王怡針 蘇港 臧鳳艷 李子芳 吳錫冬 于美榮

摘 ? ?要：為探究不同供氮量對春玉米產(chǎn)量和氮素利用的影響，以‘鄭單958為試驗材料，設(shè)置5個供氮水平0，135，270，405，540 kg·hm-2，以期為春玉米的減氮增效提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，當(dāng)供氮量增至405 kg·hm-2時春玉米產(chǎn)量和行粒數(shù)不再顯著提高，最高分別為10.69×103 kg·hm-2和37.05;但供氮量增至270 kg·hm-2時穗行數(shù)和穗粒數(shù)不再顯著增加;而百粒質(zhì)量在不同供氮處理間無顯著差異。與0 kg·hm-2相比，供氮顯著提高春玉米干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運量，吐絲期和成熟期干物質(zhì)積累量顯著提高23.29%～62.29%和20.91%～49.42%，花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率和轉(zhuǎn)運對籽粒的貢獻率分別顯著提高51.62%～162.98%，23.13%～62.07%，25.75%～82.56%;供氮量為405 kg·hm-2吐絲期和成熟期干物質(zhì)積累量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運與籽粒貢獻率有最大值，比供氮135 kg·hm-2顯著提高27.76%，23.58%，162.98%，62.07%，82.56%。供氮能顯著影響玉米氮素積累及轉(zhuǎn)運分配效率，供氮條件下玉米吐絲期和成熟期的地上部植株氮素積累量比0 kg·hm-2顯著提高39.65%～98.72%，38.90%～83.19%，吐絲期和成熟期的氮素積累量均隨供氮量增加呈增加趨勢，分別在540，405 kg·hm-2達峰值;營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量隨施氮量增加呈增加趨勢，增幅26.47%～75.42%，但供氮540，405 kg·hm-2間無差異，比135 kg·hm-2分別提高36.76%～38.70%。此外，施肥處理間氮素轉(zhuǎn)運率無顯著差異。綜上所述，在405 kg·hm-2供氮水平下，春玉米通過提高行粒數(shù)、增強干物質(zhì)積累、氮素積累能力和轉(zhuǎn)運效率從而實現(xiàn)產(chǎn)量突破10.5×103 kg·hm-2，同時氮素利用率、氮肥利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力分別達44.53 kg·kg-1，26.17%，9.07 kg·kg-1，26.4 kg·kg-1，實現(xiàn)氮素優(yōu)化利用。

關(guān)鍵詞：供氮量;產(chǎn)量;干物質(zhì)積累;氮素利用

中圖分類號：S531 ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.11.004

Effects of Nitrogen Supply on Spring Maize Yield and Nitrogen Utilization

WANG Yizhen1， SU Gang1， ZANG Fengyan1， LI Zifang1， WU Xidong1， YU Meirong2

（1.College of Agronomy & Resources and Environment，Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China;2. Tianjin Agricultural Development Service Center， Tianjin 300061， China）

Abstract： In order to investigate the effect of nitrogen supply on yield and nitrogen utilization of spring maize， the maize' Zhengdan 958 were supplied 0， 135， 270， 405 and 540 kg·hm-2 nitrogen， respectively. We expect to provide a theoretical basis for reducing nitrogen usage and improving its efficiency in spring maize. The results showed that the yield and grains per row increased significantly with increasing nitrogen supply until 405 kg·hm-2， the maximums were 10.69×103 kg·hm-2 and 37.05 respectively; while the rows per ear and grain number per ear didnt increase significantly until 270 kg·hm-2， and the hundred - grain weigh didnt show significant differences between any two treatments. Compared with 0 kg·hm-2 treatment， nitrogen supply could significantly improve the dry matter accumulation and transportation of spring maize， the indices increased by 23.29%-62.29% and 20.91%-49.42% in the silking and maturing periods， respectively. In addition， after anthesis， the amounts of dry matter transportation， rates of transportation and contribution of transportation to grains had increased by 51.62%-162.98%， 23.13%-62.07%23.13%-62.07% and 25.75%-82.56%， respectively. In the silking and maturing periods， the accumulation and transportation of dry matter and contribution of transportation to grains in 405 kg·hm-2 nitrogen supply reached the highest， which significantly increased by 27.76%， 23.58%， 162.98%， 62.07%， 82.56%， respectively， as compared to those in 135 kg·hm-2 nitrogen supply. Nitrogen application could affect significantly nitrogen accumulation and efficiency of transportation and distribution of maize. In the silking and maturity stages， with nitrogen application， the amounts of the aboveground nitrogen accumulation were significantly increased as much as 39.65%-98.72% and 38.90%-83.19%， compared with 0 kg·hm-2 nitrogen application. In addition， the amounts of nitrogen accumulation showed an uptrend with increasing nitrogen supply in above two stages， and peaked in 540 and 405 kg·hm-2 treatments， respectively. The amounts of nitrogen transportation in vegetative organs showed an uptrend with the increase of nitrogen application， with the increase of 26.47%-75.42%， however， there was no difference between 540 and 405 kg·hm-2 treatments， and higher than 36.76%-38.70% as compared to that in 135 kg·hm-2 treatments. Furthermore， different nitrogen supply didnt have significant influence on the transportation rate of nitrogen. Overall， under the condition of 405 kg·hm-2 nitrogen supply， a breakthrough of yield in spring maize was achieved and the yield reached 10.5×103 kg·hm-2 by improving the grain number per row， enhancing dry matter accumulation， nitrogen accumulation capacity and transportation efficiency. Meanwhile， the nitrogen and nitrogen fertilizer use efficiency， nitrogen agronomic efficiency and nitrogen partial factor productivity were 44.53 kg·kg-1， 26.17%， 9.07 kg·kg-1 and 26.4 kg·kg-1， respectively， which formed an optimal utilization of nitrogen.

Key words： nitrogen supply level; yield; dry matter accumulation; nitrogen utilization

玉米生產(chǎn)對我國糧食安全具有重要意義[1]。氮素是玉米生長過程中被吸收最多的營養(yǎng)元素，能夠顯著影響玉米光合產(chǎn)物的積累、器官發(fā)育及源庫構(gòu)建[2-3]。施用氮肥是滿足作物氮素需求，實現(xiàn)增產(chǎn)的有效途徑。但是生產(chǎn)上因施用方式不合理，氮肥不能被作物充分吸收利用，通過硝化-反硝化、淋溶流失等途徑造成環(huán)境面源污染[4]。北京、河南、山東等華北地區(qū)因單位農(nóng)田面積氮肥施用量過大，氮肥利用率低，而造成一系列環(huán)境問題。因此，明確合理施氮量，是華北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)急需解決的問題[5]。

有機無機配施可減少化肥投入，提高肥料利用率，有利于土壤地力的恢復(fù)[6-7]，朱浩宇等[8]研究發(fā)現(xiàn)有機替代減施化肥比常規(guī)施肥玉米產(chǎn)量略有增長，原因可能是有機無機配施提高了土壤微生物的活性和多樣性，進而改善了土壤微生態(tài)環(huán)境[9]。生物炭是生物質(zhì)在無氧高溫下裂解得到富含穩(wěn)定有機質(zhì)碳的物質(zhì)，生物炭的施用可以增加土壤微生物多樣性和活性[10-11]，提高土壤酶活性;同時其孔隙結(jié)構(gòu)和高陽離子交換量可以增加作物對氮素吸附利用進而減少淋溶損失，在改善土壤理化性質(zhì)、固碳減排等方面發(fā)揮重要作用[12]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，生物炭C/N較高，會降低土壤養(yǎng)分有效性[13]，在養(yǎng)分供應(yīng)能力較差或含氮較低土壤中，生物炭雖能起到改善土壤理化性質(zhì)效果，但也會抑制作物對氮素吸收利用，影響作物生長和產(chǎn)量形成，且生物炭濃度越高抑制作用越明顯[14]。生物質(zhì)炭基肥是以生物炭為基質(zhì)與化肥經(jīng)過特殊工藝制備而來，通過彌補生物炭低有效養(yǎng)分缺點[15]，而提高肥料利用能力。已有研究針對不同基質(zhì)如豬糞、秸稈及生活廢棄物的炭基肥做了大量研究，得出炭基肥能改善肥效，通過提高作物對氮素吸收利用能力而實現(xiàn)增產(chǎn)[16-19]的結(jié)論。但關(guān)于不同供氮量下炭基肥作底肥和尿素作追肥配合施用對玉米氮素轉(zhuǎn)運及分配的影響報道較少。為此，本研究通過研究不同供氮處理炭基肥作底肥尿素作追肥配合施用對玉米干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量及其因素及氮素轉(zhuǎn)運利用的調(diào)控效應(yīng)，以此確定春玉米生產(chǎn)適宜的氮素施用量，為春玉米減氮增效提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2019年5—10月在天津市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)示范中心（119.47′E，31.89′N）進行，屬于大陸性季風(fēng)氣候，全年平均氣溫11.2 ℃，年平均降水量642 mm，70%降水量集中在6—8月，無霜期240 d。試驗地0～20 cm土壤的基本理化性質(zhì)為有機質(zhì)13.4 g·kg-1、全氮1.39 g·kg-1、全磷0.96 g·kg-1、全鉀24.5 g·kg-1、堿解氮118.1 mg·kg-1、有效磷153.9 mg·kg-1、速效鉀 273.7 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

選用‘鄭單958為試驗材料。

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，供氮量設(shè)置0，135，270，405，540 kg·hm-2五個水平，分別記為N0、N135、N270、N405和N540，基施炭基肥和拔節(jié)期追施尿素按照供氮量7∶3比例施用，炭基肥養(yǎng)分含量N-P2O5-K2O∶24-10-10（沈陽隆泰生物工程有限公司），尿素N含量46%。全生育期P2O5和K2O施用量均為157.5 kg·hm-2，以炭基肥含量為基礎(chǔ)，不足部分由含12%P2O5的過磷酸鈣和50%K2O的硫酸鉀配平，作為底肥一次性施用。小區(qū)長6.5 m，寬3.6 m，等行距種植，行距為60 cm，定苗密度67 500 株·hm-2，每處理小區(qū)重復(fù)3次。田間管理措施按照玉米高產(chǎn)田管理措施進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植株干物質(zhì)及全氮的測定 玉米吐絲期及成熟期，每小區(qū)取代表性植株3株，按葉、莖部（包括莖稈、葉鞘、苞葉和穗軸）、籽粒分裝，于105 °C下殺青60 min，在85 °C下烘干至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量。樣品經(jīng)微型植物粉碎機粉碎后過100目篩，硫酸消煮后凱氏定氮儀測含氮量，根據(jù)干質(zhì)量計算氮素積累量。

1.3.2 考種及測產(chǎn) 成熟期小區(qū)中間兩行連續(xù)收取20個果穗，背陰處風(fēng)干考種后脫粒，測定穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量，穗粒數(shù)、穗長、禿尖長、穗粗。籽粒取200 g于鼓風(fēng)干燥箱85 ℃烘干至恒重測定含水量，按照14%安全含水量計算百粒質(zhì)量和產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計

1.4.1 同化物轉(zhuǎn)運 營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量（kg·hm-2）=吐絲期營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量-成熟期營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量;

營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率（%）=[營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量/吐絲期營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量]×100;

營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運對籽粒的貢獻率（%）=[營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量/籽粒干物質(zhì)量]×100;

1.4.2 氮素轉(zhuǎn)運與利用率 營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量（kg·hm-2）=吐絲期營養(yǎng)器官氮積累量-成熟期營養(yǎng)器官氮積累量;

營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運率（%）=[營養(yǎng)器官氮轉(zhuǎn)運量/吐絲期營養(yǎng)器官氮積累量]×100;

營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運貢獻率（%）=[氮轉(zhuǎn)運量/籽粒氮積累量]×100;

吐絲后氮積累量（kg·hm-2）=籽粒氮積累總量-氮素轉(zhuǎn)運量;

吐絲后氮籽粒貢獻率（%）=[吐絲后氮積累量/籽粒氮積累量]×100

氮素利用率（%）=籽粒產(chǎn)量/植株氮總積累量×100;

氮肥農(nóng)學(xué)效率（%）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量×100;

氮肥利用率（%）= [（施氮區(qū)植株氮總積累量-無氮空白區(qū)植株氮總積累量）/氮肥施用量]×100;

氮肥偏生產(chǎn)效率（%）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量×100。

1.4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 采用Microsoft Excel 2017進行數(shù)據(jù)計算，SPSS16.0 統(tǒng)計軟件進行方差和相關(guān)性分析，Origin 2018作圖軟件進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及穗部農(nóng)藝性狀

由表1可知，供氮條件下春玉米產(chǎn)量（GY）較N0增產(chǎn)22.13%～52.60%（P<0.05），行粒數(shù)和穗粒數(shù)顯著增加17.88%～30.76%和21.84%～51.29%，穗長增長7.86%～15.37%，且禿尖長縮短22.95%～51.29%（P<0.05），穗行數(shù)和穗粗增至N270差異顯著，百粒質(zhì)量無明顯影響。與N135相比，供氮量增加促使GY顯著提高11.15%～24.94%，在增至N405增產(chǎn)不顯著，產(chǎn)量達10.69×103 kg·hm-2;N135和N270間行粒數(shù)無差異，但顯著少于N405和N540;穗粒數(shù)隨供氮量增加，比N135增加13.82%～24.17%，但N270、N405和N540之間無差異;供氮量對穗長無顯著影響，但N405和N540比N135禿尖顯著縮短;同穗粒數(shù)一致，N135處理穗粗顯著低于N270、N405和N540。

2.2 干物質(zhì)積累及分配

圖1表明，與N0相比，施氮能夠顯著提高春玉米吐絲期（R1）和成熟期（R6）干物質(zhì)積累量（DM）23.29%～62.29%，20.91%～49.42%;R1期葉片和莖部DM分別增加17.20%～45.30%，25.58%～68.68%，R6期葉、莖部、籽粒DM分別增加12.15%～36.31%，24.24%～61.84%，20.80%～44.16%。與N135相比，R1期和R6期DM隨供氮量增加而顯著增加，在N405后增加趨勢不明顯，分別提高27.76%，23.58%;R1期葉和莖部DM增長4.95%～23.98%，12.77%～34.32%，R6期葉、莖部、籽粒DM分別增長4.16%～21.54%，11.03%～30.27%，8.24%～19.34%。

2.3 吐絲前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運對產(chǎn)量影響

表2表明，吐絲前不同器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量（DMR）和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運對籽粒貢獻率（DMRCG）均表現(xiàn)為莖部大于葉片，葉片和莖部DMR分別占營養(yǎng)器官DMR的30.97%～38.60%，61.40%～69.03%，葉和莖部DMRCG表現(xiàn)為3.15%～5.00%，5.66%～11.10%。各施氮量下葉片干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率（DMRE）葉大于莖部，分別為9.72%～15.29%，6.59%～10.99%。與N0相比，供氮條件下玉米營養(yǎng)器官DMR、DMRE、DMRCG分別提高51.62%～162.98%，23.13%～62.07%，25.75%～82.56%;葉和莖部DMR增長64.21%～129.06%，44.65%～181.76%，DMRE分別增長39.75%～57.30%，14.85%～66.79%，而DMRCG分別增長36.05%～58.59%，20.02%～95.90%。與N135相比，玉米營養(yǎng)器官DMR、DMRE、DMRCG隨供氮量增加呈先提高后降低的趨勢;N405和N540間DMR、DMRCG差異不顯著，分別提高73.44%，45.18%，N270和N405處理DMRE間差異不顯著;供氮量低于N405，供氮量增加葉和莖部DMR分別顯著增長9.96%～39.49%，33.99%～94.79%;葉片DMRE和DMRCG在處理間無差異;莖部在N405顯著高于N135，但與N270差異不顯著。

2.4 氮素積累、轉(zhuǎn)運及利用效率

由圖2可知，R1期各器官氮素積累量（NM）表現(xiàn)為莖部高于葉，占比分別為53.24%～57.06%，42.94%～46.76%;R6期NM器官間表現(xiàn)為籽粒>莖部>葉，占比分別為56.63%～64.78%，17.31%～25.10%，16.76%～19.49%。與N0相比，供氮條件下R1期總NM提高39.65 %～98.72%（P<0.05），其中葉片提高41.98%～91.11%，莖部提高37.66%～109.95%;R6期總NM提高38.90%～83.19%（P<0.05），葉、莖部、籽粒分別提高40.54%～94.77%，69.69%～165.61%，30.22%～60.12%。N270、N405和N540處理R1期NM比N135顯著增長11.95%～42.30%，葉和莖部NM分別增長7.08%～34.60%，16.21%～52.51 %，但供氮量達到N405后NM增幅不顯著;R6期NM增長10.99 %～31.88 %，葉、莖部、籽粒NM顯著提高2.69%～38.59%，18.59%～56.52%，10.82%～22.96%，當(dāng)供氮量達405 kg·hm-2時葉、籽粒及營養(yǎng)器官NM增幅不再顯著。氮素收獲指數(shù)隨供氮量增加呈逐漸降低趨勢，在N135和N270處理之間差異不顯著。

由表3可知，玉米吐絲后莖部氮素轉(zhuǎn)運量（NR）大于葉片，莖部NR占營養(yǎng)器官NR的52.60%～58.23%，葉NR占41.77%～47.40%。較N0，供氮能顯著提高玉米葉、莖部、營養(yǎng)器官NR43.50%～87.25%，14.25%～69.25%，26.47%～75.42%;葉、莖部和營養(yǎng)器官NR隨供氮量增加逐漸增加，但達N405后增幅不顯著，較N135分別增長11.62%～30.48%，13.64%～48.14%，12.68%～38.70%。莖部氮素轉(zhuǎn)運對籽粒貢獻率（NRCG）為32.13%～38.61%、葉片為26.24%～30.97%。N405和N540營養(yǎng)器官NRCG比N135顯著增長12.26%，12.63%，其中莖部NRCG增長16.84%，20.16%，而葉NRCG間無顯著差異。較N0，供氮能明顯提高（R1）后NAPS 34.19%～47.35%，N405和N540處理NCPS較N135顯著降低19.21%，19.79%，而N270與N135間差異不顯著。

由表4知，供氮條件下玉米氮素利用率（NUE）較N0顯著降低11.97%～16.69%，但各供氮處理間差異不顯著。與N135相比，N270、N405、N540處理玉米氮肥利用率（NRE）、氮肥農(nóng)學(xué)效率（ANUE）和氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）顯著降低30.38%～46.54%，19.25%～40.59%，44.43%～68.76%。

3 討 論

在一定范圍內(nèi)，玉米產(chǎn)量隨供氮量增加而增加[20-21]。玉米生產(chǎn)中適宜施氮量促進果穗頂部籽粒發(fā)育，減少禿尖，擴大籽粒庫容，提高產(chǎn)量[22-23]，施用氮肥籽粒養(yǎng)分積累能力提高[24]，增加穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量而增產(chǎn)[25]。本研究結(jié)果表明，穗行數(shù)和百粒質(zhì)量隨供氮量增加但并不顯著，在供氮條件（N405）下顯著增加行粒數(shù)（N135和N270），供氮量超N270穗粒數(shù)不再增加，隨供氮量增加至N405時春玉米產(chǎn)量達到高效峰值，這與郭凱杰等[26]在研究氮肥對‘豫單916、‘浚單29及‘洛玉3號三種玉米品種產(chǎn)量構(gòu)成要素影響上發(fā)現(xiàn)合理供氮能有利于玉米頂部籽粒發(fā)育從而實現(xiàn)產(chǎn)量提高的結(jié)果一致。但董環(huán)等[27]研究表明增施氮肥可顯著提高了玉米的百粒質(zhì)量，且玉米籽粒產(chǎn)量與百粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，受試驗地養(yǎng)分狀況和降雨等的差異，玉米產(chǎn)量對施氮量的響應(yīng)規(guī)律也不同。此外，玉米的基因型差異也對產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生不同影響。

本研究表明，隨供氮量增加玉米吐絲期及成熟期的干物質(zhì)積累量分別增加23.29%～62.29%，20.91%～49.42%，其中以N405處理干物質(zhì)積累能力表現(xiàn)最優(yōu)，比低供氮處理N135顯著增加27.76 %，23.58 %;供氮量增加可提高玉米營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運對籽粒的貢獻率，分別提高51.62%～162.98%，23.13%～62.07%，25.75%～82.56%，其中供氮量增至N405后，干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運對籽粒的貢獻率不再增加，比低供氮處理N135顯著提高73.44%，45.18%。這與隋陽輝[28]和樊葉[29]等人關(guān)于氮肥運籌對玉米干物質(zhì)積累的影響試驗中得出的研究結(jié)果一致。分析其原因可能由于干物質(zhì)積累是籽粒產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[30]，營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運和吐絲后干物質(zhì)同化積累是籽粒產(chǎn)量的主要來源，提高營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運能力和吐絲后干物質(zhì)積累量是作物增產(chǎn)有效途徑[31-33]。施氮能明顯提高營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累能力，且在一定范圍內(nèi)隨供氮量增加呈先增后減趨勢[32，34]。但吳雅薇等[35]在不同耐低氮玉米品種的生育后期干物質(zhì)積累對氮肥響應(yīng)的試驗中得出增施氮肥顯著降低了花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率及其對籽粒的貢獻率，但花后轉(zhuǎn)運量和對籽粒的貢獻率隨著氮肥施用量的增加而顯著增加。分析其原因，吳雅薇等人選用的是低氮高效品種‘正紅311和低氮低效品種‘先玉508，而‘鄭單958屬于高氮高效品種，品種間的差異對玉米籽粒源庫流的構(gòu)成產(chǎn)生不同影響，且本試驗中玉米全生育期內(nèi)采用生物質(zhì)炭基肥作基肥，尿素作追肥的供氮方式，生物質(zhì)炭基肥與普通尿素間的供氮差異對玉米干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運的影響機理還有待于進一步驗證。

氮素是影響籽粒的重要因子，高效氮素積累轉(zhuǎn)運對協(xié)調(diào)源庫關(guān)系、提高玉米產(chǎn)量具有重要作用[32]。營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運效率及吐絲后氮素同化積累量能反映出籽粒氮素積累情況，并直接影響植株對氮素的吸收利用[37-39]。本研究結(jié)果表明，玉米61.04%～68.75%籽粒氮素來自于吐絲前莖鞘、葉等營養(yǎng)器官的氮素再轉(zhuǎn)移，31.25%～38.96%籽粒氮素來源于吐絲后氮素同化積累，這與前人的研究結(jié)果相同[40]。供氮能使玉米吐絲期和成熟期地上部植株氮素積累量分別提高39.65%～98.72%，38.90%～83.19%，但在供氮量增至N405后，玉米成熟期的氮積累量不再顯著增加，較低供氮處理提高了28.84%。供氮能顯著影響吐絲后營養(yǎng)器官向籽粒轉(zhuǎn)運分配的效率。較低供氮處理N135，隨供氮量增加營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量和氮素轉(zhuǎn)運對籽粒的貢獻率總體上呈逐漸增加趨勢，但達N405后增幅不再顯著，分別增長36.76%，12.26%，但供氮量對氮素轉(zhuǎn)運率無顯著影響。在N405水平下，吐絲前玉米植株地上部能積累充足氮素，即能滿足生育后期葉等光合器官轉(zhuǎn)運需求，還能為玉米葉片光合能力正常發(fā)揮提供保證，確保玉米全生育期仍能保持較高同化力。施氮量增加作物氮素吸收利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力呈降低趨勢[41-43]。本試驗表明，隨供氮量增加，玉米氮素吸收利用能力呈逐漸下降趨勢，這與已有研究結(jié)果一致。N270和N405處理間氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率間差異不大，但顯著高于N540;供氮量對氮素利用率影響并不顯著。適量供氮量能促進玉米對氮素吸收利用，從而提高產(chǎn)量，而過量施用并未表現(xiàn)出進一步增產(chǎn)效果。

4 結(jié) 論

綜上所述，華北平原春玉米生產(chǎn)中增施氮肥干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運及干物質(zhì)轉(zhuǎn)運對籽粒貢獻率均顯著增加，植株氮素積累量、氮素轉(zhuǎn)運量、氮素轉(zhuǎn)運率、氮素利用效率均顯著提高，春玉米行粒數(shù)和穗粒數(shù)增加，產(chǎn)量提高。當(dāng)春玉米施氮量為405 kg·hm-2時，通過行粒數(shù)增加，干物質(zhì)積累及氮素積累能力和轉(zhuǎn)運效率提高，實現(xiàn)產(chǎn)量突破10.5×103 kg·hm-2，實現(xiàn)氮素最優(yōu)化利用，利用率和農(nóng)學(xué)效率可達26.17%，9.07 kg·kg-1。

參考文獻：

[1] 佟桐， 李彩鳳， 顧萬榮， 等. 氮肥和密度對黑龍江春玉米物質(zhì)積累、抗倒伏及產(chǎn)量的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2019， 28（3）： 377-387.

[2] 李文娟. 玉米（Ze a mays L.）氮素營養(yǎng)生理及其與葉片衰老的關(guān)系[D]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 2012.

[3] AMADUCCI S， COLAUZZI M， BATTINI F， et al. Effect of irrigation and Nitrogen fertilization on the production of biogas from maize and sorghum in a water limited environment[J]. European Journal of Agronomy， 2016， 76： 54-65.

[4] 王敬國， 林杉， 李保國. 氮循環(huán)與中國農(nóng)業(yè)氮管理[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016， 49（3）： 503-517.

[5] 劉兆輝， 吳小賓， 譚德水， 等. 一次性施肥在我國主要糧食作物中的應(yīng)用與環(huán)境效應(yīng)[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2018， 51（20）： 3827-3839.

[6] BI Q F， LI K J， ZHENG B X， et al. Partial replacement of inorganic Phosphorus（P） by organic manure reshapes phosphate mobilizing bacterial community and promotes P bioavailability in a paddy soil[J]. Science of the Total Environment， 2020， 703： 134977.

[7] ROTH? M， DARNAUDERY M， THURI?S L. Organic fertilizers， green manures and mixtures of the two revealed their potential as substitutes for inorganic fertilizers used in pineapple cropping[J]. Scientia Horticulturae， 2019， 257： 108691.

[8] 朱浩宇， 高明， 龍翼， 等. 化肥減量有機替代對紫色土旱坡地土壤氮磷養(yǎng)分及作物產(chǎn)量的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)， 2020， 41（4）： 1921-1929.

[9] 王寧， 南宏宇， 馮克云. 化肥減量配施有機肥對棉田土壤微生物生物量、酶活性和棉花產(chǎn)量的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報， 2020， 31（1）： 173-181.

[10] SMEBYE A， ALLING V， VOGT R D， et al. Biochar amendment to soil changes dissolved organic matter content and composition[J]. Chemosphere， 2016， 142： 100-105.

[11] TIAN J， WANG J， DIPPOLD M， et al. Biochar affects soil organic matter cycling and microbial functions but does not alter microbial community structure in a paddy soil[J]. Science of the Total Environment， 2016， 556： 89-97.

[12] ZHU L X， XIAO Q， SHEN Y F， et al. Microbial functional diversity responses to 2 years since biochar application in silt-loam soils on the Loess Plateau[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2017， 144： 578-584.

[13] WARNOCK D D， LEHMANN J， KUYPER T W， et al. Mycorrhizal responses to biochar in soil concepts and mechanisms[J]. Plant and Soil， 2007， 300（1/2）： 9-20.

[14] LEHMANN J， GAUNT J， RONDON M. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems a review[J]. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change， 2006， 11： 395-419.

[15] 何緒生， 張樹清， 佘雕， 等. 生物炭對土壤肥料的作用及未來研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2011， 27（15）： 16-25.

[16] 陳琳， 喬志剛， 李戀卿， 等. 施用生物質(zhì)炭基肥對水稻產(chǎn)量及氮素利用的影響[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報， 2013， 29（5）： 671-675.

[17] 李大偉， 周加順， 潘根興， 等. 生物質(zhì)炭基肥施用對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)以及氮素農(nóng)學(xué)利用率的影響[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2016， 39（3）： 433-440.

[18] 張萌， 魏全全， 肖厚軍， 等. 不同用量專用生物炭基肥對貴州朝天椒提質(zhì)增效的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報， 2019， 33（7）： 1457-1464.

[19] 喬志剛， 陳琳， 李戀卿， 等. 生物質(zhì)炭基肥對水稻生長及氮素利用率的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2014， 30（5）： 175-180.

[20] 王宜倫， 劉天學(xué)， 趙鵬， 等. 施氮量對超高產(chǎn)夏玉米產(chǎn)量與氮素吸收及土壤硝態(tài)氮的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013， 46（12）： 2483-2491.

[21] 曹勝彪， 張吉旺， 董樹亭， 等. 施氮量和種植密度對高產(chǎn)夏玉米產(chǎn)量和氮素利用效率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2012， 18（6）： 1343-1353.

[22] 晁曉樂， 申麗霞， 呂靜瑤. 施氮對不同基因型玉米籽粒發(fā)育和氮效率的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報， 2016， 31（1）： 198-202.

[23] 高肖賢， 張華芳， 馬文奇， 等. 不同施氮量對夏玉米產(chǎn)量和氮素利用的影響[J]. 玉米科學(xué)， 2014， 22（1）： 121-126， 131.

[24] 申麗霞， 魏亞萍， 王璞， 等. 施氮對夏玉米頂部籽粒早期發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J]. 作物學(xué)報， 2006， 32（11）： 1746-1751.

[25] 王春虎， 歐行奇， 王昊. 玉米鄭單958等高產(chǎn)品種的生理生態(tài)機理研究[J]. 種子， 2009， 28（8）： 41-44.

[26] 郭凱杰， 王祎， 熊偉東， 等. 施氮量對砂質(zhì)潮土不同夏玉米品種產(chǎn)量和氮效率的影響[J]. 玉米科學(xué)， 2016， 24（6）： 144-148.

[27] 董環(huán)， 婁春榮， 米國華， 等. 施氮量對遼寧省草甸土區(qū)春玉米產(chǎn)量和氮利用率的影響[J]. 玉米科學(xué)， 2021， 29（3）： 165-170.

[28] 隋陽輝， 王延波， 徐亮， 等. 氮密互作對玉米遼單575產(chǎn)量和氮素積累的影響[J]. 玉米科學(xué)， 2021， 29（2）： 140-148.

[29] 樊葉， 樊琳琳， 薛兵東， 等. 氮肥運籌對遼東地區(qū)玉米產(chǎn)量和干物質(zhì)積累的影響[J]. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2021， 42（2）： 9-14.

[30] 景立權(quán)， 趙福成， 劉萍， 等. 施氮對超高產(chǎn)夏玉米干物質(zhì)及光合特性的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報， 2014， 28（2）： 317-326.

[31] 張忠學(xué)， 劉明， 齊智娟. 噴灌條件下水氮用量對玉米氮素吸收轉(zhuǎn)運的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報， 2019， 50（8）： 299-308.

[32] 房琴， 高影， 王紅光， 等. 密度和施氮量對超高產(chǎn)夏玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報， 2015， 30（z1）： 133-138.

[33] 宋鳳斌， 童淑媛. 不同株型玉米的干物質(zhì)積累、分配及轉(zhuǎn)運特征[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2010， 26（4）： 700-705.

[34] 錢春榮， 王榮煥， 趙久然， 等. 不同熟期玉米干物質(zhì)積累、分配與轉(zhuǎn)運特征[J]. 生態(tài)學(xué)雜志， 2017， 36（8）： 2177-2183.

[35] 吳雅薇， 蒲瑋， 趙波， 等魏佳， 等. 不同耐低氮性玉米品種的花后碳氮積累與轉(zhuǎn)運特征[J]. 作物學(xué)報， 2021， 47（5）： 915-928.

[36] 張美微， 劉京寶， 喬江方， 等. 施氮量對不同種植密度夏玉米產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2020， 49（5）： 55-62.

[37] 李廣浩， 劉娟， 董樹亭， 等. 密植與氮肥用量對不同耐密型夏玉米品種產(chǎn)量及氮素利用效率的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2017， 50（12）： 2247-2258.

[38] 徐明杰， 張琳， 汪新穎， 等. 不同管理方式對夏玉米氮素吸收、分配及去向的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2015， 21（1）： 36-45.

[39] 李婷， 李世清， 占愛， 等. 地膜覆蓋、氮肥與密度及其互作對黃土旱塬春玉米氮素吸收、轉(zhuǎn)運及生產(chǎn)效率的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2018， 51（8）： 1504-1517.

[40] GALLAIS A， COQUE M， QUILL?R? I， et al. Modelling postsilking Nitrogen fluxes in maize （Zea mays） using 15N-labelling field experiments[J]. The New Phytologist， 2006， 172（4）： 696-707.

[41] 葉東靖， 高強， 何文天， 等. 施氮對春玉米氮素利用及農(nóng)田氮素平衡的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2010， 16（3）： 552-558.

[42] 馬星竹， 郝小雨， 高中超， 等. 氮肥用量對土壤養(yǎng)分含量、春玉米產(chǎn)量及農(nóng)學(xué)效率的影響[J]. 玉米科學(xué)， 2016， 24（6）： 131-135.

[43] 周培祿， 任紅， 齊華， 等. 氮肥用量對兩種不同類型玉米雜交種物質(zhì)生產(chǎn)及氮素利用的影響[J]. 作物學(xué)報， 2017， 43（2）： 263-276.

收稿日期：2021-06-04

基金項目：國家重點研發(fā)計劃課題（2017YFD0200808）

作者簡介：王怡針（1996—），男，浙江溫州人，在讀碩士生，主要從事玉米栽培生理方面研究。

通訊作者簡介：于美榮（1965—），女，山東龍口人，高級工程師，主要從事農(nóng)作物土壤肥料技術(shù)與推廣方面研究。