缓释氮肥与尿素掺混对玉米生理特性和氮素吸收的影响

郭金金，张富仓，闫世程，郑 静，强生才，陈东峰，李志军

（西北农林科技大学/旱区农业水土工程教育部重点实验室/中国旱区节水农业研究院，陕西杨凌 712100）

农田过量施肥和肥料利用率低是影响我国农业可持续发展的主要问题。已有资料表明，我国化肥当季利用率仅为35%左右，资源浪费严重[1]。在关中地区冬小麦–夏玉米轮作系统中，夏玉米生育期正值雨季，降水量占全年的60%～70%，降水频率高且强度大，施用的化肥迅速转化为硝态氮，导致土壤硝态氮向较深土层淋洗，不仅造成肥料浪费，还对地下水环境造成潜在威胁，甚至导致氮素面源污染[2]。近年来，新型缓释氮肥因其养分释放速率与作物需肥规律高度吻合，一次性基施可满足全生育期生长需求，同时具有养分利用率高、省工省肥和环境友好等优点而备受关注[3–4]。研究发现，包膜控释尿素通过外层膜材料的控制，能够平稳供应养分，提高土壤中硝态氮、铵态氮、碱解氮含量，减少氮素径流损失[5–6]。施用缓释氮肥是提高氮肥利用率的一条有效途径[7]，与常规氮肥相比，缓释氮肥能维持玉米生育后期较高的根系数量和活性，提高根系对氮素的吸收能力，因而可显著提高氮素利用率，减少氮素淋失和土壤环境污染[8–9]。何昌芳等[10]和黄云等[11]研究表明缓释氮肥能够增加作物生育后期的氮素供应，有效提高作物生育中后期叶绿素含量，提高光合速率和酶活性，增强氮素转换与累积，协调作物各器官养分吸收与分配，促进作物产量和氮素利用率的提高。Yang等[12]认为，增施缓释氮肥和缓释钾肥能有效提高盐碱地棉花生长中后期的叶绿素含量和净光合速率，显著增加土壤有效钾和无机氮含量。姬景红等[13]在控释掺混肥对春玉米产量、光合特性及氮肥利用率的影响研究中表明，不同比例掺混缓释氮肥可以延缓叶片衰老，提高产量，增加成熟期耕层土壤硝态氮含量，减少深层土壤硝态氮残留量。以往关于土壤硝态氮的淋溶研究主要集中在尿素、不同缓释氮肥单独施用对土壤硝态氮残留的影响，与缓释氮肥相关的田间应用主要集中在山东、河南等地区，多以水稻研究为主[14–15]。作者前期对不同施氮量下缓释氮肥与尿素掺混对玉米生长和产量的影响进行了研究，发现与尿素和缓释氮肥单施相比，尿素与缓释氮肥以3∶7掺混施用能显著提高玉米的株高、茎粗、叶面积指数、干物质积累量和产量[16]，而关于尿素掺混缓释氮肥、施氮量以及交互作用对关中地区夏玉米生理特性、氮素吸收及土壤硝态氮残留的影响机制还需要进一步阐明。本文研究了不同施氮量下，尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生理特性、氮素吸收和土壤硝态氮残留的影响，以期探索适宜关中地区夏玉米生长的氮肥类型及施氮量，为玉米高产高效安全生产的尿素掺混缓释氮肥应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2016年6—10月在陕西杨凌西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室节水灌溉试验站 (108°24′E、34°20′N) 进行。试验区属于暖温带季风半湿润气候区，海拔524.7 m，年平均温度为12.9℃，多年平均降水量580 mm (主要集中在7、8、9月)，年平均蒸发量1 500 mm。试验区土壤质地为壤土，0—100 cm土层的田间持水量为23%～25%，凋萎含水量为8.5% (均为质量含水率)，0—20 cm土层土壤pH值为8.14，有机质含量12.0 g/kg、全氮0.89 g/kg、全磷0.60 g/kg、全钾14.10 g/kg、有效磷8.21 mg/kg、速效钾131.97 mg/kg、碱解氮55.30 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设置3种氮肥施用处理：尿素 (U)、缓释氮肥 (S) 和尿素与缓释氮肥3∶7掺混 (SU)；4个施氮水平：N1 (90 kg/hm2)、N2 (120 kg/hm2)、N3 (180 kg/hm2) 和N4 (240 kg/hm2)，以不施氮肥N0为对照，共13个处理。各处理小区随机排列，重复3次，小区面积为3 m × 7 m = 21 m2，试验区周围布设2 m保护带。

试验所用氮肥为尿素 (含N为46%) 和缓释氮肥(N–P2O5–K2O，28–6–6)，总养分为 40%，采用高科技包膜技术，缓释期为三个月，产自山东省临沂市史丹利化肥有限公司)，磷肥为过磷酸钙 (含P2O5为16%，产自云南省玉溪化肥有限责任公司)，钾肥为硫酸钾 (含K2O为50%，产自俄罗斯)。缓释氮肥 (S)和尿素与缓释氮肥3∶7掺混 (SU) 均作为基肥播种前一次性施入；尿素 (U) 基追比为3∶7，追肥在拔节期 (7月14日) 进行。各处理磷肥 (120 kg/hm2P2O5)和钾肥 (60 kg/hm2K2O) 均作基肥一次性施入。

供试玉米品种为郑单958，行距为60 cm、株距为25 cm，播种密度为67 000株/hm2，于2016年6月10日播种，10月1日收获。由于伏旱时期过长，在8月16日灌水30 mm，生育期内无明显病虫害和杂草出现。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 叶绿素的测定 在玉米苗期、拔节期、吐丝期和灌浆期，每个小区随机选取三株玉米叶片作为三个重复，采用96%乙醇浸提，用紫外分光光度计于波长为665 nm、649 nm、470 nm下比色 (以96%乙醇为空白对照)，测定叶片中的叶绿素含量[17]。

1.3.2 光合参数的测定 采用Li 6400XT型便携式光合仪 (LI COR, Nebraska, USA) 在玉米主要生育期选取光照充足的晴朗天气，在上午9:00—11:00测定不同处理玉米穗位叶的净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr)。

1.3.3 植株氮素吸收量的测定 于玉米主要生育期进行群体动态调查和取样，其中苗期每个小区连续选取5株玉米；拔节期和吐丝期按茎、叶片2部分取样，灌浆期和成熟期按茎、叶片、苞叶+穗轴和籽粒4部分取样。样品烘干称重后磨碎，经H2SO4–H2O2消煮后通过FOSS 2300型全自动凯氏定氮仪测定植株全氮含量[18]。

1.3.4 土壤硝态氮含量测定 分别在玉米主要生育期，用土钻取0—120 cm土层土样，分层取土，20 cm为一层，晾干磨细过筛后，称取5 g土壤样品，加入50 mL 2 mol/L KCl溶液，振荡30 min后过滤，浸提液用连续流动分析仪 (Auto Analyzer-III, 德国Bran Luebbe公司) 测定土壤硝态氮含量[12,23]。

1.4 数据处理与统计方法

试验数据采用Excel 2013进行数据整理和误差计算，主要指标的显著性分析通过SPSS23.0软件中的least significant difference (LSD) 多重比较法获得，显著性水平设定为P ＜ 0.05和P ＜ 0.01，图形通过Origin 8.0软件绘制。

2 结果与分析

2.1 掺混缓释氮肥对玉米生理特性的影响

2.1.1 掺混缓释氮肥对玉米叶绿素含量的影响 施氮对提高玉米叶片叶绿素含量有促进作用，不施氮或过量施氮均降低叶片叶绿素含量 (表1)。叶绿素a与叶绿素b含量总体上表现为出苗期最高、灌浆期最低。苗期U和S处理N4叶片叶绿素总量达到3.82 mg/g。拔节期叶绿素含量随着施氮量的增加呈先增加后减少的趋势，SU处理N3叶片叶绿素总量达最大为3.70 mg/g。吐丝期SU处理叶绿素总量最大值分别高出U和S处理4.9%～30.4%和1.1%～28.1%；灌浆期SU处理叶绿素总量最大值分别高出U和S处理最大值7.7%和1.3%，其中各处理叶绿素b含量无明显差异。U与SU处理不同生育期叶绿素含量在N3施氮量达最大，S处理不同生育期叶绿素含量在N2施氮量达最高。氮肥类型、施肥量和两者交互作用对叶绿素含量的影响主要体现在拔节期以后，氮肥类型对叶绿素含量的影响在拔节期与灌浆期呈显著性差异 (P ＜ 0.05)，吐丝期呈极显著性差异 (P ＜0.01)；苗期以后施肥量对叶绿素含量的影响有极显著性差异 (P ＜ 0.01)；吐丝期与灌浆期两者交互作用对叶绿素含量的影响有极显著性差异 (P ＜ 0.01)。

2.1.2 掺混缓释氮肥对玉米净光合速率和蒸腾速率的影响 施氮量过高会抑制玉米的生长，导致玉米的净光合速率、蒸腾速率有不同程度的降低 (表2)。玉米的净光合速率和蒸腾速率在拔节期达到最大，在蜡熟期降到最小。拔节期，SU处理N3水平玉米净光合速率和蒸腾速率分别达到42 μmol/(m2·s) 和12.8 mmol/(m2·s)。拔节期以后，U处理玉米的净光合速率、蒸腾速率明显低于S和SU处理。玉米各生育期SU处理N3水平的净光合速率和蒸腾速率最高，分别高于其他处理6.9%～88.6%和3.4%～90.3%，S处理N2水平和U处理N3水平无显著差异，但S处理N2水平较U处理N3水平减少30%的施氮量。氮肥类型在蜡熟期对玉米净光合速率有极显著的影响，在灌浆期和蜡熟期对玉米蒸腾速率有极显著的影响。氮肥类型与施氮量的交互作用对夏玉米蜡熟期的净光合速率有极显著影响 (P ＜ 0.01)，其他生育期影响显著 (P ＜ 0.05)；除吐丝期外，两者交互作用对玉米蒸腾速率有极显著影响 (P ＜ 0.01)。

2.2 掺混缓释氮肥对玉米养分吸收的影响

2.2.1 掺混缓释氮肥对玉米各生育期氮素吸收的影响不同氮肥处理下，玉米各生育期氮素吸收速率均随着生育期的延长呈“慢–快–慢”的变化趋势 (图1)。苗期不同氮肥处理均能满足玉米生长所需养分。拔节期与吐丝期玉米地上部阶段氮素吸收量均达到全生育期最大，其中SU处理N3水平氮素吸收量最大达137.9 kg/hm2，高于其他施氮处理5.6%～59.7%。灌浆期后，不同氮肥处理下的玉米氮素吸收量呈明显的下降趋势，较吐丝期减少约80%。生育期内，玉米氮素总吸收量呈现SU处理 ＞ S处理 ＞ U处理的趋势，SU处理N3水平玉米氮素总吸收量 (156.1 kg/hm2) 与U处理N3水平、S处理N2水平差异显著，其中U处理N3水平和S处理N2水平的氮素吸收量分别为141.1 kg/hm2和144.4 kg/hm2，两者无显著差异；与U处理相比，S处理在施氮量减少30%时仍能维持玉米较高的氮素吸收量。

表1 不同氮肥处理玉米各生育期叶片叶绿素含量 (mg/g)Table 1 Chlorophyll contents in leaves of maize at different growth stages under different nitrogen fertilizers and levels

表2 不同氮肥处理玉米各生育期叶片净光合速率与蒸腾速率Table 2 Leaf photosynthetic rate and transpiration rate at different growth stages of maize under different nitrogen fertilizers and levels

2.2.2 掺混缓释氮肥对玉米成熟期各器官氮素分配和产量的影响 不同氮肥处理下玉米各器官氮素的分配量和分配比例有所差异，但均呈现出籽粒 ＞ 叶片 ＞茎秆 ＞ 穗轴+苞叶的趋势 (表3)。各处理玉米籽粒的氮素分配量和产量均呈现SU处理 ＞ S处理 ＞ U处理。在一定范围内，施氮量的增加有利于提高玉米籽粒中氮素的分配量和产量，但过高的施氮量反而会促进营养器官中氮素的吸收，进而使得籽粒中的氮素分配量和产量降低。SU处理N3水平籽粒的氮素分配量最大达到79.68 kg/hm2，较U和S处理各施氮量分别增加了11.7%～54.1%和6.2%～47.8%。U处理N3水平、S处理N2水平和 SU 处理 N3 水平下籽粒的氮素分配量最大。 SU处理N3水平下产量最高，达到6200.4 kg/hm2，较U和S处理各施氮量分别增加了20.7%～69.4%和19.8%～59.5%。U处理N4水平和SU处理N4水平玉米产量比相应的N3水平分别减少了16.5%和16.0%；S处理N3和N4水平的玉米产量比N2水平分别减少了9.9%和20.9%。由此可见，尿素掺混缓释氮肥在一定施氮量下能够促进营养器官中的养分向籽粒中转运，增加籽粒中养分的比例，进而提高玉米产量。

2.3 掺混缓释氮肥对玉米土壤硝态氮含量的影响

2.3.1 掺混缓释氮肥对玉米根区0—40 cm土壤硝态氮含量的影响 玉米的大部分根系分布在0—40 cm土层，且该土层是玉米养分吸收和利用的主要区域。由表4可知，0—40 cm土层硝态氮含量随施氮量的增加而增加。苗期土壤硝态氮主要分布在0—20 cm土层，U和SU处理在0—20 cm土层硝态氮含量差异不显著，分别高于S处理4.7%～12.8%和8.2%～18.0%，不同氮肥处理20—40 cm土层硝态氮含量无显著差异。拔节期0—40 cm土层硝态氮含量较苗期有所降低，0—20 cm土层硝态氮含量呈现为U处理 ＞ SU处理 ＞ S处理，20—40 cm土层硝态氮SU处理 ＞ S处理 ＞ U处理。吐丝期U处理0—40

cm土层硝态氮含量分别比S和SU处理提高15.0%～45.0%和2.1%～47.8%。灌浆期和成熟期0—40 cm土层硝态氮含量较前期有所下降，其中灌浆期0—40 cm土层硝态氮含量平均较拔节期和吐丝期分别减少27.5%和8.5%。

2.3.2 掺混缓释氮肥对玉米吐丝期土壤硝态氮分布的影响 吐丝期土壤硝态氮的含量随着施氮量的增加而增加 (图2)。各处理0—120 cm土层硝态氮含量随着土层深度的增加呈先增加后减少的变化趋势。吐丝期土壤硝态氮主要分布在0—60 cm土层，其中U、S和SU处理0—60 cm土层硝态氮含量分别占0—120 cm土层硝态氮含量的66.4%～67.8%、67.1%～74.4%和64.6%～81.0%。在相同施氮量下，U处理0—120 cm土壤硝态氮含量最高，较S和SU处理分别增加了17.6%～37.8%和18.2%～44.5%。这说明U处理养分释放速度快，土壤中的氮素供给大于玉米需求；S和SU处理缓释氮肥具有缓慢释放养分的特性，能更好地促进玉米吸收利用，提高氮肥利用率，减少硝态氮向深层土壤的运移。

2.3.3 掺混缓释氮肥对玉米灌浆期土壤硝态氮分布的影响 吐丝期到灌浆期是玉米快速生长的阶段，玉米吸收大量的养分以促进生长。不同氮肥对灌浆期0—120 cm土层硝态氮分布的影响有所不同，U处理0—120 cm土层硝态氮含量有增有减，S和SU处理土层硝态氮含量随着土层深度的增加而逐渐减小(图3)。灌浆期0—40 cm土层硝态氮含量较吐丝期有所下降；相反，60—120 cm土层的硝态氮含量增加，这是由于降雨造成氮素向深层土壤淋失。0—40 cm土层硝态氮含量呈S处理 ＞ SU处理 ＞ U处理的变化趋势。S和SU处理各施氮量下0—40 cm土层硝态氮含量分别比U处理提高22.9%～42.3%和7.5%～35.3%；60—120 cm土层硝态氮含量呈U处理 ＞S处理 ＞ SU处理的变化趋势，其中S和SU处理各施氮量下60—120 cm土层硝态氮含量分别比U处理降低29.8%～40.4%和38.4%～41.4%。

表3 不同氮肥处理玉米成熟期各器官的氮素分配量和产量Table 3 Distribution amounts of nitrogen and yield of maize under different nitrogen fertilizers at maturity

图1 不同氮肥处理玉米各生育期植株氮素累积吸收量Fig. 1 Accumulated nitrogen uptake at different growth stages of maize under different nitrogen fertilizers

表4 不同氮肥处理玉米各生育期根区0—20和0—40 cm土层硝态氮含量 (mg/kg)Table 4 content at 0–20 and 20–40 cm depths of root zone soil layer in each growth stage of maize under different nitrogen fertilizers

表4 不同氮肥处理玉米各生育期根区0—20和0—40 cm土层硝态氮含量 (mg/kg)Table 4 content at 0–20 and 20–40 cm depths of root zone soil layer in each growth stage of maize under different nitrogen fertilizers

注（Note）：U—尿素 Urea；S—缓释氮肥 Slow release urea；SU—尿素掺混缓释氮肥 Mixture of conventional urea and slow release nitrogen fertilizer (urea N: slow release N = 3∶7)；表中数值为平均值 The data are mean values (n = 13)；同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P ＜ 0.05) Different letters in the same column indicate significant difference among treatments (P ＜ 0.05).

处理Treatment 0—20 cm 20—40 cm苗期Seedling拔节Jointing吐丝Silking灌浆Filling成熟Maturity苗期Seedling拔节Jointing吐丝Silking灌浆Filling成熟Maturity CK N0 17.3 j 7.03 h 6.77 h 6.06 i 7.45 i 8.22 h 5.53 f 4.74 i 5.29 h 6.65 g U N1 24.31 h 23.37 f 15.20 de 8.53 h 11.90 h 11.49 g 6.62 ef 11.63 g 8.44 g 8.49 f N2 28.00 fg 26.01 e 15.90 de 12.70 f 14.71 g 14.79 ef 6.87 ef 17.10 de 13.11 de 10.52 e N3 36.00 d 30.84 d 21.82 c 16.30 e 16.90 ef 17.40 cde 7.47 ef 20.96 d 13.97 de 11.24 de N4 43.99 b 41.78 a 29.07 a 19.00 d 19.03 c 22.38 ab 8.89 def 27.11 a 13.74 de 13.76 bc S N1 21.90 i 20.30 g 8.50 gh 10.60 g 15.98 fg 10.10 gh 10.90 cdef10.00 gh 10.81 f 11.29 de N2 26.35 g 23.90 ef 11.16 f 16.80 e 18.68 cd 12.27 fg 15.10 bcd 16.44 ef 15.00 cd 13.56 bc N3 31.91 e 29.75 d 17.26 d 22.40 bc 22.27 b 17.40 cde 19.00 ab 18.73 d 18.23 b 14.18 b N4 41.98 c 33.69 c 26.41 b 26.38 a 24.15 a 20.50 abc 21.10 ab 22.44 c 20.27 a 17.17 a SU N1 23.70 hi 21.97 fg 9.51 fg 9.73 gh 14.46 fg 12.76 fg 12.40 cde 8.64 h 10.60 f 10.54 de N2 29.02 f 23.98 ef 13.76 e 14.94 e 15.75 fg 16.45 de 17.22 bc 15.18 f 12.86 e 11.54 de N3 37.66 d 30.38 d 21.82 c 20.07 d 17.63 de 19.20 bcd 20.05 ab 20.08 d 16.81 bc 12.43 cd N4 46.17 a 36.97 b 25.26 b 23.58 b 21.48 b 23.34 a 23.93 a 22.63 c 20.77 a 14.69 b

图2 不同氮肥处理玉米吐丝期0—120 cm土层硝态氮的含量分布Fig. 2 distribution in 0–120 cm soil layer under different nitrogen fertilizers at silking stage

2.3.4 掺混缓释氮肥对玉米成熟期土壤硝态氮分布的影响 不同氮肥明显影响土壤硝态氮分布，玉米成熟期0—120 cm土层硝态氮含量随着施氮量的增加而增加 (图4)。U处理土壤硝态氮含量随着土层深度的增加呈先减小后增大再减小的变化趋势，S与SU处理土壤硝态氮含量随着土层深度的增加逐渐减小。通过计算，0—40 cm土层硝态氮累积量占0—120 cm土层累积量的比例呈S处理 ＞ SU处理 ＞ U处理的趋势。S和SU处理N1、N2、N3、N4水平在0—120 cm土层硝态氮含量分别低于U处理16.2%、14.8%、12.1%、10.0%和21.1%、26.8%、21.2%、17.0%。以上结果表明，在相同施氮量下，与U处理相比，S和SU处理不仅能增加0—40 cm土层硝态氮含量，还能够减少土壤氮素向更深土层的淋失，降低土壤硝态氮的残留量，提高氮肥利用率。

3 讨论

缓释氮肥在一定程度上能控制养分释放、促进作物生长，被认为是减少肥料损失和提高肥料利用率的有效措施之一[19–20]。尿素掺混缓释氮肥也被认为是与缓释氮肥具有相同效应，同时还能降低肥料成本的一种新型氮肥管理制度[21–24]。本文研究了不同氮肥类型和施氮量对玉米生理指标、氮素吸收分配和玉米中后期土壤硝态氮分布的影响。结果表明，尿素掺混缓释氮肥较尿素或单施缓释氮肥对玉米叶片叶绿素含量、光合作用、氮素吸收量和籽粒含氮量均有不同程度提高，其整体变化趋势呈现为SU处理 ＞S处理 ＞ U处理；对玉米中后期土壤硝态氮分布也有不同程度的影响，其中0—40 cm土壤硝态氮含量随着生育期的推进先增大后减少，60—120 cm土壤硝态氮含量不断增加，总体上呈U处理 ＞ S处理 ＞ SU处理的趋势。

图3 不同氮肥处理玉米灌浆期0—120 cm土层硝态氮的含量分布Fig. 3 distribution in 0–120 cm soil layer under different nitrogen fertilizers at filling stage

图4 不同处理玉米成熟期0—120 cm土层硝态氮的含量分布Fig. 4 distribution in 0–120 cm soil layer under different nitrogen fertilizers at maturity stage

Geng等[25]认为，施用缓释氮肥较普通尿素更能提高叶片叶绿素含量和光合速率；卫丽等[26]和苏琳等[27]认为，缓释氮肥在作物生长后期也能维持较高的叶片叶绿素含量、延缓叶片衰老。本研究中，玉米生长中后期，SU处理叶片叶绿素含量高于S和U处理，这是因为SU处理既能提供玉米前期生长所需养分，又能满足玉米中后期的养分需求，能促进作物整个生育期氮素累积量持续增长，即使在生育后期，仍呈稳定增长趋势，这与赵斌等[28]研究结果相一致。本试验研究还表明，不同施氮量下，叶片叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率均表现为SU处理 ＞S处理 ＞ U处理，且随施氮量的增大呈先增加后减小的趋势；各生育期U和SU处理施氮量在180 kg/hm2时达最大，S处理在120 kg/hm2施氮量时达最大，说明施肥过多或过少均会对作物叶片叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率起抑制作用。

近年来有研究表明，缓释氮肥能够为作物后期生长提供充足的养分，从而有利于促进灌浆和增加籽粒重[29]。本研究表明，与U处理相比，S和SU处理对玉米各生育期氮素吸收量和吸收速率的影响更为显著，这是因为玉米生长前期尿素快速分解，不能被作物充分利用，淋溶损失严重；而缓释氮肥养分缓慢释放，持久供给，能够实现氮素供应与作物吸收的平衡和协调。本研究发现，成熟期各处理氮素总吸收量最高，且玉米氮素吸收量随着施氮量的增加先增大后减小，其中U和SU处理的N3显著高于其他施氮量，S处理N2显著高于其他施氮量，这说明过高的施氮量对玉米的氮素吸收无益，且易造成土壤中硝态氮随水向土壤深层迁移，这与岳文俊等[30]的研究相一致。本试验结果表明，随着玉米生育期的推进，各处理玉米地上部氮素吸收量均呈不断增加的趋势，在生育末期达到最大值，在拔节期和吐丝期氮素吸收速率最大，这与前人研究结果一致[31]。

何萍等[32]指出，玉米籽粒氮素中39.2%～52.9%来源于营养体的氮素转运，赵营等[33]认为过高施氮量不利于氮素向玉米籽粒的转移。本研究表明，U和SU处理N3、S处理N2籽粒的氮素分配量和产量达最大，N4施氮量玉米营养器官氮素分配量和生物量达最大，这说明施氮量过高时氮素主要集中在营养器官中，减少了氮素向籽粒中的运移，从而使玉米产量降低。本研究中成熟期籽粒氮素分配量占植株总吸氮量46.1%～52.5%，籽粒中氮素分配量和产量整体上呈现SU处理 ＞ S处理 ＞ U处理；SU N3处理产量最大达到6200.4 kg/hm2，较U和S处理各施氮量增大了19.8%～69.4%，这说明缓释氮肥能够促进氮素向籽粒中运移，增加了籽粒中氮素含量，提高了玉米产量。

土壤中的硝态氮除了被作物根系有效吸收外，还会在降雨的作用下随着生育期的推进逐渐向下层运移并在土壤中累积[34–35]。张敬昇等[36]和范亚生等[37]研究表明，尿素掺混缓释氮肥能减少土壤硝态氮向深层淋失，有效增加0—40 cm土层硝态氮含量。本研究表明，在玉米生长前期，SU处理0—20 cm土层硝态氮含量低于U处理，但是玉米生长中后期呈相反的变化趋势，这说明尿素在玉米需肥量较少的前期大量被水解，造成养分不能被吸收利用的现象，而在玉米大量需肥的中后期又出现供肥不足的现象。玉米生长中后期土壤硝态氮主要分布在0—40 cm。随着生育期的推进，各处理深层土壤硝态氮含量不断增加，与U处理相比，SU处理在0—40 cm土层仍能维持较高的硝态氮含量，60—120 cm土层硝态氮淋失量较U处理减少了27.1%～47.5%，这说明尿素掺混缓释氮肥能有效减少土壤硝态氮的淋溶损失。吐丝期各处理表层土壤硝态氮的含量最大，深层土壤硝态氮含量最小；成熟期U处理土壤氮含量随土层深度增加呈先减少后增大的趋势，而S和SU处理呈一直下降的趋势，0—40 cm土层硝态氮累积量占0—120 cm土层硝态氮累积量比例呈现出S处理 ＞ SU处理 ＞ U处理，而0—120 cm土层硝态氮含量整体呈现出U处理 ＞ S处理 ＞ SU处理，这说明SU处理既能提高0—40 cm土层硝态氮含量又能被作物充分利用，提高了氮肥的利用效率。

4 结论

与尿素和缓释氮肥单施相比，尿素掺混缓释氮肥在玉米生长后期仍保持较高的叶片叶绿素含量和光合作用速率，延缓叶片衰老。拔节期以后叶绿素含量与光合作用随着施氮量的增大呈先增加后减小的趋势，尿素掺混缓释氮肥处理180 kg/hm2施氮量的叶绿素总含量、净光合速率和蒸腾速率最高分别为 3.7 mg/g、42 μmol/(m2·s) 和 12.8 mmol/(m2·s)；灌浆期尿素掺混缓释氮肥处理的叶绿素总量最大值分别高出尿素和缓释氮肥处理最大值7.7%和1.3%，尿素掺混缓释氮肥N3处理玉米光合作用较尿素的N3处理和缓释氮肥N2处理分别增加了12.3%和9.0%。尿素掺混缓释氮肥能够更好地促进氮素吸收，其中N3施氮量时氮素总吸收量为156.0 kg/hm2，高于其他处理8.1%～67.3%；尿素掺混缓释氮肥促使营养器官中的氮素向籽粒中转运，提高了成熟期籽粒氮素吸收量和产量，籽粒氮素吸收量最高达79.7 kg/hm2，高于其他处理6.2%～54.1%；产量最高达6200.4 kg/hm2，高于其他处理19.8%～69.4%。尿素掺混缓释氮肥既能有效保证玉米前期的养分需求，又能通过缓释氮肥缓慢释放养分的特点，为玉米中后期生长提供充足的氮素，促进作物生长，增加了0—40 cm土层的硝态氮含量，减少了硝态氮向40—120 cm土层的淋失，降低环境污染的风险，促进了氮素的吸收。综上所述，尿素掺混缓释氮肥更有利于玉米对养分的吸收，N3 (180 kg/hm2) 是本试验条件下的最佳施氮量。