朱彥輝，楊軍方，劉玉強(qiáng)，郭貴峰，丁民偉，賈良良*

（1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，河北 石家莊 050000；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北石家莊 050051）

鮮食玉米因經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、市場前景廣闊而深受農(nóng)民的喜愛，近年來在河北省發(fā)展迅速，目前全省鮮食玉米種植面積已達(dá)7 萬hm2以上，主要分布在河北省西北部（張家口）、東部（唐山）以及中部的保定和石家莊周邊地區(qū)，其中太行山前平原區(qū)的石家莊和保定等是主要產(chǎn)區(qū)[1]。由于鮮食玉米經(jīng)濟(jì)效益高，市場需求大，因此農(nóng)民偏愛增施化肥特別是氮肥以提高產(chǎn)量，致使生產(chǎn)上重視化肥、輕視有機(jī)肥、施肥比例不合理的問題日益突出[2]。隨著國家“化肥零增長”要求的提出，優(yōu)化氮肥用量成為目前鮮食玉米發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)。玉米對氮素比較敏感，氮素供應(yīng)不足會(huì)造成玉米嚴(yán)重減產(chǎn)，目前普通子粒玉米的養(yǎng)分調(diào)控措施已經(jīng)基本成熟[3，4]。鮮食玉米的收獲物主要是果穗，其養(yǎng)分需求規(guī)律與常規(guī)子粒玉米明顯不同。目前，國內(nèi)鮮食玉米的養(yǎng)分管理研究集中在我國南方省份[5～7]，主要是對不同甜、糯玉米的養(yǎng)分吸收利用特征和養(yǎng)分效率等進(jìn)行了研究，而北方地區(qū)鮮食玉米的氮肥優(yōu)化用量研究較少。在河北省山前平原區(qū)的石家莊市，通過田間施氮量試驗(yàn)研究鮮食玉米的養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量形成規(guī)律，探討化肥減施的比例，以期為該區(qū)鮮食玉米產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院試驗(yàn)場進(jìn)行。該區(qū)地處河北省山前平原區(qū)，屬溫帶大陸性氣候，光熱資源豐富，年平均氣溫14.6 ℃，年平均降水量為479.6 mm，年蒸發(fā)量為858.5 mm。試驗(yàn)田土壤類型為輕壤質(zhì)褐土，土壤肥力中等，基礎(chǔ)土壤（0～20 cm）養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)13.1 g/kg、有效磷48.3 mg/kg、速效鉀128.5 mg/kg，土壤pH 值6.89。

1.2 試驗(yàn)材料

玉米試材為鮮食玉米品種京科糯2000。施用肥料為尿素（N 含量46%）、重鈣（P2O5含量43%）和硫酸鉀（K2O 含量50%）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2020 年6 月12 日播種玉米，9 月1日收獲鮮穗。試驗(yàn)玉米施氮量設(shè)0（不施，N0，CK）、75 （N75）、 150 （N150）、 225 （N225）、 300 （N300） 和375 kg/hm2（N37）56 個(gè)處理，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。氮肥分基肥（占施肥量的40%） 和拔節(jié)期追肥（占施肥量的60%）2 次施用，其中基肥在播種時(shí)與種子同播，追肥在玉米8 葉期施入。各處理在玉米播種前均隨整地施入磷肥（P2O）5和鉀肥（K2O） 各90 kg/hm2；其他田間管理措施一致。

1.3.2 測定項(xiàng)目與方法

1.3.2.1 地上部生物量和吸氮量。分別在玉米5 葉期、8 葉期、12 葉期和收獲期，每小區(qū)均隨機(jī)取10 株，烘干后測定玉米植株地上部生物量。將烘干后的樣品分成全株、果穗、子粒等，分別進(jìn)行研磨粉碎，采用半微量凱氏法[8]測定全氮含量。計(jì)算地上部氮素吸收量和氮肥利用率：

氮肥利用率=（施氮處理植株總吸氮量-不施氮處理植株總吸氮量）/施氮量×100%

1.3.2.2 鮮穗產(chǎn)量。鮮穗收獲時(shí)，每小區(qū)取連續(xù)30 株收獲計(jì)產(chǎn)，折合單位面積的鮮穗產(chǎn)量。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 利用Microsoft Excel 2003 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入與制圖；利用SAS 8.1 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯著性檢驗(yàn)；并利用非線性回歸模型Nlin 對產(chǎn)量與施肥量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以確定最優(yōu)施氮量。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對鮮食玉米鮮穗產(chǎn)量的影響

不施氮條件下，玉米鮮穗產(chǎn)量為12 831 kg/hm2。隨著施氮量（x）的增加，玉米鮮穗產(chǎn)量（y）呈逐漸增加趨勢（圖1），二者回歸方程為y=13 002.44+14.87x（R2=0.902**）。計(jì)算結(jié)果顯示，施氮量為178.2 kg/hm2時(shí)鮮穗產(chǎn)量最高，為15 652 kg/hm2。施氮量超過178.2 kg/hm2后，繼續(xù)增施氮肥，玉米鮮穗產(chǎn)量增加不明顯。由此認(rèn)為，本研究條件下，鮮食玉米的優(yōu)化施氮量為178.2 kg/hm2。

圖1 施氮量對鮮食玉米果穗產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of nitrogen application rate on ear yield of fresh maize

2.2 施氮量對鮮食玉米地上部生物量和氮吸收的影響

施氮量對鮮食玉米不同生育期的地上部生物量影響不同（圖2）。5 葉期，不同施氮量處理的玉米地上部生物量均無顯著差異；8 葉期，N375處理的玉米地上部生物量顯著＞N0和N150處理，而其他各處理之間差異均不顯著；12 葉期，N375處理的地上部生物量最高，達(dá)到 4 012 kg/hm2，顯著＞N0處理 （3 499 kg/hm2），但其他各處理之間差異均不顯著；收獲期，N375處理的地上部生物量最高，為6 689 kg/hm2，顯著＞N150、N75和N0處理，但與N225和N300處理差異均不顯著?？傮w來看，本研究條件下當(dāng)施氮量超過150 kg/hm2后，增施氮肥對鮮食玉米地上部生物量影響不顯著，這可能與當(dāng)?shù)赝寥阑A(chǔ)肥力相對較高有關(guān)。

圖2 施氮量對鮮食玉米不同生育期地上部生物量的影響Fig.2 Effect of nitrogen application rate on aboveground biomass at different growth stages

施氮量對鮮食玉米不同生育期的地上部吸氮量影響不同（圖3）。5 葉期，不同施氮量處理的地上部吸氮量差異均不顯著；8 葉期，N375處理的地上部吸氮量顯著＞N0和N75處理，但其他各處理之間差異均不顯著；12 葉期，N375處理的地上部吸氮量顯著＞N0、N75和N150處理；收獲期，高施氮量N375和N300處理的地上部吸氮量顯著＞N0和N75處理，但與N150和N225處理間差異并不顯著?？梢钥闯觯呤┑繉︴r食玉米地上部吸氮量有明顯的促進(jìn)作用。

圖3 施氮量對鮮食玉米不同生育期地上部吸氮量的影響Fig.3 Effect of nitrogen application rate on aboveground nitrogen uptake at different growth stages

收獲期，施氮處理的鮮食玉米子粒吸氮量差異不顯著，但均＞N0處理，且除N75外的其他處理與N0處理差異均達(dá)到了顯著水平，其中N375處理的指標(biāo)植較N0處理提高了43.2%；秸稈吸氮量均＞N0處理，指標(biāo)值隨施氮量的增加而逐漸升高，不同施肥量處理之間差異較大，且除N75外其他處理與N0處理差異均達(dá)到了顯著水平，其中N375處理的指標(biāo)值較N0處理提高了78.1%，也明顯＞N75和N150處理（圖4）。表明在過量施氮條件下，鮮食玉米體內(nèi)的氮素并未轉(zhuǎn)化成子粒產(chǎn)量，而是更多地分配給了秸稈。

圖4 收獲期鮮食玉米籽粒和秸稈的吸氮量Fig 4 Nitrogen uptake of grains and straws of fresh maize at harvest stage

2.3 施氮量對鮮食玉米氮肥利用率的影響

隨著施氮量的增加，玉米的氮肥利用率呈逐漸降低趨勢，其中N75處理的氮肥利用率最高，達(dá)到22.3%；其次是N150和N225處理，氮肥利用率分別為20.8%和15.6%（表1）。由此推斷，本研究確定的優(yōu)化施氮量178.2 kg/hm2條件下，鮮食玉米的氮肥利用率處于15.6%～20.8%。該指標(biāo)遠(yuǎn)低于常規(guī)玉米的氮肥利用率26.1%[3]～42.1%[9]，因此，優(yōu)化氮肥用量和田間管理措施以提升鮮食玉米的氮肥利用率，仍具有較大的空間。

表1 施氮量對鮮食玉米氮肥利用率的影響Table 1 Effect of nitrogen application rate on nitrogen use efficiency of fresh maize

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

鮮食玉米的收獲期較常規(guī)子粒玉米早，收獲物為鮮食果穗，而鮮食果穗對水分含量等有特殊要求，因此，鮮食玉米的養(yǎng)分吸收規(guī)律和氮素利用效率等與常規(guī)玉米明顯不同。本研究條件下，鮮食玉米的鮮穗產(chǎn)量與施氮量之間存在明顯的線性+平臺(tái)關(guān)系，其拐點(diǎn)即為優(yōu)化施氮量，指標(biāo)值為178.2 kg/hm2。該推薦施氮量與李明悅等[10]在天津附近試驗(yàn)得到的玉米優(yōu)化施氮量195 kg/hm2比較接近，但明顯低于時(shí)成俏等[7]在廣西等地試驗(yàn)得到的玉米優(yōu)化施氮量300 kg/hm2，與高磊等[6]以甜玉米為試驗(yàn)材料得到的優(yōu)化施氮量250 kg/hm2相比也有很大差距。王鑫等[11]研究發(fā)現(xiàn)，糯玉米品種渝糯7 號(hào)在基肥+拔節(jié)期追施氮肥150 kg/hm2的情況下，蛋白質(zhì)、可溶性糖和淀粉含量均較高。陳國清等[12]對糯玉米的研究也發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀肥配施和拔節(jié)期追氮對糯玉米品質(zhì)具有顯著影響?？梢?，對鮮食玉米推薦施肥時(shí)，要根據(jù)鮮食玉米品質(zhì)的需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，不能簡單地以產(chǎn)量等因素為單一的推薦指標(biāo)。因此，進(jìn)一步分析不同施氮處理下鮮食玉米的品質(zhì)指標(biāo)，對于指導(dǎo)鮮食玉米施肥具有更重要的意義。

從本研究結(jié)果來看，自8 葉期開始，高施氮處理的植株地上部吸氮量均高于低施氮處理，且部分處理間差異達(dá)到了顯著水平，尤其以收獲期的植株地上部吸氮量來看各處理間差異更為明顯，表明適當(dāng)增施氮肥可以明顯促進(jìn)鮮食玉米地上部對氮素的吸收。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，鮮食玉米的子粒吸氮量占總吸氮量的比例呈逐漸下降趨勢，而秸稈吸氮量所占比例卻呈增加趨勢，表明高施氮量導(dǎo)致的鮮食玉米氮素吸收的增加更多地轉(zhuǎn)移到了秸稈中，而對子粒的貢獻(xiàn)較小。這提示，在一定范圍內(nèi)控制鮮食玉米氮肥用量，并不會(huì)對鮮食玉米的產(chǎn)量造成明顯影響。此外，鮮食玉米的養(yǎng)分吸收量明顯受到播種密度的影響[13]，密度增加會(huì)對果穗產(chǎn)量、植株地上部養(yǎng)分吸收等造成明顯影響[14，15]，本研究條件下的鮮食玉米播種密度為52 500 株/hm2，其在更高密度種植條件下的氮素吸收與分配規(guī)律還需要進(jìn)一步深入研究。

綜合來看，本研究條件下，N150和N225處理的氮肥利用率分別為20.8%和15.6%，推測優(yōu)化施氮量178.2 kg/hm2時(shí)的氮肥利用率應(yīng)為15.6%～20.8%，該結(jié)果與李明悅等[10]優(yōu)化施氮量195 kg/hm2時(shí)的氮素利用效率20.5%、劉威等[16]試驗(yàn)得到的19.5%的氮素利用率比較接近。李明悅等[17]利用有機(jī)肥替代部分化學(xué)氮肥研究發(fā)現(xiàn)，替代30%的氮肥可顯著提高鮮食玉米的氮肥利用率；安文博等[18]利用緩控釋肥料替代常規(guī)氮肥，在降低氮肥用量25%基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了鮮食玉米的穩(wěn)產(chǎn)提質(zhì)，并顯著降低了氨揮發(fā)損失和硝態(tài)氮淋失風(fēng)險(xiǎn)，大幅度提高了氮肥利用率。在糯玉米上利用緩控釋肥一次性使用，可減少施氮量14.4%，鮮果穗產(chǎn)量提高12.3%，氮肥利用率較習(xí)慣施肥提高26.4%[19]。另外，方成等[20]在化肥減施基礎(chǔ)上配施微生物菌劑，雖然鮮食玉米的產(chǎn)量增幅不顯著，但顯著提高了鮮食玉米的可溶性糖、可溶性蛋白和Vc 含量，并顯著改善了土壤的肥力狀況，提高了土壤微生物菌群數(shù)量。由此可見，在氮肥用量優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化氮肥劑型，推廣應(yīng)用緩控釋肥料、有機(jī)替代、配施微生物菌劑等措施，有望進(jìn)一步提高鮮食玉米的氮肥利用效率和改善農(nóng)田土壤肥力狀況，為鮮食玉米綠色生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

3.2 結(jié)論

本研究條件下，河北省山前平原鮮食玉米的優(yōu)化施氮量為178.2 kg/hm2，相對應(yīng)的果穗產(chǎn)量為15 652 kg/hm2。

施用氮肥可以促進(jìn)鮮食玉米地上部植株對氮素的吸收，且隨著施氮量的增加和生育進(jìn)程呈增加趨勢。鮮食玉米收獲期，高量施用氮肥處理的地上部吸氮量顯著高于不施用氮肥和低氮處理，但秸稈的氮素增加率高于子粒的氮素增加率，氮素更多地是促進(jìn)了秸稈吸氮量的增加。

鮮食玉米的氮素利用率隨著施氮量的增加呈逐漸降低趨勢，其中N150和N225處理的氮素利用率分別為20.8%和15.6%。因此推測，在優(yōu)化施氮量178.2 kg/hm2條件下，河北省山前平原鮮食玉米的氮肥利用率為15.6%～20.8%。