不同施氮量對甜糯玉米秸稈生物量的影響

張雪彪，閆建賓，王瑞鋼，張沛敏，王俊花，龐 旭，梁海英

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西 晉中 030600）

近年來，甜糯玉米消費量不斷增長，其秸稈作為青貯飼料利用也市場前景廣闊[1-3]。甜糯玉米秸稈除了受品種遺傳因素影響，環(huán)境條件對其亦存在重要影響[4-6]。在作物生產(chǎn)中，肥料運籌的合理與否直接影響作物產(chǎn)量與品質(zhì)。氮肥在作物生長與品質(zhì)形成中具有重要作用。研究表明，施用氮肥均不同程度地提高了玉米的產(chǎn)量，但并非越多越好[7-9]。由于受供試土壤基礎(chǔ)肥力和供試品種等因素影響，目前玉米氮肥施用量的適宜范圍尚存在較大差異。有關(guān)氮素對甜糯玉米籽粒品質(zhì)的影響已成為甜糯玉米栽培研究的熱點[10-14]，但多數(shù)為關(guān)注成熟期籽粒營養(yǎng)成分方面[15-16]，且研究結(jié)果也不盡相同。在氮肥的施用量方面，普遍存在施用過量的問題。有研究認為，隨著氮肥用量的增加甜糯玉米籽粒可溶性糖和蔗糖的積累表現(xiàn)出負效應(yīng)[17-20]。關(guān)于施氮對甜糯玉米秸稈生物量的影響鮮見報道。

本試驗開展了不同施氮量對甜糯玉米秸稈生物量的影響研究，以期為甜糯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試甜糯玉米品種為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所甜糯玉米課題組育成的甜糯182（甜＋糯型，生育期 89 d）、甜 782（甜型，生育期 83 d）、晉單糯 41（糯型，生育期 85 d）。

1.2 方法

試驗于2017年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所修文試驗基地進行。該地區(qū)土壤為壤土，土壤基本養(yǎng)分含量如表1所示。甜糯玉米于2017年5月1日播種，種植密度為5.25萬株/hm2。小區(qū)面積為50m2，寬度2.6m。采用隨機區(qū)組排列，每個處理3次重復(fù)。試驗共設(shè)5個施氮水平：不施氮肥（N0），50%傳統(tǒng)施氮188 kg/hm2（N188），傳統(tǒng)施氮量375 kg/hm2（N375），125%傳統(tǒng)施氮 469 kg/hm2（N469），150%傳統(tǒng)施氮563 kg/hm2（N563）。氮肥為尿素（46%N），1/3作為基肥，2/3在拔節(jié)期追施。鉀肥為硫酸鉀，施用量為120 kg/hm2，磷肥為過磷酸鈣，施用量為100 kg/hm2，全部作為基肥一次性施入土壤。玉米播種前施用除草劑，生育期內(nèi)人工除草以控制雜草生長。

表1 供試土壤30 cm表層土壤化學(xué)性質(zhì)

1.3 測定項目及方法

田間試驗取樣指標包括土壤、植株和樣品的采集。

土樣采用土鉆法采集，取樣時期為施肥前2 d，觀測深度30 cm，每10 cm分層取樣。每個小區(qū)均勻選取6個取樣點。分層土壤混合均勻后立即裝入塑料封口袋以防止水分蒸發(fā)。

各生育期的生物量采用重量差減法測定，取樣時期為玉米出苗后30 d（10葉期），50 d（吐絲前）、70 d（吐絲后）、90 d（收獲期）。取有代表性的3株植株稱質(zhì)量（M1，g）后粉碎，混勻后取小樣（M2，g），將小樣在75℃下烘干至恒質(zhì)量（M3，g），則每株植株干質(zhì)量（M，g），計算公式如下。

其中，DM為某一時期的生物量；ρ為種植密度（株 /hm2）。

則各生育期生物量計算公式如下。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量和品種對甜糯玉米秸稈生物量的影響

由圖1可知，在出苗后第30天，施氮量、品種均顯著影響甜糯玉米秸稈生物量。與施氮量N0水平相比，甜782在施氮后，秸稈生物量要顯著高于N0水平。但在不同的施氮水平下，秸稈生物量間差異并不顯著。

對于晉單糯41來說，出苗后第30天，在N188，N375和N469水平下，秸稈生物量要顯著高于N0水平。在N563水平下，秸稈生物量與N0相比并無顯著增加。5個施氮水平中，傳統(tǒng)施氮量N375水平的秸稈生物量最高。對于甜糯182，在N188，N375，N469水平下，秸稈生物量顯著高于N0水平，但低于N563水平，且互相之間并不顯著。

在出苗后第50天，3個品種的秸稈生物量均顯著高于N0水平。品種甜782在N375水平下秸稈生物量最高，相比第30天，干物質(zhì)量增加了282%；在N188和N469水平分別較第30天增加了221%和201%。晉單糯41的秸稈生物量在N563和N469水平下較高，且顯著高于其他3個水平，相比第30天分別增加了322%和291%；在N375水平下，秸稈生物量增加了237%。甜糯182在N188，N375和N469等3個施氮水平下秸稈生物量要高于其他水平，相比第30天，分別增加了254%，274%和260%。

在出苗后第70天，3個品種的秸稈生物量最高都集中在N469水平。3個品種在N469水平下秸稈生物量較第50天分別增加了42.3%，6.7%和8.1%；施氮情況下，品種甜782除N469與N188有顯著差異外，N375，N469和N563水平上，秸稈生物量之間無顯著差異。晉單糯41在N469水平下，生物量顯著高于N0，N188和N375水平，傳統(tǒng)施氮N375與N188和N563水平相比，效果并不顯著。甜糯182在N375和N469水平上生物量顯著高于N188和N563水平，但兩兩之間并不顯著。

在出苗后第 90天，甜 782在 N188，N375，N469，N563水平下秸稈生物量較70 d分別增加了18.5%，11.6%，13.2%，17.5%；施氮情況下，不同施氮量之間無顯著差異。晉單糯41在N188，N375，N469，N563水平下秸稈生物量較70 d分別增加了23.1%，30.8%，5.0%，7.4%；施氮情況下，N375和N563水平之間差異顯著，其他水平間無顯著差異。甜糯 182 在 N188，N375，N469，N563 水平下秸稈生物量較70 d分別增加了14.9%，6.0%，5.9%，6.9%；施氮情況下N188，N375和N469與N563水平之間存在顯著差異。

2.2 施氮對甜糯玉米秸稈產(chǎn)量的回歸分析

試驗過程中，對甜糯玉米秸稈干物質(zhì)量的影響主要來源于甜糯玉米的品種和施氮量。以品種和施氮量作為變異來源，對秸稈干物質(zhì)量進行無重復(fù)雙因素方差分析，不同施氮量和品種對甜糯玉米秸稈干物質(zhì)量影響的結(jié)果列于表2。

表2 不同施氮水平與品種對秸稈生物量的方差分析

表2表明，在不同生育期，品種和施氮量對甜糯玉米秸稈干物質(zhì)量的影響各不相同。在出苗后第30天，秸稈干物質(zhì)量顯著差異來源于品種，品種對秸稈干物質(zhì)量的影響要大于施氮量水平。在生育期大于50 d后，秸稈干物質(zhì)量的不同主要來源于施氮量的水平，而品種對秸稈干物質(zhì)量的影響相比施氮量并不顯著。

圖2表明，秸稈干物質(zhì)量與施氮水平存在極顯著的拋物線函數(shù)變化趨勢，在出苗后30 d，其決定系數(shù)（R2）達 0.930 9，在出苗后 50 d，其決定系數(shù)（R2）達 0.993 3，在出苗后 70 d，其決定系數(shù)（R2）達0.956 0，在出苗后 90 d，其決定系數(shù)（R2）達 0.972 8。

表3結(jié)果表明，在甜糯玉米不同的生長期，最大需求量并不相同。出苗后30 d，最大需求量447 kg/hm2。出苗后50 d，最大需求量387 kg/hm2。出苗后70 d，最大需求量423 kg/hm2。出苗后90 d，最大需求量 363 kg/hm2。

實際生產(chǎn)過程中，甜糯玉米秸稈的刈割都在鮮穗收獲后，顯然只有在出苗后90 d，最大施氮量對秸稈干物質(zhì)的影響才具有實際意義。即最大施氮量為363 kg/hm2時，接近于傳統(tǒng)施氮量（N375）水平。

表3 不同施氮量（x）甜糯玉米秸稈干物質(zhì)量（y）的回歸方程

3 結(jié)論

在本研究中，563 kg/hm2施氮量使甜糯玉米收獲期的秸稈生物量低于其他氮水平，導(dǎo)致其收獲后的總生物量較低，相比傳統(tǒng)的375 kg/hm2施氮量，最終導(dǎo)致秸稈生物量減少5.4%。秸稈生物量表現(xiàn)出對氮素響應(yīng)的一致性，即隨著氮水平提高呈拋物線變化。

本研究還表明，植物對氮的利用并不是無限制的。在本研究條件下，當?shù)视昧砍^363 kg/hm2時，會導(dǎo)致秸稈生物量減少，原因可能是過量施氮導(dǎo)致植物根系長度較小，無法在生育后期吸收深層土壤中的養(yǎng)分和水分，滿足光合和籽粒灌漿的需求，進而影響秸稈生物量。通過氮肥用量與秸稈生物量、品種指標關(guān)系回歸模型分析，得出甜糯玉米不同時期獲得最高秸稈生物量的施氮量；在生育后期，品種對秸稈生物量的影響要小于施氮量對秸稈生物量的影響。