張倩，張烈，崔如清，劉琪，杜錦，曹高燚，田秀平, 通信作者

氮肥對(duì)青貯玉米產(chǎn)量及青飼品質(zhì)的影響

張倩1，張烈2，崔如清2，劉琪1，杜錦1，曹高燚1，田秀平1, 通信作者

（1. 天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300384；2. 天津中天大地科技有限公司，天津 300384）

研究氮肥對(duì)青貯玉米籽粒產(chǎn)量和青飼品質(zhì)的影響，探討氮肥更有效的利用效率。以青貯玉米‘津貯100’為試驗(yàn)材料，設(shè)0、80、160、240和320 kg/hm25個(gè)施氮水平，測(cè)定不同施氮處理玉米籽粒產(chǎn)量、籽粒和莖葉粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和淀粉含量。結(jié)果表明，施氮量為240 kg/hm2時(shí)玉米產(chǎn)量最高，達(dá)11 044.28 kg/hm2，產(chǎn)量增幅為 11.82%；施氮量為160 kg/hm2時(shí)玉米莖葉、籽粒中的粗蛋白和淀粉含量都達(dá)最高，較不施氮肥處理分別提高了22.17%、9.99%、5.90%、19.05%。籽粒和莖葉中的中性洗滌纖維含量以施氮量為0和80 kg/hm2時(shí)最低。莖葉中酸性洗滌纖維含量在施氮量0～160 kg/hm2范圍內(nèi)最低。籽粒中酸性洗滌纖維含量以不施氮處理最低。在一定氮肥施用范圍內(nèi)，玉米產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，但飼用品質(zhì)隨施氮量增加而降低。‘津貯100’玉米在施用適量磷肥和鉀肥的同時(shí)，產(chǎn)量和總干物質(zhì)量均以施氮量為240 kg/hm2時(shí)最高；從品質(zhì)性狀來看，減少氮肥施用量是提高青貯玉米飼用品質(zhì)的有效途徑，施氮量以160 kg/hm2為宜。

氮肥；青貯玉米；產(chǎn)量；青飼品質(zhì)

施用氮肥是提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的主要技術(shù)之一，也是玉米品質(zhì)調(diào)控措施之一，隨氮肥施用量的增加玉米產(chǎn)量有大幅度的提高[1-4]。適宜的氮肥施用量是促進(jìn)玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的有效措施。玉米是需氮量較高的作物，施用氮肥顯著提高了玉米的生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量以及飼用營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[5-6]。養(yǎng)分的吸收是植物干物質(zhì)累積的前提。圍繞氮高效玉米品種之間的差異，有研究表明，施氮處理的玉米葉面積指數(shù)和干物質(zhì)累積量均顯著高于不施氮處理[7-9]。趙靚等研究表明，當(dāng)施氮量為375 kg/hm2時(shí)，滴灌模式下春玉米葉片和籽粒中的氮素積累量最高[10]。王寅等和馬星竹等研究表明，玉米產(chǎn)量隨施氮量的增加而顯著提高，但是過度施用氮肥會(huì)導(dǎo)致氮肥利用率下降[2，11]。葉東靖等研究表明，過量施氮既不能提高玉米籽粒產(chǎn)量，也不能提高植株對(duì)氮素的吸收。氮素利用率下降，導(dǎo)致不被作物吸收利用的養(yǎng)分進(jìn)入環(huán)境，直接或間接地對(duì)環(huán)境產(chǎn)生潛在威脅[12]。施氮過多也會(huì)抑制玉米生育后期植株保護(hù)酶活性，降低籽粒品質(zhì)[13-14]。盡管氮肥施用量對(duì)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響報(bào)道較多，但由于玉米品種、土壤類型及地區(qū)等的差異，對(duì)氮肥的需求量也有所不同。本研究旨在通過分析氮肥對(duì)青貯玉米籽粒產(chǎn)量和青飼品質(zhì)的影響，探討氮肥更有效的利用效率，找出氮肥最佳施用量，為玉米高產(chǎn)、高青貯品質(zhì)及氮肥的高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)設(shè)在天津市靜海區(qū)良種場(chǎng)（北緯N38°59′2.29″東經(jīng)E116°59′6.07″）試驗(yàn)田內(nèi)，供試土壤為潮土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)32.26 g/kg，全氮 2.15 g/kg，堿解氮169.14 mg/kg，全磷（P）1.08 g/kg，有效磷（P）45.47 mg/kg，全鉀1.03 g/kg，有效鉀（K）119.73 mg/kg，pH（H2O）8.2。供試材料為天津市主推青貯玉米品種之一‘津貯100’（冀審玉20170063）。供試肥料氮肥為尿素（總N≥46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5≥12%），鉀肥為氯化鉀 （K2O≥50%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。小區(qū)面積為18 m2，每小區(qū)6行，行長(zhǎng)5 m，行距60 cm，株距28 cm。共設(shè)置N1（0 kg/hm2）、N2（80 kg/hm2）、N3（160 kg/hm2）、N4（240 kg/hm2）和N5（320 kg/hm2）5個(gè)施氮水平，施肥量見表1。每個(gè)處理3次重復(fù)，鉀肥、磷肥以基肥方式一次性施入，氮肥分2次施用，其中，基肥占40%，追肥60%在玉米拔節(jié)期施用。

表1 試驗(yàn)施肥量 kg/hm2

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 生長(zhǎng)、生理指標(biāo)的測(cè)定

株高：于收獲期選取5株代表性植株，用卷尺測(cè)量其莖節(jié)基部到植株頂部的長(zhǎng)度，以厘米表示，取平均值。

葉綠素含量及葉片氮含量：吐絲期用植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀（TYS-3N）對(duì)穗位葉的葉綠素含量及葉片氮含量進(jìn)行測(cè)定。

穗位葉光合指標(biāo)：采用便攜式光合儀在抽雄期陽(yáng)光充足時(shí)段選取3片穗位葉進(jìn)行測(cè)量，取平均值。

葉片水分利用率＝光合速率/蒸騰速率

1.3.2 青貯玉米產(chǎn)量性狀的測(cè)定

于蠟熟期在每小區(qū)第3行中部隨機(jī)選取10株植株測(cè)定單株鮮重，留茬高度10 cm，計(jì)算鮮物質(zhì)產(chǎn)量。將10株帶回實(shí)驗(yàn)室，于烘箱105 ℃殺青30 min，然后在65 ℃條件下烘干至恒重，計(jì)算干物質(zhì)產(chǎn)量。并將全株混合粉碎（后面用莖葉表示全株）后測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)。

于完熟初期在每小區(qū)第4行中部隨機(jī)選取10株植株測(cè)定果穗質(zhì)量，帶回風(fēng)干后稱重，并在室內(nèi)對(duì)產(chǎn)量性狀進(jìn)行測(cè)定，對(duì)籽粒粉碎后進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定。

1.3.3 青貯玉米品質(zhì)的測(cè)定

將上述籽粒和全部植株兩種樣品，分別過 10 目（1.65 mm）和 40 目（0.35 mm）篩，進(jìn)行粗蛋白、淀粉、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）指標(biāo)的測(cè)定（表2）。

表2 青貯玉米品質(zhì)的測(cè)定方法

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)‘津貯100’玉米生長(zhǎng)、生理特性的影響

2.1.1 施氮量對(duì)‘津貯100’玉米葉片葉綠素、氮含量及株高的影響

施氮量影響作物同化物的積累。從表3可以看出，在施用一定量磷肥（P2O575 kg/hm2）和鉀肥（K2O 70 kg/hm2）基礎(chǔ)上，不同施氮處理玉米葉片葉綠素含量、氮含量和株高變化趨勢(shì)一致，隨施氮量的增加，葉綠素和氮含量及株高均呈先增后減趨勢(shì)。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析得出，玉米葉片葉綠素含量N4處理顯著高于N2處理，N3與N5處理間差異不顯著；葉片氮含量N4處理顯著高于N3處理，N2與N5處理間差異不顯著；株高N4和N5處理顯著高于N2和N3處理，N4與N5處理間差異不顯著，N2與N3處理間差異不顯著，3種指標(biāo)均為施氮肥處理顯著高于不施氮處理。表明‘津貯100’玉米在常規(guī)施磷和施鉀情況下，葉片葉綠素、氮含量和株高并不隨施氮量的增加而增加。

表3 不同施氮量對(duì)‘津貯100’玉米葉片葉綠素等的影響

注：表中同列不同小寫英文字母表示在0.05水平下差異顯著。下同

2.1.2 施氮量對(duì)‘津貯100’凈光合速率等的影響

光合速率是光合作用強(qiáng)弱的一種標(biāo)志，光合速率越高表明在一定條件下青貯玉米的同化物積累量越大，有助于提高青貯玉米的產(chǎn)量。凈光合速率代表植物積累同化物的速率，是植物正常生長(zhǎng)的指征性參數(shù)。在常規(guī)施磷肥、鉀肥情況下，N3、N4和N5處理的凈光合速率較高，N3、N4、N5處理間差異不顯著，N3、N4處理顯著高于N1、N2處理（圖1A）。綜合分析，提高氮肥施用量可在一定范圍內(nèi)增加‘津貯100’玉米葉片凈光合速率，但增加比例并不與氮肥施用量呈正相關(guān)關(guān)系。

從圖1B看出，‘津貯100’玉米蒸騰速率在N2、N3和N4處理間差異不顯著，三者顯著高于N1和N5處理，N1和N5處理間存在顯著差異。

氣孔導(dǎo)度是指氣孔張開的程度。植物通過調(diào)度氣孔張開或者閉合狀態(tài)來調(diào)控光合作用中二氧化碳的吸收以及蒸騰作用中水分的流失，即CO2進(jìn)入葉片的速度影響光合作用，能夠直接映射出植物光合特性的強(qiáng)弱。從圖1C看出，玉米葉片氣孔導(dǎo)度在不同施氮處理間呈先升后降的趨勢(shì)，N4處理最高，顯著高于其他4個(gè)處理，N3處理次之，但也顯著高于N1、N2、N5處理。

水分利用效率與植物光合作用及呼吸作用都密切相關(guān)。從圖1D看出，玉米葉片水分利用效率N4處理顯著高于其他處理，N3處理顯著高于N1和N2處理，N1和N2處理間也達(dá)到5%差異水平。

2.2 施氮量對(duì)‘津貯100’玉米產(chǎn)量性狀的影響

從表4可知，在常規(guī)施用磷肥和鉀肥情況下，不同氮肥施用量對(duì)‘津貯100’穗行數(shù)沒有影響，不同施肥處理玉米平均穗行數(shù)為14.33～14.67行，各處理間差異不顯著；玉米行粒數(shù)N4和N5處理間差異不顯著，但顯著高于其他處理，N3、N2和N1處理間均達(dá)顯著差異；玉米穗長(zhǎng)N4處理顯著高于N3、N2和N1處理，N5處理顯著高于N1處理，N3、N2處理間沒有差異；玉米果穗的禿尖長(zhǎng)度N1處理同其他處理間均達(dá)顯著差異，N3和N2處理間差異不顯著，但同N4和N5處理間均達(dá)顯著差異；玉米百粒重N4、N2、N3和N5處理間差異不顯著，但均顯著高于N1處理；產(chǎn)量在5種氮肥處理之間均達(dá)顯著差異；N4處理的干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于其他處理，N5處理干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于N1、N2和N3處理，N1、N2和N3處理間沒有顯著差異。

通過對(duì)不同施氮水平處理產(chǎn)量性狀分析可以看出，‘津貯100’玉米產(chǎn)量和總干物質(zhì)量均以施氮量240 kg/hm2最高，施氮量為320 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量和總干物質(zhì)量卻顯著低于施氮量240 kg/hm2時(shí)的水平。

表4 不同氮肥施用量對(duì)‘津貯100’玉米產(chǎn)量等的影響

2.3 施氮量對(duì)‘津貯100’玉米品質(zhì)的影響

從表5看出，‘津貯100’玉米莖葉和籽粒中的粗蛋白含量均隨施氮量的增加呈先增后降的趨勢(shì)。N3處理籽粒中粗蛋白含量最高，與N2處理差異不顯著，但顯著高于N1、N4和N5處理。N3處理籽粒粗蛋白含量比最低的N4處理增加了11.94%。N3處理莖葉粗蛋白含量最高，與N4處理無顯著差異，但顯著高于其他3個(gè)處理，N3處理的莖葉粗蛋白含量比N5處理增加了34.66%。

從表5還可看出，隨施氮量的增加，籽粒中淀粉含量總體上呈先增后降的趨勢(shì)。N3處理的籽粒淀粉含量顯著高于其他處理，且比最低的N1處理增加了19.05%。莖葉淀粉含量隨施氮量增加略有增加，但各處理間差異不顯著。

本研究中，施用氮肥顯著增加了籽粒和莖葉中的酸性洗滌纖維含量。隨著施氮量的增加，籽粒和莖葉中的酸性洗滌纖維含量也呈增加的趨勢(shì)。N4、N5處理籽粒酸性洗滌纖維含量最高，比不施氮處理增加了26.09%。N4、N5處理的莖葉酸性洗滌纖維含量也最高，顯著高于其他處理。N4處理比不施氮處理增加了21.00%。

表5可見，莖葉中的中性洗滌纖維含量隨施氮量的增加而增加，其中N5、N4和N3處理顯著高于N1和N2處理。籽粒中的中性洗滌纖維含量表現(xiàn)為隨施氮量的增加呈顯著增加的趨勢(shì)，其中N2和N1處理間差異不顯著，兩者均顯著低于其他3個(gè)處理。N3、N4和N5處理間無顯著差異。

通過對(duì)不同施氮水平處理玉米品質(zhì)性狀分析可以看出，‘津貯100’玉米籽粒中粗蛋白含量以施氮量80 kg/hm2和160 kg/hm2較高，淀粉含量以施氮量160 kg/hm2最高，綜合這兩個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，以施氮量160 kg/hm2為宜；‘津貯100’玉米籽粒中酸性洗滌纖維含量以不施氮處理最低，中性洗滌纖維含量以施氮量80 kg/hm2和不施氮處理最低，從這兩個(gè)品質(zhì)看以少施氮為宜；‘津貯100’玉米莖葉中粗蛋白含量以施氮量240 kg/hm2和160 kg/hm2較高，施氮量對(duì)莖葉中淀粉含量無顯著影響，從這兩個(gè)品質(zhì)看以施氮量160 kg/hm2為宜；‘津貯100’玉米莖葉中酸性洗滌纖維含量在0 kg/hm2和160 kg/hm2處理間變化不大，進(jìn)一步增施氮肥可顯著提高酸性洗滌纖維含量；‘津貯100’玉米莖葉的中性洗滌纖維含量在施氮量160 kg/hm2時(shí)顯著增加，綜合分析，其品質(zhì)指標(biāo)以施氮量80 kg/hm2比較適宜。

表5 不同施氮量對(duì)‘津貯100’玉米品質(zhì)的影響 %

3 討論

化肥作為農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的重要營(yíng)養(yǎng)元素在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中起著不可代替的作用。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年化肥施用量約為5 800萬t，占世界化肥總施用量的1/3[15]。適度施用化肥可有效提高土壤微生物量，但過度施用會(huì)降低土壤微生物中碳的含量[16]，并且會(huì)引起土壤酸化、鹽漬化等重大生態(tài)問題[17]。據(jù)2014年統(tǒng)計(jì)年鑒，天津地區(qū)化肥施用量為486.43 kg/hm2，其中氮肥為273.49 kg/hm2，屬于高施氮肥風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，造成了產(chǎn)區(qū)化肥資源高耗，面源污染形勢(shì)嚴(yán)峻。因此，在保障農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)不降低的情況下，合理施肥、控制化肥增長(zhǎng)是農(nóng)業(yè)從業(yè)者的當(dāng)務(wù)之急。

玉米是重要的糧食、飼料和工業(yè)原料作物[18]，其產(chǎn)量和品質(zhì)影響我國(guó)糧食安全和畜牧業(yè)發(fā)展，以科學(xué)的試驗(yàn)探究玉米高效生產(chǎn)方式，促進(jìn)玉米品質(zhì)和產(chǎn)量協(xié)同提升的同時(shí)，須注重對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。本研究結(jié)果表明，盡管增施高量氮肥能帶來較高的玉米產(chǎn)量和干物質(zhì)量，但玉米籽實(shí)、秸稈蛋白質(zhì)和淀粉含量并沒有顯著增加，同時(shí)酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量隨氮肥施用量增加而增加，降低了玉米青貯價(jià)值。此外，本試驗(yàn)結(jié)果表明，‘津貯100’玉米籽粒產(chǎn)量和干物質(zhì)量最大的處理不是施氮量最高的處理。作物生產(chǎn)在追求高產(chǎn)量的同時(shí)，必須注重將品質(zhì)與作物的特定用途相聯(lián)系，離開作物用途談品質(zhì)無實(shí)際意義。我國(guó)土壤類型差異較大，作物產(chǎn)量和品質(zhì)受土壤性質(zhì)影響很大，在考慮作物產(chǎn)量和品質(zhì)時(shí)，也要考慮施肥對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，除了根據(jù)土壤養(yǎng)分含量和作物需肥規(guī)律合理施肥外，還應(yīng)在增施有機(jī)肥的情況下，依據(jù)土壤性質(zhì)選擇合適的化學(xué)肥料，防止造成環(huán)境污染。本研究所選定的試驗(yàn)區(qū)域土壤pH較高，不應(yīng)選擇氨態(tài)氮肥，否則容易造成氨的揮發(fā)，導(dǎo)致大氣污染。另外，在氮肥施用方式上，必須注重深施覆土，避免錯(cuò)誤施用氮肥造成N2O的揮發(fā)而影響大氣環(huán)境。

‘津貯100’玉米在常規(guī)施用定量鉀肥（K2O 70 kg/hm2）和磷肥（P2O575 kg/hm2）基礎(chǔ)上，玉米葉片葉綠素含量、氮含量、株高、凈光合速率、行粒數(shù)、穗長(zhǎng)、百粒重、籽粒產(chǎn)量和總干物質(zhì)量等均以施氮量240 kg/hm2時(shí)最高，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果相近[19-20]。籽粒粗蛋白、淀粉以及莖葉粗蛋白和淀粉含量以施氮量160 kg/hm2時(shí)最高；籽粒中酸性洗滌纖維含量以施氮量為320 kg/hm2和 240 kg/hm2最高，莖葉中酸性洗滌纖維含量以施氮量240 kg/hm2最高。籽粒和莖葉中的中性洗滌纖維含量以施氮量320 kg/hm2最高，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果不一致，原因可能是不同的玉米品種對(duì)化肥的反應(yīng)不同[21]。

4 結(jié)論

本研究表明，在常規(guī)施用磷肥（P2O575 kg/hm2）和鉀肥（K2O 70 kg/hm2）基礎(chǔ)上，通過對(duì)不同施氮處理產(chǎn)量性狀分析看出，‘津貯100’玉米產(chǎn)量和總干物質(zhì)量均以施氮量240 kg/hm2時(shí)最高，施氮量達(dá)到320 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量和總干物質(zhì)量卻低于施氮量240 kg/hm2處理。

在常規(guī)施用磷肥（P2O575 kg/hm2）和鉀肥（K2O 70 kg/hm2）基礎(chǔ)上，‘津貯100’玉米莖葉和籽粒中的粗蛋白和淀粉含量均以施氮量160 kg/hm2為最高。籽粒和莖葉中性洗滌纖維含量以施氮量為320 kg/hm2時(shí)最高。籽粒中酸性洗滌纖維含量以施氮量為320 kg/hm2和240 kg/hm2時(shí)最高，莖葉中酸性洗滌纖維含量以施氮量240 kg/hm2時(shí)最高。因此，適度增施氮肥會(huì)提高‘津貯100’玉米莖葉和籽粒酸性及中性洗滌纖維的含量，提高青貯玉米的飼用品質(zhì)。

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Effect of nitrogen fertilizer on yield and forage quality of silage maize

ZHANG Qian1, ZHANG Lie2, CUI Ru-qing2, LIU Qi1, DU Jin1, CAO Gao-yi1,TIAN Xiu-ping1, Corresponding Author

（1. College of Agronomy and Resource Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin Zhongtian Dadi Technology Co., Ltd., Tianjin 300384, China）

In order to investigate the effects of nitrogen fertilizer on yield and forage quality of silage maize and discus on more effective utilization efficiency of nitrogen fertilizer, using silage maize variety ‘Jinzhu 100’ as the test material, 5 nitrogen application levels of 0, 80, 160, 240 and 320 kg/hm2were set up and maize grain yield, the content of crude protein in stem, leaf and grain, the content of acid and neutral washing fiber and the content of starch under various nitrogen fertilizer treatments were determined. The test results showed that, the yield of corn was the highest at 240 kg/hm2, reaching 11 044.28 kg/hm2, and the yield increased by 11.82%. The content of crude protein and starch in maize stem, leaf and grain were the highest at 160 kg/hm2, compared with the treatment without nitrogen fertilizer, it increased by 22.17%, 9.99%, 5.90% and 19.05%, respectively. The content of neutral washing fiber in seeds, stems and leaves were the lowest at 0 kg/hm2and 80 kg/hm2; when the nitrogen content were 0 kg/hm2and 160 kg/hm2the medium acid washing fiber of the stems and leaves were the lowest; when the treatment without nitrogen fertilizer, the medium-acid washing fiber in the grain was the lowest. In the application range of nitrogen fertilizer, the yield of corn was increased with the increase of nitrogen application. The forage quality of corn decreased with the increase of nitrogen application rate. While applying appropriate amount of phosphate fertilizer and potassium fertilizer to ‘Jinzhu 100’ corn, the yield and total dry matter weight were both the highest with 240 kg/hm2of nitrogen; From the perspective of quality traits, reducing the amount of nitrogen fertilizer application was an effective way to improve the forage quality of silage corn, and it was appropriate to use 160 kg/hm2.

nitrogen fertilizer; silage maize; yield; forage quality

1008-5394（2020）03-0001-06

10.19640/j.cnki.jtau.2020.03.001

S158；S513

A

2020-03-18

天津市種業(yè)科技重大專項(xiàng)（16ZXZYNC00150）

張倩（1984-），女，碩士在讀，從事玉米栽培生理研究。E-mail：445490795@qq.com。

田秀平（1965-），女，教授，博士，從事作物栽培生理及農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護(hù)研究。E-mail：tian5918@sina.com。

責(zé)任編輯：宗淑萍