氮肥后移减量对玉米产量及肥料利用率的影响

赵家乾

（云南省保山市隆阳区板桥镇农业综合服务中心，云南保山 678004）

玉米是我国重要的粮食作物，对保障我国粮食安全起到重要作用。肥料是农业发展过程中保持作物持续增产的关键[1]，氮肥是其中提高作物产量的重要前提和保证，对作物生长发育至关重要[2]。然而在生产中，过度施肥破坏了土壤结构，危害着土壤生态[3]。研究表明，我国肥料氮素利用率约为30%-35%，与世界先进国家相比还有一定差距[4]。同时，大量施用氮肥会使作物对化肥产生过分依赖，导致土壤有害物质累积，对土壤环境产生严重影响，造成土壤有机质含量下降，土壤理化性状发生改变，并有恶化的趋势[5]。这已成为制约作物产量进一步提高、影响农业可持续发展的重要影响因素。

研究表明，玉米生育期田间氮素损失主要由前期施氮比例过大造成[6]，采用分次施肥可降低氮肥损失及给环境带来的危害[7]。通过优化氮肥的施用能够提高肥料利用率，促进作物生长[8]。氮肥后移技术是在总施氮量不变的前提下，适当减少作物生长前期的氮肥施用量，保证生长后期养分的供应，达到增产增效的目的[9]。赵士诚等[10]的研究表明，氮肥减量后移能够减少硝态氮的积累，使耕层无机氮供应较好地与作物吸收同步，经氮肥减量后移处理的植株干物质积累量、产量均没有降低，而氮肥利用率却显著增加。苟志文等[11]的研究表明，分别在玉米拔节期、大喇叭口期、花后10天追施氮肥，可有效增加玉米生育后期氮素积累量，提高玉米的氮素供需吻合度，提高产量、氮素收获指数和氮肥利用率。侯云鹏等[12]的研究表明，氮肥后移能显著提高玉米产量，其中在拔节期和开花期追肥产量最高。代新俊等[13]的研究表明，追氮能显著提高小麦拔节期后的含氮量，提高花前氮素转运量和花后氮素积累量，促进氮素向籽粒中的累积，同时增加花前干物质转运量和花后干物质积累量，为产量提高提供了物质基础。因此，本试验研究氮肥后移在玉米生产中的应用，探讨不同处理下玉米的产量、氮肥利用率，以期为优化玉米氮肥管理及高产高效栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在湖南省龙山县进行，该地位于东经109°13′-109°46′8″，北纬28°46′7″-29°38′4″，属于亚热带大陆性湿润季风气候区，全年四季分明，下半年受夏季风影响，降水较丰沛，气候温暖湿润；年平均气温15.8℃，年均降雨量为680.3mm；土质为黄红壤，有机质含量21.43g/kg，全氮含量1.31g/kg，碱解氮含量84.25mg/kg，速效磷含量34.77mg/kg，速效钾82.56mg/kg。

1.2 供试材料

试验玉米品种为“湘农玉27号”，肥料为尿素（46% N）、过磷酸钙（17.5% P2O5）和氯化钾（60%K2O），购自当地农资市场。

1.3 实验设计

试验采用完全随机设置，以100%基肥为对照，设置4个氮肥后移模式，分别为60%基肥+ 40%拔节肥（T1），40%基肥+ 60%拔节肥（T2），40%基肥+30%拔节肥+30%开花肥（T3），20%基肥+30%拔节肥+30%开花肥＋20%灌浆肥（T4），另设置不施氮处理用于测定氮肥利用率。氮肥（N）施用量为180kg/hm2，磷肥（P5O2）90kg/hm2，钾肥（K2O）90kg/hm2，磷肥和钾肥做基肥在播种前施入，每处理3次重复，小区面积40m2，玉米的种植密度为75 000株/hm2，春玉米于3月28日播种，8月28日收获，其他田间管理按生产田进行。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 玉米干物质积累量测定

分别在拔节期、抽雄期、灌浆期、乳熟期和完熟期取样，将植株按茎、叶、穗分开，于105℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒重，称重，并计算花后单株干物质积累量和花后单株干物质贡献率。

花后单株干物质积累量=成熟期单株干物质积累量－开花期单株干物质积累量。

花后单株干物质贡献率=花后单株干物质积累量/成熟期单株干物质积累量。

1.4.2 玉米产量及产量构成因素测定

玉米实收测产，每个小区取试验小区中间两行实收测产，以14%计算实际产量。各处理选择10株穗，于室内考察穗行数、穗粒数、百粒重、含水量等穗部性状。

1.4.3 氮肥利用率测定

玉米成熟期采集每小区玉米植株5株，去根部，洗净，105℃杀青30min，80℃烘干至恒重，称重。植株样品粉碎后过筛，使用元素分析仪测定植株氮含量。公式如下：

氮素吸收利用率（NRE）=（施氮区作物总吸氮量－不施氮区作物总吸氮量）/施氮量×100%

氮素偏生产力（NPFP）=施氮区作物产量/施氮量

氮素农学利用率（NAE）=（施氮区作物产量－不施氮区作物产量）/施氮量

氮素生理利用率（NPE）=（施氮区作物产量－不施氮区作物产量）/（施氮区作物总吸氮量－不施氮区作物总吸氮量）

1.5 数据分析

采用Excel 2010统计和计算数据，采用SPSS 24.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥后移对玉米干物质积累量的影响

干物质积累是玉米产量形成的基础，由表1可知，氮肥后移显著影响玉米各生育期干物质积累量，拔节期T1处理和CK没有显著差异，其他处理均显著低于CK，T2、T3和T4处理间差异不显著。在抽雄期，各处理表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，除了T1处理外其他处理均显著高于CK，T2、T3和T4分别比CK高出2.91%、6.46%和3.50%，T2和T4处理间差异不显著。在灌浆期，各处理表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3和T4分别比CK高出3.98%、5.33%、21.72%和18.09%，T1和T2处理间差异不显著。在乳熟期，各处理表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，处理间差异均显著，T1、T2、T3和T4分别比CK高出4.75%、8.34%、17.31%和13.31%。在完熟期，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3和T4分别比CK高出3.73%、7.56%、14.85%和9.28%，T2和T4处理间差异不显著。花后干物质积累量表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3和T4分别比CK高出6.26%、11.29%、21.58%和13.92%，T3处理的花后干物质积累量最多。花后干物质贡献率变化趋势和灌浆期干物质相似，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3和T4分别比CK高出2.44%、3.47%、5.85%和4.24%，T1和T2处理间差异不显著。

表1 氮肥后移对玉米干物质积累量的影响

2.2 氮肥后移对玉米产量及产量构成因素的影响

由表2可知，各处理间穗数和穗行数没有显著差异，行粒数表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，处理间差异均显著，T1、T2、T3和T4分别比CK高出3.20%、6.39%、13.69%和10.66%，T3处理的行粒数最多。千粒重表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，处理间差异均显著，T1、T2、T3和T4分别比CK高出3.11%、4.79%、9.01%和7.59%。各处理产量均显著高于CK，表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，T1、T2、T3和T4分别比CK高出2.86%、12.11%、22.61%和17.05%，T3处理的产量最高。

表2 氮肥后移对玉米产量及产量构成因素的影响

2.3 氮肥后移对玉米氮肥利用率的影响

氮肥的利用效率表示氮肥对玉米生产的效果，由表3可知，氮肥后移显著影响玉米氮肥的利用效率，其中，氮肥吸收利用率表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，处理间差异均显著，T1、T2、T3和T4分别比CK高出33.55%、49.84%、69.54%和62.53%，T3处理最高。氮肥偏生产力表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，处理间差异均显著，T1、T2、T3和T4分别比CK高出8.73%、12.07%、31.61%和18.53%，T3处理最高。氮肥农学利用率表现为T3＞T4＞T2＞T1＞CK，处理间差异均显著，T1、T2、T3和T4分别比CK高出25.82%、54.32%、115.42%和79.56%，T3处理最高。氮肥生理利用率表现为T2＞T3＞T1＞T4＞CK，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3和T4分别比CK高出3.36%、9.62%、5.61%和2.92%，T1和T4处理间差异不显著，T3处理的氮肥生理利用率最高。

表3 氮肥后移对玉米氮肥利用率的影响

3 讨论

肥料是作物高产的必要条件[14]，但在肥料充足供应的情况下，合理科学的施肥是提高作物产量的关键，玉米地上部植株干物质积累量反映群体的光合能力[15]，和产量呈显著正相关。施肥是提高干物质积累量的重要因素[16]。本研究结果表明，拔节期CK处理的干物质积累量最高，抽雄到成熟期氮肥后移处理的干物质剂量均显著高于CK，主要是由于在前期对照处理氮肥充足，有利于根系的生长，从而促进地上部干物质的积累，在生长后期，追施氮肥保证生育后期氮肥的供应，从而促进干物质的积累。干物质的运转能力和转运效率对产量形成起着决定性作用[17]。研究表明，花前干物质积累量提高，能有效促进花前干物质向籽粒的运转[18]。有研究表明，花后干物质积累对籽粒产量影响显著，花后干物质积累量对籽粒产量贡献率可达65%以上[19]。施氮显著增加玉米产量，相同施氮量下，氮肥后移使玉米产量和氮素利用效率均显著提高[20]。本研究表明，氮肥后移显著提高了玉米花后干物质积累量和花后干物质贡献率，主要是由于氮肥后移通过促进高效叶片生长，增强了后期叶片光合生产效率，促进植株干物质的积累。本结果显示，氮肥后移处理的玉米行粒数、千粒重和产量均显著高于对照，主要是由于后期养分的供应有利于建立高效的群体结构，有利于花后光合物质生产，提高抗逆能力，进而促进产量进一步提高。

玉米在不同生育期对养分的需求不同[21]，根据玉米养分的需求合理进行施肥不仅能提高玉米产量，还能有效提高氮肥利用率，从而实现玉米高产高效目标[22]。玉米获得高产既要保证花前营养器官对氮素的积累，又要满足花后籽粒灌浆和穗部发育对氮素的需求[23]，而氮肥后移能显著提高玉米花后氮素向籽粒转运速率，进而提高玉米产量和氮素利用率[24]。隋阳辉等[25]的研究表明，氮肥后移显著提高春玉米氮素吸收利用率、氮素农学利用率和氮肥偏生产力。刘彦卓等[26]的研究表明，氮肥减量后移使水稻源和库显著扩大，产量和氮肥利用率显著提高。本研究表明，氮肥后移显著提高玉米氮素吸收利用率、氮素偏生产力、氮素农学利用率和氮素生理利用率，主要是氮肥后移平衡了玉米营养生长阶段与生殖生长阶段的养分供给，最终促进玉米产量和氮素吸收利用率及氮素偏生产力的提升。

综合比较，氮肥后移显著提高玉米干物质积累量、行粒数、百粒重、产量以及氮素吸收利用率、氮素偏生产力、氮素农学利用率和氮素生理利用率。其中，40%基肥+30%拔节肥+30%开花肥施氮模式下玉米干物质积累量最高、产量表现最好，氮肥利用效率最高，是较好的施氮模式。