耕作方式與氮肥類型對夏玉米產量及氮素利用的影響

曲曉蓮 李耕 仲錦維 王升臣 張雅芹

摘要：以玉米雜交種鄭單958為供試材料，采用裂區試驗設計，以耕作方式為主區，氮素類型為副區，研究耕作方式與氮肥類型對夏玉米產量及氮素利用的影響。結果表明，深松與控釋尿素結合可顯著提高葉片含氮量和光合速率，以及花后夏玉米的氮素轉運量和向籽粒的轉運效率，為夏玉米高產奠定基礎。

關鍵詞：夏玉米;深松;控釋尿素;氮素;產量

中圖分類號：S513? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2022）03-0017-04

氮素是作物生長發育所必需的重要礦質元素之一，增施氮肥可顯著提高夏玉米產量。朱兆良等研究表明，我國玉米當季氮肥回收率較國際平均水平顯著降低10%～20%。在黃淮海夏玉米生產實際中，常用的“一炮轟式”普通尿素施用技術，容易導致玉米生長前期的氮素釋放量遠遠超過其所需吸收量，而在生長后期則嚴重缺乏，降低作物產量。與普通尿素相比，控釋尿素“前控后保”的肥效特點能促進氮素合理釋放，滿足玉米生長期間的需肥規律，有效防止生長前期氮肥浪費和后期脫肥嚴重的現象發生。然而在黃淮海夏玉米產區，常年旋茬耕作導致土壤耕層變淺、犁底層變厚，增加了根系下扎阻力，影響夏玉米產量。與旋耕相比，深松有效改善土壤結構，提高土壤蓄水保肥能力，促進根系下扎，增加作物對水分和養分的吸收，進而促進作物增產。本研究通過大田試驗，比較旋茬耕作和旋茬后再深松兩種耕作方式下，控釋尿素對夏玉米產量及氮素吸收、轉運和利用效率的影響，旨在為黃淮海夏玉米控釋尿素的合理施用和耕作方式的合理選擇奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在山東農業大學農學實驗站和山東農業大學作物生物學國家重點實驗室進行。試驗地點位于36°10′19″N，117°9′03″E，屬于溫帶半濕潤大陸性氣候。土壤養分狀況如下：有機質12.9 g/kg、全氮1.0 g/kg、堿解氮89.8 mg/kg、速效磷52.6 mg/kg、速效鉀88.9 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗以常規玉米雜交種鄭單958為供試材料。采用裂區設計，耕作方式為主區，分別為旋茬耕作（R，深度約12±2 cm）和旋茬后再深松（S，深度約38±2 cm）;氮肥類型為副區，分別為普通尿素（U）、控釋尿素（C）和不施氮（CK）處理。小區面積4 m×12 m，每處理重復3次。播種前3 d進行土壤耕作， 6月20日播種，10月5日收獲。種植密度為67 500株/hm2。磷鉀肥用量一致，分別為P2O5 150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。普通尿素（46.6%）和控釋尿素（樹脂包膜，43.47%）的施用量均為N 225 kg/hm2。N、P、K肥均于三葉期一次性施用。大田管理參照一般高產田。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 植株干物質 分別于花后0，10，20，30，40 d在每處理選取長勢一致、無破損的植株5棵，然后將其分為莖、葉、鞘、穗四部分，105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒重，稱量質量，研磨粉碎留存待用。

1.3.2 植株含氮量 稱取0.2 g已粉碎過篩的樣品于消煮管中，加入5 mL濃硫酸消煮，H2O2作催化劑，每處理重復5次，采用半微量凱式定氮法測定。

1.3.3 氮素轉移及氮素利用率的相關計算公式 根據以下公式進行相關計算：

營養器官氮素轉運量（NTA）=開花期氮素積累量-成熟期營養器官氮素積累量;

氮素轉運效率（NTE）=營養器官氮素轉運量/開花期營養器官氮素積累量×100%;

氮素轉運對籽粒的貢獻率（NTCP）=營養器官氮素轉運量/成熟期籽粒氮素積累量×100%;

氮素同化對籽粒的貢獻率（NACP）=抽雄后氮素同化量/成熟期籽粒氮素積累量×100%;

開花后氮素同化量（ANA）=成熟期籽粒氮素積累量-營養器官氮素轉運量;

植株總氮素積累量（TNAA）=成熟期單株干質量×成熟期植株含氮量;

氮肥農學利用率（NAE）=（施氮區籽粒產量-不施氮區籽粒產量）/施氮量;

氮肥利用率（NUE）=（施氮區氮素吸收量-不施氮區氮素吸收量）/施氮量×100%;

氮肥偏生產力（NPFP）=施氮區產量/施氮量。

1.3.4 凈光合速率（Pn） 于開花期在每個小區標記5棵長勢一致無破損的植株，用于花后葉片氣體交換參數的測定。利用便捷式光合儀Ciras-2（PP-System， US），分別在花后0，10，20，30，40 d于晴天9：00—11：30測定穗位葉處的凈光合速率（Pn）。

1.3.5 產量及產量構成因素 每處理選取長勢一致的連續10棵玉米，收獲第一果穗，室內考種后脫粒并曬干至籽粒含水量約為14%時稱重，每處理重復3次。

1.4 數據處理與統計分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2003計算;利用SPSS 17.0軟件進行數據分析，用LSD法進行顯著性及方差分析，用Sigmaplot 10.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 產量與產量構成因素

不同處理對夏玉米產量及產量構成因素的影響結果見表1。

由表1可知，增施氮肥可顯著提高玉米的穗粒數、千粒質量和產量。與RCK相比，RC、RU的穗粒數、千粒質量和產量顯著提高。與SCK處理相比，SC、SU的穗粒數、千粒質量和產量也顯著提高。同一施肥條件下，深松處理的產量及其構成因素顯著高于旋耕處理，且與控釋尿素結合后增產效果更顯著。與RC處理相比，SC處理的穗粒數、千粒質量和產量分別顯著提高5.2%，6.8%和12.4%。

2.2 葉片含氮量、凈光合速率和單株干物質量

不同處理對夏玉米花后葉片氮素含量、凈光合速率（Pn）和單株干物質積累量的影響如圖1所示。

由圖1A，1B可知，隨著花后玉米葉片衰老，各處理花后葉片含氮量均逐漸下降。在同一耕作方式下，施氮顯著提高花后各時期的葉片含氮量，且控釋尿素（C）顯著高于普通尿素（U）。同一施肥條件下，深松處理的葉片含氮量均顯著高于旋耕處理。由圖1C，1D可知，隨著葉片生長，各處理的凈光合速率（Pn）呈現先上升后下降的趨勢。同一耕作方式下，增施氮肥可顯著提高花后葉片Pn，且控釋尿素的效果更加顯著。同一施肥條件下，深松處理的葉片Pn顯著高于旋耕處理，且與控釋尿素結合后效果更顯著。由圖1E，1F可知，隨著生育時期的推進，單株干物質逐漸增加。施氮顯著提高干物質積累量，且與深松結合后效果更顯著。

綜上表明，控釋尿素可顯著提高花后葉片含氮量，維持較高的光合速率，促進單株干物質積累，且與深松結合后效果更顯著。

2.3 不同處理對夏玉米花后氮素利用效率的影響

不同處理對夏玉米氮素利用效率的影響結果見表2。

由表2可以看出，同一耕作方式下，施氮顯著提高了氮素利用效率，且控釋尿素的效果更顯著。與RU處理相比，RC處理的氮素利用效率平均提高了36.5%;SC較SU處理則平均顯著提高了42.1%。同一施肥條件下，深松顯著提高了花后夏玉米氮素利用效率。SU處理的氮素利用效率較RU處理平均顯著提高15.4%;SC處理較RC處理則平均顯著提高20.4%。

由此可知，深松與控釋尿素結合促進夏玉米氮素積累，提高氮肥利用效率，促進夏玉米增產。

2.4 不同處理對夏玉米花后氮素轉運的影響

不同處理對夏玉米氮素轉運的影響見表3。

由表3可知，同一耕作方式下，施用氮肥顯著提高夏玉米氮素轉運。與RCK相比，RC處理和RU處理的氮素轉運均有顯著提高。同一施肥條件下，深松顯著提高夏玉米氮素轉運。與旋耕相比，S處理的營養器官氮素轉運量（NTA）平均提高38.5%;開花后氮素同化量（ANA）平均提高30.7%;氮素轉運效率（NTE）平均提高5.5%;氮素轉運對籽粒的貢獻率（NTCP）平均提高16.8%;氮素同化對籽粒的貢獻率（NACP）平均提高9.8%。

結果表明，深松與控釋尿素互作可顯著提高花后夏玉米的氮素轉運量和向籽粒的轉運效率，為高產奠定基礎。

3 結論與討論

與普通尿素相比，控釋尿素通過提高葉片氮素含量，促進光合作用，進而提高單株干物質積累，最終提高玉米產量。這主要是由于控釋尿素顯著提高了花后氮素積累量、轉運及同化量，進而促進氮素利用效率。兩種耕作方式下，控釋尿素結合深松處理后的產量和氮素利用效率高于其他處理。綜上所述，選擇合理的耕作方式與氮肥類型有利于促進氮素利用，提高產量的同時降低資源浪費和環境污染，可在生產上大力推廣。

參考文獻

[1] VOS J， VAN EER PUTTEN P E L， BIRCH C J. Effect of nitrogen supply on leaf appearance， leaf growth， leaf nitrogen economy and photosynthetic capacity in maize （Zea mays L.）[J]. Field Crops Research，2005，93（1）： 64-73.

[2] 朱兆良，金繼云.保障我國糧食安全的肥料問題[J]. 植物營養與肥料學報，2013，19（2）：259-273.

[3] MENG Q F， CHEN X P， ZHANG F S， et al. In-season root-zone nitrogen management strategies for improving nitrogen use efficiency in high-yielding maize production in China[J]. Pedosphere，2012，22（3）： 294-303.

[4] 張總正.深松和控釋尿素對玉米氮素吸收、分配與利用的影響[D].泰安：山東農業大學，2013.

[5] 付國占，李朝海，王俊忠，等.殘茬覆蓋與耕作方式對土壤性狀及夏玉米水分利用效率的影響[J].農業工程學報，2005，25（1）：52-56.

[6] 郭志軍.深松技術研究現狀與展望[J].農業工程學報，2001，17（6）：169-173.

[7] 韓祥飛，劉鵬，馬云國，等.不同施氮方式對夏玉米產量、氮素吸收與利用的影響[J].玉米科學，2019，27（3）：140-147.

Effects of Tillage Method and Nitrogen Fertilizer Types on Yield and

Nitrogen Utilization of Summer Maize

QU Xiaolian1， LI Geng2*， ZHONG Jinwei1， WANG Shengchen1， ZHANG Yaqin1

（1. Longkou Agricultural Technology Extension Center， Yantai Shandong 265700， China; 2. College of Agriculture， Shandong Agricultural University， Tai'an Shandong 271018， China）

Abstract： Maize hybrid Zhengdan 958 was used as experimental material and split plot design was adopted with the farming method as the main area， the nitrogen type as the sub-area to study the effects of tillage methods and nitrogen fertilizer types on summer maize yield and nitrogen utilization. The results showed that the combination of subsoiling and controlled-release urea significantly increased leaf nitrogen content and photosynthetic rate， as well as nitrogen transport and transport efficiency to grain of summer maize after anthesis， laying a foundation for high yield of summer maize.

Key words： summer maize; subsoiling; controlled-release urea; nitrogen; yield