氮肥后移減量對玉米產量及肥料利用率的影響

趙家乾

（云南省保山市隆陽區板橋鎮農業綜合服務中心，云南保山 678004）

玉米是我國重要的糧食作物，對保障我國糧食安全起到重要作用。肥料是農業發展過程中保持作物持續增產的關鍵[1]，氮肥是其中提高作物產量的重要前提和保證，對作物生長發育至關重要[2]。然而在生產中，過度施肥破壞了土壤結構，危害著土壤生態[3]。研究表明，我國肥料氮素利用率約為30%-35%，與世界先進國家相比還有一定差距[4]。同時，大量施用氮肥會使作物對化肥產生過分依賴，導致土壤有害物質累積，對土壤環境產生嚴重影響，造成土壤有機質含量下降，土壤理化性狀發生改變，并有惡化的趨勢[5]。這已成為制約作物產量進一步提高、影響農業可持續發展的重要影響因素。

研究表明，玉米生育期田間氮素損失主要由前期施氮比例過大造成[6]，采用分次施肥可降低氮肥損失及給環境帶來的危害[7]。通過優化氮肥的施用能夠提高肥料利用率，促進作物生長[8]。氮肥后移技術是在總施氮量不變的前提下，適當減少作物生長前期的氮肥施用量，保證生長后期養分的供應，達到增產增效的目的[9]。趙士誠等[10]的研究表明，氮肥減量后移能夠減少硝態氮的積累，使耕層無機氮供應較好地與作物吸收同步，經氮肥減量后移處理的植株干物質積累量、產量均沒有降低，而氮肥利用率卻顯著增加。茍志文等[11]的研究表明，分別在玉米拔節期、大喇叭口期、花后10天追施氮肥，可有效增加玉米生育后期氮素積累量，提高玉米的氮素供需吻合度，提高產量、氮素收獲指數和氮肥利用率。侯云鵬等[12]的研究表明，氮肥后移能顯著提高玉米產量，其中在拔節期和開花期追肥產量最高。代新俊等[13]的研究表明，追氮能顯著提高小麥拔節期后的含氮量，提高花前氮素轉運量和花后氮素積累量，促進氮素向籽粒中的累積，同時增加花前干物質轉運量和花后干物質積累量，為產量提高提供了物質基礎。因此，本試驗研究氮肥后移在玉米生產中的應用，探討不同處理下玉米的產量、氮肥利用率，以期為優化玉米氮肥管理及高產高效栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在湖南省龍山縣進行，該地位于東經109°13′-109°46′8″，北緯28°46′7″-29°38′4″，屬于亞熱帶大陸性濕潤季風氣候區，全年四季分明，下半年受夏季風影響，降水較豐沛，氣候溫暖濕潤；年平均氣溫15.8℃，年均降雨量為680.3mm；土質為黃紅壤，有機質含量21.43g/kg，全氮含量1.31g/kg，堿解氮含量84.25mg/kg，速效磷含量34.77mg/kg，速效鉀82.56mg/kg。

1.2 供試材料

試驗玉米品種為“湘農玉27號”，肥料為尿素（46% N）、過磷酸鈣（17.5% P2O5）和氯化鉀（60%K2O），購自當地農資市場。

1.3 實驗設計

試驗采用完全隨機設置，以100%基肥為對照，設置4個氮肥后移模式，分別為60%基肥+ 40%拔節肥（T1），40%基肥+ 60%拔節肥（T2），40%基肥+30%拔節肥+30%開花肥（T3），20%基肥+30%拔節肥+30%開花肥＋20%灌漿肥（T4），另設置不施氮處理用于測定氮肥利用率。氮肥（N）施用量為180kg/hm2，磷肥（P5O2）90kg/hm2，鉀肥（K2O）90kg/hm2，磷肥和鉀肥做基肥在播種前施入，每處理3次重復，小區面積40m2，玉米的種植密度為75 000株/hm2，春玉米于3月28日播種，8月28日收獲，其他田間管理按生產田進行。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 玉米干物質積累量測定

分別在拔節期、抽雄期、灌漿期、乳熟期和完熟期取樣，將植株按莖、葉、穗分開，于105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，稱重，并計算花后單株干物質積累量和花后單株干物質貢獻率。

花后單株干物質積累量=成熟期單株干物質積累量－開花期單株干物質積累量。

花后單株干物質貢獻率=花后單株干物質積累量/成熟期單株干物質積累量。

1.4.2 玉米產量及產量構成因素測定

玉米實收測產，每個小區取試驗小區中間兩行實收測產，以14%計算實際產量。各處理選擇10株穗，于室內考察穗行數、穗粒數、百粒重、含水量等穗部性狀。

1.4.3 氮肥利用率測定

玉米成熟期采集每小區玉米植株5株，去根部，洗凈，105℃殺青30min，80℃烘干至恒重，稱重。植株樣品粉碎后過篩，使用元素分析儀測定植株氮含量。公式如下：

氮素吸收利用率（NRE）=（施氮區作物總吸氮量－不施氮區作物總吸氮量）/施氮量×100%

氮素偏生產力（NPFP）=施氮區作物產量/施氮量

氮素農學利用率（NAE）=（施氮區作物產量－不施氮區作物產量）/施氮量

氮素生理利用率（NPE）=（施氮區作物產量－不施氮區作物產量）/（施氮區作物總吸氮量－不施氮區作物總吸氮量）

1.5 數據分析

采用Excel 2010統計和計算數據，采用SPSS 24.0進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 氮肥后移對玉米干物質積累量的影響

干物質積累是玉米產量形成的基礎，由表1可知，氮肥后移顯著影響玉米各生育期干物質積累量，拔節期T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著低于CK，T2、T3和T4處理間差異不顯著。在抽雄期，各處理表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，除了T1處理外其他處理均顯著高于CK，T2、T3和T4分別比CK高出2.91%、6.46%和3.50%，T2和T4處理間差異不顯著。在灌漿期，各處理表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.98%、5.33%、21.72%和18.09%，T1和T2處理間差異不顯著。在乳熟期，各處理表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出4.75%、8.34%、17.31%和13.31%。在完熟期，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.73%、7.56%、14.85%和9.28%，T2和T4處理間差異不顯著。花后干物質積累量表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出6.26%、11.29%、21.58%和13.92%，T3處理的花后干物質積累量最多。花后干物質貢獻率變化趨勢和灌漿期干物質相似，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出2.44%、3.47%、5.85%和4.24%，T1和T2處理間差異不顯著。

表1 氮肥后移對玉米干物質積累量的影響

2.2 氮肥后移對玉米產量及產量構成因素的影響

由表2可知，各處理間穗數和穗行數沒有顯著差異，行粒數表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.20%、6.39%、13.69%和10.66%，T3處理的行粒數最多。千粒重表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.11%、4.79%、9.01%和7.59%。各處理產量均顯著高于CK，表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出2.86%、12.11%、22.61%和17.05%，T3處理的產量最高。

表2 氮肥后移對玉米產量及產量構成因素的影響

2.3 氮肥后移對玉米氮肥利用率的影響

氮肥的利用效率表示氮肥對玉米生產的效果，由表3可知，氮肥后移顯著影響玉米氮肥的利用效率，其中，氮肥吸收利用率表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出33.55%、49.84%、69.54%和62.53%，T3處理最高。氮肥偏生產力表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出8.73%、12.07%、31.61%和18.53%，T3處理最高。氮肥農學利用率表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4分別比CK高出25.82%、54.32%、115.42%和79.56%，T3處理最高。氮肥生理利用率表現為T2＞T3＞T1＞T4＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4分別比CK高出3.36%、9.62%、5.61%和2.92%，T1和T4處理間差異不顯著，T3處理的氮肥生理利用率最高。

表3 氮肥后移對玉米氮肥利用率的影響

3 討論

肥料是作物高產的必要條件[14]，但在肥料充足供應的情況下，合理科學的施肥是提高作物產量的關鍵，玉米地上部植株干物質積累量反映群體的光合能力[15]，和產量呈顯著正相關。施肥是提高干物質積累量的重要因素[16]。本研究結果表明，拔節期CK處理的干物質積累量最高，抽雄到成熟期氮肥后移處理的干物質劑量均顯著高于CK，主要是由于在前期對照處理氮肥充足，有利于根系的生長，從而促進地上部干物質的積累，在生長后期，追施氮肥保證生育后期氮肥的供應，從而促進干物質的積累。干物質的運轉能力和轉運效率對產量形成起著決定性作用[17]。研究表明，花前干物質積累量提高，能有效促進花前干物質向籽粒的運轉[18]。有研究表明，花后干物質積累對籽粒產量影響顯著，花后干物質積累量對籽粒產量貢獻率可達65%以上[19]。施氮顯著增加玉米產量，相同施氮量下，氮肥后移使玉米產量和氮素利用效率均顯著提高[20]。本研究表明，氮肥后移顯著提高了玉米花后干物質積累量和花后干物質貢獻率，主要是由于氮肥后移通過促進高效葉片生長，增強了后期葉片光合生產效率，促進植株干物質的積累。本結果顯示，氮肥后移處理的玉米行粒數、千粒重和產量均顯著高于對照，主要是由于后期養分的供應有利于建立高效的群體結構，有利于花后光合物質生產，提高抗逆能力，進而促進產量進一步提高。

玉米在不同生育期對養分的需求不同[21]，根據玉米養分的需求合理進行施肥不僅能提高玉米產量，還能有效提高氮肥利用率，從而實現玉米高產高效目標[22]。玉米獲得高產既要保證花前營養器官對氮素的積累，又要滿足花后籽粒灌漿和穗部發育對氮素的需求[23]，而氮肥后移能顯著提高玉米花后氮素向籽粒轉運速率，進而提高玉米產量和氮素利用率[24]。隋陽輝等[25]的研究表明，氮肥后移顯著提高春玉米氮素吸收利用率、氮素農學利用率和氮肥偏生產力。劉彥卓等[26]的研究表明，氮肥減量后移使水稻源和庫顯著擴大，產量和氮肥利用率顯著提高。本研究表明，氮肥后移顯著提高玉米氮素吸收利用率、氮素偏生產力、氮素農學利用率和氮素生理利用率，主要是氮肥后移平衡了玉米營養生長階段與生殖生長階段的養分供給，最終促進玉米產量和氮素吸收利用率及氮素偏生產力的提升。

綜合比較，氮肥后移顯著提高玉米干物質積累量、行粒數、百粒重、產量以及氮素吸收利用率、氮素偏生產力、氮素農學利用率和氮素生理利用率。其中，40%基肥+30%拔節肥+30%開花肥施氮模式下玉米干物質積累量最高、產量表現最好，氮肥利用效率最高，是較好的施氮模式。