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供氮量对春玉米产量和氮素利用的影响

摘要：摘要：為探究不同供氮量对春玉米产量和氮素利用的影响，以郑单958为试验材料，设置5个供氮水平0，135，270，405，540 kghm-2，以期为春玉米的减氮增效提供理论依据。结果表明，当供氮量增至405 kghm-2时春玉米产量和行粒数不再显著提高，最高分别为10.69103 kghm-2和3

　　摘要：為探究不同供氮量对春玉米产量和氮素利用的影响，以‘郑单958’为试验材料，设置5个供氮水平0，135，270，405，540 kg·hm-2，以期为春玉米的减氮增效提供理论依据。结果表明，当供氮量增至405 kg·hm-2时春玉米产量和行粒数不再显著提高，最高分别为10.69×103 kg·hm-2和37.05;但供氮量增至270 kg·hm-2时穗行数和穗粒数不再显著增加;而百粒质量在不同供氮处理间无显著差异。与0 kg·hm-2相比，供氮显著提高春玉米干物质积累及转运量，吐丝期和成熟期干物质积累量显著提高23.29%～62.29%和20.91%～49.42%，花后干物质转运量、转运率和转运对籽粒的贡献率分别显著提高51.62%～162.98%，23.13%～62.07%，25.75%～82.56%;供氮量为405 kg·hm-2吐丝期和成熟期干物质积累量、干物质转运与籽粒贡献率有最大值，比供氮135 kg·hm-2显著提高27.76%，23.58%，162.98%，62.07%，82.56%。供氮能显著影响玉米氮素积累及转运分配效率，供氮条件下玉米吐丝期和成熟期的地上部植株氮素积累量比0 kg·hm-2显著提高39.65%～98.72%，38.90%～83.19%，吐丝期和成熟期的氮素积累量均随供氮量增加呈增加趋势，分别在540，405 kg·hm-2达峰值;营养器官氮素转运量随施氮量增加呈增加趋势，增幅26.47%～75.42%，但供氮540，405 kg·hm-2间无差异，比135 kg·hm-2分别提高36.76%～38.70%。此外，施肥处理间氮素转运率无显著差异。综上所述，在405 kg·hm-2供氮水平下，春玉米通过提高行粒数、增强干物质积累、氮素积累能力和转运效率从而实现产量突破10.5×103 kg·hm-2，同时氮素利用率、氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力分别达44.53 kg·kg-1，26.17%，9.07 kg·kg-1，26.4 kg·kg-1，实现氮素优化利用。

　　关键词：供氮量;产量;干物质积累;氮素利用

　　玉米生产对我国粮食安全具有重要意义[1]。氮素是玉米生长过程中被吸收最多的营养元素，能够显著影响玉米光合产物的积累、器官发育及源库构建[2-3]。施用氮肥是满足作物氮素需求，实现增产的有效途径。但是生产上因施用方式不合理，氮肥不能被作物充分吸收利用，通过硝化-反硝化、淋溶流失等途径造成环境面源污染[4]。北京、河南、山东等华北地区因单位农田面积氮肥施用量过大，氮肥利用率低，而造成一系列环境问题。因此，明确合理施氮量，是华北地区农业生产急需解决的问题[5]。

　　有机无机配施可减少化肥投入，提高肥料利用率，有利于土壤地力的恢复[6-7]，朱浩宇等[8]研究发现有机替代减施化肥比常规施肥玉米产量略有增长，原因可能是有机无机配施提高了土壤微生物的活性和多样性，进而改善了土壤微生态环境[9]。生物炭是生物质在无氧高温下裂解得到富含稳定有机质碳的物质，生物炭的施用可以增加土壤微生物多样性和活性[10-11]，提高土壤酶活性;同时其孔隙结构和高阳离子交换量可以增加作物对氮素吸附利用进而减少淋溶损失，在改善土壤理化性质、固碳减排等方面发挥重要作用[12]。但也有研究发现，生物炭C/N较高，会降低土壤养分有效性[13]，在养分供应能力较差或含氮较低土壤中，生物炭虽能起到改善土壤理化性质效果，但也会抑制作物对氮素吸收利用，影响作物生长和产量形成，且生物炭浓度越高抑制作用越明显[14]。生物质炭基肥是以生物炭为基质与化肥经过特殊工艺制备而来，通过弥补生物炭低有效养分缺点[15]，而提高肥料利用能力。已有研究针对不同基质如猪粪、秸秆及生活废弃物的炭基肥做了大量研究，得出炭基肥能改善肥效，通过提高作物对氮素吸收利用能力而实现增产[16-19]的结论。但关于不同供氮量下炭基肥作底肥和尿素作追肥配合施用对玉米氮素转运及分配的影响报道较少。为此，本研究通过研究不同供氮处理炭基肥作底肥尿素作追肥配合施用对玉米干物质积累与分配、产量及其因素及氮素转运利用的调控效应，以此确定春玉米生产适宜的氮素施用量，为春玉米减氮增效提供理论依据。

　　1 材料和方法

　　1.1 试验地概况

　　本试验于2019年5—10月在天津市优质农产品开发示范中心(119.47′E，31.89′N)进行，属于大陆性季风气候，全年平均气温11.2 ℃，年平均降水量642 mm，70%降水量集中在6—8月，无霜期240 d。试验地0～20 cm土壤的基本理化性质为有机质13.4 g·kg-1、全氮1.39 g·kg-1、全磷0.96 g·kg-1、全钾24.5 g·kg-1、碱解氮118.1 mg·kg-1、有效磷153.9 mg·kg-1、速效钾 273.7 mg·kg-1。

　　1.2 试验设计

　　选用‘郑单958’为试验材料。

　　试验采用单因素随机区组设计，供氮量设置0，135，270，405，540 kg·hm-2五个水平，分别记为N0、N135、N270、N405和N540，基施炭基肥和拔节期追施尿素按照供氮量7∶3比例施用，炭基肥养分含量N-P2O5-K2O∶24-10-10(沈阳隆泰生物工程有限公司)，尿素N含量46%。全生育期P2O5和K2O施用量均为157.5 kg·hm-2，以炭基肥含量为基础，不足部分由含12%P2O5的过磷酸钙和50%K2O的硫酸鉀配平，作为底肥一次性施用。小区长6.5 m，宽3.6 m，等行距种植，行距为60 cm，定苗密度67 500 株·hm-2，每处理小区重复3次。田间管理措施按照玉米高产田管理措施进行。

　　1.3 测定项目与方法

　　1.3.1 植株干物质及全氮的测定玉米吐丝期及成熟期，每小区取代表性植株3株，按叶、茎部(包括茎秆、叶鞘、苞叶和穗轴)、籽粒分装，于105 °C下杀青60 min，在85 °C下烘干至恒质量后称质量。样品经微型植物粉碎机粉碎后过100目筛，硫酸消煮后凯氏定氮仪测含氮量，根据干质量计算氮素积累量。

　　1.3.2 考种及测产成熟期小区中间两行连续收取20个果穗，背阴处风干考种后脱粒，测定穗行数、行粒数、百粒质量，穗粒数、穗长、秃尖长、穗粗。籽粒取200 g于鼓风干燥箱85 ℃烘干至恒重测定含水量，按照14%安全含水量计算百粒质量和产量。

　　1.4 数据分析与统计

　　1.4.1 同化物转运营养器官干物质转运量(kg·hm-2)=吐丝期营养器官干物质积累量-成熟期营养器官干物质积累量;

　　营养器官干物质转运率(%)=[营养器官干物质转运量/吐丝期营养器官干物质积累量]×100;

　　营养器官干物质转运对籽粒的贡献率(%)=[营养器官干物质转运量/籽粒干物质量]×100;

　　1.4.2 氮素转运与利用率营养器官氮素转运量(kg·hm-2)=吐丝期营养器官氮积累量-成熟期营养器官氮积累量;

　　营养器官氮素转运率(%)=[营养器官氮转运量/吐丝期营养器官氮积累量]×100;

　　营养器官氮素转运贡献率(%)=[氮转运量/籽粒氮积累量]×100;

　　吐丝后氮积累量(kg·hm-2)=籽粒氮积累总量-氮素转运量;

　　吐丝后氮籽粒贡献率(%)=[吐丝后氮积累量/籽粒氮积累量]×100

　　氮素利用率(%)=籽粒产量/植株氮总积累量×100;

　　氮肥农学效率(%)=(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮量×100;