不同缓控释剂对辽东南玉米生长发育及产量影响的研究

莫姣娇 张丽丽 薛兵东 樊 叶 赵新宇

（丹东农业科学院 辽宁凤城 118109）

玉米是我国第一大粮食作物， 提高玉米单产是促进玉米总产增加、实现我国粮食安全的重要保证。施用化肥是最快最有效的增产措施。 从1980 年起，中国化肥施用量以年均4%的速度增长，其中氮肥消费量增长尤甚[1]。 然而，氮肥投入与产量增加并不是线性关系。 由于施肥量大、施肥方式不合理等原因，我国氮肥利用率相对较低，小麦、水稻和玉米的氮肥利用率均低于30%[2]。 大量氮肥通过挥发、淋溶和径流等途径消耗，这不仅带来资源的浪费，同时还存在潜在的环境污染风险，地下水硝酸盐超标、地表水富营养化等水源污染问题逐年增多。 氮肥释放养分的时间和强度与作物需求之间的不平衡是导致化肥利用率低的原因之一。 缓控释肥料是采用各种机制对常规肥料的水溶性进行控制， 有效地延缓或控制了肥料养分的释放， 提高肥料养分释放时间和强度与作物养分吸收规律的吻合度。 它在一定程度上能够协调作物养分需求与保障养分供给，从而有利于提高作物产量[3-4]。 不同类型缓控释肥料对玉米[5]、小麦[6]、水稻[7]及大豆[8]生长发育及产量影响已有研究。 缓控释肥料的释放特性受作物营养特性、土壤性质、肥料性质、水分、温度等环境因素影响，不同缓控释肥料养分释放特性会有很大不同[9]。 辽东南地区属温带季风性气候，年降雨量大，玉米吐丝开花期常遇持续降雨天气[10]，土壤淋溶与地表径流量较大。 生产中施氮量大，且多以基肥+追肥的方式进行，不仅增加生产成本，同时易增加徒长倒伏的风险。 因此，研究本区域合理的施肥方式， 探索玉米产量与资源利用协同提高的途径， 对实现农业生产节本增效和绿色可持续发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

田间试验于2021 年5-9 月在凤城市丹东农业科学院（40°28′N、124°08′E）进行。气候类型为温带季风性气候，玉米生育期间活动积温3 248.7℃；降雨量1 028.9 mm，日照时数735.0 h；土壤类型为棕壤土，0～20 cm 土层pH 5.56、有机质含量24.83 g/kg、土壤全氮0.97 g/kg、碱解氮103.8 mg/kg、有效磷24.0 mg/kg、速效钾145.2 mg/kg。

1.2 试验设计

设定常规尿素（CK）、树脂包衣尿素（CU）、硝化抑制剂（DMPP）、脲酶抑制剂（LIMUS）、脲酶抑制剂（NBPT）、脲甲醛肥料（UF）共6 个处理，所有处理肥料均一次性基施，施肥量N、P2O5、K2O 分别为180 kg/hm2、75 kg/hm2、75 kg/hm2。 小区长10 m、行距0.6 m，每区8 行，小区面积48 m2，3 次重复。 供试品种为郑单958，种植密度6 万株/hm2。 5 月9 日播种， 9 月28 日收获， 人工播种。 生育期内未进行灌溉， 其他管理同大田生产。

1.3 测定项目和方法

收获前调查每小区结实≥20 粒的果穗数量折算每公顷穗数，收获后称取总鲜穗质量，按平均穗重法选取20 穗进行室内考种，测定穗长、穗粗、秃尖长、行数、行粒数、千粒重及籽粒含水量，计算穗粒数和产量，千粒重和产量按14%含水量折算。

每小区选择10 株，于吐丝期测定株高、穗位高，取平均值。

于6 展叶、 12 展叶、 吐丝期、 吐丝后30 d 及成熟期在每小区选取有代表性植株3 株测定叶片长和宽， 按叶长×最大叶宽×系数 （未展开叶片系数为0.50，展开叶片系数为0.75）求出各单叶面积后， 累加得单株叶面积， 换算LAI （单株叶面积×单位土地面积内株数/单位土地面积）。 用SPAD 计测量叶片SPAD 值。

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2019 整理， 采用SPSS 19.0 软件进行统计分析、ANOVA 程序进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同缓控释剂对玉米产量及产量构成因素的影响

由表1 可知， 不同缓控释剂处理玉米产量均高于CK 处理，除硝化抑制剂DMPP 处理外差异均达显著水平。 各缓控释剂处理增产幅度在4.01%～14.30%之间， 增产率表现为脲甲醛肥料UF＞脲酶抑制剂NBPT＞脲酶抑制剂LIMUS＞树脂包衣尿素CU＞硝化抑制剂DMPP。缓控释剂对玉米单位面积穗数影响较小，不同处理间穗数无显著差异。 千粒重表现为树脂包衣尿素与CK 无显著差异，其他缓控释剂处理均显著高于CK，其中硝化抑制剂DMPP 较CK 高10.2%。除硝化抑制剂DMPP 处理外， 各缓控释处理穗粒数均显著高于CK 处理， 其中脲酶抑制剂NBPT 较CK高10.3%， 不同缓控释剂处理间穗粒数无显著差异。可见，与CK 相比，缓控释剂处理脲甲醛肥料UF、脲酶抑制剂NBPT、脲酶抑制剂LIMUS、树脂包衣尿素CU 均能增加玉米穗粒数与千粒重，从而促进玉米产量的提高。

表1 不同缓控释剂对玉米产量及产量构成因素的影响

2.2 不同缓控释剂对玉米株高、穗位高的影响

由图1 可知，常规尿素CK 株高显著高于脲酶抑制剂NBPT、LIMUS， 硝化抑制剂DMPP 及脲甲醛肥料UF 处理， 与树脂包衣尿素CU 处理无显著差异。穗位高表现为CK 显著高于其他缓控释肥处理。不同缓控释肥处理间株高与穗位高均无显著差异。 常规尿素CK 处理穗位高与株高比例也显著高于其他处理，这说明生育前期供氮能力较强，促进了玉米前期植株的生长，但穗位过高同时也带来了倒伏风险。

图1 不同缓控释剂对玉米株高、穗位高的影响

2.3 不同缓控释剂对玉米叶面积指数动态的影响

由图2 可知，12 展叶至吐丝期LAI 迅速提高，吐丝期至成熟期LAI 降低。 其中吐丝至吐丝后20 d LAI 降低较缓慢， 吐丝后40 d 至成熟期LAI 降低迅速。 拔节期各处理间差异较小，12 展叶NBPT 与DMPP 处理LAI 低于其他处理，吐丝期与吐丝后20 d各处理差异较小。 吐丝期后40 d，CK 与DMPP 处理LAI 低于其他处理。 成熟期CK 处理LAI 值最低。 成熟期各处理间LAI 差异较大，CK 显著低于其他处理， 不同缓控释处理表现为NBPT=UF>LIMUS=CU>DMPP。 可见，氮肥缓控释处理有利于缓解玉米吐丝期后叶片的衰老， 在生育后期维持相对较高的LAI，从而为促进叶片光合生产提供物质基础。

图2 不同缓控释剂对玉米叶面积指数发育动态的影响

2.4 不同缓控释剂对玉米叶片SPAD 值的影响

由图3 可知， 随生育进程的推进SPAD 值呈降低趋势， 其中吐丝至吐丝后20 d 降低较慢， 吐丝后40 d 至成熟期降低较快。 吐丝期各处理SPAD 值在56.2～61.9 之间， 其中UF 处理SPAD 值显著低于LIMUS 处理， 其他处理间无显著差异。 吐丝后20 d各处理差异较小。 吐丝后40 d， SPAD 值表现为LIMUS 与NBPT 高于其他处理。 成熟期除DMPP 处理外其他缓控释处理SPAD 值均高于CK， 其中NBPT 较CK 高18.8%。

图3 不同缓控释剂对玉米叶片SPAD 值的影响

3 讨论与结论

缓控释肥因其养分释放时间、 强度与植株需氮规律吻合度高， 从而有利于提高玉米产量与氮肥利用效率。 王寅等[11]对吉林玉米研究结果表明，施用控释氮肥较常规尿素处理产量高9.0%。 赵营等[12]对宁夏引黄灌区春玉米研究结果显示，与常规施肥相比，缓释肥、控释肥增产分别达19.2%、20.0%。 还有研究结果显示包膜尿素与常规尿素相比玉米千粒重增加[13]，产量提高幅度为7.3%～10.7%[14]。 本研究中，不同缓控释剂处理玉米均表现出增产效果， 各缓控释剂处理增产幅度为4.01%～14.30%， 其中脲甲醛肥料增产作用最大。 缓控释剂对玉米产量的促进主要表现为千粒重与穗粒数的增加， 其中硝化抑制剂DMPP千粒重增加10.2%， 脲酶抑制剂NBPT 穗粒数增加10.4%，这与前人的研究基本一致。 本研究中硝化抑制剂DMPP 处理千粒重高于常规尿素CK，但产量与CK 无显著差异。 而王甄烨等[15]的研究显示硝化抑制剂DMPP 增产率为25.5%。 这可能与试验土壤类型、气候类型差别较大有关。

本研究结果显示， 缓控释剂处理玉米植株在生育后期具有较好的持绿性，叶面积指数（LAI）与叶绿素SPAD 值相对较高。 常规尿素CK 在玉米生长前期氮素供应较多，植株株高、穗位高均高于缓控释剂处理， 但生育后期氮素供应不足，吐丝期后20 d 至成熟期叶片衰退加速，叶面积指数（LAI）及叶绿素SPAD 值均下降较快，从而不利于植株的光合生产。吐丝后40 d 至成熟期，缓控释剂处理氮素供应相对充足，植株衰老有所延缓；成熟期除硝化抑制剂DMPP 处理外，其他缓控释剂处理SPAD值均高于常规尿素CK， 其中脲酶抑制剂NBPT 持绿性最强，SPAD 值较CK 高18.8%。

由此可知， 缓控释氮肥通过增加玉米千粒重与穗粒数，减缓玉米吐丝后40 d 至成熟期叶绿素SPAD值与叶面积指数（LAI）的降低，实现玉米产量的提高，脲酶抑制剂NBPT、LIMUS、树脂包衣尿素CU、脲甲醛肥料UF 增产效果优于硝化抑制DMPP。 因此，在辽东南地区施氮量180 kg/hm2的条件下， 使用缓控释肥料一次性基施氮肥能够满足当前产量水平条件下玉米的生长需求。