郭 麗,王廣恩,李義紅,史建碩,王麗英,李東曉,蔣龍剛

(1.河北省農(nóng)林科學院 農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所,河北 石家莊 050051;2.河北省農(nóng)林科學院 棉花研究所,河北 石家莊 050051;3.河北省肥料技術(shù)創(chuàng)新中心,河北 石家莊 050051;4.河北農(nóng)業(yè)大學,河北 保定 071001)

河北低平原區(qū)的夏播作物中,夏玉米種植面積占有較大比例,因此,保障該區(qū)夏玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對國家糧食安全和經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。氮素作為關(guān)鍵養(yǎng)分資源,調(diào)控著夏玉米生長發(fā)育。人們?yōu)榱双@得高產(chǎn),在玉米種植中氮素投入數(shù)量不斷增加,造成氮素淋溶出根層區(qū),降低氮肥利用效率,導致農(nóng)田氮盈余量和損失量增加,引發(fā)區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)面源環(huán)境污染等問題。精量的氮素供應,是實現(xiàn)氮素優(yōu)化施用、減少氮素損失、提高氮肥利用效率的主要途徑[1-2]。

迄今,諸多學者已開展了較多有關(guān)夏玉米氮素吸收利用及不同器官氮素分配的研究探討,但受環(huán)境、地域、品種及栽培方式的影響,結(jié)果不盡一致。中國西北地區(qū)夏玉米滴灌下,150,210 kg/hm2的施氮量分為4次施用時,滲濾液平均硝態(tài)氮含量濃度分別為19.2,24.1 mg/L,而籽粒產(chǎn)量相當,但施氮量減少28.6%[3]。石灰性紫色土濕潤氣候下,麥-玉連作秸稈還田一定施氮范圍內(nèi)氮肥提高了后茬夏玉米氮、磷和鉀養(yǎng)分的吸收[4]?；谌A北平原82個夏玉米研究結(jié)果表明,夏玉米的氮素利用效率低于28%,且單獨施用氮肥、灌溉或秸稈還田可以顯著提高施氮的分項因子生產(chǎn)力和地上氮吸收,并在此基礎(chǔ)上提出了以調(diào)節(jié)施氮量為核心,采用免耕和秸稈還田提高土壤肥力的適宜耕作措施[5]。華北平原京津冀地區(qū)冬小麥-夏玉米輪作農(nóng)田中,冬小麥生長季的累積硝態(tài)氮淋失量大多低于10 kg/hm2,而夏玉米生長季的硝態(tài)氮淋失量要高得多,大多為20～100 kg/hm2,認為實現(xiàn)夏玉米季更高的氮利用效率和更低的地下水硝酸鹽污染尤為重要[6]?？梢?氮素精量施用及減少氮素損失是提高夏玉米氮素利用效率主要手段。目前,河北山前平原和低平原區(qū)多集中于當季施氮量對夏玉米氮素利用及土壤硝態(tài)氮的研究并提出夏玉米優(yōu)化施氮量,但未詳細闡明在上茬作物的氮素投入的基礎(chǔ)上、夏玉米季施氮量對土壤和植株氮磷鉀養(yǎng)分的變化。本研究通過2 a田間定位試驗,在冬小麥-夏玉米復種輪作制度下,冬小麥季氮素投入相同,夏玉米季不同氮投入量,研究夏玉米季土壤速效氮磷鉀、植株養(yǎng)分吸收利用及產(chǎn)量的變化,旨在探明上茬冬小麥氮投入量一定時,夏玉米季土壤養(yǎng)分、植株氮吸收利用對當季施氮量的反應。本研究為該區(qū)夏玉米氮素高效利用提供技術(shù)參考。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2019年和2020年6月10日—10月7日在武強國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)進行(38°12′ N,114°38′ E),為2 a定位試驗。種植制度為冬小麥-夏玉米復種輪作,2019年和2020年 6—9月玉米季降雨量分別為15.3,191.4,75.0,20.7 mm和45.1,45.2,150.1,16.1 mm。該區(qū)為河北低平原,土壤為黏壤質(zhì)洪沖積石灰性潮土。2019年試驗開始時0～20 cm土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分為有機質(zhì)15.7 mg/kg、硝態(tài)氮16.28 mg/kg、速效磷 11.41 mg/kg、速效鉀 161.6 mg/kg。2 a的前茬冬小麥全生育期施純氮、P2O5和K2O分別為240,150,90 kg/hm2,兩季秸稈全部還田。

1.2 試驗方案

試驗于夏玉米季開展,2 a供試玉米品種均為倉玉76,采用隨機區(qū)組排列,設(shè)置0,90,195,300 kg/hm24個不同施氮處理,分別記作N0、N1、N2和N3,重復3次,小區(qū)長20 m,寬7 m ,行距60 cm,株距24 cm。供試氮肥為尿素,其中50%氮作底肥,其余50%于大喇叭口期追施;各處理的磷、鉀肥用量分別為48 kg/hm2(P2O5)和72 kg/hm2(K2O),以磷酸二銨、氯化鉀全部作底肥,底肥采用種肥同播技術(shù)。每年6月10日播種,2019年灌出苗水,2020年灌出苗水和大喇叭口期灌水,每次灌水量75 mm,2019年結(jié)合降雨撒施追肥,2020年結(jié)合灌水撒施追肥。病蟲草害防治處理間一致。

1.3 測試項目與方法

1.3.1 土壤硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀 夏玉米收獲后,利用土鉆分別取0～20 cm,20～40 cm土壤,采用對角線取樣方法每區(qū)取3個樣點,將3個取樣點的土壤混勻,迅速裝入封口袋,-20 ℃保存,測定時將樣品解凍、過2 mm篩用1 mol/L的KCl溶液50 mL浸提 1 h,測硝態(tài)氮含量,硝態(tài)氮測完后剩余的土壤風干,用于測定速效磷和速效鉀,土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定;土壤速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定。

1.3.2 植株干質(zhì)量 夏玉米成熟期,各處理均選取長勢均勻一致的5株,將5株的莖、葉、穗軸和籽粒于105 ℃殺青30 min, 75 ℃烘至恒質(zhì)量,計算單位面積各器官干質(zhì)量。

1.3.3 植株養(yǎng)分含量及累積量 將成熟期5株植株不同部位,烘干至恒質(zhì)量后粉碎。用濃硫酸過氧化氫法進行消煮,采用Auto Analyzer3(AA3)流動注射分析儀,測定樣品全氮和全磷含量,采用火焰分光光度計法測定樣品全鉀含量。有關(guān)氮、磷、鉀素吸收利用的計算公式如下:

氮肥農(nóng)學效率(kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量

①

氮肥生產(chǎn)效率(kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/施氮量

②

氮肥利用效率(kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/植株地上部氮素積累量

③

氮累積量(kg/hm2)=含氮量(%)×干質(zhì)量(kg/hm2)

④

磷累積量(kg/hm2)=含磷量(%)×干質(zhì)量(kg/hm2)

⑤

鉀累積量(kg/hm2)=含鉀量(%)×干質(zhì)量(kg/hm2)

⑥

1.3.4 產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量測定 于玉米成熟期,每小區(qū)數(shù)取長勢一致相鄰3行的株數(shù),計算每公頃株數(shù);每區(qū)收獲3行連續(xù)10株的果穗,每個果穗計數(shù)穗行數(shù)和2行的行粒數(shù),計算行粒數(shù)和穗粒數(shù);采用小型脫粒機脫粒、風干、測定籽粒含水量后,折算成含水量為 13%的產(chǎn)量。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析 用 SPSS 17.0 軟件進行施肥量-作物產(chǎn)量關(guān)系的直線加平臺數(shù)學模擬分析,模擬后得到最佳施氮量、最佳產(chǎn)量、相關(guān)系數(shù)等指標,并用 SPSS 17.0 軟件進行方差分析,圖表制作Excel分析。線性加平臺肥料效應模型方程為:

y= a+ bx(x≤C)

⑦

y= p(x>C)

⑧

式中,y為籽粒產(chǎn)量,x為肥料用量,a為截距,b 為回歸系數(shù),C 為直線與平臺的交點(即最佳施肥量),p 為平臺產(chǎn)量(即最高籽粒產(chǎn)量)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對莖稈、葉片和穗軸干質(zhì)量的影響

施氮量對夏玉米莖稈、葉片、穗軸干物質(zhì)量的影響見表1,2019年,莖稈干質(zhì)量表現(xiàn)為N0分別較N1、N2和N3下降11.0%,23.6%,26.4%, N2和N3均顯著高于N0和N1,而N2和N3處理間差異不顯著;葉片干質(zhì)量表現(xiàn)為N2處理最高,分別較N0和N1處理提高23.5%,19.4%,而與N3處理無顯著差異;穗軸干質(zhì)量表現(xiàn)為N0較N1、N2和N3分別下降13.9%,12.7%,16.5%,顯著低于N1、N2和N3處理,但N1、N2和N3間無顯著差異。2020年,不同施氮量下夏玉米莖稈、葉片和穗軸干質(zhì)量N0處理顯著低于N2和N3處理,其中,莖稈干質(zhì)量N0處理分別較N2和N3下降10.6%,13.0%,葉片干質(zhì)量N0處理分別較N2和N3下降12.5%,13.4%,穗軸干質(zhì)量N0處理分別較N2和N3下降10.6%,11.6%,但N2和N3處理莖稈、葉片和穗軸干質(zhì)量無顯著差異。上述2 a研究結(jié)果表明,當前茬冬小麥季氮素投入量為240 kg/hm2,夏玉米季施氮0～195 kg/hm2,莖稈、葉片和穗軸干質(zhì)量隨施氮量增加而上升,施氮量超出該范圍時提高夏玉米莖稈、葉片和穗軸干質(zhì)量的效應無顯著差異。

表1 不同施氮量對夏玉米莖稈、葉片和穗軸干質(zhì)量的影響 Tab.1 Effects of different nitrogen application on stem,leaves and corn cobs of dry matter mass in summer maize kg/hm2

2.2 不施氮量對夏玉米季土壤硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀的影響

不同施氮量對土壤硝態(tài)氮的影響見圖1,2019年,夏玉米收獲時, 0～20 cm土層, N3處理土壤硝態(tài)氮含量最高,顯著高于N0、N1,其中,N3處理土壤硝態(tài)氮含量分別是N0和N1的2.25,1.68倍;20～40 cm土層, N0和N1處理的土壤硝態(tài)氮含量較N3處理分別下降54.7%,47.0%,存在統(tǒng)計學差異。2020年0～20 cm土層硝態(tài)氮含量N3處理分別較N0、N1和N2處理提高58.0%,36.9%,6.9%,顯著高于N0 和N1處理;20～40 cm土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為N0～N3呈上升趨勢,且不同施氮處理間差異顯著,N0、N1和N2分別較N3下降75.2%,53.4%,16.1%。2 a試驗下不同施氮處理對同一土層土壤速效磷和速效鉀含量的影響無顯著差異。上述結(jié)果表明,夏玉米季施氮量提高了0～40 cm土壤硝態(tài)氮含量,而土壤速效磷鉀對施氮量的反應較小。由于夏玉米生長雨熱同季,容易加劇土壤硝態(tài)氮向下淋洗,有關(guān)40 cm土層以下硝態(tài)氮淋洗對施氮量的反應待進一步研究。

不同字母表示同一年份不同氮處理差異達5%顯著水平。Different letters for the same year mean significant differences among nitrogen treatments at 5% level.

2.3 氮素對夏玉米各器官氮含量及氮累積量的影響

氮素對夏玉米各器官氮含量及氮累積量的影響見表2,2 a試驗結(jié)果表明,不同施氮量下各器官氮含量表現(xiàn)為籽粒>葉片>莖稈>穗軸,各器官氮累積量與氮含量表現(xiàn)一致,其中籽粒氮累積量占植株地上部氮素總累積量的59.4%～63.5%。 2019年,莖、葉氮含量表現(xiàn)為N0和N1處理顯著低于N2和N3處理;穗軸氮含量所有處理間無顯著差異;籽粒氮含量表現(xiàn)為N3處理分別較 N0和N1處理提高11.0%,10.3%,存在顯著差異。莖稈、葉和籽粒氮累積量均表現(xiàn)為N0和N1處理顯著低于N2和N3處理,穗軸氮累積量表現(xiàn)為不施氮處理顯著低于施氮處理,氮總累積量表現(xiàn)為N0～N2的施氮范圍呈顯著上升,但N3與N2處理差異不顯著,說明當?shù)┯昧扛哂?95 kg/hm2,夏玉米氮累積量不再顯著增加。2020年,莖氮含量表現(xiàn)為隨施氮量增加而上升;葉、穗軸和籽粒的氮含量對施氮量的反應較小;莖、葉、穗軸、籽粒氮累積量和氮總累積量表現(xiàn)趨勢與2019年相似。綜上,施氮量對莖、葉、穗軸和籽粒氮含量均呈不同程度的影響,但對莖稈氮含量影響最大;植株不同器官氮含量和干質(zhì)量調(diào)控著氮總累積量,當玉米季氮投入量高于195 kg/hm2,莖、葉、穗軸和籽粒的氮累積量及氮總累積量無顯著增加。

表2 施氮量對夏玉米氮含量及氮累積量的影響Tab.2 Effects of nitrogen application rate on nitrogen content and accumulation amount in summer maize

2.4 施氮處理對夏玉米各器官磷含量及磷累積量的影響

氮素對夏玉米各器官磷含量及磷累積量的影響見表3,不同施氮量處理各器官磷含量表現(xiàn)為籽粒>葉片>莖稈≈穗軸,各器官磷累積量表現(xiàn)為籽粒>葉片>莖稈>穗軸,其中,籽粒磷累積量占植株地上部磷素總累積量的75.3%～79.0%,葉磷累積量占14.8%～18.4%,莖磷累積量占3.5%～4.6%,穗軸磷累積量僅占1.5%～1.7%。2019年,不同施氮量對夏玉米莖、葉、穗軸和籽粒磷含量的影響無顯著差異;莖稈磷累積量表現(xiàn)為N0顯著低于N2和N3處理,葉片、穗軸磷累積量不同施氮處理間無顯著差異,籽粒磷累積量和磷總累積量在N0～N2處理間隨氮素增加而上升,施氮量高于195 kg/hm2,籽粒磷吸收量和磷總累積量不再增加。2020年,夏玉米不同器官磷含量對施氮量的反應較小,無顯著差異;莖、葉、穗軸、籽粒磷累積量和磷總累積量表現(xiàn)為N0～N2處理的施氮范圍內(nèi)隨氮素的提高而上升,而N2與N3處理間無顯著差異。綜上表明,施氮量對夏玉米不同器官磷含量影響較小,夏玉米植株磷累積量主要受光合產(chǎn)物的調(diào)控。

表3 施氮量對夏玉米磷含量及磷累積量的影響Tab.3 Effects of nitrogen application rate on phosphorus content and accumulation amount in summer maize

2.5 不同施氮處理對夏玉米各器官鉀含量及鉀累積量的影響

氮素對夏玉米各器官鉀含量及鉀累積量的影響見表4,不同施氮量處理下各器官鉀含量表現(xiàn)為莖>葉片>穗軸>籽粒,各器官鉀累積量總體表現(xiàn)為莖>葉片>籽粒>穗軸,其中,籽粒鉀累積量占植株地上部鉀素總累積量的13.5%～14.9%,葉片鉀累積量占37.0%～38.5%,莖稈鉀累積量占39.6%～42.2%,穗軸鉀累積量占6.7%～7.3%。經(jīng)2 a研究試驗表明,施氮量對夏玉米不同器官的鉀含量無顯著影響,而不同器官鉀累積量及植株地上部鉀總累積量總體表現(xiàn)為隨施氮量的增加呈上升趨勢。綜上可見,夏玉米莖、葉、穗軸、籽粒的鉀含量對施氮量的反應較小,而植株鉀累積量對施氮量的響應主要受干質(zhì)量的調(diào)控,與影響夏玉米磷累積量的因素基本一致。

表4 施氮量對夏玉米鉀含量及鉀累積量的影響Tab.4 Effects of nitrogen application rate on potassium content and accumulation amount in summer maize

2.6 不同施氮量對產(chǎn)量、氮肥利用效率參數(shù)的影響

由表5可知,2019年,穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為N0～N2處理間隨氮素增加而提高,而N2與N3處理差異不顯著;氮肥農(nóng)學效率表現(xiàn)N1與N2處理無顯著差異,N3處理氮肥農(nóng)學效率顯著低于N1與N2處理;氮肥生產(chǎn)效率表現(xiàn)為N1>N2>N3,且存在顯著差異,氮肥利用效率N0與N1處理顯著高于N2、N3處理。2020年,穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學效率、氮肥生產(chǎn)效率和氮肥利用效率表現(xiàn)為與2019年相似趨勢;2 a結(jié)果的千粒質(zhì)量變化較小。2 a結(jié)果試驗表明,施氮0～195 kg/hm2可提高穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量;超出該范圍氮肥農(nóng)學效率顯著下降;氮肥生產(chǎn)效率和氮肥利用效率隨施氮量增加而下降,綜上說明,在前茬冬小麥季氮素投入量為240 kg/hm2的背景下,夏玉米季氮素投入超過195 kg/hm2,氮肥農(nóng)學效率顯著降低,增施氮素無提高籽粒產(chǎn)量效應。

表5 施氮量對夏玉米籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率參數(shù)的影響Tab.5 Effects of nitrogen amount on grain yield and nitrogen use efficiency parameter in summer maize

2.7 施氮量與產(chǎn)量、氮肥效率、土壤速效養(yǎng)分的相關(guān)分析及優(yōu)化氮肥量的確定

利用SPSS分析軟件對施氮量和穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學效率、氮肥生產(chǎn)效率、土壤硝態(tài)氮、速效磷鉀含量、植株氮磷鉀累積量進行了相關(guān)分析(表6),本試驗條件下,施氮量與穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量、氮累積量、莖稈干質(zhì)量、穗軸干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與土壤硝態(tài)氮含量、鉀累積量、葉片干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān),與氮肥生產(chǎn)效率、氮肥利用效率呈極顯著負相關(guān);施氮量與氮肥農(nóng)學效率、土壤速效磷鉀和磷總累積量相關(guān)性未達顯著水平。采用線性加平臺的模型確定了氮肥優(yōu)化量(圖2),該模型的決定系數(shù)為0.963,說明擬合程度可較好地反映優(yōu)化推薦施氮量。氮素效應模型結(jié)果表明,在0～189 kg/hm2的施氮范圍內(nèi),產(chǎn)量隨施氮量增加而上升,高于189 kg/hm2產(chǎn)量不再上升。

圖2 夏玉米籽粒產(chǎn)量不同氮肥效應模型Fig.2 Models of nitrogen fertilizer effect for summer maize yield

表6 施氮量與氮素利用效率參數(shù)的相關(guān)性Tab.6 Correlation between nitrogen application rate and nitrogen use efficiency parameter

3 結(jié)論與討論

氮肥施用為糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)做出了巨大貢獻。但近些年,為了追求高產(chǎn),氮肥施用普遍過量,農(nóng)民施氮量遠遠高于作物最高產(chǎn)量的地上部吸氮量[7]。氮肥投入增加,產(chǎn)量提升效果下降,氨揮發(fā)和硝態(tài)氮淋洗損失明顯增多[8-10]。華北平原降雨量少,土壤氮素硝化和礦化能力較強,大量未吸收的氮素以硝態(tài)氮的形式累積在土壤中,而夏玉米生長基本是雨熱同季,因此淋洗加重,成為氮肥損失的主要途徑[11]。華北地區(qū),小麥-玉米輪作體系氮盈余量高達227 kg/hm2[12-13],而夏玉米季施氮量是影響土壤硝態(tài)氮殘留量及向土壤深層淋洗的主要原因[14-16]。在12季(6個小麥-玉米輪作周期)冬小麥和夏玉米收獲期,土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為冬小麥季累積、夏玉米季淋洗的特點,施氮量越高,土壤硝態(tài)氮殘留量越大,向土壤深層淋洗量也越多[17]。本項目研究了夏玉米季不同施氮量對土壤硝態(tài)氮、土壤速效磷和速效鉀的影響,結(jié)果表明,施氮量增加顯著增加了0～20 cm,20～40 cm的土壤硝態(tài)氮含量,且年際間存在相似趨勢,這與前人研究結(jié)果基本一致。同一施氮量下,相同土層速效磷鉀對施氮量的反應較小。經(jīng)2 a田間試驗可見,夏玉米不同施氮量對0～40 cm土壤硝態(tài)氮具有明顯調(diào)控效應,而對土壤速效磷和速效鉀影響不明顯。

玉米苗期—開花期的氮、磷、鉀積累量均隨施氮量的增加而上升,而灌漿期—成熟期,則表現(xiàn)為隨施氮水平的增加先增后降[18];不同器官氮素籽粒貢獻率由大到小依次為葉、莖、穗軸和苞葉,各器官氮素轉(zhuǎn)運量占籽粒氮素累積量的18.29%～44.29%[19],本研究發(fā)現(xiàn),不同施氮量通過調(diào)控莖、葉、穗軸和粒的氮含量和干質(zhì)量,進一步影響氮累積量,但對植株不同器官的磷鉀含量影響較小,因此,植株磷鉀累積量主要受氮素對光合產(chǎn)物調(diào)控的影響。

氮肥合理施用可顯著提高氮素利用效率[20-22]。在夏玉米季緩控釋尿素,投入純氮120 kg/hm2,一次基施處理較常規(guī)尿素投入純氮160 kg/hm2,且分別基施40%和拔節(jié)期60%,氮利用效率提高22.67%[23]。研究氮效率不同的品種發(fā)現(xiàn),玉米品種氮素吸收效率、氮肥利用效率、氮素生理效率、氮肥農(nóng)學效率和氮肥偏生產(chǎn)效率均隨施氮量增加而降低,且氮肥對耐低氮品種各指標影響更大[24]。而本研究在前茬冬小麥施氮240 kg/hm2的基礎(chǔ)上,經(jīng)2 a田間定位試驗發(fā)現(xiàn),夏玉米氮肥生產(chǎn)效率和氮肥利用效率因施氮量增加而下降,這一結(jié)果與前人研究結(jié)果相似,但在一定施氮范圍內(nèi)氮素提升光合產(chǎn)物效應較大時,施氮量對氮肥農(nóng)學效率影響較小,但當?shù)責o增產(chǎn)效應或較小時,氮素農(nóng)學效率明顯降低。Ju等[25]研究表明,在我國冬小麥-夏玉米復種輪作體系下,氮肥用量從 588 kg/hm2降到 286 kg/hm2產(chǎn)量和品質(zhì)無顯著變化,在河北山前區(qū)中高產(chǎn)區(qū),采用限水或滴灌的灌溉方式,利用直線加平臺、二次多項式加平臺及一元二次方程模擬最佳施氮量為174～187 kg/hm2[26-27];徐明杰等[28]在河北曲周采用15N 同位素示蹤技術(shù),明確了夏玉米施氮量為185 kg/hm2時,能獲得玉米高產(chǎn)。在中國西北地區(qū),旱作夏玉米施氮200 kg/hm2加覆蓋措施,可實現(xiàn)農(nóng)藝、經(jīng)濟和環(huán)境效益之間更好的平衡[29]。上述研究結(jié)果可知,不同生態(tài)環(huán)境及種植模式下,夏玉米產(chǎn)量受施氮量的影響存在一定差異。本研究通過相關(guān)分析表明,施氮量與穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量、土壤硝態(tài)氮、植株氮總累積量、鉀總累積量呈顯著或極顯著正調(diào)控效應,與氮肥生產(chǎn)效率和氮肥利用效率呈極顯著負相關(guān)。采用直線加平臺模型對2 a產(chǎn)量與施氮量的關(guān)系進行分析,發(fā)現(xiàn)當施氮量高于189 kg/hm2籽粒產(chǎn)量不再上升,該模型模擬結(jié)果與前人研究結(jié)果相近。因此,在低平原區(qū),麥玉復種輪作種植制度且秸稈全部還田下,結(jié)合試驗設(shè)置的施氮量和方程模擬結(jié)果綜合分析得出,在冬小麥季氮用量達到240 kg/hm2時夏玉米季的最優(yōu)施氮量為189～195 kg/hm2。

綜上,在前茬冬小麥施氮240 kg/hm2的基礎(chǔ)上,經(jīng)2 a夏玉米季不同施氮量田間定位試研究,結(jié)果表明,夏玉米季在施氮0～195 kg/hm2,莖、葉、軸干質(zhì)量隨氮量增加而上升;增加施氮量顯著提高0～20 cm,20～40 cm的土壤硝態(tài)氮含量,對相同土層速效磷、鉀影響較小;不同施氮量下,莖、葉、軸和籽粒的氮含量、植株氮總累積量變化較大,而磷鉀含量變化較小;當?shù)赝度氤^195 kg/hm2,氮肥農(nóng)學效率顯著降低。采用直線加平臺模型模擬產(chǎn)量與施氮量的關(guān)系,表明施氮量高于189 kg/hm2,籽粒產(chǎn)量不再增加。綜上,結(jié)合試驗和方程模型結(jié)果,建議該區(qū)在冬小麥優(yōu)化施氮的前提下,夏玉米季的施氮量控制在189～195 kg/hm2。