式光合儀Ciras-2（PP-System， US），分別在花后0，10，20，30，40 d于晴天9：00—11：30測(cè)定穗位葉處的凈光合速率（Pn）。

1.3.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 每處理選取長(zhǎng)勢(shì)一致的連續(xù)10棵玉米，收獲第一果穗，室內(nèi)考種后脫粒并曬干至籽粒含水量約為14%時(shí)稱重，每處理重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003計(jì)算;利用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用LSD法進(jìn)行顯著性及方差分析，用Sigmaplot 10.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素

不同處理對(duì)夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響結(jié)果見表1。

由表1可知，增施氮肥可顯著提高玉米的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量。與RCK相比，RC、RU的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量顯著提高。與SCK處理相比，SC、SU的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量也顯著提高。同一施肥條件下，深松處理的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素顯著高于旋耕處理，且與控釋尿素結(jié)合后增產(chǎn)效果更顯著。與RC處理相比，SC處理的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量分別顯著提高5.2%，6.8%和12.4%。

2.2 葉片含氮量、凈光合速率和單株干物質(zhì)量

不同處理對(duì)夏玉米花后葉片氮素含量、凈光合速率（Pn）和單株干物質(zhì)積累量的影響如圖1所示。

由圖1A，1B可知，隨著花后玉米葉片衰老，各處理花后葉片含氮量均逐漸下降。在同一耕作方式下，施氮顯著提高花后各時(shí)期的葉片含氮量，且控釋尿素（C）顯著高于普通尿素（U）。同一施肥條件下，深松處理的葉片含氮量均顯著高于旋耕處理。由圖1C，1D可知，隨著葉片生長(zhǎng)，各處理的凈光合速率（Pn）呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。同一耕作方式下，增施氮肥可顯著提高花后葉片Pn，且控釋尿素的效果更加顯著。同一施肥條件下，深松處理的葉片Pn顯著高于旋耕處理，且與控釋尿素結(jié)合后效果更顯著。由圖1E，1F可知，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，單株干物質(zhì)逐漸增加。施氮顯著提高干物質(zhì)積累量，且與深松結(jié)合后效果更顯著。

綜上表明，控釋尿素可顯著提高花后葉片含氮量，維持較高的光合速率，促進(jìn)單株干物質(zhì)積累，且與深松結(jié)合后效果更顯著。

2.3 不同處理對(duì)夏玉米花后氮素利用效率的影響

不同處理對(duì)夏玉米氮素利用效率的影響結(jié)果見表2。

由表2可以看出，同一耕作方式下，施氮顯著提高了氮素利用效率，且控釋尿素的效果更顯著。與RU處理相比，RC處理的氮素利用效率平均提高了36.5%;SC較SU處理則平均顯著提高了42.1%。同一施肥條件下，深松顯著提高了花后夏玉米氮素利用效率。SU處理的氮素利用效率較RU處理平均顯著提高15.4%;SC處理較RC處理則平均顯著提高20.4%。

由此可知，深松與控釋尿素結(jié)合促進(jìn)夏玉米氮素積累，提高氮肥利用效率，促進(jìn)夏玉米增產(chǎn)。

2.4 不同處理對(duì)夏玉米花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

不同處理對(duì)夏玉米氮素轉(zhuǎn)運(yùn)的影響見表3。

由表3可知，同一耕作方式下，施用氮肥顯著提高夏玉米氮素轉(zhuǎn)運(yùn)。與RCK相比，RC處理和RU處理的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)均有顯著提高。同一施肥條件下，深松顯著提高夏玉米氮素轉(zhuǎn)運(yùn)。與旋耕相比，S處理的營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量（NTA）平均提高38.5%;開花后氮素同化量（ANA）平均提高30.7%;氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率（NTE）平均提高5.5%;氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率（NTCP）平均提高16.8%;氮素同化對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率（NACP）平均提高9.8%。

結(jié)果表明，深松與控釋尿素互作可顯著提高花后夏玉米的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)效率，為高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)論與討論

與普通尿素相比，控釋尿素通過提高葉片氮素含量，促進(jìn)光合作用，進(jìn)而提高單株干物質(zhì)積累，最終提高玉米產(chǎn)量。這主要是由于控釋尿素顯著提高了花后氮素積累量、轉(zhuǎn)運(yùn)及同化量，進(jìn)而促進(jìn)氮素利用效率。兩種耕作方式下，控釋尿素結(jié)合深松處理后的產(chǎn)量和氮素利用效率高于其他處理。綜上所述，選擇合理的耕作方式與氮肥類型有利于促進(jìn)氮素利用，提高產(chǎn)量的同時(shí)降低資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，可在生產(chǎn)上大力推廣。

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Effects of Tillage Method and Nitrogen Fertilizer Types on Yield and

Nitrogen Utilization of Summer Maize

QU Xiaolian1， LI Geng2*， ZHONG Jinwei1， WANG Shengchen1， ZHANG Yaqin1

（1. Longkou Agricultural Technology Extension Center， Yantai Shandong 265700， China; 2. College of Agriculture， Shandong Agricultural University， Tai'an Shandong 271018， China）

Abstract： Maize hybrid Zhengdan 958 was used as experimental material and split plot design was adopted with the farming method as the main area， the nitrogen type as the sub-area to study the effects of tillage methods and nitrogen fertilizer types on summer maize yield and nitrogen utilization. The results showed that the combination of subsoiling and controlled-release urea significantly increased leaf nitrogen content and photosynthetic rate， as well as nitrogen transport and transport efficiency to grain of summer maize after anthesis， laying a foundation for high yield of summer maize.

Key words： summer maize; subsoiling; controlled-release urea; nitrogen; yield