氮肥对青贮玉米产量及青饲品质的影响

张倩，张烈，崔如清，刘琪，杜锦，曹高燚，田秀平, 通信作者

氮肥对青贮玉米产量及青饲品质的影响

张倩1，张烈2，崔如清2，刘琪1，杜锦1，曹高燚1，田秀平1, 通信作者

（1. 天津农学院农学与资源环境学院，天津 300384；2. 天津中天大地科技有限公司，天津 300384）

研究氮肥对青贮玉米籽粒产量和青饲品质的影响，探讨氮肥更有效的利用效率。以青贮玉米‘津贮100’为试验材料，设0、80、160、240和320 kg/hm25个施氮水平，测定不同施氮处理玉米籽粒产量、籽粒和茎叶粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和淀粉含量。结果表明，施氮量为240 kg/hm2时玉米产量最高，达11 044.28 kg/hm2，产量增幅为 11.82%；施氮量为160 kg/hm2时玉米茎叶、籽粒中的粗蛋白和淀粉含量都达最高，较不施氮肥处理分别提高了22.17%、9.99%、5.90%、19.05%。籽粒和茎叶中的中性洗涤纤维含量以施氮量为0和80 kg/hm2时最低。茎叶中酸性洗涤纤维含量在施氮量0～160 kg/hm2范围内最低。籽粒中酸性洗涤纤维含量以不施氮处理最低。在一定氮肥施用范围内，玉米产量随施氮量的增加而增加，但饲用品质随施氮量增加而降低。‘津贮100’玉米在施用适量磷肥和钾肥的同时，产量和总干物质量均以施氮量为240 kg/hm2时最高；从品质性状来看，减少氮肥施用量是提高青贮玉米饲用品质的有效途径，施氮量以160 kg/hm2为宜。

氮肥；青贮玉米；产量；青饲品质

施用氮肥是提高玉米产量和品质的主要技术之一，也是玉米品质调控措施之一，随氮肥施用量的增加玉米产量有大幅度的提高[1-4]。适宜的氮肥施用量是促进玉米高产优质的有效措施。玉米是需氮量较高的作物，施用氮肥显著提高了玉米的生物产量、籽粒产量以及饲用营养品质[5-6]。养分的吸收是植物干物质累积的前提。围绕氮高效玉米品种之间的差异，有研究表明，施氮处理的玉米叶面积指数和干物质累积量均显著高于不施氮处理[7-9]。赵靓等研究表明，当施氮量为375 kg/hm2时，滴灌模式下春玉米叶片和籽粒中的氮素积累量最高[10]。王寅等和马星竹等研究表明，玉米产量随施氮量的增加而显著提高，但是过度施用氮肥会导致氮肥利用率下降[2，11]。叶东靖等研究表明，过量施氮既不能提高玉米籽粒产量，也不能提高植株对氮素的吸收。氮素利用率下降，导致不被作物吸收利用的养分进入环境，直接或间接地对环境产生潜在威胁[12]。施氮过多也会抑制玉米生育后期植株保护酶活性，降低籽粒品质[13-14]。尽管氮肥施用量对玉米产量和品质的影响报道较多，但由于玉米品种、土壤类型及地区等的差异，对氮肥的需求量也有所不同。本研究旨在通过分析氮肥对青贮玉米籽粒产量和青饲品质的影响，探讨氮肥更有效的利用效率，找出氮肥最佳施用量，为玉米高产、高青贮品质及氮肥的高效利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验设在天津市静海区良种场（北纬N38°59′2.29″东经E116°59′6.07″）试验田内，供试土壤为潮土，耕层土壤有机质32.26 g/kg，全氮 2.15 g/kg，碱解氮169.14 mg/kg，全磷（P）1.08 g/kg，有效磷（P）45.47 mg/kg，全钾1.03 g/kg，有效钾（K）119.73 mg/kg，pH（H2O）8.2。供试材料为天津市主推青贮玉米品种之一‘津贮100’（冀审玉20170063）。供试肥料氮肥为尿素（总N≥46%），磷肥为过磷酸钙（P2O5≥12%），钾肥为氯化钾 （K2O≥50%）。

1.2 试验设计

采用田间小区试验，随机区组设计。小区面积为18 m2，每小区6行，行长5 m，行距60 cm，株距28 cm。共设置N1（0 kg/hm2）、N2（80 kg/hm2）、N3（160 kg/hm2）、N4（240 kg/hm2）和N5（320 kg/hm2）5个施氮水平，施肥量见表1。每个处理3次重复，钾肥、磷肥以基肥方式一次性施入，氮肥分2次施用，其中，基肥占40%，追肥60%在玉米拔节期施用。

表1 试验施肥量 kg/hm2

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生长、生理指标的测定

株高：于收获期选取5株代表性植株，用卷尺测量其茎节基部到植株顶部的长度，以厘米表示，取平均值。

叶绿素含量及叶片氮含量：吐丝期用植物营养测定仪（TYS-3N）对穗位叶的叶绿素含量及叶片氮含量进行测定。

穗位叶光合指标：采用便携式光合仪在抽雄期阳光充足时段选取3片穗位叶进行测量，取平均值。

叶片水分利用率＝光合速率/蒸腾速率

1.3.2 青贮玉米产量性状的测定

于蜡熟期在每小区第3行中部随机选取10株植株测定单株鲜重，留茬高度10 cm，计算鲜物质产量。将10株带回实验室，于烘箱105 ℃杀青30 min，然后在65 ℃条件下烘干至恒重，计算干物质产量。并将全株混合粉碎（后面用茎叶表示全株）后测定品质指标。

于完熟初期在每小区第4行中部随机选取10株植株测定果穗质量，带回风干后称重，并在室内对产量性状进行测定，对籽粒粉碎后进行品质指标测定。

1.3.3 青贮玉米品质的测定

将上述籽粒和全部植株两种样品，分别过 10 目（1.65 mm）和 40 目（0.35 mm）筛，进行粗蛋白、淀粉、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）指标的测定（表2）。

表2 青贮玉米品质的测定方法

1.4 数据处理

采用Excel软件处理试验数据，采用SPSS软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对‘津贮100’玉米生长、生理特性的影响

2.1.1 施氮量对‘津贮100’玉米叶片叶绿素、氮含量及株高的影响

施氮量影响作物同化物的积累。从表3可以看出，在施用一定量磷肥（P2O575 kg/hm2）和钾肥（K2O 70 kg/hm2）基础上，不同施氮处理玉米叶片叶绿素含量、氮含量和株高变化趋势一致，随施氮量的增加，叶绿素和氮含量及株高均呈先增后减趋势。对试验数据进行显著性分析得出，玉米叶片叶绿素含量N4处理显著高于N2处理，N3与N5处理间差异不显著；叶片氮含量N4处理显著高于N3处理，N2与N5处理间差异不显著；株高N4和N5处理显著高于N2和N3处理，N4与N5处理间差异不显著，N2与N3处理间差异不显著，3种指标均为施氮肥处理显著高于不施氮处理。表明‘津贮100’玉米在常规施磷和施钾情况下，叶片叶绿素、氮含量和株高并不随施氮量的增加而增加。

表3 不同施氮量对‘津贮100’玉米叶片叶绿素等的影响

注：表中同列不同小写英文字母表示在0.05水平下差异显著。下同

2.1.2 施氮量对‘津贮100’净光合速率等的影响

光合速率是光合作用强弱的一种标志，光合速率越高表明在一定条件下青贮玉米的同化物积累量越大，有助于提高青贮玉米的产量。净光合速率代表植物积累同化物的速率，是植物正常生长的指征性参数。在常规施磷肥、钾肥情况下，N3、N4和N5处理的净光合速率较高，N3、N4、N5处理间差异不显著，N3、N4处理显著高于N1、N2处理（图1A）。综合分析，提高氮肥施用量可在一定范围内增加‘津贮100’玉米叶片净光合速率，但增加比例并不与氮肥施用量呈正相关关系。

从图1B看出，‘津贮100’玉米蒸腾速率在N2、N3和N4处理间差异不显著，三者显著高于N1和N5处理，N1和N5处理间存在显著差异。

气孔导度是指气孔张开的程度。植物通过调度气孔张开或者闭合状态来调控光合作用中二氧化碳的吸收以及蒸腾作用中水分的流失，即CO2进入叶片的速度影响光合作用，能够直接映射出植物光合特性的强弱。从图1C看出，玉米叶片气孔导度在不同施氮处理间呈先升后降的趋势，N4处理最高，显著高于其他4个处理，N3处理次之，但也显著高于N1、N2、N5处理。

水分利用效率与植物光合作用及呼吸作用都密切相关。从图1D看出，玉米叶片水分利用效率N4处理显著高于其他处理，N3处理显著高于N1和N2处理，N1和N2处理间也达到5%差异水平。

2.2 施氮量对‘津贮100’玉米产量性状的影响

从表4可知，在常规施用磷肥和钾肥情况下，不同氮肥施用量对‘津贮100’穗行数没有影响，不同施肥处理玉米平均穗行数为14.33～14.67行，各处理间差异不显著；玉米行粒数N4和N5处理间差异不显著，但显著高于其他处理，N3、N2和N1处理间均达显著差异；玉米穗长N4处理显著高于N3、N2和N1处理，N5处理显著高于N1处理，N3、N2处理间没有差异；玉米果穗的秃尖长度N1处理同其他处理间均达显著差异，N3和N2处理间差异不显著，但同N4和N5处理间均达显著差异；玉米百粒重N4、N2、N3和N5处理间差异不显著，但均显著高于N1处理；产量在5种氮肥处理之间均达显著差异；N4处理的干物质质量显著高于其他处理，N5处理干物质质量显著高于N1、N2和N3处理，N1、N2和N3处理间没有显著差异。

通过对不同施氮水平处理产量性状分析可以看出，‘津贮100’玉米产量和总干物质量均以施氮量240 kg/hm2最高，施氮量为320 kg/hm2时，产量和总干物质量却显著低于施氮量240 kg/hm2时的水平。

表4 不同氮肥施用量对‘津贮100’玉米产量等的影响

2.3 施氮量对‘津贮100’玉米品质的影响

从表5看出，‘津贮100’玉米茎叶和籽粒中的粗蛋白含量均随施氮量的增加呈先增后降的趋势。N3处理籽粒中粗蛋白含量最高，与N2处理差异不显著，但显著高于N1、N4和N5处理。N3处理籽粒粗蛋白含量比最低的N4处理增加了11.94%。N3处理茎叶粗蛋白含量最高，与N4处理无显著差异，但显著高于其他3个处理，N3处理的茎叶粗蛋白含量比N5处理增加了34.66%。

从表5还可看出，随施氮量的增加，籽粒中淀粉含量总体上呈先增后降的趋势。N3处理的籽粒淀粉含量显著高于其他处理，且比最低的N1处理增加了19.05%。茎叶淀粉含量随施氮量增加略有增加，但各处理间差异不显著。

本研究中，施用氮肥显著增加了籽粒和茎叶中的酸性洗涤纤维含量。随着施氮量的增加，籽粒和茎叶中的酸性洗涤纤维含量也呈增加的趋势。N4、N5处理籽粒酸性洗涤纤维含量最高，比不施氮处理增加了26.09%。N4、N5处理的茎叶酸性洗涤纤维含量也最高，显著高于其他处理。N4处理比不施氮处理增加了21.00%。

表5可见，茎叶中的中性洗涤纤维含量随施氮量的增加而增加，其中N5、N4和N3处理显著高于N1和N2处理。籽粒中的中性洗涤纤维含量表现为随施氮量的增加呈显著增加的趋势，其中N2和N1处理间差异不显著，两者均显著低于其他3个处理。N3、N4和N5处理间无显著差异。

通过对不同施氮水平处理玉米品质性状分析可以看出，‘津贮100’玉米籽粒中粗蛋白含量以施氮量80 kg/hm2和160 kg/hm2较高，淀粉含量以施氮量160 kg/hm2最高，综合这两个品质指标，以施氮量160 kg/hm2为宜；‘津贮100’玉米籽粒中酸性洗涤纤维含量以不施氮处理最低，中性洗涤纤维含量以施氮量80 kg/hm2和不施氮处理最低，从这两个品质看以少施氮为宜；‘津贮100’玉米茎叶中粗蛋白含量以施氮量240 kg/hm2和160 kg/hm2较高，施氮量对茎叶中淀粉含量无显著影响，从这两个品质看以施氮量160 kg/hm2为宜；‘津贮100’玉米茎叶中酸性洗涤纤维含量在0 kg/hm2和160 kg/hm2处理间变化不大，进一步增施氮肥可显著提高酸性洗涤纤维含量；‘津贮100’玉米茎叶的中性洗涤纤维含量在施氮量160 kg/hm2时显著增加，综合分析，其品质指标以施氮量80 kg/hm2比较适宜。

表5 不同施氮量对‘津贮100’玉米品质的影响 %

3 讨论

化肥作为农作物生长发育所需的重要营养元素在现代农业发展中起着不可代替的作用。数据显示，我国每年化肥施用量约为5 800万t，占世界化肥总施用量的1/3[15]。适度施用化肥可有效提高土壤微生物量，但过度施用会降低土壤微生物中碳的含量[16]，并且会引起土壤酸化、盐渍化等重大生态问题[17]。据2014年统计年鉴，天津地区化肥施用量为486.43 kg/hm2，其中氮肥为273.49 kg/hm2，属于高施氮肥风险区，造成了产区化肥资源高耗，面源污染形势严峻。因此，在保障农作物产量和品质不降低的情况下，合理施肥、控制化肥增长是农业从业者的当务之急。

玉米是重要的粮食、饲料和工业原料作物[18]，其产量和品质影响我国粮食安全和畜牧业发展，以科学的试验探究玉米高效生产方式，促进玉米品质和产量协同提升的同时，须注重对生态环境的保护。本研究结果表明，尽管增施高量氮肥能带来较高的玉米产量和干物质量，但玉米籽实、秸秆蛋白质和淀粉含量并没有显著增加，同时酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量随氮肥施用量增加而增加，降低了玉米青贮价值。此外，本试验结果表明，‘津贮100’玉米籽粒产量和干物质量最大的处理不是施氮量最高的处理。作物生产在追求高产量的同时，必须注重将品质与作物的特定用途相联系，离开作物用途谈品质无实际意义。我国土壤类型差异较大，作物产量和品质受土壤性质影响很大，在考虑作物产量和品质时，也要考虑施肥对生态环境的影响，除了根据土壤养分含量和作物需肥规律合理施肥外，还应在增施有机肥的情况下，依据土壤性质选择合适的化学肥料，防止造成环境污染。本研究所选定的试验区域土壤pH较高，不应选择氨态氮肥，否则容易造成氨的挥发，导致大气污染。另外，在氮肥施用方式上，必须注重深施覆土，避免错误施用氮肥造成N2O的挥发而影响大气环境。

‘津贮100’玉米在常规施用定量钾肥（K2O 70 kg/hm2）和磷肥（P2O575 kg/hm2）基础上，玉米叶片叶绿素含量、氮含量、株高、净光合速率、行粒数、穗长、百粒重、籽粒产量和总干物质量等均以施氮量240 kg/hm2时最高，这与其他学者的研究结果相近[19-20]。籽粒粗蛋白、淀粉以及茎叶粗蛋白和淀粉含量以施氮量160 kg/hm2时最高；籽粒中酸性洗涤纤维含量以施氮量为320 kg/hm2和 240 kg/hm2最高，茎叶中酸性洗涤纤维含量以施氮量240 kg/hm2最高。籽粒和茎叶中的中性洗涤纤维含量以施氮量320 kg/hm2最高，这与其他学者的研究结果不一致，原因可能是不同的玉米品种对化肥的反应不同[21]。

4 结论

本研究表明，在常规施用磷肥（P2O575 kg/hm2）和钾肥（K2O 70 kg/hm2）基础上，通过对不同施氮处理产量性状分析看出，‘津贮100’玉米产量和总干物质量均以施氮量240 kg/hm2时最高，施氮量达到320 kg/hm2时，产量和总干物质量却低于施氮量240 kg/hm2处理。

在常规施用磷肥（P2O575 kg/hm2）和钾肥（K2O 70 kg/hm2）基础上，‘津贮100’玉米茎叶和籽粒中的粗蛋白和淀粉含量均以施氮量160 kg/hm2为最高。籽粒和茎叶中性洗涤纤维含量以施氮量为320 kg/hm2时最高。籽粒中酸性洗涤纤维含量以施氮量为320 kg/hm2和240 kg/hm2时最高，茎叶中酸性洗涤纤维含量以施氮量240 kg/hm2时最高。因此，适度增施氮肥会提高‘津贮100’玉米茎叶和籽粒酸性及中性洗涤纤维的含量，提高青贮玉米的饲用品质。

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Effect of nitrogen fertilizer on yield and forage quality of silage maize

ZHANG Qian1, ZHANG Lie2, CUI Ru-qing2, LIU Qi1, DU Jin1, CAO Gao-yi1,TIAN Xiu-ping1, Corresponding Author

（1. College of Agronomy and Resource Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin Zhongtian Dadi Technology Co., Ltd., Tianjin 300384, China）

In order to investigate the effects of nitrogen fertilizer on yield and forage quality of silage maize and discus on more effective utilization efficiency of nitrogen fertilizer, using silage maize variety ‘Jinzhu 100’ as the test material, 5 nitrogen application levels of 0, 80, 160, 240 and 320 kg/hm2were set up and maize grain yield, the content of crude protein in stem, leaf and grain, the content of acid and neutral washing fiber and the content of starch under various nitrogen fertilizer treatments were determined. The test results showed that, the yield of corn was the highest at 240 kg/hm2, reaching 11 044.28 kg/hm2, and the yield increased by 11.82%. The content of crude protein and starch in maize stem, leaf and grain were the highest at 160 kg/hm2, compared with the treatment without nitrogen fertilizer, it increased by 22.17%, 9.99%, 5.90% and 19.05%, respectively. The content of neutral washing fiber in seeds, stems and leaves were the lowest at 0 kg/hm2and 80 kg/hm2; when the nitrogen content were 0 kg/hm2and 160 kg/hm2the medium acid washing fiber of the stems and leaves were the lowest; when the treatment without nitrogen fertilizer, the medium-acid washing fiber in the grain was the lowest. In the application range of nitrogen fertilizer, the yield of corn was increased with the increase of nitrogen application. The forage quality of corn decreased with the increase of nitrogen application rate. While applying appropriate amount of phosphate fertilizer and potassium fertilizer to ‘Jinzhu 100’ corn, the yield and total dry matter weight were both the highest with 240 kg/hm2of nitrogen; From the perspective of quality traits, reducing the amount of nitrogen fertilizer application was an effective way to improve the forage quality of silage corn, and it was appropriate to use 160 kg/hm2.

nitrogen fertilizer; silage maize; yield; forage quality

1008-5394（2020）03-0001-06

10.19640/j.cnki.jtau.2020.03.001

S158；S513

A

2020-03-18

天津市种业科技重大专项（16ZXZYNC00150）

张倩（1984-），女，硕士在读，从事玉米栽培生理研究。E-mail：445490795@qq.com。

田秀平（1965-），女，教授，博士，从事作物栽培生理及农业资源环境保护研究。E-mail：tian5918@sina.com。

责任编辑：宗淑萍