不同施氮运筹对夏玉米产量、净收益及氮肥利用率的影响

王宏庭，赵萍萍，郭军玲，李 丽

（山西省农业科学院土壤肥料研究所，山西太原030031）

氮肥在我国农业生产中发挥着重要的作用，它是影响作物生长发育和产量最敏感的因素之一。目前，我国的氮肥用量约占全世界氮肥总用量的1/3[1]，但当季利用率仅为30%～35%[2-12]，低于发达国家近20个百分点。氮肥利用率低下，不仅造成生产效益低下、资源浪费，而且给环境带来了污染[2-12]。因此，氮肥如何合理施用及如何提高氮肥利用率一直是国内外学者最关注的热点问题之一。

肥料的合理施用就是要根据不同作物解决需要什么肥，各需多少，在什么时期施，怎么施肥等一系列问题。氮肥的施用效果往往受生态类型、土壤条件、品种、栽培管理等因素的影响，国内学者针对所在地区的玉米生产条件开展了大量的氮肥施用研究[5-17]。一些学者就氮肥品种及其施用量对玉米产量、品质及氮肥利用率的影响[5-11]、针对氮肥的施用时期及分配比例进行了研究[10-17]。Bruulsema等[18]提出，肥料的最佳管理须同时兼顾实现农田系统的生产力、利润、持续性及环境的四大目标，而实现这四大目标就需在某一生态条件下选用最适宜的肥料品种、最合理的施用量、最适宜的施肥时期、最适宜的施肥位置来发展最佳的养分管理技术。夏玉米是山西省晋南地区普遍种植的重要作物，针对全省夏玉米生产如何发挥氮肥最大的增产潜力、提高氮肥利用率、同时减少对环境的负面影响，一直是山西省玉米发展战略面临的重大课题。

本研究是在提出合理施用量的前提下，探讨氮肥的施用时期及其比例对夏玉米产量、收益、肥料利用率的影响，以期为山西省夏玉米生产提供理论支撑和实践指导。

1 材料和方法

1.1 试验地特性

试验在山西省冬小麦—夏玉米轮作主产区临汾市进行，该地属半干旱温带大陆性气候，年均气温在12.6℃左右，年均降水量498mm，无霜期195 d左右。试验点位于襄汾县农场，土壤类型为石灰性褐土，质地中壤，前茬作物为小麦。播前（2009年5月22日）采取耕层土壤（0～20 cm）样品，在国家测土施肥实验室进行分析[19]，用于提出最佳肥料施用量（OPT）。土壤理化性质为：pH 8.49，有机质 4.70 g/kg，NH4-N 6.8mg/L，NO3-N 7.8mg/kg，速效磷 8.3mg/kg，速效钾 128.2mg/kg，有效钙1 930.0mg/kg，有效镁240.3mg/kg，有效硫365.0mg/kg，有效硼1.2mg/kg，有效铜1.1 mg/kg，有效铁 3.0mg/kg，有效锰 13.8mg/kg，有效锌6.8mg/kg。

1.2 试验设计

基于播前土壤的养分状况，提出了目标产量9 000 kg/hm2的最佳施肥量，即N 210 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 60 kg/hm2。在此基础上设 6 个处理（表1），随机区组设计，重复3次，小区面积为 7m×4m=28m2。

所用肥料为尿素（46%N）、过磷酸钙（12%P2O5）和氯化钾（60%K2O）。供试玉米品种为郑单958，2009年6月15日人工点种，播量37.5 kg/hm2，每小区种植168株，种植6行，每行28株，种植密度60 000株/hm2左右。6月22日出苗，7月10日定苗，7月22日追肥，10月13日收获，灌溉、除草、治虫、中耕等田间管理按当地农民习惯进行。整个玉米生育期降雨量为195.7mm。

表1 夏玉米氮肥运筹试验施肥方案

1.3 数据处理与分析

收获时每试验小区取植株样品3株，105℃杀青0.5 h后于60℃下烘干至恒质量，测定干物质质量。之后粉碎，过1mm筛用于分析全氮。植株全氮用浓硫酸消煮，全自动定氮仪测定。有关收获指数、农学效益、氮肥利用率计算如下。

玉米收获指数=经济产量/地上部生物量×100%；

N收获指数=籽粒吸氮量/总吸氮量×100%；

氮农学效率（kg/kg）=（施氮区产量－不施氮区产量）／施肥量；

氮肥利用率=（施氮区吸氮量－不施氮区吸氮量）／施氮量×100%；

净收益（元/hm2）=经济产量×玉米价格-肥料施用量×肥料价格；

N素表观平衡=N投入量-N吸收量。

数据采用Excel和SPSS 16.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对夏玉米生物量、产量、收获指数、农学效率及净收益的影响

表2结果显示，OPT-N处理的生物量最低，与之相比，施氮处理的生物量均有增加，增加幅度在2 021～3 702 kg/hm2，增产率为 8.6%～15.8%。不同氮肥运筹以OPT4处理增产幅度最大，而OPT2处理增产幅度最小，各处理的生物量由高到低的顺序为OPT4＞OPT5＞OPT3＞OPT1＞OPT2＞OPT-N。方差检验结果显示，不同处理间差异达显著水平（P=0.036）。多重比较进一步显示，除OPT2外，其他氮肥运筹较不施氮处理均达到显著水平（α=0.05），但OPT2在α=0.10水平可达显著水平，但不同运筹处理之间比较，均未达显著水平。这表明，施氮可以增加夏玉米的生物量，但不同氮肥运筹对生物量的影响不明显。从产量结果看，施氮处理较不施氮处理增产显著，不同氮肥运筹之间比较，产量差异也不明显。但表现为OPT3处理产量最高，为10 102 kg/hm2，增产率为23.4%，同样也是OPT2处理产量最低。各处理产量高低顺序为OPT3＞OPT1＞OPT4＞OPT5＞OPT2＞OPT-N。

收获指数可以反映作物同化产物在籽粒和营养器官上的分配比例，不施氮处理OPT-N的收获指数最低，OPT3和OPT1处理的收获指数均较OPT-N显著，表明这2种氮运筹以利于提高玉米的收获指数，而其他3种氮运筹的收获指数较OPT-N处理略有提高，但未达到显著水平。就氮肥的农学效率而言，不同氮肥运筹表现不一，每千克N可生产玉米5.3～9.1 kg，OPT3处理最高，为9.1 kg；其次是OPT1处理，为8.2 kg；最低为OPT2处理。可见，OPT3处理的产量、收获指数、农学效率均表现最高，其次为OPT1处理，最低的为OPT2处理，这表明氮肥不宜在苗期全部施用。

表2 氮肥运筹对夏玉米生物量、产量、收获指数、农学效率及净收益的影响

在投入一致的条件下，产量的高低就决定了净收益的多少。从净收益看，氮肥运筹的各处理均较OPT-N处理高，并且除OPT2外，其他运筹方式与对照之间差异均达到显著水平，但不同氮肥运筹之间相比，差异均未达显著水平。OPT3处理的净收益表现最高，为15 319元/hm2；其次是OPT1处理，为14 971元/hm2；OPT-N处理最低，仅为12 837元/hm2。OPT3，OPT1处理较OPT-N处理分别增收19.3%和16.6%，各处理净收益的高低顺序与产量顺序一致。因此，考虑农田生产的可操作性，OPT3和OPT1处理是适宜的氮肥施用方式，可以满足夏玉米高产量、高收益的需求。

2.2 氮肥运筹对夏玉米氮养分吸收、氮养分收获指数、氮平衡及氮肥利用率的影响

表3结果显示，无论籽粒还是秸秆，施氮处理的氮含量和氮吸收量均明显高于不施氮处理，表明氮肥运筹可以大幅度提高玉米对氮养分的吸收。但不同氮肥运筹方式使得玉米对氮养分的吸收存在差异，氮吸收量在261.0～278.7 kg/hm2之间。OPT3处理N养分的吸收量表现最高，为278.7 kg/hm2；OPT1处理N养分的吸收量表现最低，为 261.0 kg/hm2。

氮肥利用率是表征作物当季对氮肥利用的参数，在等氮量投入的条件下，N吸收总量的多少决定氮肥利用率的高低。表3结果还显示，OPT1处理的氮肥利用率表现最低，为38.6%；OPT3处理表现最高，为47.0%。不同氮肥运筹的氮肥利用率由高到低的顺序为OPT3＞OPT4＞OPT5＞OPT2＞OPT1。可见，不同氮肥运筹影响着氮肥的利用率。就氮收获指数而言，不同氮肥运筹表现不一，仅OPT1处理的氮收获指数高于OPT-N处理，而其他运筹方式均低于OPT-N处理，表明氮肥运筹并不一定能提高氮的收获指数。从养分平衡看，不同氮肥运筹处理均处于亏缺状态，亏缺量差异不大，说明均不会造成环境风险，其中，OPT1亏缺最少，OPT3亏缺最多。

表3 氮肥用量对夏玉米N养分吸收、N养分收获指数、N平衡及氮肥利用率的影响

3 结论与讨论

在农田生产条件下，作物生长发育受水、肥、气、热及栽培管理措施等因素的影响，在栽培管理措施相对一致的情况下，肥料投入对于作物增产起着不可替代的基础性作用。但在肥料投入一定的条件下，何时施用、如何分配比例会影响肥料效益的发挥。本研究结果表明，施氮有利于显著提高夏玉米的生物量、产量和收益，与一些学者的研究结果一致[5-17]；通过氮肥运筹也能明显提高夏玉米的产量、收益及肥料利用率，也与一些研究结果大体一致[10-17]。

要实现夏玉米的高产，必须进行氮肥的底追结合。丁民伟等[11]研究表明，氮肥用量、施肥时期及分配方式极大地影响了玉米干物质的积累和分配。夏来坤等[14]研究表明，3叶期施氮结合12叶期追氮处理的氮肥利用率最高，有效降低了氮素损失。郑惠玲等[15]研究结果也表明，郑单958以氮肥作底肥和拔节期追施氮肥效果最好。本研究中，OPT3处理（5—6叶期施1/2 N、拔节期追施1/2N）、OPT4处理（5—6叶期施1/3N、拔节期追施2/3N）、OPT5处理（5—6叶期施1/3N、拔节期追施1/3 N、抽雄期追施1/3 N）均进行了底追结合，保证了玉米的高产和高收益的需要，验证了一些学者的研究结果。从产量、收获指数、收益、氮肥的农学效率及氮肥利用率等参数看，本研究中OPT3处理最高，是最适宜的氮肥运筹方式。易镇邪等[7]的研究指出，苗期一次性施氮，易受降雨的影响造成氮素淋洗，无法满足夏玉米中后期的需氮要求，不能高产。本研究中的OPT2处理产量、收益均表现最低，佐证了这一点；而OPT1处理符合农民的管理习惯，实现了高产、高收益的目标，当季氮肥利用率38.6%也略高于文献报道的30%～35%，但在5种氮肥运筹方式中是最低的，而从产量、收益、农学效率等参数看，还是可以接受的氮肥运筹方式。

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