紀(jì)朋濤，郭 斌，肖 凱，張?jiān)鲁剑?雄，陶佩君

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定 071001）

緩釋尿素能夠減少氮肥損失，提高氮肥利用效率，對(duì)玉米具有增產(chǎn)效果［1-2］。劉詩(shī)璇等研究認(rèn)為，控釋氮肥與普通氮肥3∶7 配施處理下，產(chǎn)量、施肥收益、各氮肥利用指標(biāo)均顯著高于單施控釋氮肥和其他配施處理［3］。郭金金等研究表明，普通尿素和緩釋氮肥摻混可提高夏玉米氮肥利用率，使更多的氮素向籽粒中運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于提高作物產(chǎn)量［4］。金容等研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥（100%普通尿素）相比，普通和緩釋尿素配施可提高玉米吐絲期和灌漿期功能葉氮代謝關(guān)鍵酶活性，以25%普通尿素+75%控釋尿素處理活性提高最為顯著［5］。綜上，合理施用緩釋尿素，能夠保障玉米生育期對(duì)養(yǎng)分需求，提高氮肥利用率，增加地上部干物質(zhì)積累量與氮素累積量。

河北平原是我國(guó)夏玉米的主產(chǎn)區(qū)之一，其種植面積和產(chǎn)量分別占全國(guó)的30%和25%［6］，該區(qū)域玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)保障我國(guó)糧食安全至關(guān)重要。該區(qū)域玉米季施肥方式主要為基施氮肥和全部磷肥、鉀肥，拔節(jié)期和灌漿期追施部分氮肥。然而，基施氮肥容易造成氮素大量流失，引起玉米后期早衰減產(chǎn)；在玉米生育中后期追施氮肥的技術(shù)不成熟、工作量大、可操作性差［7］。因此，在該區(qū)域研究普通和緩釋尿素配施對(duì)夏玉米干物質(zhì)積累與氮素利用的影響，有利于優(yōu)化氮肥管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)夏玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，并為河北平原夏玉米生產(chǎn)季推廣緩釋尿素提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)辛集試驗(yàn)站（43°31'N，124°48'E）。試驗(yàn)田0 ～20 cm 土壤為壤土，有機(jī)質(zhì)17.79 g/kg、全氮 1.21 g/kg、堿解氮64.9 mg/kg、有效磷23.8 mg/kg、速效鉀120.6 mg/kg。玉米生育期內(nèi)，降水和氣溫情況如下：2018 年降水240.7 mm，積溫1 871.30 ℃，平均氣溫26.79 ℃；2019 年降水262.4 mm，積溫1 858.00 ℃，平均氣溫26.57 ℃。

供試品種為‘先玉688’(XY688) 和‘極峰2號(hào)’(JF2)2 個(gè)夏玉米品種。其中‘XY688’為本課題組前期篩選的氮高效品種，‘JF2’為本課題組前期篩選的氮低效品種［8］。

供試氮肥中普通尿素純N 含量46%；緩釋尿素由河南省心連心化肥有限公司生產(chǎn)，N 含量為43%，其控釋時(shí)間為60 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，施氮方式為主區(qū)，品種為副區(qū)。在施N 量為180 kg/hm2條件下，設(shè)置普通氮素（U）和緩釋氮素（S）摻混比例3∶7（US7）、5∶5（US5）和7∶3 摻混（US3）等3 個(gè)處理，以普通尿素折合施N 用量240 kg/hm2為對(duì)照。各處理中的磷鉀施用量相同，均為P2O590 kg/hm2和K2O 108 kg/hm2，全部肥料播前一次性隨種肥施入，施肥深度為10 cm；玉米留苗密度為67∶500 株/hm2，60 cm 等行距種植。每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積240 m2。2018 年于6 月17 日播種，10 月5 日收獲。2019 年于6 月18 日播種，10 月7 日收獲。田間其他管理同當(dāng)?shù)厣a(chǎn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 葉面積的測(cè)量與葉面積指數(shù)的計(jì)算 于玉米吐絲期，每個(gè)小區(qū)選擇同一天吐絲的植株100 株進(jìn)行標(biāo)記，作為以后取樣的植株。于吐絲期、吐絲后25 和50 d，在每個(gè)小區(qū)選取已標(biāo)記植株5 株，測(cè)定每個(gè)葉片的長(zhǎng)和寬，參照Chen 等［9-10］方法測(cè)量葉面積，計(jì)算葉面積指數(shù)：

綠葉面積（cm2）=長(zhǎng)×寬×0.75。

葉面積指數(shù)（LAI）=植株綠葉面積/植株所占土地面積。

1.3.2 葉片光合速率的測(cè)定 于吐絲期、灌漿期和成熟期，于每天上午9:00—12:00，使用便攜式植物光合作用測(cè)定儀(美國(guó)漢莎CIRAS-3)測(cè)定穗位葉的凈光合速率。采用紅藍(lán)光源，光強(qiáng)為1 600 μmol/m2s。

1.3.3 干物質(zhì)及全氮含量的測(cè)定 于玉米開(kāi)花期和成熟期，每個(gè)小區(qū)選取代表性植株5 株，將其分為葉片、莖稈（葉鞘）、苞葉、穗軸和籽粒5 部分，105 ℃殺青30 min，于70 ℃烘干至恒重，稱(chēng)重后將樣品粉碎成粉末。過(guò)篩（35 目）后采用濃H2SO4-H2O2消煮，用連續(xù)流動(dòng)分析儀AA3 （SEAL AutoAnalyzer3，德國(guó)）測(cè)定全氮。

1.3.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成 于玉米完熟期，在每個(gè)小區(qū)收獲未取樣的2 行（5 m×2 行）進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，室內(nèi)考種，調(diào)查穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重。產(chǎn)量按含水量14%進(jìn)行折算。

1.3.5 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算［9-10］

植株全氮含量(g/plant)=植株含氮量(%)×全株干物重

營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量=（開(kāi)花期地上部植株吸氮量-成熟期營(yíng)養(yǎng)器官吸氮量）/開(kāi)花期地上部植株吸氮量× 100

營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率(%) =營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/地上部植株吸氮量× 100

花后植株吸氮量(g/plant) =成熟期地上部植株吸氮量-開(kāi)花期地上部植株吸氮量

氮素吸收效率（kg/kg）=成熟期地上部植株吸氮量/施氮量

氮素農(nóng)學(xué)效率(kg/kg) =籽粒產(chǎn)量/成熟期地上部植株吸氮量。

氮素收獲指數(shù) (%) = 成熟期籽粒吸氮量 /成熟期地上部植株吸氮量× 100

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用 Microsoft Excel 2007 軟件處理數(shù)據(jù)，以SPSS19.0 軟件統(tǒng)計(jì)分析，其中處理間差異顯著性采用LSD法檢驗(yàn)(P＜0.05)。采用SigmaPlot 10 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 普通和緩釋尿素配施對(duì)玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成和地上部生物量的影響

2 年結(jié)果表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致，表1 說(shuō)明了不同氮素配比下產(chǎn)量效果的可靠性（表1）?！甔Y688’的籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)和地上部生物量顯著高于‘JF2’，分別高10.25%、4.41% 和12.32%。比較不同類(lèi)型尿素配比處理可知，US7 處理的籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)和地上部生物量顯著高于US3 和US5 處理，而US7處理與CK 處理無(wú)顯著性差異；與US3 和US5 處理相比，US7 處理下‘XY688’分別增加10.34% 和6.21%，‘JF2’分別增加5.78%和6.58%。US7 處理的有效穗數(shù)顯著高于US3 和CK 處理，而US7 處理與US5 處理的有效穗數(shù)無(wú)顯著性差異。不同處理間收獲指數(shù)無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)，US7 處理下‘XY688’表現(xiàn)出擁有更多的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，而‘JF2’在US7 處理下表現(xiàn)出擁有更較多的穗粒數(shù)。

表1 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成和地上部生物量的影響Table 1 The effects of different treatments on the grain yield components and biomass of maize

2.2 普通和緩釋尿素配施對(duì)玉米葉面積的影響

2 個(gè)年度的結(jié)果表明（圖1），‘XY688’的開(kāi)花期和完熟期葉面積顯著高于‘JF2’。比較不同氮素配比處理可知，‘XY688’的開(kāi)花期葉面積表現(xiàn)為US7 處理顯著高于US5 處理，但與US3 處理無(wú)顯著性差異，‘XY688’的完熟期葉面積表現(xiàn)為US7 處理顯著高于US5 和US3 處理?！甁F2’的完熟期葉面積表現(xiàn)為US7 處理顯著高于US5 處理，但與US3 處理無(wú)顯著性差異。與開(kāi)花期葉面積相比，‘XY688’在US3、US5、US7 處理下完熟期葉面積分別降低39.25%、27.97%和25.99%；而‘JF2’在US3、US5、US7 處理下完熟期葉面積分別降低49.51%、53.47%和48.28%。

圖1 不同處理對(duì)玉米葉面積的影響Fig.1 The effects of different treatments on leaf area of two maize cultivars

2.3 花前花后氮素吸收量

比較2 年可知，花前花后氮素吸收量結(jié)果表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致?！甔Y688’的成熟期和花后植株吸氮量顯著高于‘JF2’?！甔Y688’的成熟期植株吸氮量表現(xiàn)為US7 處理顯著高于US3 和US5 處理，開(kāi)花期植株吸氮量在4 個(gè)處理間無(wú)顯著差異，而花后植株吸氮量表現(xiàn)為US7 處理高于US5 處理，但US7 和US3 處理間無(wú)顯著性差異?！甁F2’的成熟期植株吸氮量表現(xiàn)為處理間無(wú)顯著差異，花前營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后植株吸氮量表現(xiàn)為處理間無(wú)顯著差異。比較3 個(gè)處理下的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)及轉(zhuǎn)運(yùn)效率看，‘XY688’在US7處理下的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)及轉(zhuǎn)運(yùn)效率均表現(xiàn)為較高，而‘JF2’的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)及轉(zhuǎn)運(yùn)效率在四個(gè)處理間均表現(xiàn)無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)US7 處理下‘XY688’的成熟期植株吸氮量最高，該品種表現(xiàn)出較高的花后植株吸氮量和花前營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量。

表2 不同處理對(duì)兩個(gè)玉米品種氮素吸收和轉(zhuǎn)移的影響Table 2 The effects of different treatments on the N accumulation and remobilization of two maize cultivars

2.4 氮效率和氮素收獲指數(shù)

氮效率和氮素收獲指數(shù)的結(jié)果兩個(gè)年度表現(xiàn)出較好的重現(xiàn)性（表3）。籽粒氮濃度在處理間無(wú)顯著性差異，US7 處理的秸稈和葉片氮濃度小于US3和US5，但3 個(gè)處理間也無(wú)顯著差異。氮素吸收效率在各處理間無(wú)顯著性差異?！甔Y688’的氮素利用效率和氮素收獲指數(shù)在US7 處理下最高，與US3 和US5 處理相比，US7 氮素利用效率提高了3.89%～6.91%，氮素收獲指數(shù)高出2 個(gè)百分點(diǎn)左右。而2018 年‘JF2’的氮素利用效率和氮素收獲指數(shù)表現(xiàn)在3 個(gè)處理間表現(xiàn)為無(wú)顯著性差異，兩年中‘JF2’的氮素利用效率在3 個(gè)處理間表現(xiàn)為無(wú)顯著性差異，2018 年‘JF2’的氮素收獲指數(shù)表現(xiàn)為US7 處理顯著高于其他處理2 個(gè)百分點(diǎn)，而2019年處理間表現(xiàn)為無(wú)顯著性差異?？梢?jiàn)，US7 處理下‘XY688’的氮素利用效率和氮素收獲指數(shù)最高，營(yíng)養(yǎng)器官中的氮濃度殘留量較低。

表3 不同處理對(duì)兩個(gè)玉米品種氮效率和氮收獲指數(shù)的影響Table 3 The effects of different treatments on the N efficiency and N harvest index of two maize cultivars

3 討論與結(jié)論

選育氮高效品種是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效生產(chǎn)的根本途徑［9］。在各處理下，‘XY688’較‘JF2’均具有更高的籽粒產(chǎn)量，主要表現(xiàn)在‘XY688’花后擁有較高的氮素吸收能力，這說(shuō)明對(duì)于氮高效品種‘XY688’，花后氮素管理更加重要。這與之前報(bào)道的高產(chǎn)玉米品種具有更高的花后干物質(zhì)生產(chǎn)和氮素吸收能力是一致的［10-12］。緩控釋肥可有效降低或控制養(yǎng)分釋放速率，減少肥料揮發(fā)、淋溶損失，提高肥料利用率，降低施肥的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)［13-15］。玉米施用緩控釋肥可減少施肥量和施肥次數(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收［16-17］。李偉等［18］通過(guò)比較控釋氮肥與普通尿素不同摻混比例對(duì)夏玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量和氮肥利用率的影響，得出普通氮肥與緩釋氮肥的摻混比例為1∶1 時(shí)產(chǎn)量最佳。本研究結(jié)果表明，普通尿素和緩釋尿素?fù)交焓┯每娠@著降低肥料施用成本，實(shí)現(xiàn)肥料間養(yǎng)分供應(yīng)持續(xù)接力，充分發(fā)揮控釋尿素的養(yǎng)分控釋增效性能，得出普通尿素與緩釋尿素的摻混比例為3∶7 時(shí)產(chǎn)量最佳，這是因?yàn)樾良^高土壤有機(jī)質(zhì)就有對(duì)速效氮肥緩沖釋放作用，同時(shí)生育期較低的降水量又減少了速效氮素的損失，所以得到了與李偉不同的結(jié)果。

研究表明普通尿素與緩釋尿素?fù)交炜梢蕴岣咦魑锏世寐?，使更多的氮素向籽粒中運(yùn)轉(zhuǎn)［19］。本研究中，在普通尿素與緩釋尿素?fù)交毂壤秊?∶7時(shí)，‘XY688’的成熟期植株吸氮量最多，氮素利用效率和氮素收獲指數(shù)最高，該處理下‘XY688’具有較高的花后植株吸氮量和花前營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，兩者共同決定了‘XY688’具有較高的植株吸氮量。進(jìn)一步分析2 個(gè)品種可知，在同一處理下，‘XY688’和‘JF2’的花前營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量表現(xiàn)為無(wú)顯著性差異，而氮高效品種‘XY688’表現(xiàn)出了較高的氮素利用效率和氮素收獲指數(shù)。因此，在河北平原合理的普通尿素與緩釋尿素?fù)交煜嘟Y(jié)合，可以使夏玉米產(chǎn)量和氮肥利用效率協(xié)同提高。由于種植模式及產(chǎn)量水平影響，加之不同地區(qū)玉米養(yǎng)分需求也存在一定的差異，在其他地區(qū)施用普通尿素?fù)交炀忈屇蛩剡€需進(jìn)一步研究。