養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米生理特性及產(chǎn)量的影響

王丹丹，李嵐?jié)n本高，張倩，盛開，王宜倫

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450002）

玉米是全球第一大糧食作物，也是我國種植面積最大、總產(chǎn)量最高的主要糧食作物，其產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展在保障國家糧食安全和滿足市場需求方面發(fā)揮著主力軍作用[1-2]。玉米生育周期短、需肥量大、耐肥性強(qiáng)，充足的養(yǎng)分供應(yīng)是獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵[3]。在保證養(yǎng)分充足的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理施肥不僅能保證玉米穩(wěn)產(chǎn)增收，還能降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)[4-5]。玉米作為高光效C4 作物，其生物量的95%左右來自光合產(chǎn)物[6]，研究表明玉米光合作用是作物生長、發(fā)育和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，可以通過提高玉米的光合作用效率提高玉米產(chǎn)量。因此探究光合生理特性對夏玉米產(chǎn)量的影響途徑、掌握養(yǎng)分吸收動(dòng)態(tài)是促進(jìn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的基礎(chǔ)[7]。

光合作用是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)，其變化必然會(huì)引起其他生理和農(nóng)藝學(xué)方面的變化[8]。研究表明，夏玉米光合同化物最終以干物質(zhì)的形式呈現(xiàn)，其干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量之間呈顯著正相關(guān)[9]。光合作用的強(qiáng)弱與植株葉綠素含量緊密相關(guān)，同時(shí)葉綠素含量與植株氮營養(yǎng)密切相關(guān)[10]。杜成鳳等[11]對玉米葉片超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，表明葉綠體基粒片層數(shù)與光合速率呈正相關(guān)。植物吸收性光合有效輻射分量（Fraction of photosynthetically active radiation，F(xiàn)PAR）是植被吸收的光合有效輻射占入射太陽輻射的比例[12]，用來表征植被冠層光能吸收強(qiáng)弱，也是研究作物生長模型的重要參量[13-14]。光合作用是玉米產(chǎn)量形成的生理基礎(chǔ)，可以通過提高玉米光合效率促進(jìn)其產(chǎn)量的提升[6，15]。影響植物光合效率的因素很多，如光照[16]、密度[17-18]、水分[19]等。研究表明，光照不足會(huì)導(dǎo)致葉片變薄變窄，還會(huì)降低幼苗新葉出生速率，從而導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量下降[20]。這與弱光條件下，葉片能夠截獲的光能大幅減少、葉片凈光合速率急劇下降有關(guān)[11]。研究表明，密度過大造成通風(fēng)透光條件變差，功能葉片葉綠素含量、光合速率也隨之降低[17]。另有研究表明水分脅迫下作物光合能力也會(huì)降低[21]。適宜的氮肥施用量是其利用適宜密度充分發(fā)揮群體優(yōu)勢進(jìn)行光合生產(chǎn)的營養(yǎng)物質(zhì)保障，它可以通過影響穗粒數(shù)和籽粒質(zhì)量來影響產(chǎn)量[22]。研究表明，施氮可以提高穗位葉光合性能，增密后光合能力降低，物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率在高密高氮處理下均較低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量損失[23]。干物質(zhì)是籽粒產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，產(chǎn)量和干物質(zhì)量呈正相關(guān)，在一定范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量隨干物質(zhì)量的增加而提高，因此，提高干物質(zhì)的生產(chǎn)能力是提高玉米籽粒產(chǎn)量的根本途徑[18]。研究表明基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥（Nutrient expert，簡稱NE）的作物氮磷鉀平衡施用可減肥不減產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)肥增效[4-5，24]。該方法原理是基于產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率進(jìn)行推薦施肥[24]，滿足了當(dāng)前推薦施肥需求，是一種定點(diǎn)適應(yīng)小農(nóng)戶生產(chǎn)管理方式的推薦施肥和養(yǎng)分管理方法。

目前，國內(nèi)外關(guān)于玉米光合特性方面的研究較多[25-26]，大多集中在逆境、品種篩選及耕作方式等條件下的變化特征[19，27-28]。不同施肥條件下對夏玉米光合特性的影響以及光合特性與產(chǎn)量、肥料利用率的關(guān)系尚不清楚，本研究試圖探討玉米養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米產(chǎn)量、光合特性和肥料利用率的影響，明確玉米生產(chǎn)中專家系統(tǒng)推薦施肥的增產(chǎn)效果和養(yǎng)分利用率，探究不同施肥處理的增產(chǎn)途徑以及光合生理特性規(guī)律，旨在為指導(dǎo)夏玉米科學(xué)、高效與合理施肥奠定試驗(yàn)基礎(chǔ)，并驗(yàn)證NE 系統(tǒng)在夏玉米上的適應(yīng)性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年6月至2019年10月在河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院?？h科研基地（114°17′E，35°40′N）和新鄉(xiāng)市原陽縣河南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地（113°56′E，35°06′N）同步進(jìn)行，供試土壤鶴壁為黏質(zhì)潮土，原陽為砂質(zhì)潮土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)7 個(gè)處理，分別為基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥（Nutrient expert，NE，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院何萍研究員發(fā)布的安卓移動(dòng)終端“手機(jī)和平板”網(wǎng)絡(luò)版本）、在NE 基礎(chǔ)上不施氮肥（NE-N）、在NE 基礎(chǔ)上不施磷肥（NE-P）、在NE 基礎(chǔ)上不施鉀肥（NE-K）、在NE 基礎(chǔ)上施用緩控釋肥（RNE，50%包膜尿素，施肥量同NE）、當(dāng)?shù)剞r(nóng)技部門推薦施肥（ST）和當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥（FP）。各處理具體施肥信息見表1。供試肥料分別為普通尿素（N 46.0%）、包膜尿素（N 43.2%，釋放期60～90 d）、磷酸二銨（N-P2O5-K2O 為15-42-0）、過磷酸鈣（P2O512.0%，僅于NE-N 中使用）和氯化鉀（K2O 60.0%）。此外，鶴壁農(nóng)戶習(xí)慣施肥采用復(fù)混肥料（NP2O5-K2O為15-15-15）和尿素（225 kg·hm-2），新鄉(xiāng)農(nóng)戶習(xí)慣用復(fù)混肥料（N-P2O5-K2O為30-5-5）。氮、磷、鉀肥在五葉期一次性開溝施入，小區(qū)面積為57.6 m2（寬×長=7.2 m×8.0 m），三次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。供試夏玉米品種為浚單22。播種密度為67 000 株·hm-2，田間管理按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種植習(xí)慣進(jìn)行。

表1 夏玉米不同模式施肥量（kg·hm-2）Table 1 Fertilizer application rate in different treatments of summer maize（kg·hm-2）

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土樣采集與分析

在夏玉米播種施肥前采集試驗(yàn)地0～20 cm 土壤樣品，風(fēng)干后過篩，分別測定土壤pH（水土比2.5∶1，電極法）、有機(jī)質(zhì)（K2Cr2O7容量-外加熱法）、堿解氮（堿解擴(kuò)散法）、有效磷（NaHCO3浸提-鉬藍(lán)比色法）和速效鉀（NH4OAC 浸提-火焰光度計(jì)法）含量[29]，結(jié)果見表2。

表2 供試地土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)Table 2 The physical-chemical properties of the experimental soils

1.3.2 植株樣品采集與測定

夏玉米成熟后，于各小區(qū)隨機(jī)選取4 株玉米，分為植株和籽粒兩部分，105 ℃烘箱中殺青30 min 后調(diào)至65 ℃烘干至恒質(zhì)量，計(jì)算生物量。采用濃H2SO4-H2O2法消煮制備待測液，用AA3 流動(dòng)注射分析儀、鉬黃比色方法、火焰光度計(jì)法分別測定植株和籽粒全氮、全磷、全鉀含量[29]。

1.3.3 成熟期產(chǎn)量測定

成熟期于各小區(qū)選取長勢均勻的玉米樣方10.8 m2（長×寬=3.6 m×3.0 m），自然風(fēng)干后脫粒稱質(zhì)量，采用PM-8188-A 型谷物水分測定儀測試夏玉米籽粒含水量，換算成14.0%含水量的作物產(chǎn)量。

1.3.4 植株生理指標(biāo)測定

分別于夏玉米大喇叭口期、吐絲期、灌漿期（鶴壁為夏玉米播種后40、56 d 和77 d；新鄉(xiāng)為播種后39、50 d和79 d）進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。

葉片光合速率測定：各小區(qū)選取最新完全展開葉（大喇叭口期）或穗位葉（吐絲期和灌漿期），于光照充足的11：00—14：00，采用LI-6800 光合測定系統(tǒng)（LICOR，美國）進(jìn)行凈光合速率（Photosynthetic rate，Pn）、氣孔導(dǎo)度（Stomatal conductance，Gs）、胞間CO2濃度（Intercellular CO2concentration，Ci）、蒸騰速率（Transpiration rate，Tr）等光合指標(biāo)的測定。

葉片葉綠素的測定：各小區(qū)選取五片最新完全展開葉（大喇叭口期）或穗位葉（吐絲期和灌漿期），用乙醇提取，分光光度計(jì)測定葉綠素含量[30]。

葉片解剖結(jié)構(gòu)測定：在距離主葉脈0.5 cm 左右處剪取1 cm×3 cm 大小葉片，固定包埋后制成葉片橫切片，甲苯胺藍(lán)染色，在OLYMPUS BH2 型植物顯微成像分析系統(tǒng)選取3 個(gè)視野清晰的位置拍攝，拍攝倍數(shù)為200 倍。利用Image-Pro Plus 6.0 專業(yè)圖像分析軟件測量葉片厚度（LT）、上表皮厚度（UET）、下表皮厚度（LET）、葉鞘間距（SS）和葉肉厚度（MT）等葉片解剖指標(biāo)（圖1）。

圖1 夏玉米葉片解剖結(jié)構(gòu)Figure 1 Anatomical structure of summer maize leaves

冠層光合有效輻射（PAR）測定：于光照充足、晴朗無風(fēng)的11：00—14：00，采用LI-COR190SA 線性光量子傳感器測定玉米PAR:正測玉米上方0.10 m 處光合有效輻射（PARci）、反測玉米上方0.20 m 處光合有效輻射（PARcr）、正測玉米根部0.05 m 處光合有效輻射（PARgi）、反測玉米根部0.10 m 處光合有效輻射（PARgr）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

按照蘇瑞光[31]和宋蝶等[32]方法分別計(jì)算夏玉米肥料利用率等相關(guān)指標(biāo)，具體如下：

養(yǎng)分積累量（kg·hm-2）=植株干物質(zhì)量×植株養(yǎng)分含量

肥料利用率=（施肥區(qū)養(yǎng)分積累量-無肥區(qū)養(yǎng)分積累量）/施肥量×100%

肥料農(nóng)學(xué)效率（kg·kg-1）=（施肥區(qū)作物產(chǎn)量-無肥區(qū)作物產(chǎn)量）/施肥量

FPAR=[（PARci-PARcr）-（PARgi-PARgr）]/PARci[33]

收獲指數(shù)=籽粒養(yǎng)分積累量/地上部養(yǎng)分積累量×100%

采用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入與前期處理；SPSS 22.0 軟件進(jìn)行單因素方差（ANOVA）和Duncan 新復(fù)極差法差異性顯著分析，顯著性水平設(shè)定為α=0.05；Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米葉片光合作用的影響

從表3 可知，凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）在不同施肥處理和生育時(shí)期均存在顯著差異。在鶴壁試驗(yàn)點(diǎn)，大喇叭口期Pn表現(xiàn)為ST（31.32 μmol·m-2·s-1）＞NE（29.37 μmol·m-2·s-1）＞RNE（26.36 μmol·m-2·s-1）＞FP（24.98 μmol·m-2·s-1）；在吐絲期NE 和RNE 處理Pn別 為31.03 μmol·m-2·s-1和32.95 μmol·m-2·s-1，顯著高于FP 處理，與ST 處理無顯著差異（P＞0.05）；RNE 處理Pn在吐絲-灌漿期整體高于其他處理。Gs在吐絲期各處理之間存在差異，其中NE 和RNE 處理較FP 處理分別提高7.65%和13.01%，差異不顯著（P＞0.05）。Ci在夏玉米葉片間的變化趨勢與其他光合指標(biāo)整體存在相反的趨勢。Tr在各生育時(shí)期無明顯差異，基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)的推薦施肥（包括NE 和RNE 處理）較FP 處理平均提高25.36%。在新鄉(xiāng)試驗(yàn)點(diǎn)，光合指標(biāo)變化趨勢與鶴壁試驗(yàn)點(diǎn)基本一致。其中，Pn在整個(gè)生育期各處理間差異不顯著，Pn、Gs和Tr在大喇叭口-吐絲期整體高于吐絲-灌漿期，Ci在吐絲期整體低于其他生育時(shí)期，基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)的推薦施肥（包括NE 和RNE）處理較FP、ST處理分別降低了1.76%、7.98%。

表3 不同施肥模式下夏玉米光合特性比較Table 3 Comparison of photosynthetic characteristics of summer maize under different fertilization modes

2.2 養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米葉片葉綠素含量的影響

不同施肥處理在各生育時(shí)期葉綠素含量的變化狀況見圖2，結(jié)果表明，各處理葉綠素a 和葉綠素b 含量在大喇叭口-吐絲期呈增長趨勢，在吐絲-灌漿期呈下降或緩慢增長趨勢；類胡蘿卜素含量全生育期內(nèi)變化不大，整體呈現(xiàn)下降趨勢。夏玉米葉綠素含量在吐絲期含量達(dá)到最大值，兩試驗(yàn)區(qū)NE、RNE 較FP處理平均增加3.43%、2.38%（鶴壁）和5.60%、2.69%（新鄉(xiāng)）。

圖2 不同施肥模式對夏玉米各生育時(shí)期葉綠素的影響Figure 2 Effects of different fertilization patterns on chlorophyll growth in summer maize

2.3 養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響

圖3 為夏玉米吐絲期各施肥處理下葉片解剖結(jié)構(gòu)，正常施肥狀態(tài)下（FP、ST、NE、RNE）的葉片厚度（LT）相對較大、葉肉細(xì)胞排列整齊（圖3a、3b、3c、3d），肥料減施狀態(tài)下（NE-N、NE-P、NE-K）的葉片細(xì)胞間隙變大且排列疏松（圖3e、3f）。從大喇叭口期到灌漿期，夏玉米葉片解剖結(jié)構(gòu)前期變化不大，后期上表皮厚度（UET）、下表皮厚度（LET）和葉肉厚度（MT）整體呈現(xiàn)降低的趨勢（表4）。在吐絲期對鶴壁和新鄉(xiāng)兩試驗(yàn)區(qū)的葉片解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，正常施肥與肥料減施處理之間葉片解剖結(jié)構(gòu)差異顯著（P＜0.05），LT指標(biāo)基于養(yǎng)分系統(tǒng)的推薦施肥（NE、RNE）處理較FP、ST處理平均提高6.87%、4.24%；UET、LET和鞘間距（SS）指標(biāo)各施肥處理之間并無顯著差異（P＞0.05），基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)的推薦施肥整體呈較高水平；NE、RNE處理MT指標(biāo)較FP 處理平均提高10.06%、3.83%，與ST處理無顯著差異（P＞0.05）。

表4 不同施肥模式對夏玉米各生育時(shí)期葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響（μm）Table 4 Effects of different fertilization patterns on leaf anatomy in summer maize growth period（μm）

圖3 不同施肥處理下夏玉米吐絲期葉片石蠟橫切片比較Figure 3 Cross section comparison of leaf paraffin sections in different fertilization treatments at the silking stage

2.4 養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米冠層光合有效輻射的影響

由圖4 可知，施肥顯著提高夏玉米冠層吸收光合有效輻射分量（FPAR），不同施肥處理之間存在顯著差異（P＜0.05）。從大喇叭口期到灌漿期不同施肥處理FPAR 呈現(xiàn)先緩慢增加后降低的趨勢。在吐絲期夏玉米冠層結(jié)構(gòu)逐漸密閉，F(xiàn)PAR達(dá)到最大值；在鶴壁試驗(yàn)區(qū)，施肥狀態(tài)下各處理之間無顯著差異（P＞0.05）；在新鄉(xiāng)試驗(yàn)區(qū)，基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)的推薦施肥處理（NE、RNE）較FP 處理提高12.96%、6.28%，與ST 處理無顯著差異（P＞0.05）。在灌漿期，植株由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長，F(xiàn)PAR逐漸降低。進(jìn)一步研究表明，不施磷、鉀肥夏玉米FPAR值變化幅度相對較大，表明適當(dāng)增加磷、鉀肥施用量，對改善群體光合有效輻射起到促進(jìn)作用，這一點(diǎn)在吐絲期表現(xiàn)得尤為明顯。

圖4 不同施肥模式下夏玉米冠層光合有效輻射的變化Figure 4 Changes of canopy photosynthetically active radiation in summer maize under different fertilization patterns

2.5 養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米產(chǎn)量的影響

由圖5 可知，與磷鉀配施（NE-N）、氮鉀配施（NE-P）、氮磷配施（NE-K）處理相比，氮磷鉀合理配施顯著增加夏玉米產(chǎn)量（P＜0.05）。其中NE、ST 處理產(chǎn)量效益較好，NE 與RNE 處理差異不顯著，與FP 處理差異顯著（P＜0.05）。與NE-N、NE-P、NE-K處理相比，NE 處理分別增產(chǎn)28.70%～34.56%、23.08%～29.02%、19.32%～32.18%。在鶴壁試驗(yàn)點(diǎn)，NE、RNE較FP處理分別增產(chǎn)19.24%和11.33%，在新鄉(xiāng)試驗(yàn)點(diǎn)分別增產(chǎn)14.00%和11.47%。ST 與RNE 處理差異不顯著（P＞0.05），交互作用研究表明，試驗(yàn)地點(diǎn)（S）和處理（T）對作物產(chǎn)量影響均達(dá)到極顯著水平（P＜0.001），兩者交互（S×T）作用對產(chǎn)量的影響未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。

圖5 不同施肥模式下夏玉米產(chǎn)量Figure 5 Yields of summer maize under different fertilization patterns

2.6 夏玉米產(chǎn)量和生理特性的相關(guān)性分析

由表5 可知，在整個(gè)生育期內(nèi)夏玉米產(chǎn)量與FPAR呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與Ci呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。在大喇叭口-吐絲期，產(chǎn)量與葉片解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)（LT、UET、LRT、SS、MT）顯著相關(guān)（P＜0.05），在灌漿期未達(dá)到顯著水平。葉綠素a（CHa）和葉綠素b（CHb）在灌漿期與產(chǎn)量極顯著相關(guān)，Pn和Gs在吐絲期與產(chǎn)量極顯著相關(guān)（P＜0.01）。進(jìn)一步對夏玉米產(chǎn)量和生理特性進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析（表5），關(guān)聯(lián)度越大表明該指標(biāo)與產(chǎn)量的關(guān)系越密切。結(jié)果表明，關(guān)聯(lián)序與相關(guān)性分析結(jié)果整體保持一致，UET、FPAR在全生育期內(nèi)都表現(xiàn)出較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度，在灌漿期各指標(biāo)相關(guān)性表現(xiàn)為CHb＞CHa＞FPAR＞Gs＞Pn，這5 種指標(biāo)對產(chǎn)量的影響較大。

表5 產(chǎn)量與生理特性相關(guān)分析及灰色關(guān)聯(lián)分析Table 5 Correlation analysis and grey relation analysis of yield and physiological characteristics

2.7 養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米肥料利用率的影響

由表6 可知，在鶴壁試驗(yàn)區(qū)，NE 處理氮、磷、鉀肥料利用率分別是26.16%、16.63%、50.95%，與NE 處理相比，RNE 表現(xiàn)出更高的肥料利用率；在新鄉(xiāng)試驗(yàn)區(qū)，NE 處理氮、磷、鉀肥料利用率分別是33.09%、13.83%、30.14%，RNE 與NE 處理相比，二者差異不明顯。夏玉米氮、磷、鉀肥料農(nóng)學(xué)效率整體表現(xiàn)出與肥料利用率一致的趨勢，其中新鄉(xiāng)試驗(yàn)區(qū)氮肥農(nóng)學(xué)效率明顯低于鶴壁試驗(yàn)區(qū)。

表6 養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對夏玉米肥料效率指標(biāo)的影響Table 6 Effects of nutrient expert system recommended fertilization on fertilizer efficiency index of summer maize

3 討論

氮磷鉀合理施肥可顯著提高夏玉米產(chǎn)量，基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥（NE、RNE）在鶴壁、新鄉(xiāng)試驗(yàn)區(qū)較當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥（FP）平均增產(chǎn)16.62%、11.40%，這與王宜倫等[4]在玉米上施肥增產(chǎn)且氮磷鉀肥平衡施用增產(chǎn)效果最好的結(jié)論相一致。與NE-N、NE-P、NE-K 處理相比，NE 處理分別增產(chǎn)28.70%～34.56%、23.08%～29.02%、19.32%～32.18%，NE 與RNE 處差異不顯著，考慮到緩控釋肥能提高中后期土壤養(yǎng)分含量[34]，可能由于包膜尿素釋放期過長（60～90 d），而玉米生育期短，包膜尿素釋放期和釋放速率不能夠滿足玉米整個(gè)生育期對氮素的需求。交互作用表明，試驗(yàn)地點(diǎn)和處理對作物產(chǎn)量的影響均達(dá)到極顯著水平（P＜0.001），兩者交互作用對產(chǎn)量的影響未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），這與李嵐?jié)萚35]在玉米上的研究基本一致。NE 處理優(yōu)化了氮磷鉀的用量，較ST 處理在降低16.67%鉀肥的同時(shí)并未造成減產(chǎn)，這與試驗(yàn)地區(qū)土壤鉀肥較為豐富有關(guān)，也進(jìn)一步驗(yàn)證合理施肥的重要性。不同施肥處理通過何種途徑造成產(chǎn)量因子的差異仍需要進(jìn)一步探究，玉米作為高光效C4植物，其干物質(zhì)的形成主要通過光合作用來實(shí)現(xiàn)，提高玉米的光合效率將有助于玉米產(chǎn)量的提升[6]。

玉米產(chǎn)量受光合指標(biāo)、葉綠素含量、太陽光輻射等生理特性影響顯著。劉永忠等[36]研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率之間均呈正相關(guān)，本試驗(yàn)中夏玉米在大喇叭口-灌漿期得到相同的結(jié)果。NE 較ST 處理相比，降低施肥量并未顯著降低葉片中葉綠素含量，李志宏等[10]的研究表明葉綠素含量與植株氮營養(yǎng)有密切關(guān)系，葉綠素含量又與光合作用緊密相關(guān)，這也強(qiáng)調(diào)了合理施肥的重要性。FPAR值可以作為評估產(chǎn)量的重要參數(shù)[37]。本研究表明，大喇叭口-灌漿期內(nèi)夏玉米FPAR值與產(chǎn)量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P＜0.01），在吐絲期夏玉米冠層結(jié)構(gòu)逐漸密閉，F(xiàn)PAR達(dá)到最大值?；陴B(yǎng)分專家系統(tǒng)的推薦施肥處理（NE、RNE）與ST處理無顯著差異（P＞0.05），同樣的結(jié)論在賀佳等[33]對冬小麥的遙感監(jiān)測中也得到驗(yàn)證，其認(rèn)為適量提高氮磷供應(yīng)水平能有效顯著改善冬小麥群體FPAR值（P＜0.05）。葉片是玉米進(jìn)行光合作用的主要器官，是截獲光能的物質(zhì)載體，葉面積大小及光合作用強(qiáng)弱對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量有重要影響[18]。本研究結(jié)果證實(shí)，在大喇叭口-吐絲期，產(chǎn)量與葉片解剖結(jié)構(gòu)參數(shù)（LT、UET、LRT、SS、MT）顯著相關(guān)（P＜0.05）。在吐絲期NE處理的葉肉厚度顯著大于其他施肥處理，從而造成光合作用上的差異。葉片一定的厚度可保證充足的葉綠素含量，延長有效光合作用時(shí)間，提高玉米吐絲后群體光合速率，能夠顯著提高產(chǎn)量[16]。

光合生理特性變化趨勢影響夏玉米的產(chǎn)量，提高肥料利用率是科學(xué)施肥的重要目標(biāo)，農(nóng)學(xué)效率和肥料利用率是衡量科學(xué)施肥的主要參考指標(biāo)[38]。張福鎖等[39]對全國糧食主產(chǎn)區(qū)開展的1 333個(gè)田間試驗(yàn)結(jié)果顯示，玉米氮、磷、鉀肥料利用率分別為26.10%、11.00%、31.90%，肥料農(nóng)學(xué)效率分別是9.80、7.50、5.70 kg·kg-1。本試驗(yàn)中，NE 處理氮、磷、鉀肥料利用率分別是26.16%～33.09%、13.83%～18.37%、30.14%～50.95%，肥料農(nóng)學(xué)效率分別是8.58～15.31、20.38～24.80、15.95～33.02 kg·kg-1，整體高于全國平均水平。

4 結(jié)論

（1）氮、磷、鉀肥合理配施可有效提高夏玉米產(chǎn)量，基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥處理及在此基礎(chǔ)上施用緩控釋肥處理的夏玉米產(chǎn)量與當(dāng)?shù)剞r(nóng)技部門推薦施肥處理無顯著差異，較當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥處理分別增產(chǎn)16.62%和11.40%。

（2）氮、磷、鉀合理施用可有效降低葉片胞間CO2濃度、提高凈光合速率，對葉片解剖結(jié)構(gòu)和葉綠素含量具有積極影響，光合有效輻射分量在夏玉米整個(gè)生育期內(nèi)對產(chǎn)量的影響較大。

（3）養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥處理氮、磷、鉀平均肥料利用率分別為29.63%、15.23%、40.55%，農(nóng)學(xué)效率分別為11.95、22.59、24.49 kg·kg-1，整體高于全國平均水平。