氮肥施用量對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

楊志奇 俄勝哲 溫宏昌 張喜平

摘要：通過田間試驗研究了玉米的氮肥適宜施用量對玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，氮肥不同施用量對玉米生育期及經(jīng)濟性狀的影響不同，施N 144.0、172.5 kg/hm2時拔節(jié)期、大喇叭口期較不施氮處理和減氮處理提前1～3 d;全生育期也最長，為145 d，較其它施氮處理延長2～3 d。施N 172.5 kg/hm2和144.0 kg/hm2時株高、禿頂長、行粒數(shù)、千粒重均優(yōu)于其它處理，穗長、穗粗和穗行數(shù)處理間并無差異。施N144.0～172.5 kg/hm2時玉米籽粒產(chǎn)量為 ? ? 11 578.05～11 818.2 kg/hm2，較不施氮肥處理（8 764.35 kg/hm2）增產(chǎn)32.10%～34.84%，不施氮肥處理與施氮處理的差異均達極顯著水平。氮肥貢獻率隨著施氮量的增加呈遞增趨勢，氮肥貢獻率的變幅為15.48%～25.84%，施N 172.5 kg/hm2的氮肥貢獻率最高，為25.84%，從氮肥的農(nóng)學(xué)利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力看，不同施氮量之間存在差異，隨著施氮量的增加都呈遞減趨勢，氮肥農(nóng)學(xué)利用效率變幅為19.54～46.53 kg/kg，氮肥偏生產(chǎn)力變幅為65.81～300.57 kg/kg，而高施氮量的農(nóng)學(xué)效益和偏生產(chǎn)力低下，不利于資源節(jié)約和環(huán)境友好，所以在保證玉米籽粒產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，氮肥的農(nóng)學(xué)利用效率為17.70～19.54 kg/kg，偏生產(chǎn)力為68.51～80.40 kg/kg。

關(guān)鍵詞：施氮量;玉米;經(jīng)濟系數(shù);產(chǎn)量;氮肥指標

中圖分類號：S513 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ?文章編號：1001-1463（2019）10-0037-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.10.009

Key words：Nitrogen application rate;Corn;Economic coefficient;Yield;Nitrogen fertilizer index

氮素是影響玉米產(chǎn)量最重要的礦質(zhì)元素，合理施用氮肥是實現(xiàn)玉米高產(chǎn)的重要措施[1 - 2 ]，氮肥超量施用以及氮肥利用率不斷下降使得農(nóng)業(yè)面源污染日趨嚴重[3 ]。我國自1994年以來氮肥（純氮）每年施用量均在2×107 t以上，據(jù)世界之最之首，但氮肥利用率僅為30%～35%，遠低于世界40%～60%的平均利用率[4 ]。黃土高原半干旱區(qū)自然降水少且與農(nóng)作物需水供需錯位[5 ]，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)[6 ]。為此，我們進行了氮肥施用量對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響研究，以期為本地區(qū)玉米氮肥的合理施用和2020年實現(xiàn)化肥農(nóng)藥零增長提供理論支持。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 供試材料

供試作物為春玉米，指示品種為中單2號。氮肥為尿素（含N 46.4%），中國石油蘭州石化公司生產(chǎn);磷肥為普通過磷酸鈣（含P2O5 12%），云南安寧萬合磷肥廠生產(chǎn);鉀肥為硫酸鉀（含K2O 51%），國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司生產(chǎn)。

1.2 ? 試驗區(qū)概況

試驗設(shè)在天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗站試驗基地（34° 05′ N，104° 5′ E）。該區(qū)屬半干旱山區(qū)，年平均氣溫為11.5 ℃，海拔1 650 m，降水量500～600 mm。試驗地土壤屬中壤黃綿土。試驗前（2017年3月）0～20 cm耕層土壤基本理化性狀為有機質(zhì)16.80 g/kg、全氮0.98 g/kg、全磷0.86 g/kg、全鉀20.20 g/kg、堿解氮69.8 mg/kg、速效磷22.0 mg/kg、速效鉀102.0 mg/kg、pH 8.32。前茬作物玉米。有機肥（廄肥）有機質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為44.07 g/kg、3.12 g/kg、1.52 g/kg和13.60 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為292 mg/kg、355 mg/kg和1 635 mg/kg。

1.3 ? 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)6個處理，3次重復(fù)，均施有機肥3 000 kg/hm2、P2O5 87 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2，施N量分別為0、34.5、69.0、105.5、144.0、172.5 kg/hm2，分別用N0、N34.5、N69、N105.5、N144.0和N172.5標識。N 50%做基肥和其余肥料結(jié)合整地一次性施入，其余50%于大喇叭口期追肥外玉米棵間或行側(cè)深施，距植株15 cm，施后掩埋。小區(qū)面積30 m2。先鋪膜后人工點播，保苗6萬株/ hm2。其它田間管理措施同當?shù)卮筇铩?/p>

成熟期每小區(qū)分別取20株測定株高、穗長、穗粒數(shù)、千粒重等指標。小區(qū)單收，籽粒脫粒后曬干、風(fēng)選后測定干重和水分含量。

數(shù)據(jù)采用軟件Excel作圖，DPS8.00進行數(shù)據(jù)顯著性分析，并用LSD法檢驗差異顯著性。

氮肥貢獻率=[（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮區(qū)產(chǎn)量]×100%;

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

氮肥偏生產(chǎn)力=籽粒產(chǎn)量/氮肥（純氮）用量。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 氮肥施用量對玉米生育期的影響

不同施氮處理對玉米生育期的影響不同（表1）。施氮144.0 kg/hm2、172.5 kg/hm2時拔節(jié)期、大喇叭口期較不施氮處理和減氮處理提前1～3 d。隨著生育進程的推進，由于供氮量的不同，不施氮和施氮較少的處理由于N肥供應(yīng)不足拔節(jié)期和大喇叭口期出現(xiàn)延遲，不能有效完成干物質(zhì)累積;不同施氮處理的成熟期和生育期不盡相同，N144.0、N172.5處理全生育期最長，均為145 d，較其它施氮處理延長了2～3 d，延長了籽粒成熟時間，有利干物質(zhì)的積累和增加籽粒飽滿度。

2.2 ? 不同氮肥施用量對玉米經(jīng)濟性狀的影響

由表2可以看出，N172.5和N144.0株高、禿頂長、行粒數(shù)、千粒重均優(yōu)于N0、N34.5、N69.0和N105.5處理，穗長、穗粗和穗行數(shù)處理間并無差異，可見氮肥的施用量直接影響玉米的株高、禿頂長、行粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。趙靚等[7 ]研究認為，施用氮肥對玉米增產(chǎn)有顯著影響，通過增加玉米穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重，從而增加籽粒產(chǎn)量。方正 等[8 ]研究同樣表明，無肥區(qū)、無氮區(qū)處理的穗長、穗粗、行粒數(shù)、千粒重均低于正常水平，而其他處理的表現(xiàn)則趨于正常，氮肥對玉米的經(jīng)濟性狀、產(chǎn)量性狀影響最大。

2.3 ? 不同氮肥施用量對玉米籽粒產(chǎn)量的影響

從圖1可以看出，玉米籽粒產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加而增加，N172.5最高，達11 818.20 kg/hm2;N0最低，為8 764.35 kg/hm2;N34.5、N69.0、N105.5、N144.0和N172.5較N0分別提高18.32%、21.73%、23.53%、32.10%和34.84%，差異顯著;N172.5處理籽粒產(chǎn)量較N34.5、N69.0、N105.5、N144.0分別提高13.97%、10.77%、9.16%、2.07%，處理之間差異并不顯著，尤其N144.0籽粒產(chǎn)量僅提高2.07%，相對于施氮水平可以忽略不計。孫占祥等[9 ]研究認為當?shù)视昧砍^時，再增加氮肥用量不能提高玉米產(chǎn)量;胡強等[10 ]研究表明，施氮量低于600 kg/hm2的范圍內(nèi)，玉米產(chǎn)量與施氮量呈正相關(guān)。鄭偉等[11 ]研究表明，隨施氮量的增加，玉米產(chǎn)量達到最高產(chǎn)量后降低。至于本地區(qū)施氮量多大就會降低玉米產(chǎn)量則需要進一步研究，但從資源節(jié)約和生態(tài)安全等方面的考慮，本地區(qū)的玉米經(jīng)濟安全施氮量應(yīng)控制在144.0～172.5 kg/hm2。

2.4 ? 氮肥施用量對氮肥貢獻率、 農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力的影響

從表3可知，氮肥貢獻率隨著施氮量的增加呈遞增趨勢，其變幅為15.48%～25.84%。N172.5氮肥貢獻率最高，為25.84%，較N144.0高1.54百分點。從氮肥貢獻率和籽粒產(chǎn)量兩方面看，N144.0的氮肥貢獻率24.30%較為合理。從氮肥的農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力看，不同施氮量之間存在差異，隨著施氮量的增加均呈遞減趨勢，農(nóng)學(xué)利用率變幅為19.54～46.53 kg/kg，氮肥偏生產(chǎn)力變幅為65.81～300.57 kg/kg?？梢钥闯觯适┯貌蛔汶m能提高氮肥的農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力，但明顯降低了產(chǎn)量收益，而高施氮量的農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力低下，不利于資源節(jié)約和環(huán)境友好。

3 ? 小結(jié)與討論

氮肥不同施用量對玉米生育及經(jīng)濟性狀的影響不同。施N 144.0 kg/hm2、172.5 kg/hm2時拔節(jié)期、大喇叭口期較不施氮處理和減氮處理提前1～3 d;全生育期也最長，為145 d，較其它施氮處理延長了2～3 d，與羅照霞等[12 ]的研究相似。施氮量為144.0、172.5 kg/hm2時提早了玉米關(guān)鍵生育時期并延長了玉米籽粒成熟時間，提高了干物質(zhì)的累計，增加了籽粒的飽滿度。不同氮肥處理下，N172.5和N144.0株高、禿頂長、行粒數(shù)、千粒重均優(yōu)于N0、N34.5、N69.0和N105.5處理，穗長、穗粗和穗行數(shù)處理間并無差異。與趙靚等[7 ]和方正等[8 ]的研究結(jié)論一致。

玉米籽粒產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加而增加，N172.5最高，達11 818.20 kg/hm2;N0最低，為8 764.35 kg/hm2，N172.5較N0提高34.84%。N172.5處理的籽粒產(chǎn)量較N34.5、N69.0、N105.5、N144.0分別提高13.97%、10.77%、9.16%、2.07%，施氮處理之間差異并不顯著，尤其N144.0，N172.5僅比其提高2.07%，相對于施氮水平可以忽略不計。胡強等[10 ]研究結(jié)果表明，施氮量低于600 kg/hm2的范圍內(nèi)，玉米產(chǎn)量與施氮量呈正相關(guān)。這與鄭偉等[11 ]的研究結(jié)果一致，從資源節(jié)約和生態(tài)安全等方面考慮，本地區(qū)玉米的經(jīng)濟安全施氮量應(yīng)控制在144.0～172.5 kg/hm2。

氮肥貢獻率隨著施氮量的增加呈遞增趨勢，其變幅為15.48%～25.84%。N172.5氮肥貢獻率最高，為25.84%，較N144.0高1.54百分點。從氮肥貢獻率和籽粒產(chǎn)量兩方面看，N144.0的氮肥貢獻率24.3%較為合理;從氮肥的農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力看，不同施氮量之間存在差異，隨著施氮量的增加都呈遞減趨勢，氮肥農(nóng)學(xué)利用率變幅為19.54～46.53 kg/kg，氮肥偏生產(chǎn)力變幅為65.81～300.57 kg/kg。可以看出，氮肥施用不足雖能提高氮肥的農(nóng)學(xué)利用效率和偏生產(chǎn)力，但明顯降低了產(chǎn)量收益，而高施氮量的農(nóng)學(xué)效益和偏生產(chǎn)力低下，不利于資源節(jié)約和環(huán)境友好，所以在保證玉米籽粒產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，氮肥的農(nóng)學(xué)利用率為17.70～19.54 kg/kg，偏生產(chǎn)力為68.51～80.40 kg/kg為宜。

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（本文責編：陳 ? 珩）