控釋尿素一次性施用的玉米減氮增效研究

楊清夏，龍光強(qiáng)，吳開賢，何澍然，李 揚(yáng)，趙 平

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，昆明 650201；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部云南耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，昆明 650201；3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，昆明 650201)

玉米是中國(guó)的第一大糧食產(chǎn)物，播種面積占三大糧食作物播種面積的43.6%[1]。提高或維持玉米產(chǎn)量對(duì)中國(guó)糧食作物的安全生產(chǎn)具有重要作用。玉米對(duì)氮肥很敏感，在整個(gè)生育期內(nèi)需氮量很大。為追求玉米的高產(chǎn)，中國(guó)玉米生產(chǎn)中的氮肥常采用大量施用、多次追施的方式，且氮肥大多以普通尿素等速效氮肥為主，肥效快但氮素很容易損失。長(zhǎng)期不合理施用氮肥對(duì)農(nóng)田造成很大的影響，出現(xiàn)諸如土壤酸化、硝化淋洗嚴(yán)重等問題[2]，玉米的氮肥利用率也僅為28%～41%[3-4]。有研究發(fā)現(xiàn)，玉米在減氮20%時(shí)，控釋氮肥一次性基施仍比普通氮肥增產(chǎn)18.3%[5]，表明合理施用氮肥對(duì)玉米有很大增產(chǎn)潛力。因此，合理施用氮肥實(shí)現(xiàn)玉米的減氮增效是中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，而改變氮肥類型是合理施氮的關(guān)鍵技術(shù)。

控釋氮肥作為一種新型氮肥，具有延緩養(yǎng)分釋放速度的特點(diǎn)，可以有效平衡養(yǎng)分釋放和作物吸收，促進(jìn)作物生育后期的氮素供應(yīng)，從而提高氮素利用率，實(shí)現(xiàn)作物的高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)[6-8]。目前研究的控釋氮肥多采用一次性基施，可以有效節(jié)省勞動(dòng)力，成為當(dāng)前氮肥研究的熱點(diǎn)。由于控釋氮肥價(jià)格偏高，施用后還可能出現(xiàn)前期缺氮后期貪青的現(xiàn)象[9]，中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常采用控釋尿素和普通尿素配合施用的方法，既能防止控釋尿素前期釋放速率過慢，又能滿足玉米生育后期對(duì)氮肥的需求。前人對(duì)控釋氮肥一次性基施在中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了文獻(xiàn)綜述，發(fā)現(xiàn)與農(nóng)民傳統(tǒng)施氮相比，控釋氮肥一次性基施可將三大糧食作物的產(chǎn)量和氮肥利用率分別提高3.1%～31.7%、6.2%～86.6%，同時(shí)還能顯著減少農(nóng)田氨揮發(fā)等氮素?fù)p失[10]。也有研究報(bào)道，控釋氮肥的施用能有效延緩葉片衰老[11]，提高作物光合特征和氮素轉(zhuǎn)化相關(guān)的酶活性[12]，還能提高作物生育后期根系的活力，促進(jìn)根系對(duì)氮素的吸收，從而提高氮素吸收效率[13-14]。此外，控釋尿素與普通尿素按照一定比例配施還可以提高土壤耕層的土壤硝態(tài)氮累積[15]，減少硝態(tài)氮向深層土壤的淋溶。與施用普通尿素相比，施用控釋尿素可有效減少深層土壤的硝態(tài)氮含量達(dá)44.2%～82.9%[16]，有效降低了氮素在農(nóng)田中的損失。

前人對(duì)控釋氮肥的研究多集中國(guó)在中北方平原地區(qū)，而且主要集中在不同控釋氮肥的比較和選擇以及控釋氮肥對(duì)作物產(chǎn)量的影響，對(duì)玉米減氮潛力的報(bào)道較少，西南地區(qū)更為少見。本試驗(yàn)通過研究控釋氮肥減量施用對(duì)玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成、氮素吸收和利用效率的影響，結(jié)合土壤養(yǎng)分變化和植株光合特征、氮同化酶活性的測(cè)定，探索控釋氮肥的減氮潛力及機(jī)理，為玉米的減氮增效提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年5月—9月于云南農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育實(shí)踐基地進(jìn)行，地處北緯23°32′、東經(jīng)103°13′，年降水量1 040 mm，集中分布在7- 9月。供試土壤基礎(chǔ)性狀見表1。

表1 試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)性狀Table 1 Basic nutrient characters of tasted soil

1.2 試驗(yàn)材料

玉米供試品種為‘華單1號(hào)’， 氮肥為普通尿素(N：46%)和樹脂包膜控釋尿素(N：44%)，磷鉀肥分別選用普鈣(P2O5：16%)和硫酸鉀(K2O：52%)。普通尿素分3 次施入，其中基肥40%，小喇叭口期追肥25%，大喇叭口期追肥35%?？蒯屇蛩?35%普通尿素+65%控釋尿素)和磷鉀肥作為基肥一次性施用。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，共設(shè)置6個(gè)處理，每個(gè)處理3 次重復(fù)。試驗(yàn)小區(qū)面積5.5 m×5 m=27.5 m2，小區(qū)周邊設(shè)1 m保護(hù)行，種植玉米。玉米種植株距為0.25 m，行距為0.5 m，種植密度為80 000株/hm2。試驗(yàn)的6個(gè)處理分別是不施氮(N0)、常規(guī)施氮(U100)、普通尿素減量20%(U80)、控釋尿素(35%普通尿素+65%控釋尿素)減量20%(C80)、普通尿素減量40%(U60)、控釋尿素(35%普通尿素+65%控釋尿素)減量40%(C60)。各處理養(yǎng)分施用量詳見表2 。

表2 試驗(yàn)處理及其養(yǎng)分投入量Table 2 Experimental treatment and its nutrient input

1.4 樣品采集與分析

1.4.1 土壤樣品采集和指標(biāo)測(cè)定 基本理化性質(zhì)：玉米種植前，采集0～20 cm土壤，參照鮑士旦[17]的方法測(cè)定土壤的pH 、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全氮的含量。

速效磷鉀和硝銨態(tài)氮：玉米5個(gè)生育時(shí)期(苗期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽穗期、成熟期)每小區(qū)各采集0～20的土壤混合樣品1個(gè)。測(cè)定土壤速效磷、速效鉀、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的含量。速效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬藍(lán)比色法測(cè)定，速效鉀用NH4OAc 浸提-火焰亮度法測(cè)定，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮經(jīng)1 mol/L氯化鉀浸提后用流動(dòng)分析儀測(cè)定。

1.4.2 植株樣品采集和指標(biāo)測(cè)定 玉米成熟期采集各小區(qū)中間2行玉米，測(cè)定產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成；在玉米5個(gè)生育期每小區(qū)選擇有代表性的玉米5株按根、莖、籽粒分開，稱鮮質(zhì)量后于105 ℃下殺青30 min，65 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量測(cè)定生物量并粉碎過篩，用于測(cè)定植株各部位的全氮、全磷、全鉀含量。植株用濃H2SO4-H2O2消煮后，全氮采用全自動(dòng)蒸餾定氮儀測(cè)定，全磷用釩鉬黃比色法測(cè)定，全鉀用火焰亮度計(jì)測(cè)定。

玉米抽穗期，剪切穗位葉葉片中部并去除葉脈，用液氮速凍，置于-80 ℃冰箱保存。測(cè)定玉米的谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(Fd-GOGAT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)、谷氨酸脫氫酶(NADH-GDH)的活性。測(cè)定方法參照試劑盒(蘇州格銳思生物科有限公司)說明方法。采用LI-6400便攜式光合測(cè)定儀(LI-COR,Lincoln,USA)測(cè)定玉米抽穗期的光合指標(biāo)(凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、葉綠素、光合氮利用利率)。

1.5 有關(guān)指標(biāo)計(jì)算方法

收獲指數(shù)(Harvest index,HI,%)=產(chǎn)量/生物量；養(yǎng)分積累量( Total accumulation amount,TAA,kg/hm2) = 干質(zhì)量 ×養(yǎng)分含量(%)/100；氮肥利用率(N use efficiency,NUE,%)=(施氮區(qū)作物氮素積累量-不施氮區(qū)作物氮素積累量)/施氮量。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010 軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，運(yùn)用SPSS 20.0在0.05水平上對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成、氮素吸收和利用效率、光合特征、氮同化酶和土壤養(yǎng)分進(jìn)行顯著性差異分析和相關(guān)分析，用Canoco 5.0對(duì)玉米產(chǎn)量、氮素利用率和抽穗期的氮素積累、光合特征、氮同化酶和土壤養(yǎng)分進(jìn)行冗余分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收利用

氮肥減量20%(U80、C80)處理的產(chǎn)量達(dá)到常規(guī)施氮水平，且C80較U80提高14.5%；氮肥減量40%(U60、C60)后產(chǎn)量下降11.5%～ 23.6%，U60與C60處理無顯著差異(表3)。與U100相比，普通尿素減量40%(U60)后玉米收獲指數(shù)有所下降，其余處理的收獲指數(shù)均達(dá)到常規(guī)施氮水平，C80較U80有提高收獲指數(shù)的優(yōu)勢(shì)，收獲指數(shù)提高10.5%。

與U100處理相比，減氮20%對(duì)玉米穗長(zhǎng)、行粒數(shù)和百粒質(zhì)量均沒有顯著影響。同時(shí)，C80較U80處理玉米穗長(zhǎng)提高20.6%。減氮40%后，U60的玉米穗長(zhǎng)和百粒質(zhì)量與U100相比下降29.6%和10.2%，而C60的穗長(zhǎng)達(dá)到常規(guī)施氮水平。此外，控釋尿素(C80、 C60)處理較U100有效降低禿尖長(zhǎng)17.1%和32.6%。

表3 玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成Table 3 Yield and yield components of maize

玉米全氮積累量在玉米整個(gè)生育期呈逐漸遞增的趨勢(shì)(表4)。在小喇叭至成熟期，氮肥減量20%(U80、C80)的全氮積累量均達(dá)到常規(guī)施氮水平；C80較U100和U80處理均有提高玉米全氮的趨勢(shì)，在成熟期全氮顯著提高16.2%和 10.8%。U60較U100處理全氮積累量整體呈下降趨勢(shì)，而C60處理的全氮積累量均達(dá)到常規(guī)施氮水平。玉米的氮肥利用率最高的是C80處理，其余處理間無顯著差異，較U100氮肥利用率顯著提高22.4%。

表4 不同處理下的氮素積累量和氮素利用率Table 4 Total N accumulation and N use efficiency under different treatments

2.2 葉片光合特征與氮同化酶活性

與U100處理相比，U80的各項(xiàng)光合指標(biāo)降低均不顯著；配施控釋尿素(C80)后葉片光合指標(biāo)整體均表現(xiàn)為增加，凈光合速率和光合氮利用效率顯著提高15.0%和24.8%，且C80較U80葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和SPAD值顯著提高(表5)。與U100相比，U60處理的各項(xiàng)光合指標(biāo)除比葉質(zhì)量外均有所下降；配施控釋尿素(C60)后蒸騰速率和光合氮利用效率達(dá)到常規(guī)施氮水平，且C60有提高蒸騰速率和光合氮利用效率的優(yōu)勢(shì)，較U60顯著提高35.3%和36.4%。

表5 不同處理下的光合特征Table 5 Photosynthetic characteristics under different treatments

與U100處理相比，U80的NADH-GDH和GOT活性均顯著降低；C80有效維持NADH-GDH、GS和Fd-GOGAT活性，且C80較U80處理差異顯著，NADH、GOT、GS、Fd-GOGAT提高17.4%、10.4%、16.2%、16.5%(圖1)。與U100相比，U60處理4 種酶活性平均降低 31.5%。C60 4種酶活性均降低，但較U60處理提高，GS和Fd-GOGAT活性分別顯著提高 17.9%和51.9%。

圖中不同字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。下同

2.3 土壤養(yǎng)分

土壤硝態(tài)氮在玉米整個(gè)生育期呈先上升后下降的趨勢(shì)，在大喇叭口期達(dá)到最高(圖2)。

與U100相比，減氮20%處理(U80、C80)的硝態(tài)氮在玉米整個(gè)生育期都沒有顯著降低，C80在小喇叭至成熟期硝態(tài)氮提高10.4%～27.7%，同時(shí)較U80提高7.0%～13.0%。U60較U100處理在玉米大喇叭口期至成熟期硝態(tài)氮均有降低，而C60處理在整個(gè)生育期中均達(dá)到了常規(guī)施氮水平。銨態(tài)氮在玉米苗期較低，小喇叭至抽穗期均保持較高水平，到成熟期略有下降。與U100相比，減氮20%處理(U80、C80)硝態(tài)氮均未顯著下降。在大喇叭和成熟期，C80較U80處理顯著提高6.1%～11.1%；在大喇叭口期至成熟期，C60均達(dá)到或超過常規(guī)施氮的銨態(tài)氮水平，與U80相比有提高硝態(tài)氮的優(yōu)勢(shì)。

圖2 不同施肥處理下玉米各生育時(shí)期的土壤養(yǎng)分Fig.2 Soil nutrients at different growth stages of maize under different fertilization treatments

土壤速效磷在玉米生育期呈逐漸遞減的趨勢(shì)。U80與U100相比無顯著差異；C80較U100和U80處理整體表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)。C60在玉米整個(gè)生育期都維持常規(guī)施氮的速效磷含量，在苗期、小喇叭口期和成熟期，比U60提高12.1%，24.5%和37.0%。速效鉀在玉米整個(gè)生育期保持較穩(wěn)定的水平，在成熟期略有下降。C80較U100整體表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)，在小喇叭口和成熟期，比U100顯著提高8.7%和7.3%。

2.4 影響玉米產(chǎn)量和氮肥利用率的關(guān)鍵因子分析

相關(guān)分析結(jié)果表明，產(chǎn)量與GOT、GS、Fd-GOGAT活性、植株總氮、凈光合速率、蒸騰速率、速效磷、速效鉀、硝態(tài)氮、SPAD呈極顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.01，表6)，與NADH-GDH活性、銨態(tài)氮為顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。氮肥利用率與植株總氮、比葉質(zhì)量和土壤速效鉀呈顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。冗余分析(RDA) 表明，在玉米抽穗期，軸1和軸2分別解釋處理各因素變異的 67.08% 和23.08%(圖3)。各指標(biāo)與產(chǎn)量均呈正相關(guān)，除GOT外，各指標(biāo)與氮肥利用率均呈正相關(guān)。通過冗余分析中的蒙特卡羅置換檢驗(yàn)各指標(biāo)對(duì)產(chǎn)量和氮肥利用率的貢獻(xiàn)率可知，SPAD是影響產(chǎn)量和氮肥利用率的關(guān)鍵因子 (60.4%)，其他指標(biāo)貢獻(xiàn)率大小依次為硝態(tài)氮、Fd-GOGAT活性、植株全氮、凈光合速率、蒸騰速率、GOT活性、銨態(tài)氮、GS活性、比葉質(zhì)量、NADH-GOGAT活性、速效磷、速效鉀。

表6 玉米產(chǎn)量、氮肥利用率與抽穗期間各指標(biāo)之間的相關(guān)性Table 6 Correlation between maize yield,N use efficiency and various indicators during heading period

TN.總氮；NPR.凈光合速率；TR.蒸騰速率；SC.氣孔導(dǎo)度；SLQ.比葉質(zhì)量；PNUE.光合氮利用效率；AK.速效鉀；AP.速效磷；NN.硝態(tài)氮；AN.銨態(tài)氮

3 討 論

3.1 氮肥減量對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

合理施用氮肥是玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要途徑。本研究表明，維持玉米不減產(chǎn)的減氮幅度是20%。與常規(guī)施氮相比，氮肥減量20%能維持玉米產(chǎn)量不下降；氮肥減量40%后，玉米減產(chǎn) 11.5%～23.6%?？蒯屇蛩販p量20%較普通尿素減量20%玉米產(chǎn)量提高14.5%，較常規(guī)施氮的氮肥利用率提高22.4%?？梢娍蒯屇蛩赜泻艽蟮脑霎a(chǎn)潛力。有研究表明，控釋氮肥與等氮條件的常規(guī)施氮相比，對(duì)玉米均有不同程度的增產(chǎn)作用，增產(chǎn)率為5%～20%，同時(shí)可提高氮肥利用率達(dá)4%～19%[18]。前人研究表明，控釋氮肥減量20%仍能有效提高玉米產(chǎn)量和氮肥利用率，達(dá)到氮肥的高效利用[19-20]，這與本研究的結(jié)果一致。然而，減氮20%～40%，是否存在更合理的減氮幅度，尚需進(jìn)一步的研究探索。

3.2 氮肥減量20%維持玉米產(chǎn)量的機(jī)制

氮素供應(yīng)對(duì)玉米產(chǎn)量的形成至關(guān)重要。本研究中，與常規(guī)施氮相比，氮肥減量20%處理的氮素積累量在玉米小喇叭口期至成熟期均未顯著降低，進(jìn)而保證氮肥利用率達(dá)到或超過常規(guī)施氮水平，最終保證玉米不減產(chǎn)。此外，土壤養(yǎng)分的供應(yīng)對(duì)玉米產(chǎn)量也很重要， 0～20 cm土層對(duì)于施氮措施尤其敏感，該土層的土壤養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度對(duì)玉米的氮素吸收和產(chǎn)量形成高度相關(guān)。而硝態(tài)氮對(duì)于旱地作物的氮素供應(yīng)尤為關(guān)鍵。本研究中冗余分析(RDA)也表明，硝態(tài)氮是影響玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。氮肥減量20%的土壤硝態(tài)氮均達(dá)到或超過常規(guī)施氮水平，這也是氮肥減量20%未減產(chǎn)的原因。

玉米的光合特征和酶活性與氮素的吸收利用密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明，氮肥減量20%的凈光合速率、光合氮利用效率和葉綠素等光合指標(biāo)均達(dá)到或超過常規(guī)施氮水平，其將光合氮利用效率顯著提高17.5%～24.8%，進(jìn)而促進(jìn)玉米對(duì)氮素的吸收與利用，最終保證玉米不減產(chǎn)。這與相關(guān)分析中，玉米產(chǎn)量與植株氮素積累量、凈光合速率、GOT、GS、Fd-GOGAT之間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系的結(jié)果一致。在4種酶中，谷氨酸合成酶對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)性最高。谷氨酸合成酶多存在于葉片的葉綠體中，是作物氮代謝的主要途徑之一，對(duì)氮素的同化有著關(guān)鍵的作用[21-22]，冗余分析(RDA)結(jié)果也表明，谷氨酸合成酶(Fd-GOGAT)是驅(qū)動(dòng)產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。有研究表明，玉米產(chǎn)量與氮代謝關(guān)鍵酶活性呈正相關(guān)[23]，這與本研究的結(jié)果 一致。

3.3 氮肥減量40%導(dǎo)致玉米減產(chǎn)的原因

氮肥減量40%時(shí)，普通尿素和控釋尿素較常規(guī)施氮玉米產(chǎn)量分別下降23.6%和11.5%。結(jié)合當(dāng)前施肥現(xiàn)狀和眾多研究報(bào)道，施氮量150 kg/hm2可能是維持玉米產(chǎn)量的最低施氮量[24]。而造成玉米減產(chǎn)的原因可能是氮肥前期養(yǎng)分供應(yīng)不足。玉米對(duì)氮素比較敏感，前期的氮素供應(yīng)對(duì)玉米的生長(zhǎng)發(fā)育也很重要。氮肥減量20%時(shí)氮素供應(yīng)不足的生理基礎(chǔ)主要表現(xiàn)為凈光合速率、蒸騰速率、葉綠素均下降，同時(shí)降低酶活性，影響玉米對(duì)氮素的同化和吸收，造成百粒質(zhì)量降低 7.0%～10.2%，最終導(dǎo)致玉米減產(chǎn)。而控釋尿素的養(yǎng)分釋放受土壤溫度等多種環(huán)境因子影響[25-26]，可能會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分在生育前期不能全部釋放，最終使控釋尿素的增產(chǎn)效果受限。郭萍等[27]提出50%～75%緩釋尿素與 25%～50%普通尿素?fù)交?，能滿足玉米整個(gè)生育期的氮素供應(yīng)，可以使作物獲得高產(chǎn)水平。所以推測(cè)可以適當(dāng)提高普通尿素的摻混比例，以保證玉米前期養(yǎng)分的有效供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)控釋尿素更大減氮增效的潛力。

3.4 控釋尿素在玉米減氮增效中的優(yōu)勢(shì)

氮肥減量20%時(shí)，控釋尿素較普通尿素在提高土壤硝態(tài)氮、光合指標(biāo)、酶活性和氮素吸收方面更具優(yōu)勢(shì)。本研究中，在小喇叭至成熟期，控釋尿素減量20%的硝態(tài)氮較常規(guī)施氮平均提高 16.8%，同時(shí)較普通尿素減量20%平均提高 10.4%?？梢?，控釋尿素對(duì)于提高土壤硝態(tài)氮表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。與普通尿素相比，控釋尿素減量20%提高了葉片多項(xiàng)光合特征(凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、SPAD)和酶活性，4種酶活分別提高17.4%、10.4%、16.2%、16.5%。在氮肥減量20%時(shí)，控釋尿素較普通尿素有更好的增產(chǎn)效果，還與控釋尿素釋放規(guī)律有關(guān)。控釋尿素可以較好地平衡氮素釋放和玉米需求的同步性，進(jìn)而保證玉米對(duì)氮素的吸收與利用。本研究中，在小喇叭口至大喇叭口期，玉米進(jìn)入旺盛營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，植株氮素累積量開始增高，在抽穗期至成熟期顯著提高，較普通尿素減量20%處理提高10.8%～ 16.6%，有效維持玉米中后期的氮素供應(yīng)。這也意味著，施用控釋尿素可減少氮素?fù)p失，對(duì)環(huán)境污染的威脅減小。同時(shí)也證明玉米產(chǎn)量與生育前期和后期的氮素積累量都有很大的關(guān)系[28]。而普通尿素養(yǎng)分釋放過早，造成植株前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過快，后期氮素養(yǎng)分供應(yīng)不足，加速玉米生育后期的衰老，使灌漿速率降低[29]，造成玉米成熟期氮積累量較低，氮素吸收不足，導(dǎo)致產(chǎn)量相較控釋尿素處理有所下降。

以上結(jié)果表明，控釋尿素與普通尿素相比，提高玉米產(chǎn)量的生理基礎(chǔ)是提高土壤硝態(tài)氮的供應(yīng)，同時(shí)提高功能葉的光合特征、氮代謝關(guān)鍵酶活性，促進(jìn)植株對(duì)氮素的同化能力，從而增加氮素吸收。同時(shí)，控釋尿素也促進(jìn)玉米生育后期干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移，有利于百粒質(zhì)量的提高，最終提高玉米產(chǎn)量[30-32]。本研究中，與普通尿素減量20%相比，控釋尿素減量20%處理的百粒質(zhì)量顯著提高9.9%，這也是控釋尿素減量20%不減產(chǎn)的 原因。

控釋尿素減量40%處理的產(chǎn)量有所下降，氮肥利用率卻達(dá)到常規(guī)施氮水平。從土壤養(yǎng)分看，常規(guī)施氮和普通尿素處理的土壤速效磷鉀在成熟期均有所下降，而控釋尿素處理從大喇叭口期到成熟期均保持穩(wěn)定水平，有效維持土壤的速效養(yǎng)分。與相同施氮量的普通尿素相比，控釋尿素處理的硝銨態(tài)氮在玉米大喇叭口期至成熟期均有所增加，有效維持玉米中后期的土壤氮素供應(yīng)。同時(shí)，控釋尿素減量40%處理的硝銨態(tài)氮在小喇叭至成熟期均達(dá)到常規(guī)施氮水平。這也說明，控釋尿素有望實(shí)現(xiàn)減量40%不減產(chǎn)。此外，控釋尿素一次性施用還可以有效節(jié)省勞動(dòng)力，達(dá)到節(jié)肥高效的目的。因此，控釋尿素的增產(chǎn)和減氮潛力值得進(jìn)一步探究。

4 結(jié) 論

氮肥減量20%可以有效維持玉米產(chǎn)量和氮肥利用率，且控釋尿素增產(chǎn)效果更佳，較普通尿素產(chǎn)量提高14.5%。氮肥減量20%時(shí)，控釋尿素在提高氮素吸收總量、氮利用率、收獲指數(shù)、光合氮利用率、酶活性和維持籽粒百粒質(zhì)量等方面更具優(yōu)勢(shì)，值得推廣應(yīng)用。氮肥減量40%導(dǎo)致玉米減產(chǎn)11.5%～23.6%，但與相同施氮量的普通尿素相比，控釋尿素減量40%提高玉米的穗長(zhǎng)、光合氮利用效率和SPAD等指標(biāo)，且玉米的收獲指數(shù)、氮肥利用率和光合氮利用效率等達(dá)到常規(guī)施氮水平，有望實(shí)現(xiàn)玉米減氮40%不減產(chǎn)。