氮肥對高氮效玉米品種干物質累積分配與籽粒含水量的影響

胡向尚，許海濤，郭海斌，王成業

（駐馬店市農業科學院/河南玉米產業技術體系駐馬店綜合試驗站，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，2019年種植玉米380.13萬hm2，約占全國玉米種植面積9.20%［1］。

氮肥可促進玉米植株生長、器官形成并進行有效光合作用，是玉米生長發育及產量建成必需的營養元素，有益于植株干物質的累積［2］。氮肥對提高玉米產量作用顯著，目前河南省玉米主產區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與作物產量呈正相關，在玉米諸多增產因素中作用達28%～30%［5－7］。實際生產中盲目追求高產，普遍存在不合理及超量施氮現象，致使土壤營養失衡，肥料利用效率降低，易產生酸化、硝態氮淋溶、水體富營養化等，玉米產量不僅沒有增加反而帶來一系列的環境問題［2，8－10］。目前優化施肥、提高氮肥利用效率已成為玉米高產高效的研究熱點［11，12］。

多數學者研究認為玉米品種不同對氮肥吸收利用特性相差明顯，不同生態區域同一品種對氮肥反應同樣存在顯著差異［13－16］。徐祥玉等［17］研究認為施用氮肥可顯著增加各器官干物質質量，增幅因品種不同而有顯著差異。王麗梅等［18］研究表明干物質在玉米各器官的分配隨施氮量的變化而發生變化，氮肥對莖鞘干物質累積影響顯著，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累積和氮肥利用效率差異明顯，其可通過灌漿期維持綠葉面積增加生育后期對氮素的吸收累積，干物質和氮素累積量明顯高于低氮敏感型玉米品種。眾多學者有關玉米籽粒含水量對適收期、籽粒脫水特性、機械收獲籽?？尚行缘确矫孀髁溯^多研究［20－22］，而氮肥施用對玉米籽粒含水量的影響研究甚少，有關高氮效玉米品種干物質累積與分配、籽粒含水量對氮肥的響應報道更少。本試驗旨在研究不同施氮量條件下高氮效玉米品種干物質累積與分配、籽粒含水量的變化規律，以期為河南省夏玉米生產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在河南省駐馬店市農業科學試驗站（114°02′E，32°98′N）進行。該區地處黃淮河流域，具有亞熱帶和暖溫帶雙重氣候特征，屬季風型半濕潤氣候，陽光充足，熱量豐富，雨量充沛。前茬作物小麥。試驗地為粘壤土，肥力均勻一致，0～20 cm耕層土壤有機質含量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，均由河南省農業科學院提供。供試肥料:河南心連心化肥有限公司生產的大顆粒（粒度2.00～4.75 mm）控釋尿素（N 45%）、中化化肥有限公司生產的過磷酸鈣（P2O512%）、國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司生產的大顆粒硫酸鉀（K2O 52%）。

1.3 試驗設計

根據河南省玉米純氮推薦施用量（183.7±52.0）kg/hm2［23］，本試驗以不施氮（N0）為對照，設置80%施氮量（N1）:188 kg/hm2，100%正常施氮量（N2）:235 kg/hm2兩個水平，所有處理磷鉀肥按照常規用量（過磷酸鈣1 200 kg/hm2，硫酸鉀250 kg/hm2）施用。每處理行長5 m，5行區，行距0.6 m，株距0.25 m，每行20株，種植密度6.75萬株/hm2。小區面積15 m2，重復3次，肥料處理隨機區組排列，3個玉米品種排列順序相同。四周設保護行4行，保護行外打埂并與其它試驗區間隔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。

1.4 測定項目與方法

灌漿期各小區連續選取有代表性植株5株，測量株高、穗位高，用游標卡尺（Guanglu電子數顯卡尺，分辨率0.01 mm）測量莖粗。吐絲期、成熟期各小區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，電熱恒溫鼓風干燥箱（新苗DHG－9243BS－Ⅲ）70℃烘干到恒重后分別稱取干物質質量（廣州深華BSA224S電子天平）。玉米成熟時避開走道連續選取有代表性穗果10個，室內考種，測穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重；收取中間2行計產，測定鮮籽粒水分含量（上海綠洲谷物水分測定儀），按照14%水分含量折算產量。

2 結果與分析

2.1 氮肥對高氮效玉米品種生長的影響

由圖1可看出，施用氮肥對高氮效玉米品種株高、穗位高均有一定的影響，但差異未達顯著水平，而新玉156莖粗對氮肥產生顯著性響應，N1處理顯著高于N0。80%施氮量處理下新玉156的生長仍能維持較高水平，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，而穗位高則表現出降低趨勢。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發育。

2.2 氮肥對高氮效玉米品種地上部干物質累積的影響

由圖2可知，氮肥對3個品種吐絲期地上部干物質累積量的影響差異不顯著，至成熟期干物質累積量差異達顯著水平。吐絲期至成熟期新玉156地上部干物質累積均呈現出隨施氮量增加而增加的趨勢，先玉335吐絲期地上部干物質累積量呈現出隨施氮量增加而增加、成熟期先增加后降低趨勢；鄭單958吐絲期至成熟期地上部干物質累積均呈現先增加后降低趨勢。新玉156、先玉335、鄭單958吐絲期地上部干物質質量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質量N1、N2處理比N0分別增加25.57%、51.98%，47.75%、37.17%，24.43%、19.47%?？梢钥闯觯墒炱谙扔?35、鄭單958干物質累積80%施氮量處理（N1）大于100%施氮量處理（N2），而新玉156的N2處理干物質累積量最大。

2.3 氮肥對高氮效玉米品種地上部干物質分配的影響

由表1可知，氮肥對高氮效玉米品種不同生育期莖、葉、穗干物質分配均產生一定影響，各處理吐絲期干物質各器官分配均未達到顯著水平，隨著生育進程，成熟期各器官的分配差異顯著。3個品種吐絲期干物質分配比例均呈現出莖＞葉＞穗，隨著干物質向籽粒的轉移，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各器官干物質累積量均高于N0。新玉156干物質累積吐絲期葉、穗占比重隨施氮量的增加而增加，至成熟期時N1大于N2，而N2處理吐絲期莖占比重最低，成熟期時達到最大；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處理莖干物質所占比重下降快，穗占比重上升速度遠大于新玉156、先玉335，籽粒灌漿積累更快。

表1 氮肥對高氮效玉米品種地上部干物質分配的影響

2.4 氮肥對高氮效玉米品種產量性狀的影響

由表2可知，新玉156、鄭單958施氮處理穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重均高于N0，而先玉335施氮處理行粒數、百粒重低于N0，穗粗、穗行數表現則相反。3個品種籽粒產量均隨施氮量的增加呈現先增加后降低趨勢，均以N1最高，新玉156、先玉335、鄭單958籽粒產量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增產幅度遠大于先玉335、鄭單958。氮肥對籽粒產量的貢獻，新玉156通過穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重響應來實現，而先玉335是通過穗粗、穗行數，鄭單958是通過穗長、穗行數、行粒數、百粒重響應實現的。

表2 氮肥對高氮效玉米品種產量性狀的影響

2.5 氮肥對高氮效玉米品種鮮籽粒含水量的影響

收獲時玉米籽粒含水量是嚴重影響黃淮海區域玉米機收時期、破碎比率、儲藏運輸、籽粒烘干成本及商品品質的重要因素［24］。由圖3可知，氮肥對3個品種鮮籽粒含水量的影響趨勢不同，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個處理鮮籽粒含水量均明顯低于新玉156、鄭單958。說明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收要求。

圖3 氮肥對高效氮玉米品種鮮籽粒含水量的影響

3 討論與結論

玉米農藝性狀影響其產量性狀的表達，對植株生物學潛力起決定作用，品種的穩產高產特性就是由植株增高、莖稈增粗、抗倒抗病耐密性增強而致［25］。周曉舟等［26］研究認為氮肥能使玉米株高、穗位高及莖粗顯著增加。本研究結果表明，氮肥處理對高氮效玉米品種株高、穗位高均有一定的影響，但差異未達顯著水平，而新玉156莖粗對氮肥產生顯著性響應。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穗位高則表現出降低趨勢，這更有利于玉米植株重心下降，增強抗倒伏能力，這與宋朝玉等［27］的研究結果相近。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發育。

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

干物質的積累與分配是玉米器官分化、產量建成的前提。胡昌浩等［31］研究表明夏玉米各器官的干物質轉運量對玉米籽粒貢獻大小依次為莖稈、苞葉、穗軸、葉片、葉鞘、穗柄。本研究結果表明，3個品種吐絲期各器官干物質分配比例均呈現莖＞葉＞穗，表明吐絲期干物質主要分配于莖，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，說明成熟期干物質的分配中心已轉移到穗上，這與臧賀藏等［11］的研究結果相近。吐絲期鄭單958莖、葉干物質累積分配比例高于新玉156、先玉335，說明鄭單958吐絲期具有更強的干物質生產能力，而成熟期80%施氮量處理鄭單958莖干物質所占比重下降快，穗占比重上升速度遠大于新玉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，但過量施氮反而導致莖、葉干物質占比有所增加又不利于穗粒干物質占比的提高。

多種因素綜合決定玉米籽粒產量水平的高低［25］。Liu等［32］研究認為在一定范圍內，籽粒產量隨施氮量的增加而增加，但過量施氮則會降低增產效應。本研究結果表明，新玉156、鄭單958施氮處理穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重均高于不施氮處理，而先玉335施氮處理穗長、行粒數、百粒重則低于不施氮處理，穗粗、穗行數表現則相反，而3個品種籽粒產量均隨施氮量的增加呈現先增加后降低的趨勢。這與楊澤宇［33］的研究結果一致。新玉156、先玉335、鄭單958籽粒產量N1處理比N0分別增加21.05%、5.88%、4.00%，新玉156增幅遠大于先玉335、鄭單958，說明新玉156對氮肥的敏感性遠高于先玉335、鄭單958。

玉米籽粒含水量與機收效果密切相關，可顯著影響收獲時的籽粒損失率、破碎率、雜質率等［34］。本研究結果表明，氮肥對3個品種鮮籽粒含水量的影響趨勢不同，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收要求。綜上分析，新玉156耐氮肥特性要優于先玉335、鄭單958。