耕作方式与氮肥类型对夏玉米产量及氮素利用的影响

曲晓莲 李耕 仲锦维 王升臣 张雅芹

摘要：以玉米杂交种郑单958为供试材料，采用裂区试验设计，以耕作方式为主区，氮素类型为副区，研究耕作方式与氮肥类型对夏玉米产量及氮素利用的影响。结果表明，深松与控释尿素结合可显著提高叶片含氮量和光合速率，以及花后夏玉米的氮素转运量和向籽粒的转运效率，为夏玉米高产奠定基础。

关键词：夏玉米;深松;控释尿素;氮素;产量

中图分类号：S513    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2022）03-0017-04

氮素是作物生长发育所必需的重要矿质元素之一，增施氮肥可显著提高夏玉米产量。朱兆良等研究表明，我国玉米当季氮肥回收率较国际平均水平显著降低10%～20%。在黄淮海夏玉米生产实际中，常用的“一炮轰式”普通尿素施用技术，容易导致玉米生长前期的氮素释放量远远超过其所需吸收量，而在生长后期则严重缺乏，降低作物产量。与普通尿素相比，控释尿素“前控后保”的肥效特点能促进氮素合理释放，满足玉米生长期间的需肥规律，有效防止生长前期氮肥浪费和后期脱肥严重的现象发生。然而在黄淮海夏玉米产区，常年旋茬耕作导致土壤耕层变浅、犁底层变厚，增加了根系下扎阻力，影响夏玉米产量。与旋耕相比，深松有效改善土壤结构，提高土壤蓄水保肥能力，促进根系下扎，增加作物对水分和养分的吸收，进而促进作物增产。本研究通过大田试验，比较旋茬耕作和旋茬后再深松两种耕作方式下，控释尿素对夏玉米产量及氮素吸收、转运和利用效率的影响，旨在为黄淮海夏玉米控释尿素的合理施用和耕作方式的合理选择奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在山东农业大学农学实验站和山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行。试验地点位于36°10′19″N，117°9′03″E，属于温带半湿润大陆性气候。土壤养分状况如下：有机质12.9 g/kg、全氮1.0 g/kg、碱解氮89.8 mg/kg、速效磷52.6 mg/kg、速效钾88.9 mg/kg。

1.2 试验设计

试验以常规玉米杂交种郑单958为供试材料。采用裂区设计，耕作方式为主区，分别为旋茬耕作（R，深度约12±2 cm）和旋茬后再深松（S，深度约38±2 cm）;氮肥类型为副区，分别为普通尿素（U）、控释尿素（C）和不施氮（CK）处理。小区面积4 m×12 m，每处理重复3次。播种前3 d进行土壤耕作， 6月20日播种，10月5日收获。种植密度为67 500株/hm2。磷钾肥用量一致，分别为P2O5 150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。普通尿素（46.6%）和控释尿素（树脂包膜，43.47%）的施用量均为N 225 kg/hm2。N、P、K肥均于三叶期一次性施用。大田管理参照一般高产田。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 植株干物质 分别于花后0，10，20，30，40 d在每处理选取长势一致、无破损的植株5棵，然后将其分为茎、叶、鞘、穗四部分，105 ℃杀青30 min后，80 ℃烘干至恒重，称量质量，研磨粉碎留存待用。

1.3.2 植株含氮量 称取0.2 g已粉碎过筛的样品于消煮管中，加入5 mL浓硫酸消煮，H2O2作催化剂，每处理重复5次，采用半微量凯式定氮法测定。

1.3.3 氮素转移及氮素利用率的相关计算公式 根据以下公式进行相关计算：

营养器官氮素转运量（NTA）=开花期氮素积累量-成熟期营养器官氮素积累量;

氮素转运效率（NTE）=营养器官氮素转运量/开花期营养器官氮素积累量×100%;

氮素转运对籽粒的贡献率（NTCP）=营养器官氮素转运量/成熟期籽粒氮素积累量×100%;

氮素同化對籽粒的贡献率（NACP）=抽雄后氮素同化量/成熟期籽粒氮素积累量×100%;

开花后氮素同化量（ANA）=成熟期籽粒氮素积累量-营养器官氮素转运量;

植株总氮素积累量（TNAA）=成熟期单株干质量×成熟期植株含氮量;

氮肥农学利用率（NAE）=（施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量）/施氮量;

氮肥利用率（NUE）=（施氮区氮素吸收量-不施氮区氮素吸收量）/施氮量×100%;

氮肥偏生产力（NPFP）=施氮区产量/施氮量。

1.3.4 净光合速率（Pn） 于开花期在每个小区标记5棵长势一致无破损的植株，用于花后叶片气体交换参数的测定。利用便捷式光合仪Ciras-2（PP-System， US），分别在花后0，10，20，30，40 d于晴天9：00—11：30测定穗位叶处的净光合速率（Pn）。

1.3.5 产量及产量构成因素 每处理选取长势一致的连续10棵玉米，收获第一果穗，室内考种后脱粒并晒干至籽粒含水量约为14%时称重，每处理重复3次。

1.4 数据处理与统计分析

试验数据采用Microsoft Excel 2003计算;利用SPSS 17.0软件进行数据分析，用LSD法进行显著性及方差分析，用Sigmaplot 10.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 产量与产量构成因素

不同处理对夏玉米产量及产量构成因素的影响结果见表1。

由表1可知，增施氮肥可显著提高玉米的穗粒数、千粒质量和产量。与RCK相比，RC、RU的穗粒数、千粒质量和产量显著提高。与SCK处理相比，SC、SU的穗粒数、千粒质量和产量也显著提高。同一施肥条件下，深松处理的产量及其构成因素显著高于旋耕处理，且与控释尿素结合后增产效果更显著。与RC处理相比，SC处理的穗粒数、千粒质量和产量分别显著提高5.2%，6.8%和12.4%。

2.2 叶片含氮量、净光合速率和单株干物质量

不同處理对夏玉米花后叶片氮素含量、净光合速率（Pn）和单株干物质积累量的影响如图1所示。

由图1A，1B可知，随着花后玉米叶片衰老，各处理花后叶片含氮量均逐渐下降。在同一耕作方式下，施氮显著提高花后各时期的叶片含氮量，且控释尿素（C）显著高于普通尿素（U）。同一施肥条件下，深松处理的叶片含氮量均显著高于旋耕处理。由图1C，1D可知，随着叶片生长，各处理的净光合速率（Pn）呈现先上升后下降的趋势。同一耕作方式下，增施氮肥可显著提高花后叶片Pn，且控释尿素的效果更加显著。同一施肥条件下，深松处理的叶片Pn显著高于旋耕处理，且与控释尿素结合后效果更显著。由图1E，1F可知，随着生育时期的推进，单株干物质逐渐增加。施氮显著提高干物质积累量，且与深松结合后效果更显著。

综上表明，控释尿素可显著提高花后叶片含氮量，维持较高的光合速率，促进单株干物质积累，且与深松结合后效果更显著。

2.3 不同处理对夏玉米花后氮素利用效率的影响

不同处理对夏玉米氮素利用效率的影响结果见表2。

由表2可以看出，同一耕作方式下，施氮显著提高了氮素利用效率，且控释尿素的效果更显著。与RU处理相比，RC处理的氮素利用效率平均提高了36.5%;SC较SU处理则平均显著提高了42.1%。同一施肥条件下，深松显著提高了花后夏玉米氮素利用效率。SU处理的氮素利用效率较RU处理平均显著提高15.4%;SC处理较RC处理则平均显著提高20.4%。

由此可知，深松与控释尿素结合促进夏玉米氮素积累，提高氮肥利用效率，促进夏玉米增产。

2.4 不同处理对夏玉米花后氮素转运的影响

不同处理对夏玉米氮素转运的影响见表3。

由表3可知，同一耕作方式下，施用氮肥显著提高夏玉米氮素转运。与RCK相比，RC处理和RU处理的氮素转运均有显著提高。同一施肥条件下，深松显著提高夏玉米氮素转运。与旋耕相比，S处理的营养器官氮素转运量（NTA）平均提高38.5%;开花后氮素同化量（ANA）平均提高30.7%;氮素转运效率（NTE）平均提高5.5%;氮素转运对籽粒的贡献率（NTCP）平均提高16.8%;氮素同化对籽粒的贡献率（NACP）平均提高9.8%。

结果表明，深松与控释尿素互作可显著提高花后夏玉米的氮素转运量和向籽粒的转运效率，为高产奠定基础。

3 结论与讨论

与普通尿素相比，控释尿素通过提高叶片氮素含量，促进光合作用，进而提高单株干物质积累，最终提高玉米产量。这主要是由于控释尿素显著提高了花后氮素积累量、转运及同化量，进而促进氮素利用效率。两种耕作方式下，控释尿素结合深松处理后的产量和氮素利用效率高于其他处理。综上所述，选择合理的耕作方式与氮肥类型有利于促进氮素利用，提高产量的同时降低资源浪费和环境污染，可在生产上大力推广。

参考文献

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Effects of Tillage Method and Nitrogen Fertilizer Types on Yield and

Nitrogen Utilization of Summer Maize

QU Xiaolian1， LI Geng2*， ZHONG Jinwei1， WANG Shengchen1， ZHANG Yaqin1

（1. Longkou Agricultural Technology Extension Center， Yantai Shandong 265700， China; 2. College of Agriculture， Shandong Agricultural University， Tai'an Shandong 271018， China）

Abstract： Maize hybrid Zhengdan 958 was used as experimental material and split plot design was adopted with the farming method as the main area， the nitrogen type as the sub-area to study the effects of tillage methods and nitrogen fertilizer types on summer maize yield and nitrogen utilization. The results showed that the combination of subsoiling and controlled-release urea significantly increased leaf nitrogen content and photosynthetic rate， as well as nitrogen transport and transport efficiency to grain of summer maize after anthesis， laying a foundation for high yield of summer maize.

Key words： summer maize; subsoiling; controlled-release urea; nitrogen; yield