不同施氮方式對夏玉米產量和氮素利用效率的影響

摘"要：通過兩年田間試驗，以不施氮處理為對照（CK），探索農民傳統施肥（T1）和優化施肥（T2、T3）對夏玉米產量及氮素利用率的影響。結果表明，優化施肥T2和T3處理較傳統施肥分別增產8.5 %和12.1 %，氮肥利用率分別提高58.8 %、64.7 %，差異顯著。兩種優化施肥方式間產量差異不顯著。夏玉米積溫受限，生長前期光熱資源充足，發育快，后期低溫寡照陰雨多，發育慢，其生產管理應“以促為主”、“一促到底”，加強前期水肥供應，早發育、早壯苗，形成高產群體。建議一般田地推薦使用T2施肥方案，對于超高產田地推薦使用T3施肥方案。

關鍵詞：玉米；優化施肥；產量；氮肥利用率

中圖分類號：S513""文獻標識碼：A""文章編號：0488-5368（2024）12-0040-05

Effects of Different Nitrogen Application Methods on Summer Maize Yield and Nitrogen Use Efficiency

CUI Aimin， ZHANG Song， ZHANG Jiugang

（Wheat Research Institute，Shanxi Agricultural University， Linfen， Shanxi 041000， China）

Abstract： "A two-year field experiment was conducted to investigate the effects of traditional fertilization （T1） and optimized fertilization （T2， T3） on summer maize yield and nitrogen use efficiency （NUE）. A no-nitrogen application treatment （CK） was used as the control. The results showed that optimized fertilization （T2， T3） increased yield by 8.5% and 12.1% and enhanced nitrogen fertilizer utilization efficiency by 58.8% and 64.7%， respectively， when compared to traditional fertilization. However， no significant differences in yield were observed between the the T2 and T3 fertilization methods. Summer maize growth was constrained by limited accumulated temperature during the growing season. However， sufficient light and heat resources were available in the early growth stage， leading to rapid development. Conversely， the later growth stage was characterized by low temperatures， reduced sunlight， and frequent rainfall， resulting in slower development. Therefore， production management should prioritize early growth by enhancing water and nutrient supply to ensure robust seedlings and a high-yield population. The T2 fertilization scheme is recommended for general farmland， while T3 fertilization scheme is more suitable for achieving ultra-high-yield fields.

Key words：Maize; Optimized fertilization; Yield; Nitrogen use efficiency

玉米作為中國種植面積最大、總產最高的糧食作物，其生產豐欠對國家農業可持續發展、養殖畜牧業優化升級和農民增產增收影響較大[1]。黃淮海夏玉米區占全國玉米生產總面積約1/3，其光熱資源充足，灌溉農機配套好，增產潛力大，是玉米提質增效的重點建設區域。通過優化玉米栽培措施，深挖品種潛力，提高單產水平，實現玉米產業的穩定和持續發展[2]。已有研究表明不同生長發育階段的玉米植株對營養元素的需求不同，依據需肥規律施肥能夠促進玉米干物質積累，顯著增加產量[3～8]。目前夏播玉米區兩季秸桿基本還田，土壤中有機質含量顯著提高，土壤的理化性狀及蓄水保肥能力得以增強。基于此，試驗以晉單63玉米品種為供試品種，結合當地常規施肥方式，研究不同施肥方式下玉米穗部性狀、產量、干物質積累及氮肥利用的差異，為夏播玉米高產高效施肥提供有益探索。

1"材料與方法

1.1"試驗材料

試驗于2019-2020年在襄汾縣永固鄉（35°72′78″N，111°35′73″E）進行，該區域年平均氣溫12.6 ℃，無霜期185 d，年降雨量450～540 mm，海拔高度為443 m，土壤性質為中壤石灰性褐土，前茬為冬小麥。全年降雨量的57.57%集中在7～9月份，與夏玉米生產需求相吻合。土壤理化性質見表1。

1.2"試驗設計

2019年試驗采用隨機（區組）排列大區試驗，4個處理，每處理面積666.7 m²（長92.6 m×寬7.2 m），收獲期按對角線方法取3個樣點，每點面積20 m²，做為三次重復；2020年采用隨機（區組）排列，4水平3次重復共12個處理，每處理面積為20 m²（長6.7 m×寬3.0 m）。種植密度均為67 500株/hm²，行距60.0 cm，株距為24.5 cm，大區試驗12行區，小區試驗為5行區。以不施氮處理為對照（CK），在等氮（360 kg/hm²）、

磷（112.5 kg/hm²）、鉀（37.5 kg/hm²）的條件下，設置農民傳統施肥模式（T1）、優化施肥模式1（T2）和優化施肥模式2（T3）四個處理。CK：基肥施過磷酸鈣（P₂O5≥12%）937.5 kg/hm²+硫酸鉀（K₂O≥50%）75 kg/hm²；T1：基肥施過磷酸鈣（P₂O5≥12%）937.5 kg/hm²+硫酸鉀（K₂O≥50%）75 kg/hm²，拔節后追施尿素782.6 kg/hm²；T2：基肥施玉米專用復合肥（N-25∶P-15∶K-5）750 kg/hm²，大喇叭口期追施尿素375 kg/hm²；T3：基肥施玉米專用復合肥（N-25：P-15：K-5）750 kg/hm²，大喇叭口期追施尿素225 kg/hm²，抽雄期追施尿素150 kg/hm²。各處理田間管理一致。

2019年播種期為6月13日，收獲期為10月14日； 2020年播種期為6月17日，收獲期為10月15日。

1.3"測定項目與方法

1.3.1"干物質積累和氮含量測定"分別于拔節后-小喇叭口期（R1）、大喇叭口期（R2）、成熟期（R3） ，選擇5株發育正常、長勢均勻的植株，按葉片（含苞葉）、莖稈（含雄穗、葉鞘、穗軸）、籽粒分類取樣。將樣品用純水洗凈，用脫脂棉擦干，并剪成5 cm左右碎段，105 ℃烘箱殺青30 min，于75 ℃烘干24 h后稱重、粉碎過篩后備用。氮含量測定參照魯如坤方[9]通過H₂SO₄-H₂O₂消煮，采用半自動凱式定氮儀測定。

1.3.2"成熟期果穗性狀和產量測定"成熟期在各處理不缺株處選取發育正常、長勢均勻的10株植株，采集其果穗樣品，測定穗行數、行粒數、穗粒數和百粒重，用農奧牌LDS-1G谷物水分測量儀測量籽粒含水量，根據百粒重和小區產量折算單產。

理論產量（Yt）=15×4 500×穗粒數×百粒重×10-5×85%

實際產量（Yg）=15×4 500×10穗重×10-1

1.3.3"氮素利用率計算

地上部吸氮量（UN）=Ws×Cs+Yg×Cg

氮肥利用率（RE）=（UN+-UN-）/RN

氮肥偏生產力（PFP）=Yg/RN

氮肥農學效率（AE）=（Y+g-Y-g）/RN

其中，UN+和UN-分別代表施肥處理和不施肥處理的玉米地上部氮素吸收量；RN代表施氮量；Yg代表玉米籽粒的產量； Y+g代表施氮處理的玉米產量，Y-g代表不施氮處理的玉米產量，Ws代表莖稈的重量；Cs和Cg分別代表玉米莖稈和籽粒的含氮量。

1.4"數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2010 對采集的數據進行處理，采用DPS 軟件進行方差分析。

2"結果與分析

2.1"不同施氮處理對玉米產量的影響

由表2可知，不同施氮方式間實際產量和理論產量比較，T1、T2、T3與CK間差異極顯著，分別達到41.2%、48.8%、52.9%和39.6%、48.1%、53.1%，T2、T3與T1間差異顯著和極顯著，分別達到7.6%、11.7%和8.5%、13.6%，T3與T2間差異不顯著和顯著，分別為4.1%和5.07%。4種處理間種植密度一致均為67 500株/hm²，差異主要源于穗粒數和百粒重的不同。穗行數間，T1、T2、T3與CK間差異顯著和極顯著，達到7.5%、11.6%、13.4%，T2、T3與T1間差異不顯著和顯著，分別為4.1%和5.9%，T3與T2間差異不顯著，為1.8%。行粒數間，T1、T2、T3與CK間差異極顯著，達到15.2%、16.4%、17.8%，T2、T3與T1間差異不顯著，分別為1.2%和2.6%，T3與T2間差異不顯著為1.4%。

2.2"不同施氮方式下穗粒數、百粒重對玉米產量貢獻的分析

主要分析T1、T2、T3三種施肥方式下穗粒數、百粒重與其折算的產量間關系，探索二者對產量貢獻的大小（表3）。T3、T2分別較T1增產1 406.3 kg、851.3 kg，其中穗粒數增加對產量的貢獻分別達到865.9 kg和526.8 kg，貢獻率分別為61.6%和61.9%，二者百粒重增加帶來的增產分別為540.5 kg和3 324.5 kg，貢獻率分別為38.4%和38.1%。另外T3較T2增產555.1 kg，其中穗粒數及百粒重增加對產量的貢獻分別為349.5 kg、63.0%和205.6 kg、37.0%。從T1、T2、T3三種施肥方式間的產量相關性狀比較可知，穗粒數增加的增產作用大于百粒重增加的增產，前者約為62%，后者約為38%。

2.3"不同施氮處理對玉米棒三葉葉面積的影響

由表4可知，不同施氮處理下的玉米棒三葉葉面積有明顯差異。相對于不施肥的CK處理，施肥后T1處理增加不顯著，T2、T3處理增加均達到了顯著水平。相對于傳統施肥T1，優化施肥T2棒三葉葉面積增加不顯著，T3處理增加達到了顯著水平。T2、T3處理間差異不顯著。

2.4"不同施氮處理對玉米干物質積累的影響

由表5可知，隨著生育時期的推進，玉米地上部干物質積累量逐漸升高。不同施氮處理下的玉米干物質積累量明顯不同。在拔節后-小喇叭口時期（R1），T2和T3處理下的玉米整株干物質積累相對于CK和T1顯著升高，T2和T3之間差異不顯著。在大喇叭口時期（R2），T2、T3處理的莖稈和整株的干物質積累量相比CK和T1顯著升高，CK處理的葉片干物質積累量相比T1、T2、T3顯著降低。在成熟期（R3），T1、T2和T3處理的葉片和籽粒干物質積累量顯著高于CK和T1處理，T2和T3處理的莖稈和整株干物質積累量顯著高于CK和T1處理。

2.5"不同施氮處理對不同生育時期玉米氮素積累的影響

不同生育時期不同處理玉米氮素積累量差異明顯（表6）。玉米拔節期，T2和T3處理的氮素積累量顯著高于CK和T1，主要原因是CK和T1沒有施用基肥，CK和T1之間的氮素積累量沒有顯著差異。在大喇叭口期（R2）和成熟期（R3），T2和T3處理的氮素積累量顯著高于CK和T1，T2和T3處理之間差異不顯著。基肥施用氮肥能顯著提高玉米各組織的氮素積累量，對于后期干物質積累和氮肥利用有一定的促進作用。莖稈和葉片的氮素積累量隨著生育進程的推進，呈先升高，后降低的趨勢。整株的氮素積累量呈逐步上升的趨勢。

2.6"不同施氮處理對玉米氮素利用率的影響

肥料利用效率在一定程度上能夠表示施肥的合理性，通常用肥料利用率、肥料偏生產力和肥料農學效率來表示肥料的利用效率。表7是不同施氮處理夏玉米氮素利用率的變化。由表5可知，不同是氮處理后玉米的氮素利用率不同。適當的氮肥后移，在一定程度上，提高了氮肥利用效率。T2和T3處理的氮肥利用率、氮肥偏生產力和氮肥農學效率沒有顯著差異，但都于T1處理存在顯著提升。T2處理相對于T1處理，在氮肥利用率、氮肥偏生產力和氮肥農學效率上顯著提高了58.8 %、8.5%和46.8 %，T3處理相對于T1處理，在氮肥利用率、氮肥偏生產力和氮肥農學效率上顯著提高了64.7 %、11.9 %和67.1 %。相同的收獲條件下，T3處理的氮肥利用率、氮肥偏生產力和氮肥農學效率最高。

3"討論與結論

3.1"討論

施肥方式影響玉米的產量和肥料利用效率[10]。本研究表明， T2、T3處理（增施基肥、分施氮肥）與T1處理相比，能夠顯著提高玉米的產量和氮肥利用效率。T3施肥方式相比于T2，將追肥在大喇叭口期和抽雄期施用，籽粒產量和氮肥利用效率最優。王宜侖[11]和劉見[12]研究表明，玉米從吐絲期以后積累的氮素占玉米總積累量的40.3%～47.8%，從灌漿期開始，需肥量大大增加，T3分次追肥符合玉米的實際生長需求，產量增加顯著。

玉米高產的基礎是合理優化的玉米群體。夏玉米生育周期短，苗期光溫資源豐富，這個時期的生長發育質量對后期高產群體構建影響更為重要[13]。農民傳統施肥方式忽視了基肥的重要性，導致玉米苗期長勢較弱，發育遲緩。增施基肥為玉米苗期生長提供了充足的養分，促使植株快速發育，顯著提高了玉米苗期的長勢[14]。本研究四種施肥方式中，T3施肥方式（關鍵生育期兩次追施氮肥）下玉米穗部性狀、產量、干物質積累及氮素利用均優于其它施肥方式，增產潛力最大。

本試驗僅研究了相同施肥量的情況下，增施基肥，分次追氮對玉米產量及氮素利用情況的影響。韓祥飛[15]的研究表明，在減氮20%的水肥一體化的玉米田間管理體系中，與未減氮的處理產量無明顯差異。下一步要在優化施肥的基礎上，研究減氮比例對玉米產量及氮素運轉的影響，以期為玉米的有機綠色種植提供一定的理論基礎。

3.2"結論

本研究通過對比不施肥（CK）、農民傳統施肥（T1）、優化施肥1（T2）和優化施肥2（T3）四種施肥方式對玉米產量以及氮素利用效率的影響，選出了適宜玉米實際生產中的施肥方式在玉米實際生產中，結合追肥用工投入考量，一般田地推薦使用T2施肥方案，超高產田地推薦使用T3施肥方案。

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