劉 震，徐玉鵬，婁翼來，王秀領(lǐng)，浦玉朋，閻旭東

（1.河北省滄州市農(nóng)林科學(xué)院，河北滄州 061001；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；3.河北省邯鄲市農(nóng)牧局土壤肥料站，河北邯鄲 056000）

玉米是我國(guó)三大作物之一，既是糧食，也是重要的畜牧業(yè)原料。因此，保障玉米產(chǎn)量對(duì)我國(guó)糧食安全具有重要的意義［1］。玉米作為河北省的主要糧食作物，常年種植面積約為300萬hm2，占全國(guó)種植面積的9.5%，產(chǎn)量目前居于全國(guó)第5位［2］。其中春玉米種植面積占玉米總面積的20%左右［3］，但由于河北省旱作地區(qū)春季干旱少雨且分布不均，不利于春玉米追肥。常規(guī)春玉米一般采用“種肥同播”的栽培方式，播種時(shí)將玉米復(fù)合肥一次性底施，即傳統(tǒng)的“一炮轟”施肥。這種施肥方式的優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)便，適于大面積推廣。但缺點(diǎn)也顯而易見，過量肥料進(jìn)入土壤中，當(dāng)季未被植物吸收利用，單位面積肥料殘留量增加，不但引起肥料利用率下降，造成資源浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致玉米生長(zhǎng)后期因缺肥造成早衰，導(dǎo)致不同程度的減產(chǎn)。同時(shí)，由于玉米生長(zhǎng)季雨水充足，氮素隨雨水淋失，易對(duì)地下水源造成污染，隨之帶來一系列生態(tài)環(huán)境問題［4］。目前，世界氮肥利用率平均水平為40%～60%，而我國(guó)目前氮肥利用率約為35%，據(jù)估算，我國(guó)每年損失的氮肥至少在1 500萬t［5］，大量未被吸收的氮肥通過揮發(fā)、淋洗、徑流等多種方式損失［6］。

緩釋肥具有一次施用長(zhǎng)期有效的特點(diǎn)，可以滿足玉米不同時(shí)期對(duì)于養(yǎng)分的需求，同時(shí)緩釋肥可以通過硝化抑制劑和脲酶抑制劑減少土壤中亞硝化細(xì)菌等微生物活性、抑制脲酶對(duì)尿素的催化作用，從而延緩?fù)寥乐心蛩氐乃馑俣群蜏p少氨的揮發(fā)損失［7-8］，減少對(duì)環(huán)境污染，也節(jié)省了后期追肥的成本。已有研究表明，施用緩釋肥可以提高作物產(chǎn)量［9-11］，但目前緩釋肥研究方向主要集中在肥料配方及工藝上，對(duì)緩釋肥配套的栽培技術(shù)研究較少。因此，本試驗(yàn)通過田間試驗(yàn)比較起壟覆膜栽培模式和平作不覆膜栽培模式下緩釋肥對(duì)于玉米產(chǎn)量及氮肥利用率的影響，并進(jìn)一步分析不同栽培模式下的氮素積累與分配特征，為合理使用緩釋肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為河南農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所選育的玉米品種鄭單958。

1.2 試驗(yàn)地概述

試驗(yàn)于2016年5月8日種植于河北省滄州市農(nóng)林科學(xué)院黃驊試驗(yàn)基地（地理位置38°24′N、117°00′E），年均溫度為13℃，≥10℃積溫為4 349℃·d，年均降水量約為600 mm。土壤為潮土，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量為12.5 g/kg、堿解氮含量為37.3 mg/kg、速效磷含量為9.5 mg/kg、速效鉀含量為268.1 mg/kg。2016年降水量及積溫見圖1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)不同栽培模式為主區(qū)，設(shè)壟作覆膜（RC）和平作不覆膜（FB）2個(gè)水平，不同施肥處理為裂區(qū)不施氮（CK）、施用復(fù)合肥（CF）和緩釋肥一次性基施（SRF）3個(gè)水平，共計(jì)6個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積66 m2（11 m×6 m）。主區(qū)采用機(jī)械起壟，壟寬70 cm，壟高15～20 cm，壟距40 cm，平作采用寬窄行播種方式，寬行距70 cm，窄行距40 cm，種植密度均為75 000株/hm2。副區(qū)肥料施用量依據(jù)農(nóng)業(yè)部發(fā)布《2016年春季主要農(nóng)作物科學(xué)施肥技術(shù)指導(dǎo)意見》，緩釋肥處理采用河南心連心化肥有限公司生產(chǎn)的商品緩釋肥（N-P2O5-K2O為26% -10% -12%），含N 195 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2；復(fù)合肥處理采用普通尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀配制與緩釋肥處理相同養(yǎng)分含量的復(fù)混肥。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 葉面積指數(shù) 于苗期、大口期、收獲期分別從每小區(qū)取生長(zhǎng)一致的代表性樣株5株，量取葉長(zhǎng)和葉寬，按照長(zhǎng)寬系數(shù)法計(jì)算單株葉面積（系數(shù)為0.75），葉面積指數(shù)（LAI）＝該土地面積上總?cè)~面積/土地面積。

1.4.2 地上部干物質(zhì)量積累及植株氮素含量測(cè)定 于玉米苗期、大口期和收獲期，每個(gè)小區(qū)取代表性植株3株，于105℃下殺青30 min，80℃烘干至恒質(zhì)量并測(cè)定干物質(zhì)量，樣品粉碎用于植株養(yǎng)分含量測(cè)定。植株養(yǎng)分含量測(cè)定采用H2SO4-H2O2硝化，采用凱氏定氮法測(cè)定其全氮含量。

1.4.3 產(chǎn)量及構(gòu)成因素的測(cè)定 玉米生理成熟后，按小區(qū)測(cè)定各處理產(chǎn)量。每小區(qū)取樣20株，當(dāng)玉米籽粒自然風(fēng)干后，進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.4.4 相關(guān)養(yǎng)分指標(biāo)

氮素累積量（NA）＝該時(shí)期地上部干物質(zhì)量×植株含氮量；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AEN）＝（施氮區(qū)玉米產(chǎn)量-對(duì)照區(qū)玉米產(chǎn)量）/施氮量；

氮肥表觀利用率（REN）＝（施氮區(qū)玉米地上部吸氮量-對(duì)照區(qū)玉米地上部吸氮量）/施氮量×100%。

1.4.5 數(shù)據(jù)處理 本試驗(yàn)所用產(chǎn)量數(shù)據(jù)采用Excel 2016進(jìn)行處理，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式下施肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由圖2中可以看出，同對(duì)照（CK）相比，2種模式下復(fù)合肥處理及緩釋肥處理玉米產(chǎn)量均顯著提高（P＜0.05），且緩釋肥處理（SRF）的玉米產(chǎn)量均顯著高于復(fù)合肥（CF）。起壟覆膜栽培（RC）模式下，SRF處理產(chǎn)量較CF和CK處理分別提高10.45%和38.76%。平作不覆膜栽培（FB）模式下，SRF處理比CF和CK處理產(chǎn)量分別提高5.55%和16.57%。在相同栽培模式下，均表現(xiàn)為SRF＞CF＞CK，不同栽培模式下，以RC-SRF處理產(chǎn)量最高，比FB-SRF處理產(chǎn)量提高10.85%，差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

2.2 不同栽培模式下緩釋肥對(duì)玉米生育期地上部干物質(zhì)積累的影響

由表1可以得出，在相同栽培模式下，復(fù)合肥處理（CF）和緩釋肥處理（SRF）地上部干物質(zhì)量在大口期和收獲期均顯著高于對(duì)照（CK），CF處理和SRF處理大口期前地上部干物質(zhì)量沒有顯著差異，收獲期時(shí)SRF處理地上部干物質(zhì)量顯著高于CF處理。起壟覆膜栽培（RC）模式下，SRF處理收獲期地上部干物質(zhì)量比CF處理高12.80%，平作不覆膜栽培（FB）模式下SRF處理增幅為15.33%。各處理中，以RCSRF處理收獲期地上部干物質(zhì)量最高，并且顯著高于其他處理，增幅為7.68%～88.32%。在相同栽培模式下，SRF處理的大口期后地上部干物質(zhì)增加量占全生育期的比重顯著高于CK處理；不同栽培模式下，相同施肥處理間均表現(xiàn)為RC模式高于FB模式，CK、CF和SRF增幅分別為3.3、2.54、2.42百分點(diǎn)。

從以上結(jié)果可以得出，同平作不覆膜栽培模式相比，起壟覆膜栽培模式可以顯著提高玉米大口期后地上部干物質(zhì)量增加量占全生育期的比重。同時(shí)，各處理，起壟覆膜栽培模式配合緩釋肥后，玉米收獲期地上部干物質(zhì)量最高。在相同栽培模式下，緩釋肥效果對(duì)地上部干物質(zhì)量的影響效果顯著高于常規(guī)復(fù)合肥。

表1 不同處理玉米地上部干物質(zhì)量

2.3 不同栽培模式下緩釋肥對(duì)玉米葉面積指數(shù)（LAI）的影響

由圖3可以看出，在相同栽培模式下，各處理苗期葉面積指數(shù)（LAI）無顯著差異。不同栽培模式下，對(duì)應(yīng)處理間LAI也呈現(xiàn)相同規(guī)律。

在相同栽培模式下，緩釋肥（SRF）處理和復(fù)合肥（CF）處理大口期LAI顯著高于對(duì)照（CK）處理。起壟覆膜（RC）栽培模式下，CF處理和SRF處理分別比CK高13.55% 和21.37%。平作不覆膜（FB）栽培模式下，CF處理和SRF處理分別比CK高7.47%和12.94%。而CF處理和SRF處理間的LAI沒有顯著差異。

收獲期時(shí)，各處理LAI有不同程度的降低。在RC栽培模式和FB栽培模式下，與大口期相比，CK處理LAI的降幅分別為18.68%和20.15%，CF處理的降幅分別為14.41%和13.99%，SRF處理的降幅分別為1.81%和6.38%。SRF處理的LAI顯著高于CF處理。綜合2種栽培模式（RC、FB）及3種施肥處理（CK、CF和、SRF）比較結(jié)果，與大口期相比，收期期RC-SRF處理的LAI降幅最小目，該處理的LAI顯著高于FB-SRF處理。

2.4 不同栽培模式下緩釋肥對(duì)玉米各生育期氮素積累的影響

由表2可知，在相同栽培模式下，苗期氮素積累量規(guī)律為CF＞SRF＞CK。大口期和收獲期CF處理和SRF處理氮素積累量均大于CK處理；而CF處理和SRF處理相比，苗期時(shí)氮素積累量表現(xiàn)為CF處理＞SRF處理，大口期和收獲期則變?yōu)镾RF處理＞CF處理。在2種不同栽培模式下，RC-SRF處理大口期和收獲期較RC-CF處理氮積累量分別提高20.38%和18.55%，F(xiàn)B-SRF處理大口期和收獲期較FBCF處理氮積累量分別提高26.64%和16.11%。收獲期各處理中RC-SRF處理氮素積累量最高，且顯著高于其他處理。結(jié)果表明，同對(duì)照及施用復(fù)合肥處理相比，施用緩釋肥能夠顯著提高玉米大口期后氮素積累量，并且在起壟覆膜播種模式下效果最佳。

2.5 不同栽培模式下緩釋肥對(duì)農(nóng)學(xué)效率及氮肥表觀利用率的影響

由表3可以看出，在起壟覆膜（RC）栽培模式下，緩釋肥（SRF）處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率（AEN）和氮肥表觀利用率（REN）顯著高于復(fù)合肥（CF）處理；在平作不覆膜（FB）栽培模式下，SRF處理的AEN和REN呈現(xiàn)相似規(guī)律，均有提高，但AEN未達(dá)顯著水平。同RC-CF處理相比，RC-SRF處理的AEN和REN提高51.17%和41.11%，F(xiàn)B-SRF同F(xiàn)B-CF處理相比，AEN、REN增幅分別為39.00%、34.47%。不同栽培模式下比較，RC-CF處理同F(xiàn)B-CF處理相比，AEN沒有顯著提高，但REN顯著提高；RC-SRF處理同F(xiàn)B-SRF處理相比，AEN和REN增幅分別為66.62%和34.44%。說明施用緩釋肥可以提高氮肥利用率，不同栽培模式對(duì)氮肥利用率也會(huì)產(chǎn)生影響。各處理中，以起壟覆膜栽培模式配合施用緩釋肥的氮肥利用率最高。

表2 不同處理玉米各生育期氮素積累量

表3 不同處理玉米氮肥農(nóng)學(xué)利用率及表觀利用率

3 討論與結(jié)論

研究表明，起壟覆膜可以提高玉米產(chǎn)量及旱地農(nóng)田水分利用率［12-13］，不同的栽培措施可以通過改變土壤環(huán)境影響作物養(yǎng)分吸收［14-16］，同時(shí)，袁雪嬌等研究表明施用緩釋肥可以提高玉米后期氮素物質(zhì)積累，增強(qiáng)玉米乳熟期后干物質(zhì)積累量及營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量，施用緩釋肥后春玉米產(chǎn)量高于常規(guī)復(fù)合肥處理［17］。在本試驗(yàn)中，起壟覆膜栽培模式下各處理產(chǎn)量均高于對(duì)照，增幅為5.55%～25.64%；起壟覆膜栽培模式（RC）下，緩釋肥處理大口期后干物質(zhì)增加量占全生育期的比重較不施肥處理及復(fù)合肥處理分別增加5.13、3.74百分點(diǎn)，平作不覆膜栽培模式（FB）分別增加6.01、2.15百分點(diǎn)。玉米生長(zhǎng)前期，復(fù)合肥處理中氮肥水解后形成無機(jī)氮，容易超過玉米吸收能力及土壤固持能力而淋洗至土壤深層，導(dǎo)致玉米合成能力不足，影響前期干物質(zhì)積累［18］。而緩釋肥根據(jù)玉米生長(zhǎng)特性進(jìn)行養(yǎng)分釋放，大口期后養(yǎng)分釋放能力加強(qiáng)，速率加快，為玉米生長(zhǎng)提供了充足的養(yǎng)分。本試驗(yàn)中緩釋肥處理大口期前干物質(zhì)量積累同復(fù)合肥處理之間無顯著差異，大口期后干物質(zhì)量顯著高于復(fù)合肥處理，說明施用緩釋肥有利于春玉米后期干物質(zhì)積累。而產(chǎn)量主要受植物生長(zhǎng)階段的光合代謝產(chǎn)物的影響，因此導(dǎo)致成熟期緩釋肥處理產(chǎn)量顯著高于復(fù)合肥處理。

雋英華等研究表明，長(zhǎng)期過量施用氮肥會(huì)造成大量氮素在土壤中盈余，提前促進(jìn)莖葉等營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)［19］；張經(jīng)廷等研究表明，葉片對(duì)氮素供給更加敏感，過量氮脅迫會(huì)促使葉片氮素累積高峰提前，加快葉片氮素再轉(zhuǎn)運(yùn)，使葉片早衰，進(jìn)而對(duì)植物光合作用產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致作物減產(chǎn)［20］；任昊等發(fā)現(xiàn)，同一生育時(shí)期內(nèi)氮素積累量較高的處理產(chǎn)量較高［21-22］。本試驗(yàn)中也得出相似結(jié)果，相同栽培模式下，緩釋肥處理收獲期葉面積指數(shù)顯著高于對(duì)照處理及復(fù)合肥處理；除苗期外各生育時(shí)期緩釋肥處理氮素積累量均高于其余處理，緩釋肥產(chǎn)量均高于相同模式下復(fù)合肥處理。說明施用緩釋肥可以延長(zhǎng)葉片功能期，降低氮素?fù)p失率，提高氮素積累量及利用率。不同栽培模式下，起壟覆膜栽培模式產(chǎn)量?jī)?yōu)于平作不覆膜栽培模式。但由于起壟、覆膜對(duì)作物生長(zhǎng)也起到一定作用，因此二者及施肥等栽培措施對(duì)本地區(qū)玉米產(chǎn)量影響的權(quán)重系數(shù)還有待于進(jìn)一步研究。

充足的養(yǎng)分是實(shí)現(xiàn)春玉米高產(chǎn)的重要因素之一，由于春玉米生物量較大，沒有專業(yè)追肥機(jī)械，追肥不便，在當(dāng)前農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力缺乏的情況下完全依靠人工進(jìn)行追肥不符合農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。起壟覆膜配施緩釋肥既能滿足春玉米在生育期內(nèi)養(yǎng)分需求，解決了玉米追肥難的問題，利用起壟覆膜技術(shù)，提高了氮素積累量及利用率。同常規(guī)種植模式相比，提高了產(chǎn)量，同時(shí)固定目標(biāo)產(chǎn)量后對(duì)旱作地區(qū)減少化肥使用量，降低氮素進(jìn)入環(huán)境后帶來的風(fēng)險(xiǎn)也起到了重要的作用。