胡向尚，許海濤，郭海斌，王成業(yè)

（駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/河南玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系駐馬店綜合試驗(yàn)站，河南 駐馬店 463000）

河南省屬于冬小麥－夏玉米典型一年兩熟制輪作區(qū)，2019年種植玉米380.13萬(wàn)hm2，約占全國(guó)玉米種植面積9.20%［1］。

氮肥可促進(jìn)玉米植株生長(zhǎng)、器官形成并進(jìn)行有效光合作用，是玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量建成必需的營(yíng)養(yǎng)元素，有益于植株干物質(zhì)的累積［2］。氮肥對(duì)提高玉米產(chǎn)量作用顯著，目前河南省玉米主產(chǎn)區(qū)氮肥施用主要以普通尿素為主［3，4］。前人研究表明，施氮量在一定范圍內(nèi)與作物產(chǎn)量呈正相關(guān)，在玉米諸多增產(chǎn)因素中作用達(dá)28%～30%［5－7］。實(shí)際生產(chǎn)中盲目追求高產(chǎn)，普遍存在不合理及超量施氮現(xiàn)象，致使土壤營(yíng)養(yǎng)失衡，肥料利用效率降低，易產(chǎn)生酸化、硝態(tài)氮淋溶、水體富營(yíng)養(yǎng)化等，玉米產(chǎn)量不僅沒(méi)有增加反而帶來(lái)一系列的環(huán)境問(wèn)題［2，8－10］。目前優(yōu)化施肥、提高氮肥利用效率已成為玉米高產(chǎn)高效的研究熱點(diǎn)［11，12］。

多數(shù)學(xué)者研究認(rèn)為玉米品種不同對(duì)氮肥吸收利用特性相差明顯，不同生態(tài)區(qū)域同一品種對(duì)氮肥反應(yīng)同樣存在顯著差異［13－16］。徐祥玉等［17］研究認(rèn)為施用氮肥可顯著增加各器官干物質(zhì)質(zhì)量，增幅因品種不同而有顯著差異。王麗梅等［18］研究表明干物質(zhì)在玉米各器官的分配隨施氮量的變化而發(fā)生變化，氮肥對(duì)莖鞘干物質(zhì)累積影響顯著，高于葉片。崔超［14］、李文娟［19］等指出耐低氮型不同玉米品種物質(zhì)累積和氮肥利用效率差異明顯，其可通過(guò)灌漿期維持綠葉面積增加生育后期對(duì)氮素的吸收累積，干物質(zhì)和氮素累積量明顯高于低氮敏感型玉米品種。眾多學(xué)者有關(guān)玉米籽粒含水量對(duì)適收期、籽粒脫水特性、機(jī)械收獲籽粒可行性等方面作了較多研究［20－22］，而氮肥施用對(duì)玉米籽粒含水量的影響研究甚少，有關(guān)高氮效玉米品種干物質(zhì)累積與分配、籽粒含水量對(duì)氮肥的響應(yīng)報(bào)道更少。本試驗(yàn)旨在研究不同施氮量條件下高氮效玉米品種干物質(zhì)累積與分配、籽粒含水量的變化規(guī)律，以期為河南省夏玉米生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在河南省駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)站（114°02′E，32°98′N）進(jìn)行。該區(qū)地處黃淮河流域，具有亞熱帶和暖溫帶雙重氣候特征，屬季風(fēng)型半濕潤(rùn)氣候，陽(yáng)光充足，熱量豐富，雨量充沛。前茬作物小麥。試驗(yàn)地為粘壤土，肥力均勻一致，0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量11.3 g/kg、堿解氮89.7 mg/kg、速效磷16.6 mg/kg、速效鉀81.4 mg/kg，pH值6.3。

1.2 試驗(yàn)材料

供試高氮效玉米品種為先玉335、新玉156、鄭單958，均由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。供試肥料:河南心連心化肥有限公司生產(chǎn)的大顆粒（粒度2.00～4.75 mm）控釋尿素（N 45%）、中化化肥有限公司生產(chǎn)的過(guò)磷酸鈣（P2O512%）、國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)的大顆粒硫酸鉀（K2O 52%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)河南省玉米純氮推薦施用量（183.7±52.0）kg/hm2［23］，本試驗(yàn)以不施氮（N0）為對(duì)照，設(shè)置80%施氮量（N1）:188 kg/hm2，100%正常施氮量（N2）:235 kg/hm2兩個(gè)水平，所有處理磷鉀肥按照常規(guī)用量（過(guò)磷酸鈣1 200 kg/hm2，硫酸鉀250 kg/hm2）施用。每處理行長(zhǎng)5 m，5行區(qū)，行距0.6 m，株距0.25 m，每行20株，種植密度6.75萬(wàn)株/hm2。小區(qū)面積15 m2，重復(fù)3次，肥料處理隨機(jī)區(qū)組排列，3個(gè)玉米品種排列順序相同。四周設(shè)保護(hù)行4行，保護(hù)行外打埂并與其它試驗(yàn)區(qū)間隔1 m。2019年6月12日播種。各處理氮磷鉀肥一次性基施，其它管理措施同大田生產(chǎn)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

灌漿期各小區(qū)連續(xù)選取有代表性植株5株，測(cè)量株高、穗位高，用游標(biāo)卡尺（Guanglu電子數(shù)顯卡尺，分辨率0.01 mm）測(cè)量莖粗。吐絲期、成熟期各小區(qū)分別選取有代表性植株5株，按照葉片、莖稈（葉鞘、雄穗歸為莖稈）、果穗分樣后105℃殺青30 min，電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（新苗DHG－9243BS－Ⅲ）70℃烘干到恒重后分別稱取干物質(zhì)質(zhì)量（廣州深華BSA224S電子天平）。玉米成熟時(shí)避開(kāi)走道連續(xù)選取有代表性穗果10個(gè)，室內(nèi)考種，測(cè)穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重；收取中間2行計(jì)產(chǎn)，測(cè)定鮮籽粒水分含量（上海綠洲谷物水分測(cè)定儀），按照14%水分含量折算產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥對(duì)高氮效玉米品種生長(zhǎng)的影響

由圖1可看出，施用氮肥對(duì)高氮效玉米品種株高、穗位高均有一定的影響，但差異未達(dá)顯著水平，而新玉156莖粗對(duì)氮肥產(chǎn)生顯著性響應(yīng)，N1處理顯著高于N0。80%施氮量處理下新玉156的生長(zhǎng)仍能維持較高水平，N1、N2處理較N0株高、穗位高、莖粗分別增加2.33%、1.56%，6.52%、5.43%，7.72%、3.73%；先玉335在80%施氮量條件下株高、莖粗仍能維持較高水平，而穗位高則表現(xiàn)出降低趨勢(shì)。N1、N2處理的株高和莖粗較N0分別增加1.98%、0.40%和6.15%、5.65%。鄭單958隨著施氮量的增加生長(zhǎng)旺盛，N1、N2處理株高、穗位高、莖粗比N0分別增加1.07%、2.86%，1.90%、2.86%，0.70%、1.87%。表明新玉156、先玉335比正常施氮減少20%條件下仍能高效吸收土壤中的氮素，能夠更好確保玉米正常生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2 氮肥對(duì)高氮效玉米品種地上部干物質(zhì)累積的影響

由圖2可知，氮肥對(duì)3個(gè)品種吐絲期地上部干物質(zhì)累積量的影響差異不顯著，至成熟期干物質(zhì)累積量差異達(dá)顯著水平。吐絲期至成熟期新玉156地上部干物質(zhì)累積均呈現(xiàn)出隨施氮量增加而增加的趨勢(shì)，先玉335吐絲期地上部干物質(zhì)累積量呈現(xiàn)出隨施氮量增加而增加、成熟期先增加后降低趨勢(shì)；鄭單958吐絲期至成熟期地上部干物質(zhì)累積均呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)。新玉156、先玉335、鄭單958吐絲期地上部干物質(zhì)質(zhì)量N1、N2處理比N0分別增加3.10%、8.78%，8.99%、14.85%，10.27%、6.32%。新玉156、先玉335、鄭單958成熟期地上部干物質(zhì)質(zhì)量N1、N2處理比N0分別增加25.57%、51.98%，47.75%、37.17%，24.43%、19.47%。可以看出，成熟期先玉335、鄭單958干物質(zhì)累積80%施氮量處理（N1）大于100%施氮量處理（N2），而新玉156的N2處理干物質(zhì)累積量最大。

2.3 氮肥對(duì)高氮效玉米品種地上部干物質(zhì)分配的影響

由表1可知，氮肥對(duì)高氮效玉米品種不同生育期莖、葉、穗干物質(zhì)分配均產(chǎn)生一定影響，各處理吐絲期干物質(zhì)各器官分配均未達(dá)到顯著水平，隨著生育進(jìn)程，成熟期各器官的分配差異顯著。3個(gè)品種吐絲期干物質(zhì)分配比例均呈現(xiàn)出莖＞葉＞穗，隨著干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移，成熟期莖、葉所占比重均大幅度降低，穗占比重大幅升高。N1、N2各器官干物質(zhì)累積量均高于N0。新玉156干物質(zhì)累積吐絲期葉、穗占比重隨施氮量的增加而增加，至成熟期時(shí)N1大于N2，而N2處理吐絲期莖占比重最低，成熟期時(shí)達(dá)到最大；先玉335吐絲期穗占比重隨施氮量增加而增加，至成熟期施氮處理反而低于不施氮處理，與葉占比重變化一致，與莖占比重基本相反；鄭單958吐絲期至成熟期N1處理穗占比重最大，成熟期N2處理低于N0。吐絲期鄭單958莖、葉干物質(zhì)累積分配比例高于新玉156、先玉335，而成熟期N1處理莖干物質(zhì)所占比重下降快，穗占比重上升速度遠(yuǎn)大于新玉156、先玉335，籽粒灌漿積累更快。

表1 氮肥對(duì)高氮效玉米品種地上部干物質(zhì)分配的影響

2.4 氮肥對(duì)高氮效玉米品種產(chǎn)量性狀的影響

由表2可知，新玉156、鄭單958施氮處理穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重均高于N0，而先玉335施氮處理行粒數(shù)、百粒重低于N0，穗粗、穗行數(shù)表現(xiàn)則相反。3個(gè)品種籽粒產(chǎn)量均隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)，均以N1最高，新玉156、先玉335、鄭單958籽粒產(chǎn)量N1、N2處理比N0分別增加21.05%、13.70%，5.88%、4.76%，4.00%、3.39%，新玉156增產(chǎn)幅度遠(yuǎn)大于先玉335、鄭單958。氮肥對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，新玉156通過(guò)穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而先玉335是通過(guò)穗粗、穗行數(shù)，鄭單958是通過(guò)穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重響應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。

表2 氮肥對(duì)高氮效玉米品種產(chǎn)量性狀的影響

2.5 氮肥對(duì)高氮效玉米品種鮮籽粒含水量的影響

收獲時(shí)玉米籽粒含水量是嚴(yán)重影響黃淮海區(qū)域玉米機(jī)收時(shí)期、破碎比率、儲(chǔ)藏運(yùn)輸、籽粒烘干成本及商品品質(zhì)的重要因素［24］。由圖3可知，氮肥對(duì)3個(gè)品種鮮籽粒含水量的影響趨勢(shì)不同，新玉156、鄭單958施氮處理籽粒含水量低于N0，而先玉335隨施氮量的增加鮮籽粒含水量增加。新玉156的N1與N2處理差異不顯著，但顯著低于N0；先玉335、鄭單958的各處理間差異不顯著。新玉156、鄭單958的N1、N2處理處理鮮籽粒含水量分別比N0降低8.48%、3.94%，2.83%、1.89%；先玉335的N1、N2處理鮮籽粒含水量比N0分別增加1.43%、3.94%，3個(gè)處理鮮籽粒含水量均明顯低于新玉156、鄭單958。說(shuō)明80%施氮量條件下新玉156、鄭單958鮮籽粒含水量可維持較低水平，先玉335在保持產(chǎn)量潛力挖掘最大化的條件下80%施氮量鮮籽粒含水量也可滿足籽粒機(jī)收要求。

圖3 氮肥對(duì)高效氮玉米品種鮮籽粒含水量的影響

3 討論與結(jié)論

玉米農(nóng)藝性狀影響其產(chǎn)量性狀的表達(dá)，對(duì)植株生物學(xué)潛力起決定作用，品種的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)特性就是由植株增高、莖稈增粗、抗倒抗病耐密性增強(qiáng)而致［25］。周曉舟等［26］研究認(rèn)為氮肥能使玉米株高、穗位高及莖粗顯著增加。本研究結(jié)果表明，氮肥處理對(duì)高氮效玉米品種株高、穗位高均有一定的影響，但差異未達(dá)顯著水平，而新玉156莖粗對(duì)氮肥產(chǎn)生顯著性響應(yīng)。新玉156、先玉335、鄭單958在80%施氮量條件下株高、莖粗仍能維持較高水平，而先玉335穗位高則表現(xiàn)出降低趨勢(shì)，這更有利于玉米植株重心下降，增強(qiáng)抗倒伏能力，這與宋朝玉等［27］的研究結(jié)果相近。新玉156、先玉335比正常施氮減少20%條件下仍能高效吸收土壤中的氮素，能夠更好確保玉米正常生長(zhǎng)發(fā)育。

玉米干物質(zhì)累積是其產(chǎn)量構(gòu)建的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，氮素的同步供應(yīng)及需求也是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效的相互反饋的重點(diǎn)［28］。前人研究認(rèn)為施氮能夠顯著增加夏玉米開(kāi)花前后生物量，部分氮肥后移到吐絲期能夠增加開(kāi)花后的干物質(zhì)累積量［29］。本研究結(jié)果表明，氮肥對(duì)3個(gè)高氮效品種吐絲期地上部干物質(zhì)累積量的影響差異不顯著，成熟期影響達(dá)顯著水平，這與黃智鴻等［30］的研究結(jié)果一致；成熟期先玉335、鄭單958干物質(zhì)累積量N1（80%施氮量）大于N2處理（100%施氮量），新玉156的100%施氮量處理干物質(zhì)累積量最大，成熟期氮肥對(duì)3個(gè)品種的促進(jìn)作用顯著高于吐絲期。這說(shuō)明新玉156屬耐肥品種，地上部干物質(zhì)累積隨施氮量的增加而增加，高肥力條件下產(chǎn)量潛力能夠充分挖掘出來(lái)，先玉335、鄭單958屬較高氮效品種，80%施氮量處理的干物質(zhì)累積量即達(dá)到峰值，繼續(xù)增加氮量反而降低氮肥利用效率。

干物質(zhì)的積累與分配是玉米器官分化、產(chǎn)量建成的前提。胡昌浩等［31］研究表明夏玉米各器官的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)玉米籽粒貢獻(xiàn)大小依次為莖稈、苞葉、穗軸、葉片、葉鞘、穗柄。本研究結(jié)果表明，3個(gè)品種吐絲期各器官干物質(zhì)分配比例均呈現(xiàn)莖＞葉＞穗，表明吐絲期干物質(zhì)主要分配于莖，成熟期莖、葉所占比重均大幅度降低，而穗占比重大幅度升高，說(shuō)明成熟期干物質(zhì)的分配中心已轉(zhuǎn)移到穗上，這與臧賀藏等［11］的研究結(jié)果相近。吐絲期鄭單958莖、葉干物質(zhì)累積分配比例高于新玉156、先玉335，說(shuō)明鄭單958吐絲期具有更強(qiáng)的干物質(zhì)生產(chǎn)能力，而成熟期80%施氮量處理鄭單958莖干物質(zhì)所占比重下降快，穗占比重上升速度遠(yuǎn)大于新玉156、先玉335，籽粒灌漿積累更快。合理施用氮肥能夠降低成熟期莖、葉所占比重，提高穗粒占比，但過(guò)量施氮反而導(dǎo)致莖、葉干物質(zhì)占比有所增加又不利于穗粒干物質(zhì)占比的提高。

多種因素綜合決定玉米籽粒產(chǎn)量水平的高低［25］。Liu等［32］研究認(rèn)為在一定范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，但過(guò)量施氮?jiǎng)t會(huì)降低增產(chǎn)效應(yīng)。本研究結(jié)果表明，新玉156、鄭單958施氮處理穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重均高于不施氮處理，而先玉335施氮處理穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、百粒重則低于不施氮處理，穗粗、穗行數(shù)表現(xiàn)則相反，而3個(gè)品種籽粒產(chǎn)量均隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。這與楊澤宇［33］的研究結(jié)果一致。新玉156、先玉335、鄭單958籽粒產(chǎn)量N1處理比N0分別增加21.05%、5.88%、4.00%，新玉156增幅遠(yuǎn)大于先玉335、鄭單958，說(shuō)明新玉156對(duì)氮肥的敏感性遠(yuǎn)高于先玉335、鄭單958。

玉米籽粒含水量與機(jī)收效果密切相關(guān)，可顯著影響收獲時(shí)的籽粒損失率、破碎率、雜質(zhì)率等［34］。本研究結(jié)果表明，氮肥對(duì)3個(gè)品種鮮籽粒含水量的影響趨勢(shì)不同，新玉156、鄭單958施氮處理籽粒含水量低于不施氮處理，先玉335隨施氮量的增加鮮籽粒含水量也增加。80%施氮量處理?xiàng)l件下新玉156、鄭單958鮮籽粒含水量可維持較低水平，先玉335在保持產(chǎn)量潛力挖掘最大化的條件下80%施氮量鮮籽粒含水量也可滿足籽粒機(jī)收要求。綜上分析，新玉156耐氮肥特性要優(yōu)于先玉335、鄭單958。