氮肥对高氮效玉米品种干物质累积分配与籽粒含水量的影响

胡向尚，许海涛，郭海斌，王成业

（驻马店市农业科学院/河南玉米产业技术体系驻马店综合试验站，河南 驻马店 463000）

河南省属于冬小麦－夏玉米典型一年两熟制轮作区，2019年种植玉米380.13万hm2，约占全国玉米种植面积9.20%［1］。

氮肥可促进玉米植株生长、器官形成并进行有效光合作用，是玉米生长发育及产量建成必需的营养元素，有益于植株干物质的累积［2］。氮肥对提高玉米产量作用显著，目前河南省玉米主产区氮肥施用主要以普通尿素为主［3，4］。前人研究表明，施氮量在一定范围内与作物产量呈正相关，在玉米诸多增产因素中作用达28%～30%［5－7］。实际生产中盲目追求高产，普遍存在不合理及超量施氮现象，致使土壤营养失衡，肥料利用效率降低，易产生酸化、硝态氮淋溶、水体富营养化等，玉米产量不仅没有增加反而带来一系列的环境问题［2，8－10］。目前优化施肥、提高氮肥利用效率已成为玉米高产高效的研究热点［11，12］。

多数学者研究认为玉米品种不同对氮肥吸收利用特性相差明显，不同生态区域同一品种对氮肥反应同样存在显著差异［13－16］。徐祥玉等［17］研究认为施用氮肥可显著增加各器官干物质质量，增幅因品种不同而有显著差异。王丽梅等［18］研究表明干物质在玉米各器官的分配随施氮量的变化而发生变化，氮肥对茎鞘干物质累积影响显著，高于叶片。崔超［14］、李文娟［19］等指出耐低氮型不同玉米品种物质累积和氮肥利用效率差异明显，其可通过灌浆期维持绿叶面积增加生育后期对氮素的吸收累积，干物质和氮素累积量明显高于低氮敏感型玉米品种。众多学者有关玉米籽粒含水量对适收期、籽粒脱水特性、机械收获籽粒可行性等方面作了较多研究［20－22］，而氮肥施用对玉米籽粒含水量的影响研究甚少，有关高氮效玉米品种干物质累积与分配、籽粒含水量对氮肥的响应报道更少。本试验旨在研究不同施氮量条件下高氮效玉米品种干物质累积与分配、籽粒含水量的变化规律，以期为河南省夏玉米生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在河南省驻马店市农业科学试验站（114°02′E，32°98′N）进行。该区地处黄淮河流域，具有亚热带和暖温带双重气候特征，属季风型半湿润气候，阳光充足，热量丰富，雨量充沛。前茬作物小麦。试验地为粘壤土，肥力均匀一致，0～20 cm耕层土壤有机质含量11.3 g/kg、碱解氮89.7 mg/kg、速效磷16.6 mg/kg、速效钾81.4 mg/kg，pH值6.3。

1.2 试验材料

供试高氮效玉米品种为先玉335、新玉156、郑单958，均由河南省农业科学院提供。供试肥料:河南心连心化肥有限公司生产的大颗粒（粒度2.00～4.75 mm）控释尿素（N 45%）、中化化肥有限公司生产的过磷酸钙（P2O512%）、国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产的大颗粒硫酸钾（K2O 52%）。

1.3 试验设计

根据河南省玉米纯氮推荐施用量（183.7±52.0）kg/hm2［23］，本试验以不施氮（N0）为对照，设置80%施氮量（N1）:188 kg/hm2，100%正常施氮量（N2）:235 kg/hm2两个水平，所有处理磷钾肥按照常规用量（过磷酸钙1 200 kg/hm2，硫酸钾250 kg/hm2）施用。每处理行长5 m，5行区，行距0.6 m，株距0.25 m，每行20株，种植密度6.75万株/hm2。小区面积15 m2，重复3次，肥料处理随机区组排列，3个玉米品种排列顺序相同。四周设保护行4行，保护行外打埂并与其它试验区间隔1 m。2019年6月12日播种。各处理氮磷钾肥一次性基施，其它管理措施同大田生产。

1.4 测定项目与方法

灌浆期各小区连续选取有代表性植株5株，测量株高、穗位高，用游标卡尺（Guanglu电子数显卡尺，分辨率0.01 mm）测量茎粗。吐丝期、成熟期各小区分别选取有代表性植株5株，按照叶片、茎秆（叶鞘、雄穗归为茎秆）、果穗分样后105℃杀青30 min，电热恒温鼓风干燥箱（新苗DHG－9243BS－Ⅲ）70℃烘干到恒重后分别称取干物质质量（广州深华BSA224S电子天平）。玉米成熟时避开走道连续选取有代表性穗果10个，室内考种，测穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重；收取中间2行计产，测定鲜籽粒水分含量（上海绿洲谷物水分测定仪），按照14%水分含量折算产量。

2 结果与分析

2.1 氮肥对高氮效玉米品种生长的影响

由图1可看出，施用氮肥对高氮效玉米品种株高、穗位高均有一定的影响，但差异未达显著水平，而新玉156茎粗对氮肥产生显著性响应，N1处理显著高于N0。80%施氮量处理下新玉156的生长仍能维持较高水平，N1、N2处理较N0株高、穗位高、茎粗分别增加2.33%、1.56%，6.52%、5.43%，7.72%、3.73%；先玉335在80%施氮量条件下株高、茎粗仍能维持较高水平，而穗位高则表现出降低趋势。N1、N2处理的株高和茎粗较N0分别增加1.98%、0.40%和6.15%、5.65%。郑单958随着施氮量的增加生长旺盛，N1、N2处理株高、穗位高、茎粗比N0分别增加1.07%、2.86%，1.90%、2.86%，0.70%、1.87%。表明新玉156、先玉335比正常施氮减少20%条件下仍能高效吸收土壤中的氮素，能够更好确保玉米正常生长发育。

2.2 氮肥对高氮效玉米品种地上部干物质累积的影响

由图2可知，氮肥对3个品种吐丝期地上部干物质累积量的影响差异不显著，至成熟期干物质累积量差异达显著水平。吐丝期至成熟期新玉156地上部干物质累积均呈现出随施氮量增加而增加的趋势，先玉335吐丝期地上部干物质累积量呈现出随施氮量增加而增加、成熟期先增加后降低趋势；郑单958吐丝期至成熟期地上部干物质累积均呈现先增加后降低趋势。新玉156、先玉335、郑单958吐丝期地上部干物质质量N1、N2处理比N0分别增加3.10%、8.78%，8.99%、14.85%，10.27%、6.32%。新玉156、先玉335、郑单958成熟期地上部干物质质量N1、N2处理比N0分别增加25.57%、51.98%，47.75%、37.17%，24.43%、19.47%。可以看出，成熟期先玉335、郑单958干物质累积80%施氮量处理（N1）大于100%施氮量处理（N2），而新玉156的N2处理干物质累积量最大。

2.3 氮肥对高氮效玉米品种地上部干物质分配的影响

由表1可知，氮肥对高氮效玉米品种不同生育期茎、叶、穗干物质分配均产生一定影响，各处理吐丝期干物质各器官分配均未达到显著水平，随着生育进程，成熟期各器官的分配差异显著。3个品种吐丝期干物质分配比例均呈现出茎＞叶＞穗，随着干物质向籽粒的转移，成熟期茎、叶所占比重均大幅度降低，穗占比重大幅升高。N1、N2各器官干物质累积量均高于N0。新玉156干物质累积吐丝期叶、穗占比重随施氮量的增加而增加，至成熟期时N1大于N2，而N2处理吐丝期茎占比重最低，成熟期时达到最大；先玉335吐丝期穗占比重随施氮量增加而增加，至成熟期施氮处理反而低于不施氮处理，与叶占比重变化一致，与茎占比重基本相反；郑单958吐丝期至成熟期N1处理穗占比重最大，成熟期N2处理低于N0。吐丝期郑单958茎、叶干物质累积分配比例高于新玉156、先玉335，而成熟期N1处理茎干物质所占比重下降快，穗占比重上升速度远大于新玉156、先玉335，籽粒灌浆积累更快。

表1 氮肥对高氮效玉米品种地上部干物质分配的影响

2.4 氮肥对高氮效玉米品种产量性状的影响

由表2可知，新玉156、郑单958施氮处理穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重均高于N0，而先玉335施氮处理行粒数、百粒重低于N0，穗粗、穗行数表现则相反。3个品种籽粒产量均随施氮量的增加呈现先增加后降低趋势，均以N1最高，新玉156、先玉335、郑单958籽粒产量N1、N2处理比N0分别增加21.05%、13.70%，5.88%、4.76%，4.00%、3.39%，新玉156增产幅度远大于先玉335、郑单958。氮肥对籽粒产量的贡献，新玉156通过穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重响应来实现，而先玉335是通过穗粗、穗行数，郑单958是通过穗长、穗行数、行粒数、百粒重响应实现的。

表2 氮肥对高氮效玉米品种产量性状的影响

2.5 氮肥对高氮效玉米品种鲜籽粒含水量的影响

收获时玉米籽粒含水量是严重影响黄淮海区域玉米机收时期、破碎比率、储藏运输、籽粒烘干成本及商品品质的重要因素［24］。由图3可知，氮肥对3个品种鲜籽粒含水量的影响趋势不同，新玉156、郑单958施氮处理籽粒含水量低于N0，而先玉335随施氮量的增加鲜籽粒含水量增加。新玉156的N1与N2处理差异不显著，但显著低于N0；先玉335、郑单958的各处理间差异不显著。新玉156、郑单958的N1、N2处理处理鲜籽粒含水量分别比N0降低8.48%、3.94%，2.83%、1.89%；先玉335的N1、N2处理鲜籽粒含水量比N0分别增加1.43%、3.94%，3个处理鲜籽粒含水量均明显低于新玉156、郑单958。说明80%施氮量条件下新玉156、郑单958鲜籽粒含水量可维持较低水平，先玉335在保持产量潜力挖掘最大化的条件下80%施氮量鲜籽粒含水量也可满足籽粒机收要求。

图3 氮肥对高效氮玉米品种鲜籽粒含水量的影响

3 讨论与结论

玉米农艺性状影响其产量性状的表达，对植株生物学潜力起决定作用，品种的稳产高产特性就是由植株增高、茎秆增粗、抗倒抗病耐密性增强而致［25］。周晓舟等［26］研究认为氮肥能使玉米株高、穗位高及茎粗显著增加。本研究结果表明，氮肥处理对高氮效玉米品种株高、穗位高均有一定的影响，但差异未达显著水平，而新玉156茎粗对氮肥产生显著性响应。新玉156、先玉335、郑单958在80%施氮量条件下株高、茎粗仍能维持较高水平，而先玉335穗位高则表现出降低趋势，这更有利于玉米植株重心下降，增强抗倒伏能力，这与宋朝玉等［27］的研究结果相近。新玉156、先玉335比正常施氮减少20%条件下仍能高效吸收土壤中的氮素，能够更好确保玉米正常生长发育。

玉米干物质累积是其产量构建的主要物质基础，氮素的同步供应及需求也是实现玉米高产高效的相互反馈的重点［28］。前人研究认为施氮能够显著增加夏玉米开花前后生物量，部分氮肥后移到吐丝期能够增加开花后的干物质累积量［29］。本研究结果表明，氮肥对3个高氮效品种吐丝期地上部干物质累积量的影响差异不显著，成熟期影响达显著水平，这与黄智鸿等［30］的研究结果一致；成熟期先玉335、郑单958干物质累积量N1（80%施氮量）大于N2处理（100%施氮量），新玉156的100%施氮量处理干物质累积量最大，成熟期氮肥对3个品种的促进作用显著高于吐丝期。这说明新玉156属耐肥品种，地上部干物质累积随施氮量的增加而增加，高肥力条件下产量潜力能够充分挖掘出来，先玉335、郑单958属较高氮效品种，80%施氮量处理的干物质累积量即达到峰值，继续增加氮量反而降低氮肥利用效率。

干物质的积累与分配是玉米器官分化、产量建成的前提。胡昌浩等［31］研究表明夏玉米各器官的干物质转运量对玉米籽粒贡献大小依次为茎秆、苞叶、穗轴、叶片、叶鞘、穗柄。本研究结果表明，3个品种吐丝期各器官干物质分配比例均呈现茎＞叶＞穗，表明吐丝期干物质主要分配于茎，成熟期茎、叶所占比重均大幅度降低，而穗占比重大幅度升高，说明成熟期干物质的分配中心已转移到穗上，这与臧贺藏等［11］的研究结果相近。吐丝期郑单958茎、叶干物质累积分配比例高于新玉156、先玉335，说明郑单958吐丝期具有更强的干物质生产能力，而成熟期80%施氮量处理郑单958茎干物质所占比重下降快，穗占比重上升速度远大于新玉156、先玉335，籽粒灌浆积累更快。合理施用氮肥能够降低成熟期茎、叶所占比重，提高穗粒占比，但过量施氮反而导致茎、叶干物质占比有所增加又不利于穗粒干物质占比的提高。

多种因素综合决定玉米籽粒产量水平的高低［25］。Liu等［32］研究认为在一定范围内，籽粒产量随施氮量的增加而增加，但过量施氮则会降低增产效应。本研究结果表明，新玉156、郑单958施氮处理穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重均高于不施氮处理，而先玉335施氮处理穗长、行粒数、百粒重则低于不施氮处理，穗粗、穗行数表现则相反，而3个品种籽粒产量均随施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势。这与杨泽宇［33］的研究结果一致。新玉156、先玉335、郑单958籽粒产量N1处理比N0分别增加21.05%、5.88%、4.00%，新玉156增幅远大于先玉335、郑单958，说明新玉156对氮肥的敏感性远高于先玉335、郑单958。

玉米籽粒含水量与机收效果密切相关，可显著影响收获时的籽粒损失率、破碎率、杂质率等［34］。本研究结果表明，氮肥对3个品种鲜籽粒含水量的影响趋势不同，新玉156、郑单958施氮处理籽粒含水量低于不施氮处理，先玉335随施氮量的增加鲜籽粒含水量也增加。80%施氮量处理条件下新玉156、郑单958鲜籽粒含水量可维持较低水平，先玉335在保持产量潜力挖掘最大化的条件下80%施氮量鲜籽粒含水量也可满足籽粒机收要求。综上分析，新玉156耐氮肥特性要优于先玉335、郑单958。