施肥对玉米籽粒和秸秆产量、粗蛋白含量的影响

罗 峰，白晓倩，刘海学，周永浩，赵承超，孙守钧

（天津农学院农学与资源环境学院，天津 300384）

作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物资源。近年来，随着农作物单位面积产量的提高，秸秆产量随之增加，从而导致农业主产区秸秆资源严重过剩。因此，充分合理利用秸秆资源，对于提高资源利用率，保护环境，实现农业可持续发展具有重要意义。秸秆综合利用的途径之一就是秸秆饲料化，因为秸秆饲料是畜牧业粗饲料的重要来源。

我国是玉米种植大国，2005年玉米秸秆产量达2亿t，仅次于水稻秸秆产量，占全国秸秆总产量的24%［1］。在以往传统农业中，玉米秸秆主要用作农村的生活能源和牲畜饲料，其余大部分被露天焚烧，既浪费资源又污染环境［2］，是东北、华北地区雾霾天气形成的主要原因之一。

玉米秸秆含有丰富的可利用营养成分［3］。鼓正荣等认为，利用秸秆饲料发展奶牛业具有节约粮食、提高奶牛生产力的优点，经过处理的玉米秸秆消化率提高20.7%，有机物质消化率提高20%左右［4］。刘德军等研究表明，玉米秸秆果穗以上部分适口性和营养成分均好于下部秸秆，进而提出，将玉米秸秆用作饲料时应优先选择果穗以上部分茎秆，果穗以下部分可以适当还田［5］。杨耀刚等认为，通过适当添加不同的营养物质，玉米秸秆可作为反刍家畜的粗饲料［6］。目前，制约玉米秸秆饲用的主要瓶颈因素是其秸秆的营养价值较低［7］。因此，增加玉米秸秆的饲用营养品质尤其是粗蛋白含量，是解决玉米秸秆饲用的关键问题。

玉米秸秆产量和饲用营养品质的增加，可通过有效施肥实现。张雪彪等研究了不同氮肥施用量对甜糯玉米秸秆生物量的调控作用，结果表明，甜糯玉米秸秆生物量的最佳施氮量为363 kg/hm2［8］。总之，关于施肥对玉米生长及籽粒产量影响的研究报道较多［9-14］，但关于施肥对玉米秸秆产量及粗蛋白含量影响的研究报道较少。本试验就此展开研究，探讨施肥对玉米籽粒和秸秆产量、粗蛋白含量的影响，旨在为高产、优质玉米生产及秸秆饲用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料

本试验于2016年在内蒙古自治区通辽市钱家店镇和舍伯吐镇2个地点进行。试验地地势平坦，土壤为灰色草甸土，海拔高度为178 m。气候特点为温带大陆性季风气候，年均气温为6.4℃左右，作物生长期间（5—9月）日照时数为1 554.5 h，≥10℃活动积温为3 210.0℃，无霜期为150 d。试验地土壤理化性质见表1。选用当地主栽品种京科968为供试材料。

表1 试验点土壤基础理化性质

1.2 试验设计

试验设8个施肥处理，具体见表2。采用随机区组设计，3次重复。每小区7行，行长10 m，行距0.58 m，小区面积40.7 m2。京科968于2016年5月2日播种，5月17日出苗。拔节期追肥时间为6月21日，大喇叭口期追肥时间为7月5日，雌穗开花期追肥时间为7月23日，于9月29日收获。其他管理同大田生产。

表2 施肥试验设计

1.3 测定内容及方法

成熟时每小区收获中间3行进行测产，包括籽粒产量和秸秆产量。每小区随机选取代表性植株3株，将果穗取下，烘干、脱粒；秸秆在105℃下杀青30 min，再在65℃下烘至恒质量，所用样品粉碎过40目样品筛，采用凯氏定氮法测定籽粒和秸秆粗蛋白含量。

1.4 数据处理

利用Excel 2007和SPSS 19.0软件对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 施肥对玉米籽粒产量的影响

由图1可知，钱家店镇试验点N2～N8处理玉米籽粒产量均高于对照N1处理，其中N8处理籽粒产量最高（12 487.51 kg/hm2），与N1处理相比，增产幅度最大，增产率达到66.78%。由此可见，合理施用氮肥能提高玉米籽粒产量。多重比较结果表明，N8处理与其他7个处理的籽粒产量间差异达显著水平，N2～N7处理与N1处理间差异均达显著水平。舍伯吐镇试验点与钱家店镇试验点的结果相同，N8处理籽粒产量最高（12 189.97 kg/hm2），较N1处理增产率达59.90%，且与其他处理间差异达显著水平。由此可以看出，施用底肥加追施氮肥的施肥方式对玉米籽粒的增产效果最显著。

2.2 施肥对玉米秸秆产量的影响

由图2可见，钱家店镇试验点不同施氮处理玉米秸秆的生物产量表现为N8处理＞N2处理＞N5处理＞N7处理＞N6处理＞N3处理＞N4处理＞N1处理。分析比较N2、N3、N4处理以及N5、N6、N7处理可知，拔节期施氮肥的N2、N5处理，秸秆生物产量较高，说明在氮肥用量相同的条件下，拔节期施氮有利于提高玉米秸秆的生物产量。多重比较结果显示，N8处理的的秸秆生物产量与对照间差异达显著水平。舍伯吐镇试验点各处理秸秆生物产量表现为N8处理＞N6处理＞N3处理＞N7处理＞N5处理＞N2处理＞N4处理＞N1处理，其中N6、N3处理秸秆生物产量较高，说明氮肥用量相同时，大喇叭口期追施氮肥有利于提高该试验点秸秆的生物产量。多重比较结果显示，N8处理的秸秆生物产量与N4、N1处理间差异均达显著水平。综合分析2个试验点结果可得，在氮肥用量相同的条件下，拔节期或大喇叭口期施用氮肥可获得较高的秸秆生物产量，雌穗开花期施肥秸秆生物产量较低。这可能是由于雌穗开花期主要进行生殖生长，施用氮肥对其秸秆生物产量的积累作用不明显。

2.3 施肥对玉米籽粒粗蛋白含量的影响

粗蛋白含量是衡量玉米籽粒品质的重要指标。从表1可以看出，钱家店镇和舍伯吐镇2个试验点均是N7处理籽粒粗蛋白含量最高，分别为8.28%和8.21%，N1处理含量最低，分别为6.15%和5.94%，N7处理分别比N1处理提高了34.63%和38.22%。多重比较结果表明，钱家店镇试验点N7、N3处理的籽粒粗蛋白含量与N2、N1、N4处理间差异显著，舍伯吐镇试验点N7处理的籽粒粗蛋白含量与N3、N4、N8、N1处理间差异显著。说明在雌穗开花期追施尿素750 kg/hm2，可显著提高玉米籽粒粗蛋白含量。玉米籽粒灌浆时，营养物质从其他部位向穗部运输，因此在雌穗开花期追施尿素有利于增加籽粒中氮含量，从而增加籽粒粗蛋白含量。

2.4 施肥对玉米秸秆粗蛋白含量的影响

粗蛋白含量的多少直接反映了玉米秸秆饲用品质的优劣，由图4可见，钱家店镇试验点各处理秸秆粗蛋白含量的表现为N4处理＞N3处理＞N8处理＞N7处理＞N6处理＞N2处理＞N5处理＞N1处理，其中N4处理秸秆粗蛋白含量最高，为6.74%，比对照提高了3.74百分点；舍伯吐镇试验点各处理秸秆粗蛋白含量表现为N4处理＞N8处理＞N7处理＞N3处理＞N6处理＞N2处理＞N5处理＞N1处理，N4处理秸秆粗蛋白含量也达最高，为6.38%，比对照提高了3.89百分点。多重比较结果表明，2个试验点N4处理的秸秆粗蛋白含量都与N1处理间差异达显著水平。

2个试验点玉米秸秆粗蛋白含量均表现为N4处理＞N3处理＞N2处理以及N7处理＞N6处理＞N5处理，说明玉米秸秆粗蛋白含量随着施肥时期的推迟而增加，即晚施氮肥有利于增加秸秆粗蛋白的含量。从施肥用量的角度进一步分析，用量较低的3个处理（N2、N3、N4处理）的秸秆粗蛋白含量总体高于用量较高的3个处理（N2、N3、N4处理），说明秸秆粗蛋白含量并不随着施氮量的增加而增加。

3 结论与讨论

玉米生产的首要任务是获得籽粒高产。随着玉米单位面积产量的提高，其秸秆产量也随之增加［15］。充分合理利用玉米秸秆资源，使其饲料化，可解决我国畜牧业饲料短缺问题［16］。因此，本研究的主要目的为在满足玉米籽粒高产的前提下，通过合理施肥提高其秸秆的生物产量和粗蛋白含量，以满足畜牧生产对玉米粗饲料的用量及品质要求。为筛选出最优施肥方案，本研究针对施肥种类、用量和施用时期等方面设置了8个处理，结果表明，N2～N7处理的产量和粗蛋白含量均高于对照，且大部分处理与对照间差异达显著水平，即通过施肥可同时提高玉米籽粒和秸秆的产量及粗蛋白含量，与张雪彪等关于不同施氮量对甜糯玉米秸秆生物量影响的研究结果［9］一致。

本研究中，与对照相比，N8处理对玉米籽粒和秸秆的增产效果均最显著，平均增产率分别达到63.31%和17.50%。说明在相同条件下，N8处理对籽粒的增产作用要大于秸秆。在钱家店镇和舍伯吐镇试验点，N7处理玉米籽粒粗蛋白含量最高，分别为8.28%和8.21%，N4处理玉米秸秆粗蛋白含量最高，分别为为6.74% 和6.38%，和对照间差异均达显著水平。由此可见，就2个试验点而言，雌穗开花期追肥氮肥不仅可以提高玉米籽粒的粗蛋白含量，而且可以提高其秸秆粗蛋白含量，为施肥的关键时期。比较各施肥处理可得，玉米秸秆粗蛋白含量随着施肥时期的延后而增加，但并不随着施氮量的增加而递增，可为生产上合理施肥提供参考。

综上所述，底肥施用氮磷钾复合肥375 kg/hm2，并在拔节期追施尿素375 kg/hm2，可使玉米籽粒和秸秆产量同时达到最高值，是最优增产方案。为获得最高的籽粒和秸秆粗蛋白含量，生产上可根据不同需要合理施肥，即雌穗开花期追施尿素750 kg/hm2时，籽粒粗蛋白含量可达最高值，雌穗开花期追施尿素375 kg/hm2时，秸秆粗蛋白含量达到最高值。