不同灌水定额下缓释氮肥与尿素混掺对玉米生长和产量及水肥利用效率的影响

陈梦茹 邢英英 张帆 邵雅婷 付锦涛 张香竹 王秀康

doi：10.7606/j.issn.1004-1389.2024.07.006

https：//doi.org/10.7606/j.issn.1004-1389.2024.07.006

收稿日期：2023-06-25  修回日期：2023-10-07

基金项目：国家自然科学基金（52169014，42107379 ）；延安大学研究生教育创新计划项目（YCX2023077）;延安大学大学生创新计划项目（D2022004）。

第一作者：陈梦茹，女，硕士研究生，研究方向为节水灌溉理论与技术。E-mail：1807041681@qq.com

通信作者：王秀康，男，博士，教授，研究方向为节水灌溉理论与技术。E-mail：wangxiukang@126.com

摘  要  为旱区建立玉米种植的高效水肥管理技术提供理论依据。通过玉米盆栽试验，设置3个灌水定额（W1：2 548 m3/hm2，W2：1 911 m3/hm2，W3：1 433 m3/hm2）和3个氮肥类型（U：尿素，UNS：尿素与缓释氮肥以纯氮含量比3∶7混掺，SRF：缓释氮肥），以不施氮肥W3灌溉量为对照（CK），研究不同灌水量和氮肥类型对玉米生长指标、产量及构成、灌溉水分利用效率（IWUE）及氮素利用效率（NUE）的影响。结果表明，氮肥类型与灌溉量及两者交互作用对玉米生长指标、单株干物质累积量、产量及产量构成要素、IWUE和NUE有显著影响（P<0.05）。不同氮肥类型处理下，W1水平下的平均玉米株高、叶面积、叶绿素含量、净光合速率、单株干物质累积量、产量及产量构成和NUE均显著高于W2和W3。同一氮肥类型在不同的灌溉量下对玉米生长的响应有所差异。W1灌溉水平下，SRF的平均产量较UNS和U分别提高2.01%和12.71%，但在W2和W3灌溉水平下，产量的整体趋势表现为UNS>SRF>U。处理W3UNS的IWUE最高，处理W1UNS的NUE最高。通过整体差异组合评价模型分析得出排名前两名的处理为W1SRF和W1UNS。综合分析，灌溉量2 548 m3/hm2的前提下，缓释氮肥或缓释氮肥与尿素混掺一次性基施，可同时兼顾玉米生长、产量和水肥利用效率。

关键词  玉米；尿素；缓释氮肥；水肥利用效率；产量；整体差异组合评价模型

玉米（Zea  mays L.）作为世界四大主粮作物之一，在确保全球粮食安全方面发挥着不可替代的作用［1］。陕北地区拥有广阔的地貌和独特的水热条件，是中国玉米种植的主产区之一［2］。合理的氮肥管理方式在确保作物稳产方面发挥着重要作用［3］。由于陕北地区劳动力短缺、人口老龄化等问题日趋严重，一次基施尿素成为该地区最普遍的氮肥管理方式，进而导致严重的负面环境效应，阻碍了该地区玉米产业发展［4］，因此，探索一种合理的氮肥施用方式是提高陕北地区玉米产量的关键措施。一次性缓释氮肥与尿素混掺基施技术是一种新型的氮肥施用技术，该技术广泛应用于作物生产实践中［5］。相比传统的底肥、追肥“一炮轰”的施肥方式，该技术不仅提升作物的产量和氮素利用效率，而且节约资源，减少追肥及劳动力的投入成本［6］。Guo等［7］通过大田试验研究控释尿素与普通尿素配施对玉米产量和水肥利用效率的影响发现，相比于单施尿素或控释尿素，两者配施可有效减少NO-3-N的淋失，提升水肥利用效率，提高产量。姬景红等［8］通过研究缓释尿素和普通尿素配施对春玉米产量和光合特性的影响表明，普通尿素与控释氮肥以一定比例配施能够提高穗位叶的叶绿素浓度和净光合作用速率，延缓玉米叶片的衰老，从而提升产量。另外，灌水量对氮肥的分解速率具有显著影响。合理的土壤含水量将调节缓释氮肥的分解速率，使其释放氮素的供应量与整个生育期玉米对氮素需求量相同步，提升玉米产量和氮素吸收量，减少土壤中养分残留［9］。有研究表明，合理的水分供应将增加植株根系生长和活力，提高作物对根区土壤养分的吸收利用，增加作物产量［10］。过量灌溉不仅不能提升作物产量，而且将会导致土壤盐碱化，恶化土壤环境，降低土壤肥力［11］。因此，合理的水分供应对提升作物产量，改善水肥利用效率至关重要。

目前，主成分分析法（PCA）、隶属函数分析法（MFA）、加权的理想点技术法（DTOPSIS）和灰色关联度分析法（GRA）等单一评价模型已经广泛应用于农业生产实践的综合评价过程中。然而，在实际评价和分析过程中，由于不同评价模型的评价机理、角度和侧重点的差异加之人为因素的干扰，最终导致单一评价模型的评价结果缺乏科学性和合理性。因此，为解决单一评价模型的评价结果不一致等问题，有学者提出利用合理的算法将多个单一评价模型的结果进行综合分析，使得评价结果更具有科学性［12］。然而，这种多个单一评价模型组合的综合评价方式在农业生产实践中应用较少，尤其是在陕北旱区玉米水肥管理方面。

以往对于缓释氮肥与尿素混掺的研究主要集中于不同施用方法、施用量、施用类型等单个因素或交互效应对玉米生长发育的影响，忽视了关于缓释氮肥与尿素混掺在不同灌溉水平下对玉米生长发育以及水肥利用效率的响应研究，尤其是在中国的陕北旱区区域，同时该地区也缺乏基于玉米生长、产量和水肥利用效率下的水肥管理的多目标优化研究。因此，本研究采用盆栽试验，将普通尿素与缓释氮肥混掺同尿素和缓释氮肥单独施用作比较，研究不同的氮肥类型和灌溉量及两者的交互作用对该地区玉米生长、产量和水肥利用效率的影响，同时结合整体差异组合评价模型对该地区玉米生长、产量和水肥利用效率进行同步优化，旨在探究适合于陕北旱区玉米生长的氮肥类型以及合理的灌溉量，为该地区玉米高产高效栽培提供科学依据与理论支撑。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验于2022年5月—10月在陕西省延安市延安大学生命科学学院试验基地（东经109°11′，北纬36°38′）遮雨棚下进行。试验站属于干旱半干旱大陆性季风气候。年均气温8.9 ℃，年平均降水量473 mm，主要集中在6月—9月，年蒸发量  1 800 mm 左右。试验供试土壤为该试验站  （10～40 cm土层）的土壤，土壤质地为砂壤土，土壤经过自然风干后，磨细过5 mm筛。供试土壤基本理化性质为：pH 8.43，铵态氮3.88 mg/kg，硝态氮10.13 mg/kg，速效磷18.56 mg/kg，速效钾110.23 mg/kg，有机质10.66 g/kg，土壤田间持水量24%。采用上底直径40 cm、下底直径  35 cm、高41 cm的水桶进行盆栽试验。

1.2  试验设计

试验设灌溉量和氮肥类型两个因子。参照当地灌溉额度和前人的研究结果［13-14］，试验设置灌溉量2 548 m3/hm2（W1）、1 911 m3/hm2（W2）和1 433 m3/hm2（W3）3个灌溉定额（I）；3种氮肥类型（NT）：尿素（U）、尿素与缓释氮肥以纯氮含量比3∶7混掺（UNS）和缓释氮肥（SRF），以不施肥且W3灌溉量为对照（CK），共10个处理（表1）。各处理重复5次。

试验所用氮肥为尿素（含N 46%）和缓释氮肥（含N 44%），磷肥为过磷酸钙（含P2O5 12%），钾肥为硫酸钾（含K2O 52%）。除尿素外（基追比为3∶7，追肥在拔节期进行），试验所用的其余肥料均以底肥与干土拌匀一次性施入，其中氮肥按每千克干土0.3 g 氮施入，磷肥和钾肥各按每千克干土0.2 g P2O5和0.2 g K2O施入。每盆装风干土（过5 mm的筛）40 kg，装土前在盆中插入两根直径为5 cm的PVC管用于灌水，盆底铺设细砂和纱网，并保证通风正常。风干土分层压实装入盆中，将体积质量控制在1.3 g/cm3，最后在盆表面铺设蛭石。供试玉米品种为‘郑单958，于2022年5月23日播种，10月2日收获。玉米在三叶期定苗，每盆留1株，在定苗后进行水分控制。根据玉米生育期，不同定额灌水量分多次灌入，使用量筒精确控制各盆灌水量，每间隔  3 d灌水1次。

1.3  测定指标及方法

1.3.1  植株生长生理指标测定  分别在玉米生长的苗期（S1，25 d）、拔节期（S2，40 d）、吐丝期（S3，65 d）、灌浆期（S4，80 d）和成熟期（S5，  100 d）测定株高、叶面积以及穗位叶叶绿素含量和穗位叶净光合作用速率（未抽穗前测定部位均为植株最上层第1片完全展开的叶片），每处理重复5次。用卷尺测定株高；用直尺测定单个叶片长和宽后，采用公式（长×宽×0.75）计算总叶面积［15］；用分光光度法测定穗位叶叶绿素含量；用CIRAS-3便携式光合作用测定系统于上午  8：00—11：00测定穗位叶净光合作用速率［16］。

1.3.2  植株单株干物质累积量和产量测定  在玉米成熟期，每处理重复5次，测定单株干物质累积量和产量。用剪刀按植株茎、叶、根、穗轴+苞叶和籽粒将植株分为5部分，清洗土壤后，晾干装档案袋，分别于105 ℃的烘箱中杀青，并在75 ℃下干燥至恒量，用电子天平称量各组织干物质累积量。玉米收获后记录每穗粒数和每行粒数，测量穗长、穗粗和秃尖长，风干脱粒后，最终折算成含水率为14%的籽粒百粒质量和产量［17］。

1.3.3  植株水肥利用效率计算  灌溉水分利用效率（IWUE，kg/m3）和氮素利用效率（NUE，  g/g）计算公式［18］如下：

IWUE=Y/I

NUE=Y/NT

式中：Y为玉米籽粒产量（g），I为玉米生长期的灌溉量（m3），NT为玉米全株氮素吸收量（g）。

1.3.4  综合评价方法  由于单一评价方法评价角度和评价机理的侧重点不同，对于同一事物的客观事实很难作出准确的综合评价，因此评价结果存在一定的差异。为解决此类多种评价结果不一致问题，采用整体差异组合评价模型（ODCEM）来将多种单一评价方法的结果进行整合，得到最终的评价结果，使得评价结果更加科学客观。本试验分别采用PCA、MFA、DTOPSIS和GRA  4种单一的评价方法对各处理优劣程度进行单独评价［19］。利用各单独评价方法的评价值构建原始矩阵，对原始矩阵进行归一化处理，得到标准化矩阵的实对称矩阵；计算实对称矩阵的最大特征值和对应的标准特征向量；根据标准特征向量求得组合权向量，进而求得评价对象的整体差异组合评分［20］。

1.4  数据处理

采用Microsoft excel 2010对数据进行整理和绘制图形；采用SPSS 23.0进行方差分析，用Duncans新复极差法分析显著性。

2  结果与分析

2.1  不同灌溉量和氮肥类型对玉米生长生理指标的影响

2.1.1  对玉米株高的影响  表2显示，随着生育期的不断推进，玉米株高明显增加，S2到S3时期株高的增速最大。灌溉量和氮肥类型对整个生育期的玉米株高有极显著影响（P<0.01），两者交互对S4时期的玉米株高有显著影响（P<  0.05）。在整个玉米生育期，不同的氮肥类型处理下，株高与灌溉量呈正相关关系，W1水平下的平均株高分别比W2和W3高6.30%和13.17%。S1时期，处理W1U的株高最高（72.40 cm），比CK处理高32.53%，但与处理W1UNS间无显著差异。S1时期后，UNS呈现出较好的促进株高提升的效果，在S2、S3、S4和S5时期，W2和W3的水平下，UNS的平均株高比U高5.25%、  6.34%、5.47%、5.50%和6.97%、5.56%、  4.38%、5.52%，比SRF高9.00%、2.41%、  3.25%、3.35%和12.85%、2.47%、1.53%、  1.96%，但在S2时期后，W1水平下平均株高的整体趋势为SRF>UNS>U，处理W1SRF的株高在S3、S4和S5时期最高，分别为224.67、  227.00和217.10 cm。

2.1.2  对玉米叶面积的影响  表3表明，灌溉量和氮肥类型对整个生育时期的玉米叶面积有极显著影响（P<0.01），两者交互对S1、S4和S5时期的玉米叶面积有显著影响（P<0.05）。随着生育期的推进，玉米叶面积呈先增加后降低的变化趋势，在S4时期达最高值，另外从S2到S3时期的叶面积增速最大。与CK相比，各处理的叶面积有不同程度的增加。不同的氮肥类型处理下，随着灌溉量的不断增加，叶面积持续增大，W1水平下的平均叶面积分别比W2和W3高2.88%和11.81%。在S1时期，处理W1U的叶面积最大（1 094.59 cm2），相比于处理CK高22.77%。在S3、S4和S5时期，W1水平下平均叶面积的整体趋势为SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下平均叶面积的整体趋势为UNS>SRF>U。处理W1SRF的叶面积在S3、S4和S5时期最高，分别为8 318.38、8 363.57和7 641.77 cm2，但未与处理W1UNS间产生显著差异。

2.1.3  对玉米叶片叶绿素含量的影响  表4表明，灌溉量和氮肥类型对整个生育时期的玉米叶片叶绿素含量有极显著影响（P<0.01），两者交互对S3、S4和S5时期的玉米叶片叶绿素含量有极显著影响（P<0.01）。随着玉米生育期的推进，叶片叶绿素含量呈先增加后降低的趋势，各处理在S3或S4时期达最高值。相比于CK，适量的灌溉和施肥均会提升叶绿素含量。在S1时期，相同的灌溉水平，U水平下的平均叶绿素含量分别比UNS和SRF高5.01%和15.99%。处理W1U的叶绿素含量在S1时期最高（0.910   mg/g），相较于CK增加67.59%，但与处理W1UNS间无显著差异。在S2时期，不同灌溉水平下的平均叶绿素含量整体趋势表现为UNS>U>SRF。S2时期后，W1水平下平均叶绿素含量整体趋势表现为SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下，整体趋势表现为UNS>SRF>U。处理W1SRF在S3、S4和S5时期的叶绿素含量最高，相比于CK处理分别增加89.60%、  94.99%和125.35%。在整个生育期中，不同氮肥类型处理下，灌溉量与玉米叶片叶绿素含量呈正相关关系，W1水平下的平均叶绿素含量分别较W2和W3提高6.90%和39.23%。

2.1.4  对玉米净光合速率的影响  从表5可知，灌溉量和氮肥类型对整个生育时期的玉米净光合作用速率有极显著影响（P<0.01），两者交互对S3、S4和S5时期的玉米净光合作用速率有极显著影响（P<0.01）。随着生育期的推进，玉米净光合速率呈先升高后降低的单峰变化趋势，各处理在S4时期达峰值，其中处理W1SRF的净光合速率最高，相比于CK高23.83%。不同氮肥类型处理下，W1水平下的平均净光合速率分别比W2和W3高5.40%和13.07%。在S1时期，相同的灌溉水平下，U水平的平均净光合速率分别比UNS和SRF高2.45%和8.45%。处理W1U的净光合速率在S1时期最高［32.90 μmol/（m2·s）］，相比于CK处理高32.13%，但与处理W1UNS、W2U间无显著差异。在S2时期，不同灌溉水平下的平均净光合速率整体趋势表现为UNS>  U>SRF。S2时期后，W1水平下的平均净光合速率整体趋势表现为SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下整体趋势表现为UNS>SRF>U。在S3、S4和S5时期，处理W1SRF最高，相比于处理CK分别高22.42%、23.83%和28.45%。

2.2  不同灌溉量和氮肥类型对玉米单株干物质累积量的影响

图1表明，灌溉量、氮肥类型以及两者交互对玉米单株干物质累积量有极显著影响（P<  0.01）。各处理间单株干物质累积量有显著差异（P<0.05）。从整体上来看，各组织器官单株干物质累积量表现为籽粒>茎>叶>穗轴+苞叶>根。处理W1SRF的单株干物质累积量最高，达358.30 g，相比于CK高64.03%，但与处理W1UNS间无显著差异。在不同氮肥类型处理下，随着灌溉量的增加，单株干物质累积量持续增加，W1水平下的平均单株干物质累积量分别比W2和W3高10.18%和30.91%。不同灌溉水平下，同一氮肥类型对单株干物质累积量的影响表现出不同的效果，W1水平下，平均单株干物质累积量整体趋势表现为SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下整体趋势表现为UNS>SRF>U。

图柱上不同小写字母表示不同处理间各组织器官单株干物质累积量差异显著（P<0.05），不同大写字母表示不同处理间总单株干物质累积量差异显著（P<0.05）

Different lowercase letters withinbar graphs indicate significant differences in dry matter accumulation in various organs of plants   among different treatments （P<0.05），and different uppercase letters on the bar graphs indicate significant differences in total dry matter accumulation per plant among different treatments （P<0.05）

2.3  不同灌溉量和氮肥类型对玉米产量及产量构成的影响

表6表明，除行粒数外，灌溉量和氮肥类型对产量及产量构成的各指标有极显著影响（P<  0.01），另外，灌溉量和氮肥类型两者交互对百粒质量有极显著影响（P<0.01），对秃尖长和穗粒数有显著影响（P<0.05），说明不同氮肥类型在不同的灌溉量下对百粒质量的影响有极显著差异，对秃尖长和穗粒数的影响有显著差异。处理W1SRF的产量最高，达173.98 g，比CK高  78.39%，但与处理W1UNS间无显著差异。在不同氮肥类型处理下，随着灌溉量的增加，玉米产量不断提高，W1水平下的平均玉米产量分别比W2和W3高12.37%和35.35%。从氮肥类型角度来看，同一氮肥类型在不同的灌溉量下对产量的响应有所差异，W1水平下，SRF的平均产量较UNS和U分别提高2.01%和12.71%，但在W2和W3水平下整体趋势表现为UNS>SRF>U。

不同灌溉量和氮肥类型下各处理的产量构成各指标存在显著差异（P<0.05），其中处理W1SRF的穗粗、穗长和行粒数最高，分别为  46.12 mm、15.13 cm和33.67粒，且与处理W1UNS和W2UNS间无显著差异（P>0.05）。在不同氮肥类型处理下，W1水平下的平均百粒质量分别比W2和W3高7.41%和23.88%。同一氮肥类型在不同灌溉水平下对产量构成各指标有不同的响应，W1水平下平均穗粒数整体趋势表现为SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下整体趋势表现为UNS>SRF>U。另外，处理W1SRF、W1UNS和W2UNS间的秃尖长无显著差异（P>0.05）。

2.4  不同灌溉量和氮肥类型对玉米水、肥利用效率的影响

图2所示，各处理间IWUE和NUE存在显著差异（P<0.05）。灌溉量对IWUE和NUE有极显著影响（P<0.01）。处理W3UNS的IWUE最高，为7.50 kg/m3，显著高于其他处理，处理W1U的IWUE最低。在不同氮肥类型处理下，随着灌溉量的增加，IWUE呈持续降低的趋势，W3水平下的平均IWUE分别比W1和W2高31.36%和10.71%。不同灌溉水平下，相同氮肥类型对IWUE的响应有所差异，W1水平下，平均IWUE整体趋势表现为SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下，IWUE整体趋势表现为  UNS>SRF>U。处理W1UNS的NUE最高，为  62.992    g/g，相比于CK高24.29%，但与处理W1SRF、W1U间无显著差异。在不同氮肥类型处理下，W1水平下的平均NUE分别比W2和W3高  9.16%和12.37%。相同灌溉水平下，平均NUE的整体趋势表现为UNS>SRF>U。

2.5  各指标相关性分析

由表7可知，玉米籽粒产量与玉米株高、叶面积、叶绿素含量、净光合作用速率、单株干物质累积量、NUE呈极显著正相关关系（P<0.01），相关系数为0.83～0.98，与IWUE呈负相关关系。株高与叶面积、叶绿素含量、净光合作用速率、单株干物质累积量、NUE呈极显著正相关关系  （P<0.01），相关系数分别为0.90、0.92、0.88、  0.94、0.82，与IWUE呈负相关关系，相关系数为-0.31。叶面积与叶绿素含量、净光合作用速率、单株干物质累积量呈极显著正相关关系  （P<0.01），与NUE呈显著正相关关系（P<  0.05）。叶绿素含量与净光合作用速率、单株干物质累积量呈极显著正相关关系（P<0.01），与NUE呈显著正相关关系（P<0.05）。净光合速率与单株干物质累积量、NUE呈极显著正相关关系（P<0.01），相关系数分别为0.94、0.79。单株干物质累积量与NUE呈极显著正相关关系（P<0.01），相关系数为0.88。然而，IWUE与各生长指标均呈负相关关系，但均未达到显著水平。

2.6  基于整体差异组合评价模型的玉米水、肥管理方案优化

分别采用PCA、MFA、DTOPSIS和GRA对不同水、肥管理下玉米株高、叶面积、叶绿素含量、净光合作用速率、单株干物质累积量、穗粗、穗长、百粒质量、穗粒数、行粒数、籽粒产量、秃尖长、IWUE和NUE进行分析评价，随之结合多种单一评价方法所得到的评价结果评价值，构建原始矩阵，利用ODCEM对各处理进行综合评价，得到各处理优劣排序。由评价结果可以看出，利用4种单独评价方法获得的评价排序结果略有差异，说明不同评价方法之间存在一定的相关性。因此，进一步采用ODCEM对4种单独模型的评价值进行综合评价，评价结果见表8，处理W1SRF和处理W1UNS在本次试验中分别排名第1和第2。

3  讨  论

植株生长生理状况优劣直接影响作物干物质积累和产量［21］。在本研究中，玉米籽粒产量与株高、叶面积、叶绿素含量、净光合作用速率、单株干物质累积量呈极显著正相关关系。在不同的氮肥类型处理下，W1水平下的平均株高、叶面积、叶绿素含量和净光合速率显著提高，这与Xing等［22］研究结果一致，这可能是由于处于干旱胁迫环境下的作物，叶片气孔形态受损，减少CO2气体的扩散和胞间CO2浓度，严重限制作物根部正常生长发育，阻碍对土壤水分和养分的吸收利用，影响作物生长。在玉米生长的早期阶段（S1和S2时期），U和UNS水平下的各生长生理指标高于SRF，这主要是因为当U和UNS施入土壤后，土壤中的脲酶可将尿素迅速水解，直接提升作物根区土壤有效氮的吸收利用，促进前期阶段玉米的生长发育［23］。另外，本研究发现在玉米生长后期（S2时期后），W1水平下SRF将更有利于玉米生长和单株干物质累积量，但在W2和W3水平下玉米生长和单株干物质累积量的整体趋势为UNS>SRF>U，这一结果与Guo等［24］的研究相似，这可能是由于UNS的释放需要一定的时间，可向作物根际长期缓慢地持续提供氮素，同步了作物整个生育期氮素需求，从而缓解了因干旱胁迫给作物所带来的不利影响，促进作物生长和干物质量累积，但在充分灌溉条件下，其促使SRF全面水解，从而在整个生育期向玉米根际周围提供充分氮素，促进作物生长［25］。

水是驱动作物产量形成的主要因素，过量和亏缺灌溉均会影响作物产量的形成［26］。在本研究中，不同氮肥类型处理下，W1水平下的平均产量分别比W2和W3提升了12.37%和35.35%，这与Wang等［27］研究结果有所差异，产生这一结果可能是由于陕北地区充足且高强度的光热条件加剧了玉米生育期中无谓的水分散失，因此需要更多的水分补给来缓解干旱所带来的不利影响，确保作物稳产。先前有研究表明，UNS可有效缓解水分亏缺条件下对玉米产量及产量构成所造成的不利影响［28］。在本研究中，W2和W3水平下UNS显著提升作物产量及产量构成因素。这主要是因为当施用肥料为U时，其被脲酶迅速水解，引起短暂的土壤肥性，但导致玉米生殖生长阶段根际氮素供应不足，造成减产［29］；在水分亏缺环境下，当施用SRF时，由于该类型肥料外层附着一层涂层材料，阻碍肥料水解所需的水分传输路径，造成玉米生长发育前期氮素供应不足，影响玉米前期营养生长［30］；但当施用UNS后，其可较好地调控根际土壤氮素供应状况，与U相比，UNS可有效延长土壤肥力，增加植株氮素吸收，提升玉米产量，与SRF相比，UNS可保证玉米生育早期阶段充分的氮素供应，促进植株生育早期氮素吸收，延缓植株早衰，提升生育后期氮素转运，因此，施用UNS可较好地同步整个生育期中根际土壤氮素供应和玉米氮素的需求，增强作物根部水分和养分吸收能力，提高产量［31］。在本研究中，处理W1SRF的产量最高，产生这一结果的原因主要是在较湿润的作物根区土壤环境下，SRF缓慢持续的向作物根际供应氮素，同步了玉米整个生育期氮素需求量，有利于产量形成。因此，从农业实践应用角度考虑，SRF可推荐于降雨量充足的区域选用。另外，灌溉量和氮肥类型两者交互对百粒质量有极显著影响（P<0.01），说明氮肥类型对玉米百粒质量的响应因灌溉量不同将有所差异。

土壤中的硝态氮和铵态氮是植物可直接吸收利用的两种氮素形式，也是土壤无机氮的主要组成部分，对植物正常生长发育起着重要作用［32］。先前有研究表明，普通尿素与缓释尿素混掺可缓解水分胁迫对植株的影响，使土壤中无机氮含量维持在较高的水平，以保证作物生育后期氮素供应，提升NUE和产量［33-34］，这与本研究结果一致。本研究表明，在相同灌溉水平下，UNS的平均NUE分别比U和SRF高4.28%和0.85%，同时UNS的籽粒产量分别比U和SRF高  16.33%和5.54%。氮肥在施入土壤后经水解转化为无机氮供植物吸收利用，因此土壤含水量水平高低直接影响根际土壤氮素供应［35］。在本研究中，灌溉量对NUE有极显著影响，不同氮肥处理下，W1水平下的平均NUE显著高于W2和W3，产生这一结果的原因主要有两个方面，首先，充分的灌水量将明显提升植株根密度和根系活力，提高对土壤中水分和养分的吸收量，提升氮素利用效率和产量；其次，在较高的灌溉水平下，氮肥的水解速率得以提升，尤其是SRF，因此保证了生育后期充足的氮素供应，以提升产量。提高水分利用效率是实现旱区农业可持续发展的关键。在本研究中，灌溉量对IWUE有极显著影响，这与李淼等［36］研究结果一致。

单一处理难以同时兼顾玉米生长、高产和高水肥利用效率，而基于多个指标的综合分析与评价能有效地克服单个指标评价片面的问题，使得研究结果更具有科学性和客观性［37］。利用PCA、TOPSIS、MFA和GRA对多个目标进行综合评价已广泛应用于多个领域［38-39］。然而，单一的评价方式在农业实践过程中会对评价结果造成一定的误差，为了保证评价结果的可靠性和合理性，有必要采用多个评价模型进行综合评价。针对此类问题，有学者对独立模型间相组合的相关性和实用性进行了探讨研究，其中包括在单一评价方法的组合评价值结论基础上再次进行二次组合评价，但这种方法也会增加计算和模型的复杂性。每一种单一的评价方法都有着不同的评价角度，其所评价出的结果也会产生差异，组合评价则可以克服单一评价方法的局限性，本研究在4种单一评价模型评价结果的基础上，进一步采用整体差异组合评价模型将4种单一评价模型的评价值进行二次组合综合评价，得到最终的评价结果。这种评价模型和评价结果克服了多种单一评价方法评价结果不一致的问题，极大地利用了不同评价模型结果的信息，使结果更加客观准确，可用于玉米的水肥管理决策。评价结果表明，处理W1SRF（2 548 m3/hm2灌水量下配施SRF）或W1UNS（2 548 m3/hm2灌水量下配施UNS）可作为最佳灌溉量和氮肥类型，但由于氮肥在土壤中分解受多种因素影响，因此还需要进一步的田间试验过程中加以优化。

4  结  论

在每千克干土施入0.3 g氮的前提条件下，灌溉量为2 548 m3/hm2与缓释氮肥或缓释氮肥与尿素混掺一次性基施的水肥管理组合，可同时确保盆栽玉米获得最佳的生长、产量和水肥利用效率。该研究结果可为陕北旱区玉米种植时选择最佳氮肥管理方式提供科学依据。

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Effects of Slow-release Nitrogen Fertilizer and Urea Blending

on Maize Growth， Yield and Water-fertilizer Use Efficiency under Different Irrigation Levels

CHEN  Mengru，XING Yingying，ZHANG Fan，SHAO Yating，FU Jintao，ZHANG Xiangzhu  and WANG Xiukang

（College of Life Sciences，Yanan  University，Yanan Shaanxi  716000，China）

Abstract  To provide a theoretical basis for  the efficient water and fertilizer management technology of maize cultivation in arid regions，maize pot experiments were conducted.Three irrigation quotas （W1：  2 548 m3/hm2，W2：1  911 m3/hm2，W3：1 433 m3/hm2） and three nitrogen fertilizer types （U：urea，UNS：urea mixed with slow-release nitrogen fertilizer in a nitrogen content ratio of 3∶7，SRF：slow-release nitrogen fertilizer） were set，the irrigation amount without nitrogen fertilizer application （W3） was used as the control （CK）.The effects of different irrigation amounts and nitrogen fertilizer types on maize growth index，yield and composition，irrigation water use efficiency （IWUE） and nitrogen use efficiency （NUE） were investigated.The results showed significant effects of nitrogen fertilizer types，irrigation levels，and their interaction on maize growth index，dry matter accumulation per plant，yield and yield components，IWUE and NUE （P<0.05）.The average maize plant height，leaf area，chlorophyll content，net photosynthetic rate，dry matter accumulation per plant，yield and yield components and NUE of W1 treatment were significantly higher than those of W2 and W3 treatments under different N fertilizer treatments.The response of the same nitrogen fertilizer type to maize growth differed under different irrigation levels.Under W1 irrigation level，the yield of SRF was   2.01% and 12.71% higher than those of UNS and U，respectively.However，under W2 and W3 irrigation levels，the overall trend of yield was showed as UNS>SRF>U.The IWUE of W3UNS treatment and the NUE of W1UNS treatment were the highest.Based on the overall difference combination evaluation model，the top two treatments were W1SRF and W1UNS.When the irrigation amount is 2 548 m3/hm2，and slow-release nitrogen fertilizer or a blend of slow-release nitrogen fertilizer and urea was applied once as base fertilizer，maize growth，yield and water and fertilizer utilization efficiency can be taken into account simultaneously.

Key words  Maize; Urea; Slow-release nitrogen fertilizer; Water-fertilizer use efficiency; Yield;   Overall difference combination evaluation model

Received   2023-06-25    Returned  2023-10-07

Foundation item  The National Natural Science Foundation of China （No.52169014，No.42107379）; The Graduate Education Innovation Project of Yanan University （No.YCX2023077）; Innovation Program for Students of Yanan University（No.D2022004）.

First author  CHEN Mengru，female，master student.Research area：water-saving irrigation theory and technology.E-mail：1807041681@qq.com

Corresponding   author  WANG  Xiukang，male，Ph.D，professor.Research area：water-saving irrigation theory and technology.E-mail：wangxiukang@126.com

（责任编辑：史亚歌  Responsible editor：SHI Yage）