氮肥后移對沿黃灌區制種玉米產量和 土壤硝態氮分布的影響

關鍵詞：氮肥后移；制種玉米；硝態氮分布；氮盈余；氮肥偏生產力

中圖分類號：S513；S147.2 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2025）07-0617-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.07.005

Effects of Postponing Nitrogen Fertilizer Application on Seed Maize Yield and Nitrate Nitrogen Distribution in the Irrigation Region along the Yellow River

CUI Yunling1， ZHENG Haofei1，SUN Hezhe1， ZHANG Liqin1， WU Zhengqiang2，BAO Huicun2 （1.InstituteofSoil，FerilizerandWater-savingAgriculture，Gansu AcademyofAgricultural Sciencs，LanzhouGansu7000， China;2.GansuProvincialAgricultural Construction Project Management Station，Lanzhou Gansu 73oo，China）

Abstract：Toprovidescienticevidenceforhigh yieldandeficientnitrogenuseinseed maize productionunderdripirigation intheiigatioegionalongteellowRiver，anitrogenmanagementexperimentwasconductedunderatotalNplcationateof2 kg/ha.Farmer's conventional fertilization（ 30%：0：30%：30%：10% at basal， jointing，largebell，tasselingsilking，and filing stages）. was used as control.3 treatments were designed with nitrogen alocation ratios of 15% ：15% ：30% ：20% ： 20%， 0：30%：30% （20 20%：20% ，and 0：0：50%：30%：20% （basal fertilizer jointing stage ∴ big trumpet stage ∴ tasseling and silking stage ： filling stage）， respectively.Nitratenitrogen concentration in 0 to10O cm soil layer and seed yield，along with major agronomic traits，were measured at presowig，igeteiiigdetssesultsodatpadtoioalilicc the 0：30%：30%：20%：20%：20% treatment significantly increased the seed yield by 57.92% and partial factor productivity of nitrogen fertilizer by 58.15% .Kernel weight per ear was significantlyand positively correlated with yield，whilestem diameter andear length showed no significant differences.Attasseling stage，nitrate nitrogen content intheOto2Ocmsoillayerincreased by 74.77% ，whereas thatinthe6O to1OOcmlayerdecreased significantlyby 66.65% to 81.81% ，indicatingreduced nitrogenleachingrisk.Therefore，in the irigation regionalong theYelow River，postponing nitrogenapplication tothe jointingstage withan alocationof 0：30%：30%：20% ： 20% cansignificantlyenhanceseedmaizeyieldandnitrogenuseeficiencywhilereducing nitrate nitrogenresidue indepsoillayers.

These results provide theoretical support for sustainable and green seed maize production in this region.

KeyWords：Delayednitrogenapplication;Seed maize;Nitratenitrogen distribution;Nitrogensurplus;Partialfactorproductivity of nitrogen fertilizer

種子是農業的芯片，保持種子產量對于穩定國家糧食安全意義重大。沿黃灌區景泰縣得天獨厚的自然環境適合種植制種玉米。制種玉米產業的可持續發展面臨氮肥利用效率低、為實現高產過量施氮，和環境污染等多重挑戰[1]。優化氮肥管理是提高作物產量、減少氮損失的關鍵途徑之二[2-3]。氮肥后移技術通過調整施肥時期，將氮素供應與作物需氮關鍵期同步，有望在維持高產的同時提高氮肥利用率[4-5]，并降低土壤硝態氮淋溶風險。然而，在新建設高標準農田上不同氮肥管理對制種玉米產量形成及土壤氮殘留的影響尚不明確，尤其在西北干旱灌區，灌溉條件下氮素的遷移可能影響施肥效果。

氮素作為作物生長的重要營養元素，極易隨灌溉水向下淋溶遷移，不僅造成作物吸收利用率降低，還會導致深層土壤硝態氮累積和地下水污染等環境問題[6]。這種氮素損失與污染的雙重困境已成為制約當地農業可持續發展的關鍵因素。目前，農戶在玉米生產中普遍采用“重基肥、輕追肥\"的傳統施肥方式，基肥比例常高達總施氮量的50%～100% 。這種施肥模式存在明顯的弊端，一方面，苗期作物需氮量較低時大量施用基肥，容易造成氮素通過揮發、淋溶等途徑損失；另一方面，在玉米生長需氮高峰期土壤供氮下降，導致氮素供需失衡，嚴重制約產量潛力的發揮［7]。研究表明，這種不合理的施肥方式可使氮肥利用率降低 15%～20% ，同時增加 30%～50% 的硝態氮殘留風險[8]。從作物生理需求角度看，玉米從種子萌發到前期營養生長階段主要依靠種子胚乳儲存的營養物質和有限的土壤養分供應[9]。巨曉棠等[10]研究表明，當播種前 0～30cm 土層速效氮儲量維持在 30kg/hm² 左右時，即可充分滿足小麥從出苗到返青期的養分需求，這一發現為旱作區作物早期養分管理提供了重要參考。在玉米栽培方面，李升東等「\"研究證實，與傳統注重基肥的施肥模式相比，優化氮肥運籌可顯著改善氮素供需同步性，促進地上部干物質積累與轉運效率，玉米籽粒增產 9.3% ，同時降低 10%～15% 的氮素損失風險。但是現有研究多集中于普通大田玉米，而對制種玉米這一特殊栽培體系（其父母本需錯期播種、花期調控嚴格，且收獲目標是高活力種子而非籽粒產量）的氮肥施用研究報道較少。制種玉米因其獨特的生長發育特性和產量形成機制，可能對氮肥運籌有不同于普通玉米的需求響應規律，特別是在沿黃干旱灌區，探究氮肥后移對制種玉米的產量構成、氮肥利用效率以及土壤硝態氮時空分布的影響，對實現當地玉米制種產業提質增效與生態環境保護協同發展具有重要的科學價值和現實意義。本研究通過設置不同氮肥后移比例，分析其對制種玉米農藝性狀、種子產量、氮肥偏生產力及土壤硝態氮的影響，研究了氮肥后移比例對制種玉米農藝性狀及產量的影響和不同處理下氮素利用效率及環境效應，為當地制種玉米綠色高效生產提供有益借鑒。

1材料與方法

1.1 試驗地狀況

試驗設在甘肅省景泰縣條山農場新建高標準農田上（ 104^°06^′ E、 37^°21^′N） 。該試驗區降水量小而蒸發量大，晝夜溫差大，多年平均氣溫 8.25°C ，年均降水量 185mm 。供試土壤為砂壤土，播前 0～ 20cm 土壤含有機質 14.41g/kg 、堿解氮85.18mg/kg 、有效磷 62.95mg/kg 、速效鉀 249.2mg/kg pH 為8.54。

1.2 供試材料

供試玉米品種為詎豐19，由甘肅農墾良種有限責任公司提供。

1.3試驗設計

采用單因素試驗設計，在施氮量為 225kg/hm² 條件下，共設置4個處理，具體處理如表1。各處理均施入 P₂O₅75kg/hm² 、 K₂045kg/hm² 。以尿素（含 N46% ）為氮源、磷酸為磷源、硫酸鉀為鉀源。隨機區組排列，3次重復，小區面積 60m²（10m× 6m ）。行距 50cm ，株距 19cm 。采用膜下滴灌方式灌水，膜寬 70cm ，灌水量為 3600m³/hm² 。于2022年4月10日播種（點播），9月18日收獲。其他田間管理同當地大田生產。

表1試驗各處理施肥比例

1.4測定項目及方法

1.4.1植株性狀及產量在制種玉米收獲期，在每個小區隨機選取10株植株用于考種，測定穗位高、莖粗、穗長、穗粗、禿頂長、穗粒重、百粒重；另取6行（去除邊株）進行脫粒測產，自然風干計產。

1.4.2土壤硝態氮取樣及測定在制種玉米播前、大喇叭口期、抽雄吐絲期和收獲后，用土鉆按五點取樣法取0～20、20～40、40～60、60～80和80～100cm 土層的土壤樣品，等層混勻揀去石頭根系后過 2mm 篩，用烘干法測定土壤含水量，用比色法測定土壤硝態氮含量[12]。硝態氮儲量指土壤中以硝酸鹽形式存在的氮的總量，是評估農業污染的重要指標。硝態氮盈余指施入土壤中的氮素經作物利用后殘留到土壤中的硝態氮與播種前土壤硝態氮的差值。

土壤硝態氮儲量 （土層厚度 × 土壤容重 × 土壤硝態氮含量）/10

土壤硝態氮盈余 Σ=Σ 收獲后的土壤硝態氮儲量-播種前土壤硝態氮儲量

1.4.3氮肥偏生產力氮肥偏生產力是指單位施用氮肥所能獲得的作物產量。

氮肥偏生產力 σ=σ 籽粒產量/施氮量

1.5 數據分析

使用MicrosoftExcel2016進行數據整理，R4.3.2對數據進行統計分析并作圖。在進行組間比較時，采用TukeyHSD法對數據進行差異顯著性檢驗，顯著性水平為 α=0.05 。

2 結果與分析

2.1氮肥后移對制種玉米產量的影響氮肥后移對制種玉米產量產生顯著影響（圖1）。

在施氮量為 225kg/hm² 的條件下，制種玉米籽粒產量為 3755.39～6539.47kg/hm² ，表現為 T3gt;T4gt; T1（CK）gt;T2 處理。與T1（CK）相比，T3處理能夠顯著提高制種玉米的籽粒產量 57.92%（Plt;0.05） ，T4處理提高了 12.07% 。對產量進行方差分析表明，T3處理與其余各處理差異顯著，T4、T1（CK）、T2處理間差異不顯著。

圖1氮肥后移對制種玉米產量的影響

2.2氮肥后移對制種玉米主要農藝性狀的影響

由表2可知，氮肥后移對制種玉米穗位高、莖粗、穗長、穗粗、禿頂長等主要農藝性狀無顯著影響，但穗粒重各處理間差異顯著。穗粒重對氮肥后移的響應表現從大到小依次為T3、T1（CK）、T4、T2處理。與T1（CK）相比，T3處理顯著提高了穗粒重 4.47% ，而 T2 、T4處理則分別降低 45.04% 、 20.60% 。

2.3氮肥后移對制種玉米氮肥偏生產力的影響

氮肥后移對制種玉米氮肥偏生產力具有顯著影響（圖2），在 225kg/hm² 的施氮量下，制種玉米的氮肥偏生產力為 16.7～29.1kg/kg 。其中T3處理的氮肥偏生產力最高，為 29.1kg/kg ，較T1（CK）

圖2氮肥后移對氮肥偏生產力的影響

表2氮肥后移對制種玉米主要農藝性狀的影響①

① 表中不同小寫字母表示施氮量間的顯著差異（ Plt;0.05 ；表中數據為平均值 （n=3 ）±標準差。下同。

顯著提高了 58.15% ；其次是T4處理，為20.63kg/kg ，與T2處理、T1（CK）差異不顯著。

2.4產量、氮肥偏生產力與農藝性狀的關系

由圖3可知，莖粗、穗粗、穗位高和穗粒重0 Plt;0.05 ）與產量和氮肥偏生產力之間存在正相關關系。禿頂長、穗長與氮肥偏生產力、產量間存在負相關關系，但不顯著。

圖3產量、氮肥偏生產力與農藝性狀的關系

2.5氮肥后移下制種玉米土壤硝態氮分布及其盈余2.5.1 土壤硝態氮分布 大喇叭口期氮肥后移對各土層硝態氮含量均無顯著性差異（圖4a），與T1（CK）相比，其他處理各土層硝態氮濃度均較低。抽雄吐絲期氮肥后移對制種玉米 0～20 、 60～80 、80～100cm 土層硝態氮含量具有顯著影響（圖 4b ）。0～20cm 土層硝態氮含量從大到小依次為T4、T3、T1（CK）、T2處理，T3、T4處理較T1（CK）分別提高了 74.77% 、 117.50% ，T2較T1（CK）降低了48.05% ； 60～80cm 土層 T2 、T3、T4處理較T1（CK）分別顯著降低了 76.87% 、 81.81% 、 66.65% 0 （Plt;0.05 。 80～100cm 土層各處理間存在顯著差異，T4處理和T1（CK）高于T2、T3處理。制種玉米收獲期， 0～20cm 土層硝態氮含量從大到小依次為T2、T3、T1（CK）、T4處理，T2、T3處理較T1（CK）分別高 73.68% 、 10.57% ，但差異不顯著；其他土層差異均不顯著，整體表現為T2處理的硝態氮含量各土層均高于其他處理（ 20～40cm 土層除外）的趨勢（圖4c）。

2.5.2土壤硝態氮盈余 通過分析收獲期和播前各功能層的硝態氮儲量，施氮較播前均能提高土壤硝態氮儲量（圖5）。氮肥后移顯著影響耕層的硝態氮儲量，各功能層存在一致趨勢但均不顯著。對于耕層，T2、T3處理較T1（CK）分別提高了 73.67% 、10.54% ，T4處理較T1（CK降低了 28.46% ，但均未達到顯著水平。從主根層和根層硝態氮儲量來看，各層硝態氮儲量均表現為 T2gt;T1 ？ （CK）gt;T3gt;T4gt; 播前；深層硝態氮儲量來看，硝態氮儲量表現為T2gt;T1（CK）gt;T4gt;T3gt; 播前。

圖4氮肥后移對制種玉米大喇叭口期（a）、抽雄吐絲期（b）和收獲期（c）土壤硝態氮含量分布的影響

圖5氮肥后移條件下制種玉米土壤各功能層硝態氮儲量（a）及硝態氮盈余量（b）

硝態氮盈余量表現出相同趨勢。從耕層來看，硝態氮盈余量表現為 T2gt;T3gt;T1（CK）gt;T4 ，T2、T3處理較T1（CK）提高了 111.36% 、 15.93% ，但處理間差異均不顯著；T4處理較T2處理顯著降低了73.04% ，處理間差異顯著。主根層和根層均表現為 T2gt;T1（CK）gt;T3gt;T4 ，各處理間無顯著差異。深層則表現為 T2gt;T1（CK）gt;T4gt;T3 ，各處理間無顯著差異。

3 討論和結論

合理的氮肥后移比例能夠通過減少營養生長期的作物徒長，提高花后氮素積累和氮素轉運效率[10，13-14]，促進氮素由營養器官向籽粒轉運[15-16]，減少氮損從而顯著增產[4]。在沿黃灌區新建高標準農田上，本研究結果表明，在施氮量為 225kg/hm² 水平下，通過氮素運籌，即降低底肥投入增加拔節期、大喇叭口期、抽雄吐絲期和灌漿期的氮肥比例，即基肥：拔節期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 0：30%：30%：20%：20%=20% 處理能夠顯著提高制種玉米種子產量 57.92% 。結合農藝性狀和產量構成因素分析發現，氮肥后移并未降低制種玉米生長相關的農藝性狀，反而顯著增加了穗粒重 4.47% ，說明氮肥后移主要通過影響籽粒而非植株性形態來增產。基肥：拔節期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 15%：15%：30%： 20%：20% 處理產量最低，可能由于拔節期氮肥比例不足，導致營養生長受限，影響生殖生長最終降低產量[]。基肥：拔節期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 0：0：50%：30%：20% 處理可能雖然提高了抽雄期的氮素供應，但可能由于前期氮素虧缺，導致穗分化期養分儲備不足，最終影響穗粒數及百粒重，該處理有增產趨勢但均不顯著。這與侯云鵬等「I8]的研究結果一致，即玉米大喇叭口期前保證氮素供應量，否則會限制玉米穗發育最終導致減產。

溶。玉米生育期田間氮素損失主要是由于玉米生長前期施氮比例過高造成的，采用分次施氮可降低氮肥損失并減少對環境危害「19-20]。沿黃灌區農戶為減少田間人力投入而重基肥，輕關鍵時期追肥，播前作物尚未播種，且在很長時間內作物無法（苗期作物根系小）對土壤氮素形成有效吸收，從而造成氮素損失。大喇叭口期是玉米氮素吸收強度最大時期，并延至籽粒形成，因此通過氮肥運籌增加大喇叭口期氮素供給是提高玉米產量的重要做法［2I]。農戶傳統施肥因增加底肥，而降低了抽雄吐絲期到灌漿期的氮素供應，易引起氮肥虧缺致使減產［22-23]。制種玉米父本和母本間的花期相遇決定著種子產量，不合理的氮肥施用時期可能造成花期不遇，從而減產。氮肥后移通過協調玉米源庫特性最終提高產量「24]。苗期至拔節期玉米根系弱，對養分的吸收獲取能力差，施氮不合理會造成氮淋溶，隨著生育前期氮素的缺乏，會促進玉米的根系發育，從而更好地獲取養分[25-26]，在施氮量為 225kg/hm² 水平下，抽雄吐絲期基肥：拔節期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 0：30%：30%：20%：20%=20% 處理、 0：0：50% ：30%：20% 處理 0～20cm 土層的硝態氮含量較農戶常規施肥（基肥：拔節期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 30%：0：30%：30%：10% 硝態氮含量提高了 74.77%～117.5% ，而 60～100cm 土層降低 66.65%～81.81% ，表明氮肥后移減少了氮素向深層淋溶［22]。收獲期時，基肥：拔節期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 15%：15% ：30%：20%：20% 處理在各土層的硝態氮殘留量最高，說明其氮素未被充分吸收，可能增加環境風險；而基肥：拔節期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 0：30%：30%：20%：20%=20% 處理的氮素殘留最低，表明其氮素利用效率更高「27-28]。合理的氮肥后移量能夠降低 0～100cm 土層的硝態氮積累，減少硝酸鹽淋溶風險。推薦該區域施氮制度為，不施底肥，拔節期和大喇叭口期分別施用總施氮量的 30% ，抽雄吐絲和灌漿期分別施用總施氮量的 20% ，可協同實現該區域制種玉米高產和減少環境污染。但該結果僅在一年試驗下得出，后續應探討不同降水年型下氮肥后移對制種玉米種子產量的穩定性，并評估其對深層硝態氮積累所致的污染風險。

參考文獻：

[1]TIAN Z， ZHANG M，LIU C，et al. Optimizing fertilizationdepth to promote yield performance and economic benefitin maize for hybrid seed production[J]. European Journalof Agronomy，2024，159：127245.

[2]MI X， XIE W，FAN L， et al. Paired nitrogen managementfor improving wheat yields while minimizing nitrogen loss-es[J/OL]. Journal of Integrative Agriculture，1-24.（2024-12-28）[2025-05-13]. https：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S2095311924004398.

[3]ZHU X Q， ZHOU P， MIAO P，et al. Nitrogen use andmanagement in orchards and vegetable fields in China：challenges and solutions[J]. Frontiers of Agricultural Sci-ence and Engineering，2022， 9（3）： 386-395.

[4]趙凱男，丁豪，劉阿康，等．氮肥減量后移改善植株光合特性提高麥-玉周年產量及經濟效益[J]．中國農業科學，2024，57（5）：868-884.

[5]彭偉國，劉玉春，康猛，等．氮肥后移對滴灌夏玉米氮素利用和產量的影響[J]．河北農業大學學報，2025，48（2）： 126-136.

[6]安志裝，索琳娜，劉寶存．我國農業面源污染研究與展望[J]．植物營養與肥料學報，2024，30（7）：1422-1436.

[7]劉帥，徐宇凡，賈靖，等．施氮量及追氮時期對滴灌夏玉米干物質積累及氮素利用的影響[J]．干旱地區農業研究，2023，41（2）：122-129.

[8]SHI Z，LIU D，LIU M， et al. Optimized fertilizer recom-mendation method for nitrate residue control in a wheat-maize double cropping system in dryland farming [J].FieldCropsResearch，2021，271：108258.

[9]耿杰，張琳捷，岳小紅，等．銨態氮和硝態氮調節鹽脅迫豌豆幼苗生長和根系呼吸的作用[J]．植物營養與肥料學報，2018，24（4）：1001-1009.

[10]巨曉棠，劉學軍，張福鎖．冬小麥與夏玉米輪作體系中氮肥效應及氮素平衡研究[J]．中國農業科學，2002（11）： 1361-1368.

[11］李升東，馮波，韓偉，等．優化施氮對夏玉米產量及水氮利用的影響[J]．山東農業科學，2020，52（8）： 57-63.

[12]鮑士旦．土壤農化分析[M].3版.北京：中國農業出版社，2000.

[13]彭科研，趙凱男，周發寶，等．氮肥減量后移對冬小麥-夏玉米兩熟體系籽粒產量和氮素吸收利用的影啊LJ」：半北子報，ZUJ，4U（1）：133-14J.

[14]姚瑞，趙凱能，謝暢，等．氮肥后移對花生氮代謝相關酶活性、氮素利用效率及產量的影響[J].中國油料作物學報，2022，44（4）：877-883.

[15]高鈺，閆耀廷，趙剛，等．氮肥運籌對黃土高原春玉米產量形成和氮代謝的調控效應[J].中國土壤與肥料，2023（6）：186-195.

[16]連彩云，馬忠明，王智琦，等．膜下微噴灌條件下水氮耦合對制種玉米產量及水肥效應的影響[J]．寒旱農業科學，2025，4（1）：39-46.

[17]崔云玲，張立勤，張志成，等．滴灌條件下新型水溶肥對制種玉米產量及效益的影響[J]．寒旱農業科學，2022，1（12）：235-239.

[18]侯云鵬，楊建，尹彩俠，等．氮肥后移對春玉米產量、氮素吸收利用及土壤氮素供應的影響[J].玉米科學，2019，27（2）：146-154.

[19]董智，靖凱，鄧林軍，等．氮肥運籌對春玉米生長動態與產量及經濟效益的影響[J]．遼寧農業科學，2017（3）：15-18.

[20]李典軍，高尚，吳麗倩，等．滴灌下高密氮肥運籌對夏玉米產量及營養品質的影響[J/OL]．玉米科學，1-12.（2025-05-27）[2025-06-20]. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/22. 120 1.s.20250527.1441.002.html.

[21]趙士誠，裴雪霞，何萍，等．氮肥減量后移對土壤氮素供應和夏玉米氮素吸收利用的影響[J]．植物營養與肥料學報，2010，16（2）：492-497.

[22]劉汝亮，李友宏，張愛平，等．氮肥后移對引黃灌區水稻產量和氮素淋溶損失的影響[J]．水土保持學報，2012，26（2）：16-20.

[23]張麗麗，齊華，樊葉，等．氮肥后移對玉米冠層內物質分配及氮素利用的影響[J]．玉米科學，2017，25（1）： 127-132.

[24]王佳慧，高震，曲令華，等．氮肥后移對滴灌夏玉米源庫特性及產量形成的影響[J]．中國農業大學學報，2017，22（8）：1-8.

[25]鄒曉錦，張鑫，安景文．氮肥減量后移對玉米產量和氮素吸收利用及農田氮素平衡的影響[J].中國土壤與肥料，2011（6）：25-29.

[26]武文明，王世濟，陳洪儉，等．氮肥后移促進受漬夏玉米根系形態恢復和提高花后光合性能[J]．中國生態農業學報，2017，25（7）：1008-1015.

[27]苗任重．氮肥后移對玉米灌槳、光合特性與氮效率的影響[J]．黑龍江農業科學，2024（2）：15-22.

[28]孫和折，崔云玲，張立勤，等．水氮運籌對膜下滴灌制種玉米生長及產量的影響[J].寒旱農業科學，2024，2/11）。105 1021