宋世浩 ， 李濱鍵 ， 王景旭

（1.河北工程大學(xué)水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056002；2.河北省智慧水利重點實驗室，河北 邯鄲 056002）

0 引言

氮肥在我國提高糧食產(chǎn)量的過程中扮演著重要角色，中國作為目前世界上施氮量最大的國家，同時存在著氮肥強度過高、氮肥利用率較低等問題[1]。韓祥飛等[2]通過研究發(fā)現(xiàn)夏玉米的產(chǎn)量受施氮量的顯著影響，二者的關(guān)系近似拋物線形。Hammad 等[3]在對施氮量與玉米產(chǎn)量之間聯(lián)系的研究中發(fā)現(xiàn)，在施氮量250 kg/hm2的基礎(chǔ)上減氮16.7%，未造成當(dāng)?shù)叵挠衩诇p產(chǎn)。鄒曉錦等[4]也在研究中發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)民習(xí)慣施氮量240 kg/hm2的基礎(chǔ)上減氮10%和20%，玉米產(chǎn)量沒有顯著降低。

作物的田間耗水量可以反映出土壤和作物對水分的消耗情況[4]，其受灌溉制度和降雨量的影響較大[5]。作物的水分利用效率是反映作物的產(chǎn)量和耗水量之間關(guān)系的一個指標[6]。氮肥的利用效率可以通過氮肥利用率來反映，然而有研究表明，目前我國氮肥利用率僅有30%~35%，遠低于一些發(fā)達國家[7]。長期過量地施用氮肥對作物的產(chǎn)量沒有顯著的提升效果，反而會造成氮肥利用率降低[8-10]。劉夢等[11]研究發(fā)現(xiàn)氮肥施用量在200 kg/hm2時，氮肥利用率達到最高，而過高的施氮量會引起這個指標的降低。李銀坤等[12]提出在合理范圍內(nèi)減少施氮量，不會造成作物減產(chǎn)且能提高氮肥利用率。曹亞娟等[13]研究發(fā)現(xiàn)，增加施氮量會抑制玉米的氮素利用效率。張偉納等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)施肥量的基礎(chǔ)上減施氮肥20%，能提高氮肥利用效率。本文通過分析冀南地區(qū)不同施氮量對夏玉米產(chǎn)量以及水氮利用效率的影響，探究冀南地區(qū)既能增產(chǎn)又能提高水氮利用效率的最佳氮肥施用量。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

大田試驗于2021 年6—9 月份在邯鄲市永年區(qū)小龍馬鄉(xiāng)小龍馬村（北緯36°44′15″，東經(jīng)114°38′16″）進行。試驗區(qū)年均氣溫14 ℃，年均降雨量527.8 mm，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。試驗區(qū)土壤質(zhì)地為壤土。夏玉米播種前0~20 cm 土層pH 值為7.74、有機質(zhì)含量為12.3 g/kg、全氮含量為0.77 g/kg、堿解氮含量為129.7 mg/kg、速效磷含量為43.8 mg/kg、速效鉀含量為116.4 mg/kg，試驗期間降雨量為667.6 mm。

1.2 試驗設(shè)計

試驗小區(qū)隨機排列，小區(qū)面積為6.0 m×5.0 m（30 m2），三次重復(fù)，小區(qū)間設(shè)隔離帶，外圍設(shè)保護行。試驗所用夏玉米品種為“福曌88”，播種前施用底肥，磷鉀肥全部作底肥施用，氮肥底肥和追肥各占50%，全生育期內(nèi)灌水一次，隨灌水追施氮肥。設(shè)置四組施氮水平：N3 習(xí)慣施肥270 kg/hm2（N3PK）、N2 配方高氮225 kg/hm2（N2PK）、N1 配方低氮180 kg/hm2（N1PK）、N0 配方無氮0 kg/hm2（N0PK）。供試肥料選用N 含量為46%的尿素、P2O5含量為12%的過磷酸鈣、K2O 含量為50%的硫酸鉀，不同處理施肥方案如表1 所示。

表1 不同處理施肥方案

1.3 測定項目與方法

1）植株全氮：奈氏比色法。

2）產(chǎn)量及其構(gòu)成因素：成熟期隨機選取長勢均勻的一行玉米進行田間測產(chǎn)，三次重復(fù)，然后進行室內(nèi)考種，測產(chǎn)指標主要有百粒重、單穗籽粒質(zhì)量、穗粒數(shù)。

3）作物吸氮量（kg/hm2）=籽粒氮吸收量+莖葉氮吸收量。

4）田間耗水量（mm）=有效降水量+生育期灌水量+播種前土壤貯水量-收獲期土壤貯水量。

5）水分利用效率[kg/(hm2·mm)]=籽粒產(chǎn)量/田間耗水量。

6）氮肥利用率（%）=（施氮區(qū)作物吸氮量-不施氮區(qū)作物吸氮量）/氮肥施用量×100%。

7）氮肥農(nóng)學(xué)效率（%）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/該區(qū)氮肥施用量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016 處理試驗數(shù)據(jù)，使用SPSS 25.0分析數(shù)據(jù)并進行差異顯著性檢驗，使用Origin 2018進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥減施對夏玉米產(chǎn)量的影響

不同施氮量處理對夏玉米籽粒產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響如表2 所示。可見，施用氮肥對夏玉米產(chǎn)量有顯著的影響（P<0.05），產(chǎn)量隨著施氮量的增加先增加后趨于穩(wěn)定。夏玉米籽粒產(chǎn)量為N2>N3>N1>N0，與N0 處理相比，施用氮肥的夏玉米籽粒產(chǎn)量提升了29.78%~38.19%。三種施氮處理中，N1 處理較N0 處理增產(chǎn)29.78%，效果最差；隨著施氮量的增加，N2和N3 處理的夏玉米籽粒產(chǎn)量較N0 處理分別增產(chǎn)38.19%和37.66%，二者差異不顯著（P>0.05）。與N3 處理相比，N2 處理產(chǎn)量增長0.39%，N1 處理籽粒產(chǎn)量降低5.73%。

表2 不同施氮量對夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

施用氮肥能顯著地提高夏玉米的穗粒數(shù)（P<0.05），施氮處理的夏玉米穗粒數(shù)較N0 提高了25.81%~32.33%。施氮量達到N2 處理大小時，增加氮肥施用量對夏玉米穗粒數(shù)沒有顯著影響（P>0.05），N3與N2處理下，夏玉米穗粒數(shù)差異較小。

施用氮肥對夏玉米百粒重的影響不顯著（P>0.05）。相較于N0，施用氮肥能對夏玉米百粒重有一定的促進作用，為3.19%~4.79%。

2.2 氮肥減施對夏玉米水分利用效率的影響

不同施氮量處理對夏玉米生育期內(nèi)耗水量及水分利用效率的影響情況如表3 所示?？梢?，施用氮肥對耗水量的影響不顯著（P>0.05），四種施氮量處理下，夏玉米生育期耗水量差異不大，在681.73 mm~689.93 mm 之間。隨著施氮量的增加，夏玉米生育期內(nèi)耗水量變化沒有明顯規(guī)律。

表3 不同施氮量對夏玉米水氮利用效率的影響

施加氮肥對夏玉米的水分利用效率有顯著影響（P<0.05），水分利用效率隨著施氮量的增加先增大后趨于穩(wěn)定。四種施氮量處理下的水分利用效率從大到小為N3>N2>N1>N0。與N0 處理相比，施用氮肥能較大提高夏玉米的水分利用效率，提高了29.95%~38.73%，而不同施氮量對夏玉米水分利用效率的影響不顯著（P>0.05）。在N3 習(xí)慣施氮量的基礎(chǔ)上減施氮肥，N2 處理下的水分利用效率變化不大，降低了0.78%，N1處理降低了6.32%。

2.3 氮肥減施對氮肥利用率的影響

由表3 可知不同施氮量處理對夏玉米氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率的影響情況，不同施氮量處理下，夏玉米氮肥利用率變化范圍為33.50%~41.30%，N2>N1>N3，隨著施氮量的增加先增后減，N2 處理下氮肥利用率最高，為41.30%；N3 處理下氮肥利用率最低，為33.50%。在N1 處理的基礎(chǔ)上增加施氮量對氮肥利用率的影響不顯著（P>0.05），但當(dāng)施氮量達到N2 處理大小時，施氮量的增加對氮肥利用率影響顯著（P<0.05）。在N3 習(xí)慣施氮量的基礎(chǔ)上減施氮肥，N2 處理下的氮肥利用率較N3 增長23.28%，N1處理下的氮肥利用率較N3增加18.63%。

不同施氮量氮肥農(nóng)學(xué)效率變化范圍為10.59%~12.89%，N2>N1>N3，隨施氮量的增加先增后減。在N1 處理的基礎(chǔ)上增加施氮量對氮肥農(nóng)學(xué)效率的影響不顯著（P>0.05），當(dāng)施氮量達到N2 處理大小時，增加施氮量對氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著影響（P<0.05）。在N3習(xí)慣施氮量的基礎(chǔ)上減氮施肥，N2 處理下的氮肥農(nóng)學(xué)效率較N3 增加21.72%，N1 處理下的氮肥農(nóng)學(xué)效率較N3增加18.60%。

3 結(jié)論

1）施加氮肥能顯著提升冀南地區(qū)夏玉米的產(chǎn)量（P<0.05）。與N0 相比，施氮處理夏玉米增產(chǎn)29.78%~38.19%。N1 處理增產(chǎn)幅度最小，為29.78%；N2 和N3 處理增產(chǎn)幅度分別為38.19%和37.66%，二者差異不顯著（P>0.05）。施加氮肥對夏玉米百粒重的影響不顯著（P>0.05），對夏玉米穗粒數(shù)的影響顯著（P<0.05），與N0 處理相比，施加氮肥的夏玉米穗粒數(shù)提高25.81%~32.33%。

2）施氮量對夏玉米生育期耗水量沒有顯著影響（P>0.0 5），對水分利用效率有顯著的影響（P<0.05）。與N0 處理相比，施用氮肥水分利用效率提升29.95%~38.73%。N1 處理的提升效果最小，為29.95%；N2 與N3 處理對夏玉米水分利用效率的促進效果比較明顯，分別為37.65%和38.73%，在N3 處理的基礎(chǔ)上減施氮肥，N2 處理下的水分利用效率變化不大，降低了0.78%，N1處理降低了6.32%。

3）氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率隨施氮量的增加都呈先增后減的趨勢，N2>N1>N3。氮肥利用率在N1 處理下為39.74%，N2 處理下達到最大，為41.30%，變化不顯著（P>0.05）；與N1、N2 相比，N3處理（33.50%）顯著降低（P<0.05）；在N3 習(xí)慣施氮量的基礎(chǔ)上減施氮肥，N2 處理下的氮肥利用率較N3 增長23.28%，N1 處理下的氮肥利用率較N3 增加18.63%。氮肥農(nóng)學(xué)效率變化范圍為10.59%~12.89%，在N3 習(xí)慣施氮量的基礎(chǔ)上減氮施肥，N2 處理下的氮肥農(nóng)學(xué)效率較N3 增加21.72%，N1 處理下的氮肥農(nóng)學(xué)效率較N3 增加18.60%。