陳夢茹 邢英英 張帆 邵雅婷 付錦濤 張香竹 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

基金項目：國家自然科學(xué)基金（52169014，42107379 ）；延安大學(xué)研究生教育創(chuàng)新計劃項目（YCX2023077）;延安大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新計劃項目（D2022004）。

第一作者：陳夢茹，女，碩士研究生，研究方向為節(jié)水灌溉理論與技術(shù)。E-mail：1807041681@qq.com

通信作者：王秀康，男，博士，教授，研究方向為節(jié)水灌溉理論與技術(shù)。E-mail：wangxiukang@126.com

摘? 要? 為旱區(qū)建立玉米種植的高效水肥管理技術(shù)提供理論依據(jù)。通過玉米盆栽試驗，設(shè)置3個灌水定額（W1：2 548 m3/hm2，W2：1 911 m3/hm2，W3：1 433 m3/hm2）和3個氮肥類型（U：尿素，UNS：尿素與緩釋氮肥以純氮含量比3∶7混摻，SRF：緩釋氮肥），以不施氮肥W3灌溉量為對照（CK），研究不同灌水量和氮肥類型對玉米生長指標(biāo)、產(chǎn)量及構(gòu)成、灌溉水分利用效率（IWUE）及氮素利用效率（NUE）的影響。結(jié)果表明，氮肥類型與灌溉量及兩者交互作用對玉米生長指標(biāo)、單株干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素、IWUE和NUE有顯著影響（P<0.05）。不同氮肥類型處理下，W1水平下的平均玉米株高、葉面積、葉綠素含量、凈光合速率、單株干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成和NUE均顯著高于W2和W3。同一氮肥類型在不同的灌溉量下對玉米生長的響應(yīng)有所差異。W1灌溉水平下，SRF的平均產(chǎn)量較UNS和U分別提高2.01%和12.71%，但在W2和W3灌溉水平下，產(chǎn)量的整體趨勢表現(xiàn)為UNS>SRF>U。處理W3UNS的IWUE最高，處理W1UNS的NUE最高。通過整體差異組合評價模型分析得出排名前兩名的處理為W1SRF和W1UNS。綜合分析，灌溉量2 548 m3/hm2的前提下，緩釋氮肥或緩釋氮肥與尿素混摻一次性基施，可同時兼顧玉米生長、產(chǎn)量和水肥利用效率。

關(guān)鍵詞? 玉米；尿素；緩釋氮肥；水肥利用效率；產(chǎn)量；整體差異組合評價模型

玉米（Zea? mays L.）作為世界四大主糧作物之一，在確保全球糧食安全方面發(fā)揮著不可替代的作用［1］。陜北地區(qū)擁有廣闊的地貌和獨特的水熱條件，是中國玉米種植的主產(chǎn)區(qū)之一［2］。合理的氮肥管理方式在確保作物穩(wěn)產(chǎn)方面發(fā)揮著重要作用［3］。由于陜北地區(qū)勞動力短缺、人口老齡化等問題日趨嚴(yán)重，一次基施尿素成為該地區(qū)最普遍的氮肥管理方式，進而導(dǎo)致嚴(yán)重的負(fù)面環(huán)境效應(yīng)，阻礙了該地區(qū)玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展［4］，因此，探索一種合理的氮肥施用方式是提高陜北地區(qū)玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵措施。一次性緩釋氮肥與尿素混摻基施技術(shù)是一種新型的氮肥施用技術(shù)，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于作物生產(chǎn)實踐中［5］。相比傳統(tǒng)的底肥、追肥“一炮轟”的施肥方式，該技術(shù)不僅提升作物的產(chǎn)量和氮素利用效率，而且節(jié)約資源，減少追肥及勞動力的投入成本［6］。Guo等［7］通過大田試驗研究控釋尿素與普通尿素配施對玉米產(chǎn)量和水肥利用效率的影響發(fā)現(xiàn)，相比于單施尿素或控釋尿素，兩者配施可有效減少NO-3-N的淋失，提升水肥利用效率，提高產(chǎn)量。姬景紅等［8］通過研究緩釋尿素和普通尿素配施對春玉米產(chǎn)量和光合特性的影響表明，普通尿素與控釋氮肥以一定比例配施能夠提高穗位葉的葉綠素濃度和凈光合作用速率，延緩玉米葉片的衰老，從而提升產(chǎn)量。另外，灌水量對氮肥的分解速率具有顯著影響。合理的土壤含水量將調(diào)節(jié)緩釋氮肥的分解速率，使其釋放氮素的供應(yīng)量與整個生育期玉米對氮素需求量相同步，提升玉米產(chǎn)量和氮素吸收量，減少土壤中養(yǎng)分殘留［9］。有研究表明，合理的水分供應(yīng)將增加植株根系生長和活力，提高作物對根區(qū)土壤養(yǎng)分的吸收利用，增加作物產(chǎn)量［10］。過量灌溉不僅不能提升作物產(chǎn)量，而且將會導(dǎo)致土壤鹽堿化，惡化土壤環(huán)境，降低土壤肥力［11］。因此，合理的水分供應(yīng)對提升作物產(chǎn)量，改善水肥利用效率至關(guān)重要。

目前，主成分分析法（PCA）、隸屬函數(shù)分析法（MFA）、加權(quán)的理想點技術(shù)法（DTOPSIS）和灰色關(guān)聯(lián)度分析法（GRA）等單一評價模型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐的綜合評價過程中。然而，在實際評價和分析過程中，由于不同評價模型的評價機理、角度和側(cè)重點的差異加之人為因素的干擾，最終導(dǎo)致單一評價模型的評價結(jié)果缺乏科學(xué)性和合理性。因此，為解決單一評價模型的評價結(jié)果不一致等問題，有學(xué)者提出利用合理的算法將多個單一評價模型的結(jié)果進行綜合分析，使得評價結(jié)果更具有科學(xué)性［12］。然而，這種多個單一評價模型組合的綜合評價方式在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中應(yīng)用較少，尤其是在陜北旱區(qū)玉米水肥管理方面。

以往對于緩釋氮肥與尿素混摻的研究主要集中于不同施用方法、施用量、施用類型等單個因素或交互效應(yīng)對玉米生長發(fā)育的影響，忽視了關(guān)于緩釋氮肥與尿素混摻在不同灌溉水平下對玉米生長發(fā)育以及水肥利用效率的響應(yīng)研究，尤其是在中國的陜北旱區(qū)區(qū)域，同時該地區(qū)也缺乏基于玉米生長、產(chǎn)量和水肥利用效率下的水肥管理的多目標(biāo)優(yōu)化研究。因此，本研究采用盆栽試驗，將普通尿素與緩釋氮肥混摻同尿素和緩釋氮肥單獨施用作比較，研究不同的氮肥類型和灌溉量及兩者的交互作用對該地區(qū)玉米生長、產(chǎn)量和水肥利用效率的影響，同時結(jié)合整體差異組合評價模型對該地區(qū)玉米生長、產(chǎn)量和水肥利用效率進行同步優(yōu)化，旨在探究適合于陜北旱區(qū)玉米生長的氮肥類型以及合理的灌溉量，為該地區(qū)玉米高產(chǎn)高效栽培提供科學(xué)依據(jù)與理論支撐。

1? 材料與方法

1.1? 試驗地概況

試驗于2022年5月—10月在陜西省延安市延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院試驗基地（東經(jīng)109°11′，北緯36°38′）遮雨棚下進行。試驗站屬于干旱半干旱大陸性季風(fēng)氣候。年均氣溫8.9 ℃，年平均降水量473 mm，主要集中在6月—9月，年蒸發(fā)量? 1 800 mm 左右。試驗供試土壤為該試驗站? （10～40 cm土層）的土壤，土壤質(zhì)地為砂壤土，土壤經(jīng)過自然風(fēng)干后，磨細(xì)過5 mm篩。供試土壤基本理化性質(zhì)為：pH 8.43，銨態(tài)氮3.88 mg/kg，硝態(tài)氮10.13 mg/kg，速效磷18.56 mg/kg，速效鉀110.23 mg/kg，有機質(zhì)10.66 g/kg，土壤田間持水量24%。采用上底直徑40 cm、下底直徑? 35 cm、高41 cm的水桶進行盆栽試驗。

1.2? 試驗設(shè)計

試驗設(shè)灌溉量和氮肥類型兩個因子。參照當(dāng)?shù)毓喔阮~度和前人的研究結(jié)果［13-14］，試驗設(shè)置灌溉量2 548 m3/hm2（W1）、1 911 m3/hm2（W2）和1 433 m3/hm2（W3）3個灌溉定額（I）；3種氮肥類型（NT）：尿素（U）、尿素與緩釋氮肥以純氮含量比3∶7混摻（UNS）和緩釋氮肥（SRF），以不施肥且W3灌溉量為對照（CK），共10個處理（表1）。各處理重復(fù)5次。

試驗所用氮肥為尿素（含N 46%）和緩釋氮肥（含N 44%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5 12%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O 52%）。除尿素外（基追比為3∶7，追肥在拔節(jié)期進行），試驗所用的其余肥料均以底肥與干土拌勻一次性施入，其中氮肥按每千克干土0.3 g 氮施入，磷肥和鉀肥各按每千克干土0.2 g P2O5和0.2 g K2O施入。每盆裝風(fēng)干土（過5 mm的篩）40 kg，裝土前在盆中插入兩根直徑為5 cm的PVC管用于灌水，盆底鋪設(shè)細(xì)砂和紗網(wǎng)，并保證通風(fēng)正常。風(fēng)干土分層壓實裝入盆中，將體積質(zhì)量控制在1.3 g/cm3，最后在盆表面鋪設(shè)蛭石。供試玉米品種為‘鄭單958，于2022年5月23日播種，10月2日收獲。玉米在三葉期定苗，每盆留1株，在定苗后進行水分控制。根據(jù)玉米生育期，不同定額灌水量分多次灌入，使用量筒精確控制各盆灌水量，每間隔? 3 d灌水1次。

1.3? 測定指標(biāo)及方法

1.3.1? 植株生長生理指標(biāo)測定? 分別在玉米生長的苗期（S1，25 d）、拔節(jié)期（S2，40 d）、吐絲期（S3，65 d）、灌漿期（S4，80 d）和成熟期（S5，? 100 d）測定株高、葉面積以及穗位葉葉綠素含量和穗位葉凈光合作用速率（未抽穗前測定部位均為植株最上層第1片完全展開的葉片），每處理重復(fù)5次。用卷尺測定株高；用直尺測定單個葉片長和寬后，采用公式（長×寬×0.75）計算總?cè)~面積［15］；用分光光度法測定穗位葉葉綠素含量；用CIRAS-3便攜式光合作用測定系統(tǒng)于上午? 8：00—11：00測定穗位葉凈光合作用速率［16］。

1.3.2? 植株單株干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量測定? 在玉米成熟期，每處理重復(fù)5次，測定單株干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量。用剪刀按植株莖、葉、根、穗軸+苞葉和籽粒將植株分為5部分，清洗土壤后，晾干裝檔案袋，分別于105 ℃的烘箱中殺青，并在75 ℃下干燥至恒量，用電子天平稱量各組織干物質(zhì)累積量。玉米收獲后記錄每穗粒數(shù)和每行粒數(shù)，測量穗長、穗粗和禿尖長，風(fēng)干脫粒后，最終折算成含水率為14%的籽粒百粒質(zhì)量和產(chǎn)量［17］。

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

IWUE=Y/I

NUE=Y/NT

式中：Y為玉米籽粒產(chǎn)量（g），I為玉米生長期的灌溉量（m3），NT為玉米全株氮素吸收量（g）。

1.3.4? 綜合評價方法? 由于單一評價方法評價角度和評價機理的側(cè)重點不同，對于同一事物的客觀事實很難作出準(zhǔn)確的綜合評價，因此評價結(jié)果存在一定的差異。為解決此類多種評價結(jié)果不一致問題，采用整體差異組合評價模型（ODCEM）來將多種單一評價方法的結(jié)果進行整合，得到最終的評價結(jié)果，使得評價結(jié)果更加科學(xué)客觀。本試驗分別采用PCA、MFA、DTOPSIS和GRA? 4種單一的評價方法對各處理優(yōu)劣程度進行單獨評價［19］。利用各單獨評價方法的評價值構(gòu)建原始矩陣，對原始矩陣進行歸一化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣的實對稱矩陣；計算實對稱矩陣的最大特征值和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)特征向量；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)特征向量求得組合權(quán)向量，進而求得評價對象的整體差異組合評分［20］。

1.4 ?數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft excel 2010對數(shù)據(jù)進行整理和繪制圖形；采用SPSS 23.0進行方差分析，用Duncans新復(fù)極差法分析顯著性。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同灌溉量和氮肥類型對玉米生長生理指標(biāo)的影響

2.1.1? 對玉米株高的影響? 表2顯示，隨著生育期的不斷推進，玉米株高明顯增加，S2到S3時期株高的增速最大。灌溉量和氮肥類型對整個生育期的玉米株高有極顯著影響（P<0.01），兩者交互對S4時期的玉米株高有顯著影響（PUNS>U，處理W1SRF的株高在S3、S4和S5時期最高，分別為224.67、? 227.00和217.10 cm。

2.1.2? 對玉米葉面積的影響? 表3表明，灌溉量和氮肥類型對整個生育時期的玉米葉面積有極顯著影響（P<0.01），兩者交互對S1、S4和S5時期的玉米葉面積有顯著影響（P<0.05）。隨著生育期的推進，玉米葉面積呈先增加后降低的變化趨勢，在S4時期達最高值，另外從S2到S3時期的葉面積增速最大。與CK相比，各處理的葉面積有不同程度的增加。不同的氮肥類型處理下，隨著灌溉量的不斷增加，葉面積持續(xù)增大，W1水平下的平均葉面積分別比W2和W3高2.88%和11.81%。在S1時期，處理W1U的葉面積最大（1 094.59 cm2），相比于處理CK高22.77%。在S3、S4和S5時期，W1水平下平均葉面積的整體趨勢為SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下平均葉面積的整體趨勢為UNS>SRF>U。處理W1SRF的葉面積在S3、S4和S5時期最高，分別為8 318.38、8 363.57和7 641.77 cm2，但未與處理W1UNS間產(chǎn)生顯著差異。

2.1.3? 對玉米葉片葉綠素含量的影響? 表4表明，灌溉量和氮肥類型對整個生育時期的玉米葉片葉綠素含量有極顯著影響（P<0.01），兩者交互對S3、S4和S5時期的玉米葉片葉綠素含量有極顯著影響（P<0.01）。隨著玉米生育期的推進，葉片葉綠素含量呈先增加后降低的趨勢，各處理在S3或S4時期達最高值。相比于CK，適量的灌溉和施肥均會提升葉綠素含量。在S1時期，相同的灌溉水平，U水平下的平均葉綠素含量分別比UNS和SRF高5.01%和15.99%。處理W1U的葉綠素含量在S1時期最高（0.910?? mg/g），相較于CK增加67.59%，但與處理W1UNS間無顯著差異。在S2時期，不同灌溉水平下的平均葉綠素含量整體趨勢表現(xiàn)為UNS>U>SRF。S2時期后，W1水平下平均葉綠素含量整體趨勢表現(xiàn)為SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下，整體趨勢表現(xiàn)為UNS>SRF>U。處理W1SRF在S3、S4和S5時期的葉綠素含量最高，相比于CK處理分別增加89.60%、? 94.99%和125.35%。在整個生育期中，不同氮肥類型處理下，灌溉量與玉米葉片葉綠素含量呈正相關(guān)關(guān)系，W1水平下的平均葉綠素含量分別較W2和W3提高6.90%和39.23%。

2.1.4? 對玉米凈光合速率的影響? 從表5可知，灌溉量和氮肥類型對整個生育時期的玉米凈光合作用速率有極顯著影響（P<0.01），兩者交互對S3、S4和S5時期的玉米凈光合作用速率有極顯著影響（P<0.01）。隨著生育期的推進，玉米凈光合速率呈先升高后降低的單峰變化趨勢，各處理在S4時期達峰值，其中處理W1SRF的凈光合速率最高，相比于CK高23.83%。不同氮肥類型處理下，W1水平下的平均凈光合速率分別比W2和W3高5.40%和13.07%。在S1時期，相同的灌溉水平下，U水平的平均凈光合速率分別比UNS和SRF高2.45%和8.45%。處理W1U的凈光合速率在S1時期最高［32.90 μmol/（m2·s）］，相比于CK處理高32.13%，但與處理W1UNS、W2U間無顯著差異。在S2時期，不同灌溉水平下的平均凈光合速率整體趨勢表現(xiàn)為UNS>? U>SRF。S2時期后，W1水平下的平均凈光合速率整體趨勢表現(xiàn)為SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下整體趨勢表現(xiàn)為UNS>SRF>U。在S3、S4和S5時期，處理W1SRF最高，相比于處理CK分別高22.42%、23.83%和28.45%。

2.2? 不同灌溉量和氮肥類型對玉米單株干物質(zhì)累積量的影響

圖1表明，灌溉量、氮肥類型以及兩者交互對玉米單株干物質(zhì)累積量有極顯著影響（P莖>葉>穗軸+苞葉>根。處理W1SRF的單株干物質(zhì)累積量最高，達358.30 g，相比于CK高64.03%，但與處理W1UNS間無顯著差異。在不同氮肥類型處理下，隨著灌溉量的增加，單株干物質(zhì)累積量持續(xù)增加，W1水平下的平均單株干物質(zhì)累積量分別比W2和W3高10.18%和30.91%。不同灌溉水平下，同一氮肥類型對單株干物質(zhì)累積量的影響表現(xiàn)出不同的效果，W1水平下，平均單株干物質(zhì)累積量整體趨勢表現(xiàn)為SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下整體趨勢表現(xiàn)為UNS>SRF>U。

圖柱上不同小寫字母表示不同處理間各組織器官單株干物質(zhì)累積量差異顯著（P<0.05），不同大寫字母表示不同處理間總單株干物質(zhì)累積量差異顯著（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? 不同灌溉量和氮肥類型對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表6表明，除行粒數(shù)外，灌溉量和氮肥類型對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的各指標(biāo)有極顯著影響（PSRF>U。

不同灌溉量和氮肥類型下各處理的產(chǎn)量構(gòu)成各指標(biāo)存在顯著差異（P<0.05），其中處理W1SRF的穗粗、穗長和行粒數(shù)最高，分別為? 46.12 mm、15.13 cm和33.67粒，且與處理W1UNS和W2UNS間無顯著差異（P>0.05）。在不同氮肥類型處理下，W1水平下的平均百粒質(zhì)量分別比W2和W3高7.41%和23.88%。同一氮肥類型在不同灌溉水平下對產(chǎn)量構(gòu)成各指標(biāo)有不同的響應(yīng)，W1水平下平均穗粒數(shù)整體趨勢表現(xiàn)為SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下整體趨勢表現(xiàn)為UNS>SRF>U。另外，處理W1SRF、W1UNS和W2UNS間的禿尖長無顯著差異（P>0.05）。

2.4? 不同灌溉量和氮肥類型對玉米水、肥利用效率的影響

圖2所示，各處理間IWUE和NUE存在顯著差異（P<0.05）。灌溉量對IWUE和NUE有極顯著影響（P<0.01）。處理W3UNS的IWUE最高，為7.50 kg/m3，顯著高于其他處理，處理W1U的IWUE最低。在不同氮肥類型處理下，隨著灌溉量的增加，IWUE呈持續(xù)降低的趨勢，W3水平下的平均IWUE分別比W1和W2高31.36%和10.71%。不同灌溉水平下，相同氮肥類型對IWUE的響應(yīng)有所差異，W1水平下，平均IWUE整體趨勢表現(xiàn)為SRF>UNS>U，但在W2和W3水平下，IWUE整體趨勢表現(xiàn)為? UNS>SRF>U。處理W1UNS的NUE最高，為? 62.992??? g/g，相比于CK高24.29%，但與處理W1SRF、W1U間無顯著差異。在不同氮肥類型處理下，W1水平下的平均NUE分別比W2和W3高? 9.16%和12.37%。相同灌溉水平下，平均NUE的整體趨勢表現(xiàn)為UNS>SRF>U。

2.5? 各指標(biāo)相關(guān)性分析

由表7可知，玉米籽粒產(chǎn)量與玉米株高、葉面積、葉綠素含量、凈光合作用速率、單株干物質(zhì)累積量、NUE呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），相關(guān)系數(shù)為0.83～0.98，與IWUE呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。株高與葉面積、葉綠素含量、凈光合作用速率、單株干物質(zhì)累積量、NUE呈極顯著正相關(guān)關(guān)系? （P<0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.90、0.92、0.88、? 0.94、0.82，與IWUE呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.31。葉面積與葉綠素含量、凈光合作用速率、單株干物質(zhì)累積量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系? （P<0.01），與NUE呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P

2.6? 基于整體差異組合評價模型的玉米水、肥管理方案優(yōu)化

分別采用PCA、MFA、DTOPSIS和GRA對不同水、肥管理下玉米株高、葉面積、葉綠素含量、凈光合作用速率、單株干物質(zhì)累積量、穗粗、穗長、百粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、行粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量、禿尖長、IWUE和NUE進行分析評價，隨之結(jié)合多種單一評價方法所得到的評價結(jié)果評價值，構(gòu)建原始矩陣，利用ODCEM對各處理進行綜合評價，得到各處理優(yōu)劣排序。由評價結(jié)果可以看出，利用4種單獨評價方法獲得的評價排序結(jié)果略有差異，說明不同評價方法之間存在一定的相關(guān)性。因此，進一步采用ODCEM對4種單獨模型的評價值進行綜合評價，評價結(jié)果見表8，處理W1SRF和處理W1UNS在本次試驗中分別排名第1和第2。

3? 討? 論

植株生長生理狀況優(yōu)劣直接影響作物干物質(zhì)積累和產(chǎn)量［21］。在本研究中，玉米籽粒產(chǎn)量與株高、葉面積、葉綠素含量、凈光合作用速率、單株干物質(zhì)累積量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。在不同的氮肥類型處理下，W1水平下的平均株高、葉面積、葉綠素含量和凈光合速率顯著提高，這與Xing等［22］研究結(jié)果一致，這可能是由于處于干旱脅迫環(huán)境下的作物，葉片氣孔形態(tài)受損，減少CO2氣體的擴散和胞間CO2濃度，嚴(yán)重限制作物根部正常生長發(fā)育，阻礙對土壤水分和養(yǎng)分的吸收利用，影響作物生長。在玉米生長的早期階段（S1和S2時期），U和UNS水平下的各生長生理指標(biāo)高于SRF，這主要是因為當(dāng)U和UNS施入土壤后，土壤中的脲酶可將尿素迅速水解，直接提升作物根區(qū)土壤有效氮的吸收利用，促進前期階段玉米的生長發(fā)育［23］。另外，本研究發(fā)現(xiàn)在玉米生長后期（S2時期后），W1水平下SRF將更有利于玉米生長和單株干物質(zhì)累積量，但在W2和W3水平下玉米生長和單株干物質(zhì)累積量的整體趨勢為UNS>SRF>U，這一結(jié)果與Guo等［24］的研究相似，這可能是由于UNS的釋放需要一定的時間，可向作物根際長期緩慢地持續(xù)提供氮素，同步了作物整個生育期氮素需求，從而緩解了因干旱脅迫給作物所帶來的不利影響，促進作物生長和干物質(zhì)量累積，但在充分灌溉條件下，其促使SRF全面水解，從而在整個生育期向玉米根際周圍提供充分氮素，促進作物生長［25］。

水是驅(qū)動作物產(chǎn)量形成的主要因素，過量和虧缺灌溉均會影響作物產(chǎn)量的形成［26］。在本研究中，不同氮肥類型處理下，W1水平下的平均產(chǎn)量分別比W2和W3提升了12.37%和35.35%，這與Wang等［27］研究結(jié)果有所差異，產(chǎn)生這一結(jié)果可能是由于陜北地區(qū)充足且高強度的光熱條件加劇了玉米生育期中無謂的水分散失，因此需要更多的水分補給來緩解干旱所帶來的不利影響，確保作物穩(wěn)產(chǎn)。先前有研究表明，UNS可有效緩解水分虧缺條件下對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成所造成的不利影響［28］。在本研究中，W2和W3水平下UNS顯著提升作物產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。這主要是因為當(dāng)施用肥料為U時，其被脲酶迅速水解，引起短暫的土壤肥性，但導(dǎo)致玉米生殖生長階段根際氮素供應(yīng)不足，造成減產(chǎn)［29］；在水分虧缺環(huán)境下，當(dāng)施用SRF時，由于該類型肥料外層附著一層涂層材料，阻礙肥料水解所需的水分傳輸路徑，造成玉米生長發(fā)育前期氮素供應(yīng)不足，影響玉米前期營養(yǎng)生長［30］；但當(dāng)施用UNS后，其可較好地調(diào)控根際土壤氮素供應(yīng)狀況，與U相比，UNS可有效延長土壤肥力，增加植株氮素吸收，提升玉米產(chǎn)量，與SRF相比，UNS可保證玉米生育早期階段充分的氮素供應(yīng)，促進植株生育早期氮素吸收，延緩植株早衰，提升生育后期氮素轉(zhuǎn)運，因此，施用UNS可較好地同步整個生育期中根際土壤氮素供應(yīng)和玉米氮素的需求，增強作物根部水分和養(yǎng)分吸收能力，提高產(chǎn)量［31］。在本研究中，處理W1SRF的產(chǎn)量最高，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因主要是在較濕潤的作物根區(qū)土壤環(huán)境下，SRF緩慢持續(xù)的向作物根際供應(yīng)氮素，同步了玉米整個生育期氮素需求量，有利于產(chǎn)量形成。因此，從農(nóng)業(yè)實踐應(yīng)用角度考慮，SRF可推薦于降雨量充足的區(qū)域選用。另外，灌溉量和氮肥類型兩者交互對百粒質(zhì)量有極顯著影響（P<0.01），說明氮肥類型對玉米百粒質(zhì)量的響應(yīng)因灌溉量不同將有所差異。

土壤中的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是植物可直接吸收利用的兩種氮素形式，也是土壤無機氮的主要組成部分，對植物正常生長發(fā)育起著重要作用［32］。先前有研究表明，普通尿素與緩釋尿素混摻可緩解水分脅迫對植株的影響，使土壤中無機氮含量維持在較高的水平，以保證作物生育后期氮素供應(yīng)，提升NUE和產(chǎn)量［33-34］，這與本研究結(jié)果一致。本研究表明，在相同灌溉水平下，UNS的平均NUE分別比U和SRF高4.28%和0.85%，同時UNS的籽粒產(chǎn)量分別比U和SRF高? 16.33%和5.54%。氮肥在施入土壤后經(jīng)水解轉(zhuǎn)化為無機氮供植物吸收利用，因此土壤含水量水平高低直接影響根際土壤氮素供應(yīng)［35］。在本研究中，灌溉量對NUE有極顯著影響，不同氮肥處理下，W1水平下的平均NUE顯著高于W2和W3，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因主要有兩個方面，首先，充分的灌水量將明顯提升植株根密度和根系活力，提高對土壤中水分和養(yǎng)分的吸收量，提升氮素利用效率和產(chǎn)量；其次，在較高的灌溉水平下，氮肥的水解速率得以提升，尤其是SRF，因此保證了生育后期充足的氮素供應(yīng)，以提升產(chǎn)量。提高水分利用效率是實現(xiàn)旱區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。在本研究中，灌溉量對IWUE有極顯著影響，這與李淼等［36］研究結(jié)果一致。

單一處理難以同時兼顧玉米生長、高產(chǎn)和高水肥利用效率，而基于多個指標(biāo)的綜合分析與評價能有效地克服單個指標(biāo)評價片面的問題，使得研究結(jié)果更具有科學(xué)性和客觀性［37］。利用PCA、TOPSIS、MFA和GRA對多個目標(biāo)進行綜合評價已廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域［38-39］。然而，單一的評價方式在農(nóng)業(yè)實踐過程中會對評價結(jié)果造成一定的誤差，為了保證評價結(jié)果的可靠性和合理性，有必要采用多個評價模型進行綜合評價。針對此類問題，有學(xué)者對獨立模型間相組合的相關(guān)性和實用性進行了探討研究，其中包括在單一評價方法的組合評價值結(jié)論基礎(chǔ)上再次進行二次組合評價，但這種方法也會增加計算和模型的復(fù)雜性。每一種單一的評價方法都有著不同的評價角度，其所評價出的結(jié)果也會產(chǎn)生差異，組合評價則可以克服單一評價方法的局限性，本研究在4種單一評價模型評價結(jié)果的基礎(chǔ)上，進一步采用整體差異組合評價模型將4種單一評價模型的評價值進行二次組合綜合評價，得到最終的評價結(jié)果。這種評價模型和評價結(jié)果克服了多種單一評價方法評價結(jié)果不一致的問題，極大地利用了不同評價模型結(jié)果的信息，使結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確，可用于玉米的水肥管理決策。評價結(jié)果表明，處理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）可作為最佳灌溉量和氮肥類型，但由于氮肥在土壤中分解受多種因素影響，因此還需要進一步的田間試驗過程中加以優(yōu)化。

4? 結(jié)? 論

在每千克干土施入0.3 g氮的前提條件下，灌溉量為2 548 m3/hm2與緩釋氮肥或緩釋氮肥與尿素混摻一次性基施的水肥管理組合，可同時確保盆栽玉米獲得最佳的生長、產(chǎn)量和水肥利用效率。該研究結(jié)果可為陜北旱區(qū)玉米種植時選擇最佳氮肥管理方式提供科學(xué)依據(jù)。

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CHEN? Mengru，XING Yingying，ZHANG Fan，SHAO Yating，F(xiàn)U 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

（責(zé)任編輯：史亞歌? Responsible editor：SHI Yage）