氮素供应对不同类型玉米品种籽粒灌浆特性的影响

常 程，刘 晶，徐 亮，张书萍，王金艳

氮素供应对不同类型玉米品种籽粒灌浆特性的影响

常 程，刘 晶，徐 亮，张书萍，王金艳

（辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161）

通过3个氮素梯度（0 kg/hm2、112 kg/hm2、225 kg/hm2）设置，对两个不同氮反应类型的玉米品种进行籽粒灌浆期特性分析，结果表明：1.随着氮素梯度提高，氮敏感型品种TY58产量增加显著，氮迟钝型品种ZD958中高氮水平增产不显著；2.氮素梯度变化对籽粒干质量影响趋势基本一致，于授粉后16～25 d达到籽粒灌浆速率最高水平。低氮条件下氮迟钝型品种灌浆快速期提前；3.对籽粒脱水速率、籽粒品质指标影响不大，但对氮素积累影响有差异，表现为氮敏感品种低氮处理下（N0）氮素积累速率前高后大幅降低，下降幅度大于中高氮处理水平（N1、N2）；氮迟钝型品种灌浆前期，氮积累速率为中高氮水平大于低氮水平，灌浆后期速率为低氮水平大于中高氮水平。

氮素；玉米；籽粒灌浆

氮素是玉米生长发育的重要营养元素。近年来玉米单产得到大幅提高，除了不断提高的育种质量和效率外，栽培技术的日益提高也是促进高产的重要原因。其中，氮素营养肥料的施用显著提高了玉米产量，但同时盲目过量施用氮素带来的环境污染和氮肥利用率低造成的资源浪费的问题已成为世界性的议题［1～3］。当前玉米产业利用不同氮响应类型的玉米品种，揭示其对氮素的需求利用规律，并辅以相应的氮肥运筹和配套耕作措施，作为推动氮高效品种的选育和应用、减少氮肥浪费、有效提高玉米产量的研究和发展方向。

已有大量研究进行了播期、不同耕作措施、不同氮肥类型、氮素水平、非生物逆境等因素对植株氮素吸收积累分配的地上生理、基于根系构建及土壤环境的地下氮素吸收利用、叶片光合作用的物质转运、信号传导、酶活性等影响进行相关研究，阐述了不同基因型玉米品种在不同条件下的氮素吸收利用规律及差异［4～13］。玉米以收获籽粒为主要目标，氮素与籽粒建成及发育的相关研究尤为重要。尤其籽粒花后灌浆期是玉米产量形成的关键时期，产量受灌浆阶段的干物质积累量的影响较大，而花后氮素供应是玉米高产的重要措施［14～16］。本文通过设置不同氮素供应水平，选择氮敏感和氮迟钝两种玉米类型进行籽粒发育状况研究［17］，旨在通过不同氮响应类型玉米籽粒灌浆的进程分析，为筛选节约型优良玉米新品种、挖掘品种产量潜力和配套栽培措施提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验概况

本试验设置在沈阳市沈北新区清水台镇小洋河村，东经123°34′12″，北纬42°2′3″，全年平均气温6.8～8.0℃，有效积温为3 281℃，平均日照时数为2 372.5 h，无霜期为146～163 d，年降水量为580～700 mm。前茬玉米，秋翻耙压春起垄，0～20 cm土层pH值为6.4，有机质含量为18.7 g/kg，水解性氮含量为100 mg/kg，速效钾含量为82 mg/kg，有效磷含量为14.1 mg/kg。

1.2 试验材料

选用前期筛选的低氮敏感型玉米品种铁研58（以下简称TY58）和低氮迟钝型玉米品种郑单958（以下简称ZD958），进行不同氮素梯度供应试验。

1.3 试验设计及方法

本试验品种为TY58和ZD958，3个氮素水平：0 kg/ hm2，112 kg/hm2，225 kg/hm2，种植密度为60 000株/hm2，每个小区面积为24 m2。试验为裂区设计，主处理为品种，副处理为氮素水平，3次重复。

试验于播种时一次性施入纯P 120 kg/hm2，纯K 90 kg/hm2，氮肥梯度的1/4作为底肥，大喇叭口时期按梯度追施余下氮肥，其它同正常田间管理。

1.4 测定项目及方法

在玉米授粉后的15、25、35、45、55、65 d作为取样时间点，在每个小区的取样行连续取5株植株果穗，进行室内分解考量，样品于105℃杀青后80℃烘干至恒重，记录干质量。籽粒磨碎后使用凯氏定氮法测定全氮含量。收获期进行小区测产，折算为14%标准水产量。

2 结果与分析

2.1 氮素梯度处理下玉米品种的产量效应

两个品种在不同氮素梯度下，均表现为随着氮素水平的提高，产量增加。TY58产量表现为N2＞N1＞N0，且各氮素水平产量差异显著，在N2水平下产量最高，为12 606.2 kg/hm2；ZD958产量表现为N2和N1水平下产量差异不显著，与N0水平差异显著。表明TY58对氮素水平反应敏感，品种氮素利用效率高，提高氮素水平有利于挖掘其产量潜力；ZD958在N1水平到N2水平的产量增速较缓，因此对于氮反应迟钝型品种宜选择其适宜密度下的最适施肥量，才能达到效益最大化（图1）。

2.2 氮素处理对百粒干质量积累规律的影响

各氮素水平对两个品种的百粒干质量积累均是随着灌浆进程逐渐升高，在成熟期达到最大，不同灌浆时段品种间有差异（见表1）。

TY58籽粒干质量积累在授粉后25 d和45 d氮素梯度处理下积累量差异不显著，其它灌浆时段均差异显著，在授粉后56～65 d达到最大值，且氮素处理间干质量差异显著，表现为氮素水平越高，籽粒干质量积累量数值最大，百粒干质量为34.1 g。

ZD958籽粒干质量在授粉后15 d和55 d不同氮素水平下积累量差异不显著，其它灌浆时段积累量达显著水平，在授粉后65 d积累量最大值时段表现为N2和N1水平差异不显著，而与N0水平下差异显著。说明不同类型品种百粒重干物质积累规律有较大差异，总体规律是成熟期随着氮素的增加，百粒重增加，0 kg/hm2处理下两个品种的百粒重最低。

2.3 氮素处理对籽粒含水量的影响

通过对不同氮素水平籽粒含水量变化看出，TY58和ZD958两个玉米品种籽粒含水量随着灌浆进程逐渐降低，在授粉后15 d到授粉后的35 d籽粒脱水进程最快，而后缓慢下降，在授粉后65 d成熟达到最低值，并且两个品种均表现为氮素处理对籽粒含水量影响比较小（图4和图5）。

图1 两个品种不同氮素水平的产量Figure 1 The different nitrogen levels yield of two varieties

表1 不同品种及不同氮素处理百粒干质量在灌浆期的变化（g）Table 1 100-kernels dry mass of two varieties under different nitrogen levels at grain-filling stage

2.4 氮素处理对籽粒全氮含量的影响

由表2可见，两个品种在各自不同的氮素水平下单株籽粒氮积累量随着灌浆进程呈上升趋势，但同一品种不同氮素水平间积累规律不一致。TY58在授粉后15 d和授粉后65 d表现为氮素梯度对籽粒氮积累量影响明显，变异系数高于其他灌浆时段，为14.5%和10.7%，且在授粉后65 d籽粒氮积累量为N2＞N1＞N0，低氮水平下灌浆前期速率较高，中后期小幅提升，中高氮水平下灌浆前期维持较高水平，中后期也有大幅提升。ZD958灌浆时段单株籽粒氮素积累量变异系数数值较TY58小，说明氮素处理对该品种单株籽粒氮素积累量相对影响较小，在授粉后35 d变异系数最大，为5.2%，此时期为氮素梯度相对敏感期。从图6和图7中可以看出，N0和N2水平下TY58在授粉后的25～35 d籽粒全氮积累速度最高，在授粉后的35～45 d最低；N1水平下在授粉后的15 d最高，也在授粉后的35～45 d最低。ZD958在N1和N2水平下，授粉后的15 d单株籽粒全氮积累速度最高，而授粉后的35～45 d单株籽粒全氮积累速度最低，在N0水平下，授粉开始到之后的15 d和授粉后的15～25 d单株籽粒全氮积累速度基本一致，保持灌浆期的较高水平，在授粉后的35～45 d单株籽粒全氮积累速度最低（图7）。

图2 TY58籽粒灌浆速率Table 2 Grain-filling rate of TY58

图3 ZD958籽粒灌浆速率Table 3 Grain-filling rate of ZD985

图4 TY58籽粒含水量Table 4 Grain moisture content of TY58

2.5 氮素处理对籽粒品质的影响

氮素梯度对TY58粗蛋白含量影响变异系数数值最大为1.9%，对籽粒粗淀粉含量的影响变异系数数值最小为0.4%，氮素处理对各指标影响趋势不明显。氮素梯度对ZD958粗脂肪含量影响大于其他品质指标，变异系数为10.5%，对粗淀粉和直链淀粉含量影响最小，变异系数为0.1%和0.2%。总体上看，不同类型玉米品种的籽粒品质指标对氮反应敏感程度较小（表3）。

图5 ZD958籽粒含水量Table 5 Grain moisture content of ZD958

表2 不同品种及不同氮素处理单株籽粒氮积累量Table 2 Grain nitrogen accumulation of two varieties under different nitrogen levels at grain-filling stage

图7 ZD958不同氮素处理下籽粒灌浆期全氮积累量（g）Table 7 Nitrogen accumulation amount per plant of ZD985 under different nitrogen level at grain-filling stage

表3 氮素水平对籽粒品质的影响Table 3 effect of grain quality under different nitrogen levels

3 结论与讨论

不同类型玉米品种氮素利用效率有差异，本试验中TY58随着氮素梯度升高产量显著升高，而ZD958在N1水平产量升高后继续增氮增产不显著。因此针对氮素敏感品种宜适当增施氮肥提高产量，对于氮素反应迟钝品种可种植在相对贫瘠土地充分利用其适应性广的特点提高经济效益。百粒干质量与籽粒产量高度相关，趋势一致，这导致了产量的品种间差异。本试验中不同类型玉米品种籽粒灌浆速率对氮素梯度的响应也有差异，TY58在3个氮素梯度下均在授粉后16～25 d达到最大灌浆速率值，ZD958在中高氮素水平下延迟了籽粒最大灌浆速率产生时期。本试验中氮素梯度对籽粒脱水速率影响不明显，对籽粒品质指标的影响敏感程度不一致，但变化不大。对单株籽粒氮素积累量影响有差异，随着氮素提高氮敏感型品种灌浆中后期籽粒氮素积累速率高于低氮处理，且较氮迟钝型品种相应时期维持较高的氮素积累水平，而对于氮迟钝型品种表现为氮素梯度提高，氮积累速率前高后大幅降低。因此保证开花到花后35 d的籽粒氮素供应是保证高籽粒干质量和氮素积累的关键措施。

已有研究表明不同氮效应类型的品种籽粒灌浆速率及氮素利用效率在不同氮水平下存在差异［16、19］，品种的产量和灌浆特性与基因型和环境均有相关。曹玉军等研究表明施氮处理提高了籽粒的灌浆速率和延长了籽粒灌浆活跃期，使粒重增加［18］。本试验仅从籽粒灌浆特性及氮素积累利用角度进行一年试验对不同氮反应品种相关性状进行初步分析，以期揭示不同氮素环境下不同氮响应品种的籽粒灌浆特性和氮素积累进程，之后还将结合植株干物质、氮素积累分配、生理生化分析进行不同氮响应玉米氮素吸收利用的深入探讨。

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Effects of Grain-filling Characteristics of Maize Varieties With Different Nitrogen Responses Under Nitrogen Supply

CHANG Cheng，LIU Jing，XU Liang，ZHANG Shu-ping，WANG Jin-yan

（Institute of Maize Research，Liaoning Academy of Agrecultural Science，Shenyang，Liaoning 110161）

The grain-filling characteristics of two maize varieties with different nitrogen responses were analyzed by three nitrogen levels（0 kg/hm2，112 kg/hm2，225 kg/hm2）.The results showed that：1.With the increase of nitrogen level，the yield of nitrogen-sensitive cultivar TY58 increased significantly，while that of nitrogen-retarded cultivar ZD958 was not significant.2.The effects on grain dry weight were consistent as nitrogen variation，and the highest grain filling rate was at 16～25 days after pollination，The rapid filling stage of nitrogen-retarded cultivars in low nitrogen condition was in advance；3.The nitrogen levels had no significant effect on grain dehydration rate and grain quality，but had a significant effect on nitrogen accumulation，the result showed that the nitrogen accumulation rate of nitrogen-sensitive cultivar was increased in front but then rapid reduced at low nitrogen level（N0），and the decrease was greater than that of medium and high nitrogen treatments（N1、N2）；at the early grain filling stage，The nitrogen accumulation rate of medium and high nitrogen levels were higher than that of low nitrogen level，but the rate of low nitrogen was higher than that of medium and high nitrogen at the late grain filling stage.

Nitrogen；Maize；Grain-filling

S143.1；S513.03

A

1002-1728（2017）01-0001-06

10.3969/j.issn.1002-1728.2017.01.001

2017-01-24

国家科技支撑计划项目（2013BAD07B03）；国家玉米产业体系沈阳综合试验站（CARS-02）

常程（1982-），女，副研究员，从事玉米高效栽培研究。E-mail：lnchangcheng@163.com通讯作者：刘晶（1974-），男，助理研究员，从事玉米高效栽培研究。E-mail：455867240@qq.com