氮肥施用量对玉米生长发育及产量的影响

杨志奇 俄胜哲 温宏昌 张喜平

摘要：通過田间试验研究了玉米的氮肥适宜施用量对玉米生长发育和产量的影响。结果表明，氮肥不同施用量对玉米生育期及经济性状的影响不同，施N 144.0、172.5 kg/hm2时拔节期、大喇叭口期较不施氮处理和减氮处理提前1～3 d;全生育期也最长，为145 d，较其它施氮处理延长2～3 d。施N 172.5 kg/hm2和144.0 kg/hm2时株高、秃顶长、行粒数、千粒重均优于其它处理，穗长、穗粗和穗行数处理间并无差异。施N144.0～172.5 kg/hm2时玉米籽粒产量为     11 578.05～11 818.2 kg/hm2，较不施氮肥处理（8 764.35 kg/hm2）增产32.10%～34.84%，不施氮肥处理与施氮处理的差异均达极显著水平。氮肥贡献率随着施氮量的增加呈递增趋势，氮肥贡献率的变幅为15.48%～25.84%，施N 172.5 kg/hm2的氮肥贡献率最高，为25.84%，从氮肥的农学利用效率和氮肥偏生产力看，不同施氮量之间存在差异，随着施氮量的增加都呈递减趋势，氮肥农学利用效率变幅为19.54～46.53 kg/kg，氮肥偏生产力变幅为65.81～300.57 kg/kg，而高施氮量的农学效益和偏生产力低下，不利于资源节约和环境友好，所以在保证玉米籽粒产量的基础上，氮肥的农学利用效率为17.70～19.54 kg/kg，偏生产力为68.51～80.40 kg/kg。

关键词：施氮量;玉米;经济系数;产量;氮肥指标

中图分类号：S513       文献标志码：A        文章编号：1001-1463（2019）10-0037-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.10.009

Key words：Nitrogen application rate;Corn;Economic coefficient;Yield;Nitrogen fertilizer index

氮素是影响玉米产量最重要的矿质元素，合理施用氮肥是实现玉米高产的重要措施[1 - 2 ]，氮肥超量施用以及氮肥利用率不断下降使得农业面源污染日趋严重[3 ]。我国自1994年以来氮肥（纯氮）每年施用量均在2×107 t以上，据世界之最之首，但氮肥利用率仅为30%～35%，远低于世界40%～60%的平均利用率[4 ]。黄土高原半干旱区自然降水少且与农作物需水供需错位[5 ]，粮食产量低而不稳[6 ]。为此，我们进行了氮肥施用量对玉米生长发育及产量的影响研究，以期为本地区玉米氮肥的合理施用和2020年实现化肥农药零增长提供理论支持。

1   材料与方法

1.1   供试材料

供试作物为春玉米，指示品种为中单2号。氮肥为尿素（含N 46.4%），中国石油兰州石化公司生产;磷肥为普通过磷酸钙（含P2O5 12%），云南安宁万合磷肥厂生产;钾肥为硫酸钾（含K2O 51%），国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产。

1.2   试验区概况

试验设在天水市农业科学研究所中梁试验站试验基地（34° 05′ N，104° 5′ E）。该区属半干旱山区，年平均气温为11.5 ℃，海拔1 650 m，降水量500～600 mm。试验地土壤属中壤黄绵土。试验前（2017年3月）0～20 cm耕层土壤基本理化性状为有机质16.80 g/kg、全氮0.98 g/kg、全磷0.86 g/kg、全钾20.20 g/kg、碱解氮69.8 mg/kg、速效磷22.0 mg/kg、速效钾102.0 mg/kg、pH 8.32。前茬作物玉米。有机肥（厩肥）有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为44.07 g/kg、3.12 g/kg、1.52 g/kg和13.60 g/kg，碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为292 mg/kg、355 mg/kg和1 635 mg/kg。

1.3   试验设计

试验共设6个处理，3次重复，均施有机肥3 000 kg/hm2、P2O5 87 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2，施N量分别为0、34.5、69.0、105.5、144.0、172.5 kg/hm2，分别用N0、N34.5、N69、N105.5、N144.0和N172.5标识。N 50%做基肥和其余肥料结合整地一次性施入，其余50%于大喇叭口期追肥外玉米棵间或行侧深施，距植株15 cm，施后掩埋。小区面积30 m2。先铺膜后人工点播，保苗6万株/ hm2。其它田间管理措施同当地大田。

成熟期每小区分别取20株测定株高、穗长、穗粒数、千粒重等指标。小区单收，籽粒脱粒后晒干、风选后测定干重和水分含量。

数据采用软件Excel作图，DPS8.00进行数据显著性分析，并用LSD法检验差异显著性。

氮肥贡献率=[（施氮区产量-不施氮区产量）/施氮区产量]×100%;

氮肥农学利用率=（施氮区籽粒产量-无氮区籽粒产量）/施氮量;

氮肥偏生产力=籽粒产量/氮肥（纯氮）用量。

2   结果与分析

2.1   氮肥施用量对玉米生育期的影响

不同施氮处理对玉米生育期的影响不同（表1）。施氮144.0 kg/hm2、172.5 kg/hm2时拔节期、大喇叭口期较不施氮处理和减氮处理提前1～3 d。随着生育进程的推进，由于供氮量的不同，不施氮和施氮较少的处理由于N肥供应不足拔节期和大喇叭口期出现延迟，不能有效完成干物质累积;不同施氮处理的成熟期和生育期不尽相同，N144.0、N172.5处理全生育期最长，均为145 d，较其它施氮处理延长了2～3 d，延长了籽粒成熟时间，有利干物质的积累和增加籽粒饱满度。

2.2   不同氮肥施用量对玉米经济性状的影响

由表2可以看出，N172.5和N144.0株高、禿顶长、行粒数、千粒重均优于N0、N34.5、N69.0和N105.5处理，穗长、穗粗和穗行数处理间并无差异，可见氮肥的施用量直接影响玉米的株高、秃顶长、行粒数和千粒重等产量构成因素。赵靓等[7 ]研究认为，施用氮肥对玉米增产有显著影响，通过增加玉米穗数、穗粒数和粒重，从而增加籽粒产量。方正 等[8 ]研究同样表明，无肥区、无氮区处理的穗长、穗粗、行粒数、千粒重均低于正常水平，而其他处理的表现则趋于正常，氮肥对玉米的经济性状、产量性状影响最大。

2.3   不同氮肥施用量对玉米籽粒产量的影响

从图1可以看出，玉米籽粒产量随着氮肥施用量的增加而增加，N172.5最高，达11 818.20 kg/hm2;N0最低，为8 764.35 kg/hm2;N34.5、N69.0、N105.5、N144.0和N172.5较N0分别提高18.32%、21.73%、23.53%、32.10%和34.84%，差异显著;N172.5处理籽粒产量较N34.5、N69.0、N105.5、N144.0分别提高13.97%、10.77%、9.16%、2.07%，处理之间差异并不显著，尤其N144.0籽粒产量仅提高2.07%，相对于施氮水平可以忽略不计。孙占祥等[9 ]研究认为当氮肥用量超过时，再增加氮肥用量不能提高玉米产量;胡强等[10 ]研究表明，施氮量低于600 kg/hm2的范围内，玉米产量与施氮量呈正相关。郑伟等[11 ]研究表明，随施氮量的增加，玉米产量达到最高产量后降低。至于本地区施氮量多大就会降低玉米产量则需要进一步研究，但从资源节约和生态安全等方面的考虑，本地区的玉米经济安全施氮量应控制在144.0～172.5 kg/hm2。

2.4   氮肥施用量对氮肥贡献率、 农学利用率和偏生产力的影响

从表3可知，氮肥贡献率随着施氮量的增加呈递增趋势，其变幅为15.48%～25.84%。N172.5氮肥贡献率最高，为25.84%，较N144.0高1.54百分点。从氮肥贡献率和籽粒产量两方面看，N144.0的氮肥贡献率24.30%较为合理。从氮肥的农学利用率和氮肥偏生产力看，不同施氮量之间存在差异，随着施氮量的增加均呈递减趋势，农学利用率变幅为19.54～46.53 kg/kg，氮肥偏生产力变幅为65.81～300.57 kg/kg。可以看出，氮肥施用不足虽能提高氮肥的农学利用率和偏生产力，但明显降低了产量收益，而高施氮量的农学利用率和偏生产力低下，不利于资源节约和环境友好。

3   小结与讨论

氮肥不同施用量对玉米生育及经济性状的影响不同。施N 144.0 kg/hm2、172.5 kg/hm2时拔节期、大喇叭口期较不施氮处理和减氮处理提前1～3 d;全生育期也最长，为145 d，较其它施氮处理延长了2～3 d，与罗照霞等[12 ]的研究相似。施氮量为144.0、172.5 kg/hm2时提早了玉米关键生育时期并延长了玉米籽粒成熟时间，提高了干物质的累计，增加了籽粒的饱满度。不同氮肥处理下，N172.5和N144.0株高、秃顶长、行粒数、千粒重均优于N0、N34.5、N69.0和N105.5处理，穗长、穗粗和穗行数处理间并无差异。与赵靓等[7 ]和方正等[8 ]的研究结论一致。

玉米籽粒产量随着氮肥施用量的增加而增加，N172.5最高，达11 818.20 kg/hm2;N0最低，为8 764.35 kg/hm2，N172.5较N0提高34.84%。N172.5处理的籽粒产量较N34.5、N69.0、N105.5、N144.0分别提高13.97%、10.77%、9.16%、2.07%，施氮处理之间差异并不显著，尤其N144.0，N172.5仅比其提高2.07%，相对于施氮水平可以忽略不计。胡强等[10 ]研究结果表明，施氮量低于600 kg/hm2的范围内，玉米产量与施氮量呈正相关。这与郑伟等[11 ]的研究结果一致，从资源节约和生态安全等方面考虑，本地区玉米的经济安全施氮量应控制在144.0～172.5 kg/hm2。

氮肥贡献率随着施氮量的增加呈递增趋势，其变幅为15.48%～25.84%。N172.5氮肥贡献率最高，为25.84%，较N144.0高1.54百分点。从氮肥贡献率和籽粒产量两方面看，N144.0的氮肥贡献率24.3%较为合理;从氮肥的农学利用率和氮肥偏生产力看，不同施氮量之间存在差异，随着施氮量的增加都呈递减趋势，氮肥农学利用率变幅为19.54～46.53 kg/kg，氮肥偏生产力变幅为65.81～300.57 kg/kg。可以看出，氮肥施用不足虽能提高氮肥的农学利用效率和偏生产力，但明显降低了产量收益，而高施氮量的农学效益和偏生产力低下，不利于资源节约和环境友好，所以在保证玉米籽粒产量的基础上，氮肥的农学利用率为17.70～19.54 kg/kg，偏生产力为68.51～80.40 kg/kg为宜。

参考文献：

[1] 戴明宏，陶洪斌，王利纳，等.  不同氮肥管理对春玉米干物质生产、分配及转运的影响[J].  华北农学报，2008，23（1）：158-161.

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[9]孙占祥，邹晓锦，张   鑫，等.  施氮量对玉米产量和氮素利用效率及土壤硝态氮累积的影响[J].  玉米科学，2011，19（5）：119-123.

[10] 胡   强，康平德，鲁   耀，等.  施氮量对玉米产量、养分吸收量及土壤无机态氮的影响[J].  西南农业学报，2012，25（5）：1730-1733.

[11] 郑   伟，何   萍，高   强，等.  施氮对不同土壤肥力玉米氮素吸收和利用的影响[J].  植物营养与肥料学报，2011，17（2）：301-309.

[12] 罗照霞，杨志奇，马忠明，等.  耕作措施对玉米的影响[J].  甘肃农业科技，2014（11）：19-20.

（本文责编：陈   珩）