氮素调控对寒地玉米氮素积累及产量的影响

姜佰文，贾文凯，王春宏，张 迪，于亚利

（东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030）

玉米是重要的粮食作物，是发展畜牧业的优质饲料和工业原料，并且成为世界重要的粮食、饲料、经济兼用作物[1]。我国是玉米生产大国，种植面积和总产量仅次于美国居世界第二位[2]。黑龙江省玉米施肥存在下列问题：同一地区玉米施肥量差异较大，氮肥施用量和施用时期不准确，没有确定氮肥追施时期的量化指标。

植株体内养分的积累分配规律是合理科学施肥的重要理论依据。在玉米氮素积累的研究上前人已经做了很多工作，佟屏亚研究了夏玉米氮、磷、钾积累和分配态势[3]；宋海星等进行了不同水、氮供应条件下夏玉米养分累积动态研究[4]；陈祥等研究了氮磷钾平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收和累积的影响[5]。赵营等研究了不同供氮水平对夏玉米养分累积、转运及产量的影响[6]，而施氮时期大多集中在小麦和寒地水稻上研究比较多[7-9]。本文针对以上问题，对寒地玉米不同施氮时期和施氮量对氮素积累及产量的影响进一步探讨。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2008年在东北农业大学实验实习基地进行，土壤基础肥力为：有机质35.2 g·kg-1，碱解氮 146.2 mg·kg-1，速效磷 107.5 mg·kg-1，速效钾207.6 mg·kg-1，pH 6.63。试验用玉米品种丰禾1号。供试肥料为尿素（N 46%），重过磷酸钙（P2O546%）和K2SO4（K2O 50%）。

1.2 试验设计

试验共设2个因素，分别为施氮时期和施氮量（下文用A、B表示）。氮肥施用总量设3个水平，施用纯氮量（kg·hm-2）分别为：50，100，150（B1、B2、B3）；重过磷酸钙（P2O5：46%）90 kg·hm-2；硫酸钾（K2O：50%）75 kg·hm-2。氮肥总量 30%为种肥施用，70%为追肥施用，磷钾基肥一次性施入。施氮时期分别为：8叶期、10叶期、12叶期、14叶期（A1、A2、A3、A4）。设立13个处理，分别为1-CK（无氮）；2-A1B1；3-A1B2；4-A1B3；5-A2B1；6-A2B2；7-A2B3；8-A3B1；9-A3B2；10-A3B3；11-A4B1；12-A4B2；13-A4B3。随机区组排列，3次重复，小区试验，株距0.35 m，行距0.70 m，设计密度为40 816 株·hm-2。小区面积为 21 m2（3.5 m×6.0 m），每小区为5行，周边设立保护行。

1.3 测定项目与测定方法

分别于抽雄期、灌浆期、蜡熟期、完熟期进行取样，每小区取3株，取样后105℃杀青30 min，75℃下烘干，测定干物重。植株各器官全氮含量，采用H2SO4-H2O2消煮[10]，全自动流动分析仪进行全氮测定。成熟时每小区收获两行进行测产。土壤基础肥力采用常规分析方法[10]。

1.4 数据处理

采用Excel和DPS进行数据整理和方差分析。

2 结果与分析

2.1 氮素调控下玉米各器官的氮素积累

玉米各器官氮素积累量动态变化见图1。从抽雄期到完熟期，叶片氮素积累量不断下降；茎秆氮素积累量与叶片相似，抽雄期积累量最大，随后下降，完熟期有所回升；籽粒氮素积累量从抽雄期到完熟期上升明显，蜡熟期到完熟期上升。玉米抽雄期以后，叶片和茎中氮素向中籽粒转移，这与张颖研究相一致[11]。

各处理方差分析表明：抽雄期，处理7叶片氮积累量最大，与处理1、处理2差异显著；处理10茎秆氮积累量最大，与处理1、处理12差异显著。灌浆期，处理6茎秆氮积累量最大，与处理12、处理13差异显著。蜡熟期，处理7叶片积累量最高，差异显著；茎秆处理4氮素积累最大，与处理1、处理2差异显著；籽粒以处理7积累最大。完熟期叶片、茎秆、籽粒中均以处理7氮素积累最大，与处理1、12、13差异极显著。比较得出处理7利于氮在完熟期籽粒中的积累，利于氮素由营养器官向生殖器官的转移，形成高产。

图1 玉米各器官氮素积累量变化Fig.1 Change of N accumulation of different organs of corn

不同施氮时期对玉米全株氮素积累量上分析看出，在抽雄期，氮素积累量 A2＞A3＞A1＞A4，经方差分析 A2、A3与 A4差异显著（P＜0.05）；灌浆期，氮素积累量 A2＞A1＞A3＞A4，A2、A1、A3与 A4差异显著；腊熟期，玉米氮素积累 A2＞A1＞A3＞A4，A2与A3、A4差异显著；完熟期，氮素积累量 A3＞A2＞A1＞A4，A3、A2、A1与A4差异显著。施氮时期对玉米全株氮素积累的影响，由于受施氮时期以及全株氮素在玉米各器官不同生育期各占比例分配不同而有所变化，A2与A1处理在全生育期全株氮素积累差异是不显著的，完熟期A3处理氮积累最大，与A2、A1差异不显著，A2处理能显著提高玉米抽雄期后全株氮素的积累。不同施氮量对玉米全株氮素积累量上分析看出：玉米不同生育时期，施氮量对氮素积累量的影响如图1所示，在抽雄期和灌浆期为B3＞B1＞B2，在腊熟期完熟期为 B3＞B2＞B1，但方差分析差异不显著，只有抽雄期B3、B1与B2差异显著，由于氮素积累是由植株干物积累与植株氮素养分吸收的速率共同作用的，因而影响因素复杂，这点与赵营等研究相一致[6]。

2.2 氮素调控对玉米产量的影响

结果见图2。

图2 不同处理玉米产量Fig.2 Corn yield in different treatments

从图2可以看出，施氮时期以10叶期追肥产量最高，A2、A1与 A3、A4差异显著（P＜0.05）。施肥量方差分析不显著，施肥量在本试验中影响不显著。试验总产量分析，处理7产量最高，达7 322.3kg·hm-2，比处理1增产36%，比处理11增产19.8%，比处理9增产15.8%。

2.3 氮素调控下玉米各器官的氮素积累量与产量相关分析

结果见图3。

图3 抽雄期玉米叶片氮素积累量与玉米产量相关性Fig.3 Correlation between leaf N accumulation and yield of corn

在玉米生育期各器官氮素积累量与产量关系的分析中得出，抽雄期叶片中氮素积累量与产量达到显著水平，相关系数R2=0.7131*，其它时期其它器官均不相关，在图3中我们可以得出，二者成二次相关曲线，本试验抽雄期叶片氮素积累量在1.55 g·株-1时，产量达到最高，从而确定氮素积累阈值为1.55 g·株-1，当超过或低于这个值，将达不到最大产量，因此可为植株氮素营养诊断提供理论依据。

3 讨论

从栽培角度看，氮素调控是协调高产和优质的重要手段。前人研究表明，缺氮或缺钾影响玉米叶片的生长，并导致玉米叶片早衰[12]。在本研究中，设计不同的施氮水平和追肥时期以便探讨何种氮素调控水平下可防止玉米叶片的早衰，并减小氮肥胁迫对籽粒数减少的影响。本研究发现，不同的施氮时期及施肥量对东北地区寒地玉米的产量具有一定的影响。以十叶期进行追肥，可获得在本肥料处理下的最高产量，并随追肥量的增加而增加，但差异不显著。李明等研究寒地高产玉米肥料对玉米产量调节作用发现氮胁迫减少了籽粒数[13]，当追施尿素量小于231.75 kg·hm-2时，追肥量增加，每穗粒数增加，而磷、钾肥的作用不明显，这一结果解释了为何在本试验中不同施肥量间差异不显著，且以处理150 kg·hm-2增产效果最佳。同时研究发现，抽雄期叶片的氮素积累量与玉米产量达显著相关水平，并确定了氮素积累的阈值。

4 结论

氮素调控对玉米产量有不同程度的影响，施氮150 kg·hm-2十叶追肥产量最高，施氮时期以A2＞A1＞A3＞A4，A2、A1与 A3、A4差异显著。抽雄期茎叶中氮素积累量达最大，并且10叶期追肥可显著提高玉米抽雄期后全株氮素的积累。10叶期追肥比12叶期追肥增产7.3%，比14叶期追肥期增产9.1%。

抽雄期玉米叶片氮素积累量和产量相关系数达R2=0.7131*，并确定氮素积累量阈值为1.55 g·株-1。

[1]佟屏亚.世界玉米生产发展的新形势[J].世界农业,2002(4)∶274-277.

[2]山东省农业科学院.中国玉米栽培学[M].上海∶上海科学技术出版社,1986.

[3]佟屏亚.夏玉米氮、磷、钾积累和分配态势研究[J].玉米科学1994,4(2)∶65-69.

[4]宋海星,李生秀.不同水、氮供应条件下夏玉米养分累积动态研究[J].植物营养与肥料学报,2002,8(4)∶399-403.

[5]陈祥,同延安,杨倩.氮磷钾平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收和累积的影响[J].中国土壤与肥料,2008(6)∶19-22.

[6]赵营,同延安.不同供氮水平对夏玉米养分累积、转运及产量的影响[J].植物营养与肥料学报,2006,12(5)∶622-627.

[7]夏来坤,陶洪斌,朱金城,等.施氮时期对夏玉米碳氮运转及氮肥利用的影响[J].华北农学报,2009,24(3)∶208-211.

[8]姜佰文.应用15N研究施氮时期对寒地不同品种水稻氮吸收和分配的影响[J].东北农业大学报,2005,36(2)∶142-146.

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