李 慧，王旭敏，劉朋召，劉 苗，王小利，王 瑞，李 軍

（西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北黃土高原作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100）

陜西省是玉米的主要產(chǎn)區(qū)，也是灌溉水資源嚴(yán)重短缺區(qū)[1]。玉米生產(chǎn)管理中“大水大肥”現(xiàn)象較為普遍，高施氮量農(nóng)戶占比高達(dá)64.7%，平均施氮量為 288 ± 113 kg/hm2[2]，農(nóng)田灌溉量高達(dá) 800 m3/hm2[3]，嚴(yán)重降低了水肥資源利用效率，引發(fā)了土壤氮素淋洗損失和地下水污染等環(huán)境問題[4–5]。解決玉米栽培中水氮過量投入、資源浪費(fèi)突出的問題，確定節(jié)水減肥增效的水氮管理模式，有助于關(guān)中地區(qū)夏玉米綠色高效生產(chǎn)。

農(nóng)田水分和氮肥之間存在明顯的交互效應(yīng)，水分不足影響氮肥肥效發(fā)揮，水分過多則導(dǎo)致氮肥淋溶和作物減產(chǎn)[6]。適量氮肥有利于提高玉米抗旱性，增強(qiáng)玉米光合作用和干物質(zhì)積累，促進(jìn)開花后葉片保綠，延長光合與灌漿時(shí)間[7–8]，促進(jìn)植株氮、磷、鉀養(yǎng)分積累與轉(zhuǎn)運(yùn)[9]，而過量施氮反而加劇干旱脅迫[10]，導(dǎo)致后期葉片早衰[11]，進(jìn)而抑制作物生長和產(chǎn)量增長。前人研究表明，控釋氮肥減量25%可使玉米小幅度增產(chǎn)，且氮肥生理利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力顯著提高[12]。與習(xí)慣施氮(240 kg/hm2)相比，減施40%氮肥用量仍可保障玉米產(chǎn)量[13]。張明偉等[14]研究表明，西遼河平原水氮用量可實(shí)現(xiàn)較傳統(tǒng)畦灌常規(guī)施氮減水50%、減氮30%，水氮互作顯著提高產(chǎn)量和氮素利用效率。劉朋召等[15]研究表明，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣高施氮量360 kg/hm2相比，渭北旱地春玉米在施氮 150～180 kg/hm2處理下籽粒產(chǎn)量增加0.9%～7.1%，氮肥回收利用率、偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率均保持在較高水平。

在傳統(tǒng)水肥管理模式基礎(chǔ)上適量減少水、氮投入，可以有效提高玉米水肥資源利用效率，并可減輕對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境的污染，是綠色可持續(xù)發(fā)展的必然選擇[4]。因此，如何科學(xué)合理地進(jìn)行玉米水肥高效栽培是亟待解決的問題。盡管前人已經(jīng)在灌水和施氮單一因素對(duì)玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分積累轉(zhuǎn)運(yùn)、氮素利用等方面開展了相關(guān)研究[16–19]，但有關(guān)水氮共同減量處理下水氮互作對(duì)玉米植株養(yǎng)分(氮、磷、鉀)吸收利用影響等方面研究尚不夠深入和全面。因此，我們連續(xù)進(jìn)行了2年夏玉米田間定位試驗(yàn)，研究水、氮共同減量下玉米氮、磷、鉀養(yǎng)分積累、轉(zhuǎn)運(yùn)及氮素利用效率，以期為關(guān)中平原夏玉米發(fā)展節(jié)水節(jié)肥的生產(chǎn)模式提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018—2019年在陜西省楊凌區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)曹新莊試驗(yàn)農(nóng)場 (108°07′E，34°20′N)實(shí)施。當(dāng)?shù)貙儆诖箨懶约撅L(fēng)暖溫帶半濕潤氣候，年均日照時(shí)數(shù)2163.8 h，年均氣溫12.9℃，年均降水量635.1 mm，年均蒸發(fā)量993.2 mm，無霜期211天，供試土壤為土。試驗(yàn)地種植制度為冬小麥－夏玉米一年二熟制輪作，2018—2019年播前土壤0—20 cm養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)17.06 g/kg、全氮1.24 g/kg、全磷 0.99 g/kg、全鉀 10.85 g/kg、硝態(tài)氮 12.46 mg/kg、速效磷 32.59 mg/kg、速效鉀 223.87 mg/kg。2018年夏玉米6月14日播種，10月1日收獲，生育期內(nèi)降水量335.3 mm，生育前期降水較密集；2019年夏玉米6月14日播種，9月30日收獲，生育期內(nèi)降水量499.8 mm，生育后期降水較密集(圖1)。

圖1 夏玉米生長季日降水量Fig.1 Daily rainfall during the growth stage of summer maize

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，灌溉量為主區(qū)，施氮量為副區(qū)。灌溉量設(shè)3個(gè)灌溉水平：傳統(tǒng)灌水量800 m3/hm2，W2)，于拔節(jié)期和抽雄期各灌溉400 m3/hm2；減量 50% (400 m3/hm2，W1)，于拔節(jié)期進(jìn)行；不灌溉(W0)。施氮量設(shè)5個(gè)水平：傳統(tǒng)用量(N 300 kg/hm2，N300)、減施 25% (N 225 kg/hm2，N225)、減施 50% (N 150 kg/hm2，N150)、減施 75%(N 75 kg/hm2，N75)和不施氮 (N0)，其中 W2 和N300 為對(duì)照組 (CK)。小區(qū)面積 91 m2(6.5 m × 14 m)，3次重復(fù)，共計(jì)45個(gè)小區(qū)。施用氮肥為尿素，試驗(yàn)地統(tǒng)一施磷肥為P2O5120 kg/hm2，本地區(qū)農(nóng)田土壤富含鉀素，因此本試驗(yàn)不施鉀肥，氮、磷肥全部基施。供試玉米品種為浚單20，密度60000株/hm2。灌溉方式采用噴灌，水表控制灌水量，其他管理措施同當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 在玉米成熟期，每個(gè)小區(qū)選取長勢(shì)均勻、行長5 m的玉米各3行，統(tǒng)計(jì)穗數(shù)，在行內(nèi)選取20個(gè)均勻果穗，取3次重復(fù)，風(fēng)干后于室內(nèi)考種，測定穗粒數(shù)和百粒重，按14%含水量折算籽粒產(chǎn)量。

1.3.2 氮、磷、鉀積累量 分別于玉米苗期(VE)、拔節(jié)期(V6)、抽雄期(VT)、灌漿期(R3)和成熟期(R6)采集不同處理具有代表性玉米植株3株，取其地上部分105℃殺青30 min，85℃烘干至恒重后稱重并粉碎，采用H2SO4–H2O2消煮，凱氏定氮法測定全氮，釩鉬黃比色法測定全磷，火焰光度法測定全鉀含量[20]。

1.3.3 測定項(xiàng)目相關(guān)計(jì)算方法[9]

收獲指數(shù) = 籽粒產(chǎn)量/地上部生物量；

植株養(yǎng)分積累量(kg/hm2)=各時(shí)期干物質(zhì)量×氮(磷、鉀)素含量(%)；

干物質(zhì)或養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量(kg/hm2)=抽雄期地上部干物質(zhì)或養(yǎng)分積累量–成熟期營養(yǎng)器官干物質(zhì)或養(yǎng)分積累量；

轉(zhuǎn)運(yùn)率(%)=干物質(zhì)或養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量/抽雄期地上部干物質(zhì)或養(yǎng)分積累量×100；

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)或轉(zhuǎn)運(yùn)養(yǎng)分對(duì)籽粒干物質(zhì)或養(yǎng)分貢獻(xiàn)率(%)=(抽雄期營養(yǎng)器官干物質(zhì)或養(yǎng)分積累量–成熟期營養(yǎng)器官干物質(zhì)或養(yǎng)分積累量)/籽粒干物質(zhì)或養(yǎng)分積累量×100；

氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE, kg/kg)=(施氮區(qū)玉米產(chǎn)量–不施氮區(qū)玉米產(chǎn)量)/施氮量；

氮肥回收效率(NRE, %)=(施氮區(qū)植株地上部氮積累量–不施氮區(qū)植株地上部氮積累量)/施氮量×100；

氮肥偏生產(chǎn)力(NPFP, kg/kg)=施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量/施氮量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 19.0分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Duncan’s法多重比較，差異顯著性水平為P=0.05。使用Origin 2018制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮組合處理的玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

從表1中可以看出，2019年W0N150處理玉米產(chǎn)量高于W0與其他氮水平組合，在不同水氮處理下，W2N225、W1N225、W0N225處理顯著高于同水平下其他處理，W2N225、W1N225處理較W2N300處理產(chǎn)量分別提高9.28%、7.61%。在同一灌水水平下，N150與N300產(chǎn)量沒有顯著差異，N75和N0產(chǎn)量顯著降低。在同一施氮水平下，W1和W2灌溉水平產(chǎn)量差異較小，W0產(chǎn)量最低，W1和W2灌溉水平下2年平均產(chǎn)量較W0灌溉水平分別提高15.29%和12.40%，W1、W2灌溉水平產(chǎn)量與W0灌溉水平差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，說明適當(dāng)減少灌水量沒有減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

表1 不同水氮減量處理下玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 1 Maize yield and yield components under different water and nitrogen reduction treatments

在玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素中，灌水和施氮及其互作

對(duì)玉米單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)影響極顯著，灌水對(duì)收獲指數(shù)無顯著影響，施氮?jiǎng)t對(duì)百粒重?zé)o顯著影響。W2灌溉水平時(shí)各施氮水平下單位面積穗數(shù)無顯著差異，W1N300、W1N225、W1N150處理單位面積穗數(shù)差異不顯著，但2019年與W1N75、W1N0處理差異顯著。在同一灌水水平下，穗粒數(shù)2018年總體表現(xiàn)為N300、N225、N150差異不顯著，與N75、N0差異顯著，2019年則呈現(xiàn)出隨施氮量減少先增后降的趨勢(shì)。在同一施氮水平下，W1和W2灌溉水平平均百粒重差異不顯著，分別較W0灌溉水平提高5.10%和4.52%。

在同一灌溉水平下，玉米產(chǎn)量與施氮量呈二次曲線關(guān)系(圖2)，2018年W2、W1、W0水平下施氮量分別為217.51、214.11、260.25 kg/hm2時(shí)，可達(dá)到最高產(chǎn)量 10100、9850、8047 kg/hm2，2019 年 W2、W1、W0灌溉水平下施氮量分別為222.29、207.24、185.14 kg/hm2時(shí)，可達(dá)到最高產(chǎn)量10287、10060、8899 kg/hm2，由此可知，W2、W1、W0 灌溉水平下減氮25.77%、29.78%、26.70%時(shí)仍可獲得最高產(chǎn)量，減氮不存在減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，W1和W2灌溉水平最高產(chǎn)量差異不顯著，水氮減量不會(huì)對(duì)玉米生長造成太大影響。

圖2 不同灌水條件下夏玉米產(chǎn)量與施氮量的關(guān)系Fig.2 Relationships between summer maize yield and nitrogen application rate under different irrigation condition

2.2 不同水氮減量處理玉米干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)量

表2表明，施氮和灌水及其互作對(duì)玉米抽雄前后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)有顯著影響，對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)率無影響，干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒干物質(zhì)積累貢獻(xiàn)率與施氮極顯著相關(guān)。在同一灌水水平下，玉米抽雄前后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)量隨施氮量的減少呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。在同一施氮水平下，玉米抽雄前后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)隨灌水量的減少呈先增后降的趨勢(shì)，最高為W1灌溉水平，后依次為W2、W0灌溉水平，但W2、W1、W0灌溉水平抽雄前干物質(zhì)積累差異不顯著，W1、W2灌溉水平抽雄后干物質(zhì)積累差異不顯著，與W0灌溉水平差異顯著，由此說明，灌水顯著提高抽雄后干物質(zhì)積累。不同水氮處理下W1N225和W1N300抽雄前干物質(zhì)積累顯著高于其他處理，分別比W2N300處理提高7.38%和6.02%。2018年W1N225和W1N300、W2N225處理抽雄后干物質(zhì)積累無顯著差異，但與W2N300處理有顯著差異。W1N 225處理干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著高于其他處理，2年平均干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量W1N225處理較W2N300處理提高11.67%。

表2 不同水氮減量處理下玉米干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)量Table 2 Dry matter accumulation and remobilization under different water and nitrogen reduction treatments

2.3 不同水氮減量處理玉米抽雄前后養(yǎng)分積累與所占比例

2.3.1 不同水氮減量處理玉米抽雄前后氮磷鉀養(yǎng)分積累 圖3表明，在同一灌水水平不同施氮水平下，除2019年磷積累量外，玉米抽雄前植株氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量N225與N300處理無顯著差異；抽雄后氮、磷、鉀積累量則隨著施氮量的減少先增后降，不同水氮處理下 W1N225處理表現(xiàn)最優(yōu)。由此說明，玉米生育前期過量施氮有利于氮、磷、鉀養(yǎng)分的積累，而減量施氮可以使玉米在生育后期保持較高的養(yǎng)分積累速率，提高抽雄期到成熟期氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量。受生育期降水影響，在同一施氮量下，2年中玉米抽雄前氮、磷、鉀積累量差異顯著，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，抽雄后2年氮、磷、鉀積累量的差異逐漸減小直至沒有顯著差異。隨著灌水量的減少，養(yǎng)分積累呈先增后降的趨勢(shì)，不同灌水水平以W1氮、磷、鉀養(yǎng)分積累最高，分別比W2和W0灌水水平提高10.76%、12.13%、13.03%和18.90%、30.82%、31.95%。

圖3 不同水氮減量處理下玉米抽雄前后氮磷鉀積累量Fig.3 Accumulation of NPK at pre- and post-tasseling of maize under reduced water and nitrogen conditions

2.3.2 不同水氮減量處理玉米抽雄前氮磷鉀積累所占比例 表3表明，灌水和施氮及其互作對(duì)玉米抽雄前氮、磷、鉀積累所占比例影響顯著。在同一灌水水平下，抽雄前氮、磷、鉀分配比例隨著施氮水平的減少呈先降后增的趨勢(shì)。在同一施氮水平下，不同灌水水平間抽雄前氮、磷、鉀分配比例無顯著性差異(P>0.05)。不同水氮處理下W1N225處理多顯著低于其他處理，W2N150、W2N300處理2018年無顯著差異，W0N150、W0N300處理無顯著差異。由此說明，施氮量減少顯著提高抽雄后養(yǎng)分積累與分配比例。

表3 不同水氮減量處理下玉米抽雄前地上部氮磷鉀積累量占整株氮磷鉀積累量的比例(%)Table 3 Proportions of above-ground N, P, and K accumulation in the whole plant pre-tasseling of maize under different water and nitrogen reduction treatment

通過抽雄前后植株氮、磷、鉀積累量與產(chǎn)量的擬合(圖4)，產(chǎn)量與抽雄前后養(yǎng)分積累均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，但抽雄后線性方程的相關(guān)系數(shù)(R2=0.666、0.684、0.612)均高于抽雄前(R2=0.632、0.591、0.534)，說明產(chǎn)量與玉米抽雄后氮、磷、鉀積累的關(guān)系更加密切。通過對(duì)植株養(yǎng)分積累和抽雄前后占比的分析，W1灌水水平下植株養(yǎng)分積累量較高，在W1水平下對(duì)施氮量與成熟期植株養(yǎng)分積累量進(jìn)行擬合(圖5)發(fā)現(xiàn)，施氮量與植株養(yǎng)分積累量呈二次曲線關(guān)系，隨施氮量的減少，植株養(yǎng)分積累量呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，其主要原因?yàn)橹仓旮晌镔|(zhì)積累量的差異。施氮量分別為229.06、263.96、236.97 kg/hm2時(shí)，氮、磷、鉀積累量最高為238.36、38.06、269.72 kg/hm2。將產(chǎn)量擬合時(shí)最高產(chǎn)量的施氮量帶入圖5公式中，植株養(yǎng)分積累量分別為237.96、37.59、262.61 kg/hm2，與植株氮、磷、鉀養(yǎng)分最高積累量無顯著差異(P<0.05)，W1下減氮到207.24 kg/hm2時(shí)也不會(huì)造成產(chǎn)量和氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量的顯著減少。由此說明，水氮減量不會(huì)大幅降低植株養(yǎng)分積累量，還會(huì)促進(jìn)產(chǎn)量的增加。

圖4 玉米抽雄前后氮、磷、鉀積累量與產(chǎn)量的關(guān)系Fig.4 Relationships between yield and N, P and K accumulation pre- and post-tasseling of maize

圖5 減少50%灌溉量下玉米成熟期氮、磷、鉀積累量與施氮量的關(guān)系Fig.5 Relationships between N, P and K accumulation and nitrogen application rate under 50% of irrigation amount

2.4 不同水氮減量處理對(duì)玉米氮磷鉀轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

表4表明，灌水和施氮及其互作對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量具有顯著影響，對(duì)養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)率無顯著影響。在同一灌水水平下，氮、磷、鉀轉(zhuǎn)運(yùn)量隨施氮水平的減少先增后降，與減氮100%相比，施氮顯著提高了氮、磷、鉀養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量。在同一施氮量下，玉米氮、磷、鉀轉(zhuǎn)運(yùn)量隨灌水量的減少先增后降，最高的為W1灌水水平，后依次為W2和W0灌水水平，其中W1灌水水平氮、磷、鉀2年平均養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量較W2和W0灌水水平分別提高8.72%、11.59%、15.52%和12.08%、24.35%、28.35%，與W2和W0灌水水平差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。在不同水氮減量處理下，W1N225處理氮、磷、鉀養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著高于其他處理，W2N225、W2N150與W2N300處理無顯著差異，W0N225、W0N150與W0N300處理無顯著差異。2年平均氮、磷、鉀養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量W1N 225較W2N300處理分別提高16.28%、19.80%、18.95%。表5表明，養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率只與施氮量存在顯著相關(guān)性，隨施氮量的減少先降后增，最低值出現(xiàn)在N225，W0N150、W0N225處理差異不顯著，W1N150、W1N300處理多差異不顯著。

表4 不同水氮減量處理下玉米植株中氮、磷、鉀的轉(zhuǎn)運(yùn)Table 4 The translocation of N, P and K in maize plants under reduced water and nitrogen conditions

表5 不同水氮減量處理下玉米氮、磷、鉀轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率(%)Table 5 The contribution of N, P and K transport to grains in maize under reduced water and nitrogen conditions

2.5 不同水氮減量處理對(duì)氮素利用效率的影響

灌水和施氮及其互作對(duì)氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥回收效率、氮肥偏生產(chǎn)力具有顯著影響(表6)?？傮w來說，在同一灌水水平下，隨施氮量的減少，NAE、NRE、NPFP都呈增加趨勢(shì)。在同一施氮量下，2018年平均NAE、NRE、NPFP隨灌水量的減少呈先增后降的趨勢(shì)，W1灌水水平具有明顯的優(yōu)勢(shì)，后依次為W2和W0灌水水平，其中W1灌水水平平均NAE、NRE、NPFP較W2和W0灌水水平分別增加4.73%、20.24%、3.29%和13.99%、20.58%、18.57%；2019年NAE、NRE則是先降后增，其中兩年平均NAE、NRE、NPFP，W1N225、W1N150、W2N225、W2N150、W0N150處理較傳統(tǒng)水肥管理W2N300處理分別提高20.78%、5.53%、32.90%，39.52%、22.80%、52.97%，42.78%、14.51%、32.09%，50.97%、36.27%、51.15%和31.29%、19.75%、44.22%。

表6 不同水氮減量處理氮素利用效率Table 6 Nitrogen use efficiency under reduced water and nitrogen conditions

3 討論

3.1 水氮減量對(duì)夏玉米產(chǎn)量和氮素利用的影響

水分和氮肥是影響作物產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的兩個(gè)重要因素，玉米高產(chǎn)離不開水分和氮肥的協(xié)調(diào)作用。玉米是一種高耗水作物，合理灌溉可以提高氮素利用率并增產(chǎn)[21]。半干旱地區(qū)在灌水量2250 m3/hm2基礎(chǔ)上減少73%配合施氮量248.1 kg/hm2，玉米產(chǎn)量下降幅度小于15.26%，且水分利用效率較高[22]；謝英荷等[23]研究表明，與習(xí)慣灌水1200 m3/hm2和施氮量 210 kg/hm2相比，減水 300 m3/hm2、減氮60 kg/hm2處理提高氮素利用率且對(duì)夏玉米產(chǎn)量無顯著影響。本研究中減水50%和減氮25%不會(huì)造成大幅減產(chǎn)，氮素利用也保持在較高水平，與前人研究結(jié)果相似。但2019年NAE、NRE則是先降后增，這與前人研究不一致，可能原因是2019年W2N0處理在灌漿前期出現(xiàn)倒伏，造成大幅減產(chǎn)所致。與傳統(tǒng)水氮管理模式相比，水氮減量處理的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重多無顯著差異。王旭敏等[24]也指出，與常規(guī)施氮300 kg/hm2相比，適宜減少施氮不會(huì)造成單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重等產(chǎn)量三要素減少，沒有造成減產(chǎn)。造成以上現(xiàn)象的原因：一是適量灌水會(huì)通過影響籽粒灌漿而提高生育期干物質(zhì)積累，而過量灌溉則會(huì)降低灌漿速度和地上部干物質(zhì)積累，造成粒重下降而降低產(chǎn)量[25]。二是適宜氮肥用量可以提高葉片的葉綠素含量，提高葉片光合碳同化能力，延長光合時(shí)間，促進(jìn)光合同化物向籽粒轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高產(chǎn)量[26]。三是遇惡劣天氣時(shí)施氮會(huì)增加玉米莖稈抗折斷力，減少倒伏[27]，但是施氮的增產(chǎn)效果會(huì)隨施氮量增加逐漸減弱，在土壤水分不足時(shí)，水分制約氮肥發(fā)揮效用，當(dāng)水分過多則會(huì)增加氮素?fù)p失，進(jìn)而氮素利用降低[28]。因此，在關(guān)中平原玉米生產(chǎn)中適當(dāng)減少灌溉量和施氮量，不僅不會(huì)造成大幅減產(chǎn)，反而提高水氮利用效率，減少資源浪費(fèi)。

3.2 水氮減量對(duì)干物質(zhì)與氮、磷、鉀養(yǎng)分積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

籽粒產(chǎn)量較大程度上取決于玉米生育后期生長發(fā)育，增加作物花后干物質(zhì)積累可以提高產(chǎn)量[29]，氮、磷、鉀3種元素在作物生長發(fā)育中起著重要作用，是干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的影響因素[30]。玉米籽粒養(yǎng)分主要來源于花后養(yǎng)分積累和營養(yǎng)器官轉(zhuǎn)運(yùn)，后者占比更大[31]。前人研究表明，養(yǎng)分積累轉(zhuǎn)運(yùn)與物質(zhì)生產(chǎn)存在聯(lián)系，在營養(yǎng)體建成期間建立一個(gè)高效的群體結(jié)構(gòu)，可促進(jìn)花后光合物質(zhì)生產(chǎn)和養(yǎng)分積累，提高玉米花后干物質(zhì)和氮磷鉀分配比例[32]。適宜減氮25%～50%可以有效協(xié)調(diào)植株的源庫關(guān)系，在保持較高花后干物質(zhì)積累及對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率的同時(shí)顯著提升了花后干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。在一定施氮量范圍內(nèi)，增施氮肥可以顯著增加玉米籽粒中氮、磷、鉀含量，但是過量施氮?jiǎng)t使籽粒養(yǎng)分含量降低[33]。適量施氮可以促進(jìn)玉米花前積累更多養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)[34]，施氮不足或施氮過量均會(huì)提高營養(yǎng)體花前儲(chǔ)藏養(yǎng)分對(duì)籽粒養(yǎng)分貢獻(xiàn)率，這樣會(huì)加速葉片衰老，影響光合作用，造成產(chǎn)量降低。本研究中，與常規(guī)水氮管理相比，氮肥減量顯著提高玉米氮、磷、鉀養(yǎng)分積累和轉(zhuǎn)運(yùn)及抽雄后氮、磷、鉀養(yǎng)分積累所占比例，灌水減量增加抽雄后干物質(zhì)積累及養(yǎng)分積累和轉(zhuǎn)運(yùn)。通過擬合發(fā)現(xiàn)，W1灌水水平下減氮到207.24 kg/hm2時(shí)也不會(huì)造成產(chǎn)量和養(yǎng)分積累量的大量減少，但對(duì)于水氮減量的最大值還需進(jìn)一步深入研究。造成以上現(xiàn)象的原因：適宜或減少施氮量，平衡磷鉀肥施用，可以顯著提高籽粒對(duì)養(yǎng)分吸收及養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)。不足或過量施氮?jiǎng)t會(huì)因?yàn)榧铀偎肴~葉綠素降低使葉片提前衰老，光合作用減弱而影響植株干物質(zhì)和養(yǎng)分積累[34]。在不同灌水量下，養(yǎng)分積累隨灌水量增大先增后降，可能是因?yàn)楣喔冗^量造成土壤耕層中養(yǎng)分的向下轉(zhuǎn)移[35]，進(jìn)而影響根系吸收養(yǎng)分，造成養(yǎng)分積累量減少。

4 結(jié)論

在關(guān)中平原灌區(qū)，在目前常規(guī)管理中灌水800 m3/hm2，施N量300 kg/hm2基礎(chǔ)上，灌水減量50%、施氮減量25%時(shí)，夏玉米產(chǎn)量最高，且氮、磷、鉀養(yǎng)分總積累量和轉(zhuǎn)運(yùn)量最高，并且氮素利用效率也保持較高水平。因此拔節(jié)期灌水量400 m3/hm2，總施N量225 kg/hm2可以作為關(guān)中平原夏玉米節(jié)水減氮的高效栽培方式。