不同緩控釋劑對遼東南玉米生長發育及產量影響的研究

莫姣嬌 張麗麗 薛兵東 樊 葉 趙新宇

（丹東農業科學院 遼寧鳳城 118109）

玉米是我國第一大糧食作物， 提高玉米單產是促進玉米總產增加、實現我國糧食安全的重要保證。施用化肥是最快最有效的增產措施。 從1980 年起，中國化肥施用量以年均4%的速度增長，其中氮肥消費量增長尤甚[1]。 然而，氮肥投入與產量增加并不是線性關系。 由于施肥量大、施肥方式不合理等原因，我國氮肥利用率相對較低，小麥、水稻和玉米的氮肥利用率均低于30%[2]。 大量氮肥通過揮發、淋溶和徑流等途徑消耗，這不僅帶來資源的浪費，同時還存在潛在的環境污染風險，地下水硝酸鹽超標、地表水富營養化等水源污染問題逐年增多。 氮肥釋放養分的時間和強度與作物需求之間的不平衡是導致化肥利用率低的原因之一。 緩控釋肥料是采用各種機制對常規肥料的水溶性進行控制， 有效地延緩或控制了肥料養分的釋放， 提高肥料養分釋放時間和強度與作物養分吸收規律的吻合度。 它在一定程度上能夠協調作物養分需求與保障養分供給，從而有利于提高作物產量[3-4]。 不同類型緩控釋肥料對玉米[5]、小麥[6]、水稻[7]及大豆[8]生長發育及產量影響已有研究。 緩控釋肥料的釋放特性受作物營養特性、土壤性質、肥料性質、水分、溫度等環境因素影響，不同緩控釋肥料養分釋放特性會有很大不同[9]。 遼東南地區屬溫帶季風性氣候，年降雨量大，玉米吐絲開花期常遇持續降雨天氣[10]，土壤淋溶與地表徑流量較大。 生產中施氮量大，且多以基肥+追肥的方式進行，不僅增加生產成本，同時易增加徒長倒伏的風險。 因此，研究本區域合理的施肥方式， 探索玉米產量與資源利用協同提高的途徑， 對實現農業生產節本增效和綠色可持續發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗于2021 年5-9 月在鳳城市丹東農業科學院（40°28′N、124°08′E）進行。氣候類型為溫帶季風性氣候，玉米生育期間活動積溫3 248.7℃；降雨量1 028.9 mm，日照時數735.0 h；土壤類型為棕壤土，0～20 cm 土層pH 5.56、有機質含量24.83 g/kg、土壤全氮0.97 g/kg、堿解氮103.8 mg/kg、有效磷24.0 mg/kg、速效鉀145.2 mg/kg。

1.2 試驗設計

設定常規尿素（CK）、樹脂包衣尿素（CU）、硝化抑制劑（DMPP）、脲酶抑制劑（LIMUS）、脲酶抑制劑（NBPT）、脲甲醛肥料（UF）共6 個處理，所有處理肥料均一次性基施，施肥量N、P2O5、K2O 分別為180 kg/hm2、75 kg/hm2、75 kg/hm2。 小區長10 m、行距0.6 m，每區8 行，小區面積48 m2，3 次重復。 供試品種為鄭單958，種植密度6 萬株/hm2。 5 月9 日播種， 9 月28 日收獲， 人工播種。 生育期內未進行灌溉， 其他管理同大田生產。

1.3 測定項目和方法

收獲前調查每小區結實≥20 粒的果穗數量折算每公頃穗數，收獲后稱取總鮮穗質量，按平均穗重法選取20 穗進行室內考種，測定穗長、穗粗、禿尖長、行數、行粒數、千粒重及籽粒含水量，計算穗粒數和產量，千粒重和產量按14%含水量折算。

每小區選擇10 株，于吐絲期測定株高、穗位高，取平均值。

于6 展葉、 12 展葉、 吐絲期、 吐絲后30 d 及成熟期在每小區選取有代表性植株3 株測定葉片長和寬， 按葉長×最大葉寬×系數 （未展開葉片系數為0.50，展開葉片系數為0.75）求出各單葉面積后， 累加得單株葉面積， 換算LAI （單株葉面積×單位土地面積內株數/單位土地面積）。 用SPAD 計測量葉片SPAD 值。

1.4 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2019 整理， 采用SPSS 19.0 軟件進行統計分析、ANOVA 程序進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同緩控釋劑對玉米產量及產量構成因素的影響

由表1 可知， 不同緩控釋劑處理玉米產量均高于CK 處理，除硝化抑制劑DMPP 處理外差異均達顯著水平。 各緩控釋劑處理增產幅度在4.01%～14.30%之間， 增產率表現為脲甲醛肥料UF＞脲酶抑制劑NBPT＞脲酶抑制劑LIMUS＞樹脂包衣尿素CU＞硝化抑制劑DMPP。緩控釋劑對玉米單位面積穗數影響較小，不同處理間穗數無顯著差異。 千粒重表現為樹脂包衣尿素與CK 無顯著差異，其他緩控釋劑處理均顯著高于CK，其中硝化抑制劑DMPP 較CK 高10.2%。除硝化抑制劑DMPP 處理外， 各緩控釋處理穗粒數均顯著高于CK 處理， 其中脲酶抑制劑NBPT 較CK高10.3%， 不同緩控釋劑處理間穗粒數無顯著差異。可見，與CK 相比，緩控釋劑處理脲甲醛肥料UF、脲酶抑制劑NBPT、脲酶抑制劑LIMUS、樹脂包衣尿素CU 均能增加玉米穗粒數與千粒重，從而促進玉米產量的提高。

表1 不同緩控釋劑對玉米產量及產量構成因素的影響

2.2 不同緩控釋劑對玉米株高、穗位高的影響

由圖1 可知，常規尿素CK 株高顯著高于脲酶抑制劑NBPT、LIMUS， 硝化抑制劑DMPP 及脲甲醛肥料UF 處理， 與樹脂包衣尿素CU 處理無顯著差異。穗位高表現為CK 顯著高于其他緩控釋肥處理。不同緩控釋肥處理間株高與穗位高均無顯著差異。 常規尿素CK 處理穗位高與株高比例也顯著高于其他處理，這說明生育前期供氮能力較強，促進了玉米前期植株的生長，但穗位過高同時也帶來了倒伏風險。

圖1 不同緩控釋劑對玉米株高、穗位高的影響

2.3 不同緩控釋劑對玉米葉面積指數動態的影響

由圖2 可知，12 展葉至吐絲期LAI 迅速提高，吐絲期至成熟期LAI 降低。 其中吐絲至吐絲后20 d LAI 降低較緩慢， 吐絲后40 d 至成熟期LAI 降低迅速。 拔節期各處理間差異較小，12 展葉NBPT 與DMPP 處理LAI 低于其他處理，吐絲期與吐絲后20 d各處理差異較小。 吐絲期后40 d，CK 與DMPP 處理LAI 低于其他處理。 成熟期CK 處理LAI 值最低。 成熟期各處理間LAI 差異較大，CK 顯著低于其他處理， 不同緩控釋處理表現為NBPT=UF>LIMUS=CU>DMPP。 可見，氮肥緩控釋處理有利于緩解玉米吐絲期后葉片的衰老， 在生育后期維持相對較高的LAI，從而為促進葉片光合生產提供物質基礎。

圖2 不同緩控釋劑對玉米葉面積指數發育動態的影響

2.4 不同緩控釋劑對玉米葉片SPAD 值的影響

由圖3 可知， 隨生育進程的推進SPAD 值呈降低趨勢， 其中吐絲至吐絲后20 d 降低較慢， 吐絲后40 d 至成熟期降低較快。 吐絲期各處理SPAD 值在56.2～61.9 之間， 其中UF 處理SPAD 值顯著低于LIMUS 處理， 其他處理間無顯著差異。 吐絲后20 d各處理差異較小。 吐絲后40 d， SPAD 值表現為LIMUS 與NBPT 高于其他處理。 成熟期除DMPP 處理外其他緩控釋處理SPAD 值均高于CK， 其中NBPT 較CK 高18.8%。

圖3 不同緩控釋劑對玉米葉片SPAD 值的影響

3 討論與結論

緩控釋肥因其養分釋放時間、 強度與植株需氮規律吻合度高， 從而有利于提高玉米產量與氮肥利用效率。 王寅等[11]對吉林玉米研究結果表明，施用控釋氮肥較常規尿素處理產量高9.0%。 趙營等[12]對寧夏引黃灌區春玉米研究結果顯示，與常規施肥相比，緩釋肥、控釋肥增產分別達19.2%、20.0%。 還有研究結果顯示包膜尿素與常規尿素相比玉米千粒重增加[13]，產量提高幅度為7.3%～10.7%[14]。 本研究中，不同緩控釋劑處理玉米均表現出增產效果， 各緩控釋劑處理增產幅度為4.01%～14.30%， 其中脲甲醛肥料增產作用最大。 緩控釋劑對玉米產量的促進主要表現為千粒重與穗粒數的增加， 其中硝化抑制劑DMPP千粒重增加10.2%， 脲酶抑制劑NBPT 穗粒數增加10.4%，這與前人的研究基本一致。 本研究中硝化抑制劑DMPP 處理千粒重高于常規尿素CK，但產量與CK 無顯著差異。 而王甄燁等[15]的研究顯示硝化抑制劑DMPP 增產率為25.5%。 這可能與試驗土壤類型、氣候類型差別較大有關。

本研究結果顯示， 緩控釋劑處理玉米植株在生育后期具有較好的持綠性，葉面積指數（LAI）與葉綠素SPAD 值相對較高。 常規尿素CK 在玉米生長前期氮素供應較多，植株株高、穗位高均高于緩控釋劑處理， 但生育后期氮素供應不足，吐絲期后20 d 至成熟期葉片衰退加速，葉面積指數（LAI）及葉綠素SPAD 值均下降較快，從而不利于植株的光合生產。吐絲后40 d 至成熟期，緩控釋劑處理氮素供應相對充足，植株衰老有所延緩；成熟期除硝化抑制劑DMPP 處理外，其他緩控釋劑處理SPAD值均高于常規尿素CK， 其中脲酶抑制劑NBPT 持綠性最強，SPAD 值較CK 高18.8%。

由此可知， 緩控釋氮肥通過增加玉米千粒重與穗粒數，減緩玉米吐絲后40 d 至成熟期葉綠素SPAD值與葉面積指數（LAI）的降低，實現玉米產量的提高，脲酶抑制劑NBPT、LIMUS、樹脂包衣尿素CU、脲甲醛肥料UF 增產效果優于硝化抑制DMPP。 因此，在遼東南地區施氮量180 kg/hm2的條件下， 使用緩控釋肥料一次性基施氮肥能夠滿足當前產量水平條件下玉米的生長需求。