水肥耦合对鲜食玉米产量和肥水利用效率的影响

摘" " 要" "为研究不同水氮耦合模式对鲜食玉米产量和水氮利用效率的影响，于西安市临潼区开展田间裂区实验，设置3个灌溉梯度和4个氮肥施用梯度，测定鲜食玉米生长指标和产量，计算水氮利用效率。结果表明：在相同灌溉量条件下，鲜食玉米产量随着氮肥施用量增加而增加，当灌水量为350 m3/亩，施氮量为14 kg/亩时，鲜食玉米产量最高，为692.11 kg/亩，比产量最低的处理增加了29.46%。水分利用效率随着氮肥施用量增加而逐渐增加，而氮肥利用效率随着氮肥施用量增加而逐渐降低。

关键词" " 鲜食玉米；产量；水分利用效率；氮肥利用效率

鲜食玉米营养丰富、风味独特，深受广大消费者喜爱。由于其具有生产周期短、市场价格高、经济效益高等特点，市场发展前景广阔，鲜食玉米生产已成为绿色农业发展的新亮点。玉米的生长过程中，水分和氮素是必不可少的生长因素，二者对玉米生长发育以及产量形成起到了至关重要的作用。然而，在种植过程中往往过量灌溉与施肥，造成水肥资源浪费且利用效率低，导致土壤出现酸化等问题。研究表明，水肥用量和作物产量在一定范围内呈正相关，同时土壤中水分与氮素含量之间存在明显的耦合效应。适宜的水、氮施用量不仅能够促进玉米生长发育及产量形成，还可以有效提高水氮利用效率，减少资源浪费。目前，围绕水氮耦合对玉米生长和产量的影响开展了大量研究，但有关水氮耦合效应对鲜食玉米的影响鲜有报道。以水氮耦合对鲜食玉米生长、产量以及水氮利用效率的影响为研究对象，为西安地区鲜食玉米节水减氮、高产高效栽培提供理论依据。

1" "材料与方法

1.1" "试验区概况" "试验于2022年3—6月在陕西省生物农业研究所临潼试验示范基地设施大棚内（34°29′51\"N，109°14′14\"E）进行。该区域属大陆性暖温带季风气候，海拔360 m，年降水量591.8 mm，年平均气温13.5 ℃，全年无霜期219 d，年日照时数" "2 052.7 h。试验区土壤类型为褐土，耕层（0～20 cm）土壤有机质16.51 g/kg、全氮0.74 g/kg、碱解氮54.87 mg/kg、有效磷24.26 mg/kg、速效钾234.95 mg/kg、pH值8.36。

1.2" "试验材料" "供试鲜食玉米品种为SK9148，是陕西省生物农业研究所种质创新与分子育种研究中心选育的品种，主要适于陕西关中和陕南地区种植。供试氮肥为尿素（N≥46%），钾肥为磷酸二氢钾，磷肥为过磷酸钙。

1.3" "试验设计" "根据裂区试验设计，灌溉量为主处理，分别设置250 m3/亩、300 m3/亩、350 m3/亩3个灌溉梯度；氮肥施用量为副处理，分别设置8 kg/亩、" 10 kg/亩、12 kg/亩、14 kg/亩4个氮肥施用梯度，共计12个处理，每个处理设置3次重复。试验设计如表 1 所示。

1.4" "试验方法" "试验区底肥施用磷酸二氢钾和过磷酸钙。鲜食玉米种植采用35 cm+85 cm宽窄行种植，株距25 cm，一条滴灌带灌溉两行玉米，试验小区示意图见图1。每个小区设置3条滴灌带即为1个种植单元，种植单元大小为3 m×5 m。滴灌施肥采用“1/4W—1/2N—1/4W”的模式（前1/4 时间灌清水，中间1/2 时间施肥，后1/4 时间灌清水冲洗管网），整个玉米生育期滴灌6次。其他田间管理方式按照常规方式管理。

1.5" "项目测定与方法" "于玉米收获时，各小区随机摘取10株进行室内考种，测定株高、茎粗、根茎叶干物质量，并计算玉米产量与水氮利用率。

玉米产量（kg/亩）=（每亩株数×平均单株穗数×平均穗粒数×千粒重）/1000000

水分利用效率（kg/m3）=作物产量（kg/hm2）/作物生育期耗水量（mm）

氮肥利用效率（%）=施氮区产量（kg/hm2）/施氮量（kg/hm2）

1.6" "数据处理" "采用和SPSS 22.0进行数据统计分析，采用Origin Pro 2023软件作图。

2" "结果与分析

2.1" "水氮耦合对鲜食玉米生长的影响

2.1.1" "水氮耦合对鲜食玉米株高和茎粗的影响" "如图2所示，不同水氮耦合处理下，鲜食玉米的株高和茎粗均存在差异。各处理株高依次为W1N2＞W2N4＞W1N3＞W3N3＞W2N2＞W1N1＞W2N1＞W3N4＞W3N2＞W3N1＞W1N4＞W2N3，处理W1N2鲜食玉米株高最高，达到了207.2 cm，与株高最矮W2N3（191 cm）相比高16.2 cm；不同处理下的茎粗依次为W3N3＞W3N2＞W1N1＞W2N1＞W1N2＞W3N1＞W1N3＞W2N4＞W1N4＞W2N2＞W3N4＞W2N3，其中处理W3N3的鲜茎粗达到了最大，为26.7 mm，相较于茎粗最细的W2N3处理（22.92 mm）增加了17.8%。可见，灌水量300 m3/亩、施氮量12 kg/亩（W2N3处理）时，不利用鲜食玉米植株生长。

2.1.2" "水氮耦合对鲜食玉米根、茎、叶干物质量的影响" "如图3所示，不同水氮处理下，鲜食玉米根、茎、叶的干物质量均存在差异，但三者的变化并无明显规律。处理W1N2根系的干物质量达到最大，为14.26 g，相较于最低的W3N1（6.548 g）增加了117.78%；茎干物质量最大的是W3N4，为69.45 g，最低的是W2N3，为47.39 g；叶干物质量最大的是W2N1，为37.58 g，最低的是W2N3，为29.04 g。表明灌水量过大而施氮量过低会影响鲜食玉米的根系生长，进而影响根系干物质量。此外，增加氮肥施用量可以增加鲜食玉米茎的干物质量，而减少叶的干物质量。

2.2" "水氮耦合对鲜食玉米产量的影响" "如图4所示，不同水氮耦合处理后鲜食玉米产量依次为W3N4＞W2N3＞W2N4＞W1N4＞W3N2＞W2N1＞W3N1＞W3N3＞W1N3＞W2N2＞W1N2＞W1N1。其中处理W3N4的产量最高，为692.11 kg/亩，比产量最低的处理W1N1（534.59 kg/亩）增加了29.46%。在相同灌溉量条件下，随着氮肥施用量增加，产量呈增加趋势，说明氮肥有利于鲜食玉米增产，灌溉量和氮肥对鲜食玉米产量具有协同作用。

2.3" "水氮耦合对鲜食玉米水氮利用效率的影响" "如图5所示，在相同灌溉量条件下，随着氮肥施用量增加，水分利用效率呈增加趋势，表明氮肥可以增加水分利用效率。其中处理W1N4的水分利用效率显著高于其他处理，达到了2.58 kg/m3，比水分利用效率最低的处理W3N3（1.7 kg/m3）提高了51.76%。在相同灌溉量条件下，随着氮肥施用量增加，氮肥利用效率逐渐降低。其中处理W1N4的氮肥利用效率最低，为46.13 kg/kg，比氮肥利用效率最高的处理W2N1（75.67 kg/kg）降低了39.04%。

3" " 讨论

水氮耦合作用是调控植物生长、促进作物增产的重要措施。研究表明，玉米株高和茎粗一般随着氮肥施用量增加而增加，当遇到灌水量较小时，施氮量过高有可能抑制作物生长发育。本研究中，不同水氮耦合处理对鲜食玉米的株高和茎粗虽有影响，但无明显变化规律，这可能是由于鲜食玉米与普通玉米对水分和氮肥的需求存在差异。

研究发现，水氮耦合对玉米生长调控存在一定的阈值，在一定范围内灌水量和施氮量均与玉米干物质量和产量呈正相关，超过阈值则会抑制玉米干物质量和产量的增加。本研究中这种变化规律并不明显，灌水量和施氮量最大的处理W3N4（350 m3/亩，14 kg/亩）其产量最高，为692.11 kg/亩，并没有出现阈值，这可能是因为鲜食玉米对水分或者氮素的需要比普通玉米大，如若继续增加灌水量或者施氮量可能会出现阈值而呈现出产量下降的现象。因此，在后续研究中应增加灌水和施氮量，进一步明确鲜食玉米对水分和氮肥的适宜需求量。

合理的水肥调控能够提高作物对水分和肥料的利用效率。张忠学等研究指出，适当的水分胁迫与适度的氮肥施用可以提高作物的水氮利用效率。本研究中，水分利用效率随着氮肥施用量的增加而增加，氮肥利用效率随着氮肥施用量的增加而降低，说明适当的节水减氮有助于提高鲜食玉米水氮利用效率。因此，在鲜食玉米种植中应当适量灌水与施氮肥，防止过度灌水或者施肥造成玉米减产、水资源浪费与环境污染。

4" "结论

1）不同水氮耦合处理对鲜食玉米株高和茎粗影响不显著，当灌水量为300 m3/亩，施氮量为12 kg/亩时，对鲜食玉米生长产生不利影响，其株高较低，茎粗较细。

2）在相同灌溉量条件下，鲜食玉米产量随着氮肥施用量增加而增加，当灌水量为350 m3/亩，施氮量为14 kg/亩时，鲜食玉米产量达到最高，为692.11 kg/亩，比产量最低的处理增加了29.46%。

3）水分利用效率随着氮肥施用量的增加而增加，氮肥利用效率随着氮肥施用量的增加而降低，说明适当的节水减氮有助于提高鲜食玉米水氮利用效率。

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【基金项目】：陕西省重点研发计划（2022NY-072）；陕西省重点研发计划（2023-ZDLNY-54）；陕西省重点研发计划（2019NY-021）；西安市科技计划项目（21NYYF0035）。

陈太春，西安市临潼区农技推广服务中心，邮编710600；窦秉德，戴佳锟，贾俊超， 卢雨欣， 梁建强，冯志珍，陕西省生物农业研究所。

收稿日期：2024-06-07

*西安市临潼区农技推广服务中心和陕西省生物农业研究所为共同第一完成单位，冯志珍为通讯作者（E-mail：fzz870508@126.com）