關(guān)鍵詞：氮肥后移；制種玉米；硝態(tài)氮分布；氮盈余；氮肥偏生產(chǎn)力

中圖分類號：S513；S147.2 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2097-2172（2025）07-0617-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.07.005

Effects of Postponing Nitrogen Fertilizer Application on Seed Maize Yield and Nitrate Nitrogen Distribution in the Irrigation Region along the Yellow River

CUI Yunling1， ZHENG Haofei1，SUN Hezhe1， ZHANG Liqin1， WU Zhengqiang2，BAO Huicun2 （1.InstituteofSoil，F(xiàn)erilizerandWater-savingAgriculture，Gansu AcademyofAgricultural Sciencs，LanzhouGansu7000， China;2.GansuProvincialAgricultural Construction Project Management Station，Lanzhou Gansu 73oo，China）

Abstract：Toprovidescienticevidenceforhigh yieldandeficientnitrogenuseinseed maize productionunderdripirigation intheiigatioegionalongteellowRiver，anitrogenmanagementexperimentwasconductedunderatotalNplcationateof2 kg/ha.Farmer's conventional fertilization（ 30%：0：30%：30%：10% at basal， jointing，largebell，tasselingsilking，and filing stages）. was used as control.3 treatments were designed with nitrogen alocation ratios of 15% ：15% ：30% ：20% ： 20%， 0：30%：30% （20 20%：20% ，and 0：0：50%：30%：20% （basal fertilizer jointing stage ∴ big trumpet stage ∴ tasseling and silking stage ： filling stage）， respectively.Nitratenitrogen concentration in 0 to10O cm soil layer and seed yield，along with major agronomic traits，were measured at presowig，igeteiiigdetssesultsodatpadtoioalilicc the 0：30%：30%：20%：20%：20% treatment significantly increased the seed yield by 57.92% and partial factor productivity of nitrogen fertilizer by 58.15% .Kernel weight per ear was significantlyand positively correlated with yield，whilestem diameter andear length showed no significant differences.Attasseling stage，nitrate nitrogen content intheOto2Ocmsoillayerincreased by 74.77% ，whereas thatinthe6O to1OOcmlayerdecreased significantlyby 66.65% to 81.81% ，indicatingreduced nitrogenleachingrisk.Therefore，in the irigation regionalong theYelow River，postponing nitrogenapplication tothe jointingstage withan alocationof 0：30%：30%：20% ： 20% cansignificantlyenhanceseedmaizeyieldandnitrogenuseeficiencywhilereducing nitrate nitrogenresidue indepsoillayers.

These results provide theoretical support for sustainable and green seed maize production in this region.

KeyWords：Delayednitrogenapplication;Seed maize;Nitratenitrogen distribution;Nitrogensurplus;Partialfactorproductivity of nitrogen fertilizer

種子是農(nóng)業(yè)的芯片，保持種子產(chǎn)量對于穩(wěn)定國家糧食安全意義重大。沿黃灌區(qū)景泰縣得天獨厚的自然環(huán)境適合種植制種玉米。制種玉米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨氮肥利用效率低、為實現(xiàn)高產(chǎn)過量施氮，和環(huán)境污染等多重挑戰(zhàn)[1]。優(yōu)化氮肥管理是提高作物產(chǎn)量、減少氮損失的關(guān)鍵途徑之二[2-3]。氮肥后移技術(shù)通過調(diào)整施肥時期，將氮素供應(yīng)與作物需氮關(guān)鍵期同步，有望在維持高產(chǎn)的同時提高氮肥利用率[4-5]，并降低土壤硝態(tài)氮淋溶風(fēng)險。然而，在新建設(shè)高標(biāo)準農(nóng)田上不同氮肥管理對制種玉米產(chǎn)量形成及土壤氮殘留的影響尚不明確，尤其在西北干旱灌區(qū)，灌溉條件下氮素的遷移可能影響施肥效果。

氮素作為作物生長的重要營養(yǎng)元素，極易隨灌溉水向下淋溶遷移，不僅造成作物吸收利用率降低，還會導(dǎo)致深層土壤硝態(tài)氮累積和地下水污染等環(huán)境問題[6]。這種氮素損失與污染的雙重困境已成為制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前，農(nóng)戶在玉米生產(chǎn)中普遍采用“重基肥、輕追肥\"的傳統(tǒng)施肥方式，基肥比例常高達總施氮量的50%～100% 。這種施肥模式存在明顯的弊端，一方面，苗期作物需氮量較低時大量施用基肥，容易造成氮素通過揮發(fā)、淋溶等途徑損失；另一方面，在玉米生長需氮高峰期土壤供氮下降，導(dǎo)致氮素供需失衡，嚴重制約產(chǎn)量潛力的發(fā)揮［7]。研究表明，這種不合理的施肥方式可使氮肥利用率降低 15%～20% ，同時增加 30%～50% 的硝態(tài)氮殘留風(fēng)險[8]。從作物生理需求角度看，玉米從種子萌發(fā)到前期營養(yǎng)生長階段主要依靠種子胚乳儲存的營養(yǎng)物質(zhì)和有限的土壤養(yǎng)分供應(yīng)[9]。巨曉棠等[10]研究表明，當(dāng)播種前 0～30cm 土層速效氮儲量維持在 30kg/hm² 左右時，即可充分滿足小麥從出苗到返青期的養(yǎng)分需求，這一發(fā)現(xiàn)為旱作區(qū)作物早期養(yǎng)分管理提供了重要參考。在玉米栽培方面，李升東等「\"研究證實，與傳統(tǒng)注重基肥的施肥模式相比，優(yōu)化氮肥運籌可顯著改善氮素供需同步性，促進地上部干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運效率，玉米籽粒增產(chǎn) 9.3% ，同時降低 10%～15% 的氮素損失風(fēng)險。但是現(xiàn)有研究多集中于普通大田玉米，而對制種玉米這一特殊栽培體系（其父母本需錯期播種、花期調(diào)控嚴格，且收獲目標(biāo)是高活力種子而非籽粒產(chǎn)量）的氮肥施用研究報道較少。制種玉米因其獨特的生長發(fā)育特性和產(chǎn)量形成機制，可能對氮肥運籌有不同于普通玉米的需求響應(yīng)規(guī)律，特別是在沿黃干旱灌區(qū)，探究氮肥后移對制種玉米的產(chǎn)量構(gòu)成、氮肥利用效率以及土壤硝態(tài)氮時空分布的影響，對實現(xiàn)當(dāng)?shù)赜衩字品N產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)同發(fā)展具有重要的科學(xué)價值和現(xiàn)實意義。本研究通過設(shè)置不同氮肥后移比例，分析其對制種玉米農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力及土壤硝態(tài)氮的影響，研究了氮肥后移比例對制種玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響和不同處理下氮素利用效率及環(huán)境效應(yīng)，為當(dāng)?shù)刂品N玉米綠色高效生產(chǎn)提供有益借鑒。

1材料與方法

1.1 試驗地狀況

試驗設(shè)在甘肅省景泰縣條山農(nóng)場新建高標(biāo)準農(nóng)田上（ 104^°06^′ E、 37^°21^′N） 。該試驗區(qū)降水量小而蒸發(fā)量大，晝夜溫差大，多年平均氣溫 8.25°C ，年均降水量 185mm 。供試土壤為砂壤土，播前 0～ 20cm 土壤含有機質(zhì) 14.41g/kg 、堿解氮85.18mg/kg 、有效磷 62.95mg/kg 、速效鉀 249.2mg/kg pH 為8.54。

1.2 供試材料

供試玉米品種為詎豐19，由甘肅農(nóng)墾良種有限責(zé)任公司提供。

1.3試驗設(shè)計

采用單因素試驗設(shè)計，在施氮量為 225kg/hm² 條件下，共設(shè)置4個處理，具體處理如表1。各處理均施入 P₂O₅75kg/hm² 、 K₂045kg/hm² 。以尿素（含 N46% ）為氮源、磷酸為磷源、硫酸鉀為鉀源。隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積 60m²（10m× 6m ）。行距 50cm ，株距 19cm 。采用膜下滴灌方式灌水，膜寬 70cm ，灌水量為 3600m³/hm² 。于2022年4月10日播種（點播），9月18日收獲。其他田間管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

表1試驗各處理施肥比例

1.4測定項目及方法

1.4.1植株性狀及產(chǎn)量在制種玉米收獲期，在每個小區(qū)隨機選取10株植株用于考種，測定穗位高、莖粗、穗長、穗粗、禿頂長、穗粒重、百粒重；另取6行（去除邊株）進行脫粒測產(chǎn)，自然風(fēng)干計產(chǎn)。

1.4.2土壤硝態(tài)氮取樣及測定在制種玉米播前、大喇叭口期、抽雄吐絲期和收獲后，用土鉆按五點取樣法取0～20、20～40、40～60、60～80和80～100cm 土層的土壤樣品，等層混勻揀去石頭根系后過 2mm 篩，用烘干法測定土壤含水量，用比色法測定土壤硝態(tài)氮含量[12]。硝態(tài)氮儲量指土壤中以硝酸鹽形式存在的氮的總量，是評估農(nóng)業(yè)污染的重要指標(biāo)。硝態(tài)氮盈余指施入土壤中的氮素經(jīng)作物利用后殘留到土壤中的硝態(tài)氮與播種前土壤硝態(tài)氮的差值。

土壤硝態(tài)氮儲量 （土層厚度 × 土壤容重 × 土壤硝態(tài)氮含量）/10

土壤硝態(tài)氮盈余 Σ=Σ 收獲后的土壤硝態(tài)氮儲量-播種前土壤硝態(tài)氮儲量

1.4.3氮肥偏生產(chǎn)力氮肥偏生產(chǎn)力是指單位施用氮肥所能獲得的作物產(chǎn)量。

氮肥偏生產(chǎn)力 σ=σ 籽粒產(chǎn)量/施氮量

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用MicrosoftExcel2016進行數(shù)據(jù)整理，R4.3.2對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析并作圖。在進行組間比較時，采用TukeyHSD法對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗，顯著性水平為 α=0.05 。

2 結(jié)果與分析

2.1氮肥后移對制種玉米產(chǎn)量的影響氮肥后移對制種玉米產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響（圖1）。

在施氮量為 225kg/hm² 的條件下，制種玉米籽粒產(chǎn)量為 3755.39～6539.47kg/hm² ，表現(xiàn)為 T3gt;T4gt; T1（CK）gt;T2 處理。與T1（CK）相比，T3處理能夠顯著提高制種玉米的籽粒產(chǎn)量 57.92%（Plt;0.05） ，T4處理提高了 12.07% 。對產(chǎn)量進行方差分析表明，T3處理與其余各處理差異顯著，T4、T1（CK）、T2處理間差異不顯著。

圖1氮肥后移對制種玉米產(chǎn)量的影響

2.2氮肥后移對制種玉米主要農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，氮肥后移對制種玉米穗位高、莖粗、穗長、穗粗、禿頂長等主要農(nóng)藝性狀無顯著影響，但穗粒重各處理間差異顯著。穗粒重對氮肥后移的響應(yīng)表現(xiàn)從大到小依次為T3、T1（CK）、T4、T2處理。與T1（CK）相比，T3處理顯著提高了穗粒重 4.47% ，而 T2 、T4處理則分別降低 45.04% 、 20.60% 。

2.3氮肥后移對制種玉米氮肥偏生產(chǎn)力的影響

氮肥后移對制種玉米氮肥偏生產(chǎn)力具有顯著影響（圖2），在 225kg/hm² 的施氮量下，制種玉米的氮肥偏生產(chǎn)力為 16.7～29.1kg/kg 。其中T3處理的氮肥偏生產(chǎn)力最高，為 29.1kg/kg ，較T1（CK）

圖2氮肥后移對氮肥偏生產(chǎn)力的影響

表2氮肥后移對制種玉米主要農(nóng)藝性狀的影響①

① 表中不同小寫字母表示施氮量間的顯著差異（ Plt;0.05 ；表中數(shù)據(jù)為平均值 （n=3 ）±標(biāo)準差。下同。

顯著提高了 58.15% ；其次是T4處理，為20.63kg/kg ，與T2處理、T1（CK）差異不顯著。

2.4產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力與農(nóng)藝性狀的關(guān)系

由圖3可知，莖粗、穗粗、穗位高和穗粒重0 Plt;0.05 ）與產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力之間存在正相關(guān)關(guān)系。禿頂長、穗長與氮肥偏生產(chǎn)力、產(chǎn)量間存在負相關(guān)關(guān)系，但不顯著。

圖3產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力與農(nóng)藝性狀的關(guān)系

2.5氮肥后移下制種玉米土壤硝態(tài)氮分布及其盈余2.5.1 土壤硝態(tài)氮分布 大喇叭口期氮肥后移對各土層硝態(tài)氮含量均無顯著性差異（圖4a），與T1（CK）相比，其他處理各土層硝態(tài)氮濃度均較低。抽雄吐絲期氮肥后移對制種玉米 0～20 、 60～80 、80～100cm 土層硝態(tài)氮含量具有顯著影響（圖 4b ）。0～20cm 土層硝態(tài)氮含量從大到小依次為T4、T3、T1（CK）、T2處理，T3、T4處理較T1（CK）分別提高了 74.77% 、 117.50% ，T2較T1（CK）降低了48.05% ； 60～80cm 土層 T2 、T3、T4處理較T1（CK）分別顯著降低了 76.87% 、 81.81% 、 66.65% 0 （Plt;0.05 。 80～100cm 土層各處理間存在顯著差異，T4處理和T1（CK）高于T2、T3處理。制種玉米收獲期， 0～20cm 土層硝態(tài)氮含量從大到小依次為T2、T3、T1（CK）、T4處理，T2、T3處理較T1（CK）分別高 73.68% 、 10.57% ，但差異不顯著；其他土層差異均不顯著，整體表現(xiàn)為T2處理的硝態(tài)氮含量各土層均高于其他處理（ 20～40cm 土層除外）的趨勢（圖4c）。

2.5.2土壤硝態(tài)氮盈余 通過分析收獲期和播前各功能層的硝態(tài)氮儲量，施氮較播前均能提高土壤硝態(tài)氮儲量（圖5）。氮肥后移顯著影響耕層的硝態(tài)氮儲量，各功能層存在一致趨勢但均不顯著。對于耕層，T2、T3處理較T1（CK）分別提高了 73.67% 、10.54% ，T4處理較T1（CK降低了 28.46% ，但均未達到顯著水平。從主根層和根層硝態(tài)氮儲量來看，各層硝態(tài)氮儲量均表現(xiàn)為 T2gt;T1 ？ （CK）gt;T3gt;T4gt; 播前；深層硝態(tài)氮儲量來看，硝態(tài)氮儲量表現(xiàn)為T2gt;T1（CK）gt;T4gt;T3gt; 播前。

圖4氮肥后移對制種玉米大喇叭口期（a）、抽雄吐絲期（b）和收獲期（c）土壤硝態(tài)氮含量分布的影響

圖5氮肥后移條件下制種玉米土壤各功能層硝態(tài)氮儲量（a）及硝態(tài)氮盈余量（b）

硝態(tài)氮盈余量表現(xiàn)出相同趨勢。從耕層來看，硝態(tài)氮盈余量表現(xiàn)為 T2gt;T3gt;T1（CK）gt;T4 ，T2、T3處理較T1（CK）提高了 111.36% 、 15.93% ，但處理間差異均不顯著；T4處理較T2處理顯著降低了73.04% ，處理間差異顯著。主根層和根層均表現(xiàn)為 T2gt;T1（CK）gt;T3gt;T4 ，各處理間無顯著差異。深層則表現(xiàn)為 T2gt;T1（CK）gt;T4gt;T3 ，各處理間無顯著差異。

3 討論和結(jié)論

合理的氮肥后移比例能夠通過減少營養(yǎng)生長期的作物徒長，提高花后氮素積累和氮素轉(zhuǎn)運效率[10，13-14]，促進氮素由營養(yǎng)器官向籽粒轉(zhuǎn)運[15-16]，減少氮損從而顯著增產(chǎn)[4]。在沿黃灌區(qū)新建高標(biāo)準農(nóng)田上，本研究結(jié)果表明，在施氮量為 225kg/hm² 水平下，通過氮素運籌，即降低底肥投入增加拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄吐絲期和灌漿期的氮肥比例，即基肥：拔節(jié)期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 0：30%：30%：20%：20%=20% 處理能夠顯著提高制種玉米種子產(chǎn)量 57.92% 。結(jié)合農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量構(gòu)成因素分析發(fā)現(xiàn)，氮肥后移并未降低制種玉米生長相關(guān)的農(nóng)藝性狀，反而顯著增加了穗粒重 4.47% ，說明氮肥后移主要通過影響籽粒而非植株性形態(tài)來增產(chǎn)?；剩喊喂?jié)期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 15%：15%：30%： 20%：20% 處理產(chǎn)量最低，可能由于拔節(jié)期氮肥比例不足，導(dǎo)致營養(yǎng)生長受限，影響生殖生長最終降低產(chǎn)量[]?；剩喊喂?jié)期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 0：0：50%：30%：20% 處理可能雖然提高了抽雄期的氮素供應(yīng)，但可能由于前期氮素虧缺，導(dǎo)致穗分化期養(yǎng)分儲備不足，最終影響穗粒數(shù)及百粒重，該處理有增產(chǎn)趨勢但均不顯著。這與侯云鵬等「I8]的研究結(jié)果一致，即玉米大喇叭口期前保證氮素供應(yīng)量，否則會限制玉米穗發(fā)育最終導(dǎo)致減產(chǎn)。

溶。玉米生育期田間氮素損失主要是由于玉米生長前期施氮比例過高造成的，采用分次施氮可降低氮肥損失并減少對環(huán)境危害「19-20]。沿黃灌區(qū)農(nóng)戶為減少田間人力投入而重基肥，輕關(guān)鍵時期追肥，播前作物尚未播種，且在很長時間內(nèi)作物無法（苗期作物根系?。ν寥赖匦纬捎行?，從而造成氮素損失。大喇叭口期是玉米氮素吸收強度最大時期，并延至籽粒形成，因此通過氮肥運籌增加大喇叭口期氮素供給是提高玉米產(chǎn)量的重要做法［2I]。農(nóng)戶傳統(tǒng)施肥因增加底肥，而降低了抽雄吐絲期到灌漿期的氮素供應(yīng)，易引起氮肥虧缺致使減產(chǎn)［22-23]。制種玉米父本和母本間的花期相遇決定著種子產(chǎn)量，不合理的氮肥施用時期可能造成花期不遇，從而減產(chǎn)。氮肥后移通過協(xié)調(diào)玉米源庫特性最終提高產(chǎn)量「24]。苗期至拔節(jié)期玉米根系弱，對養(yǎng)分的吸收獲取能力差，施氮不合理會造成氮淋溶，隨著生育前期氮素的缺乏，會促進玉米的根系發(fā)育，從而更好地獲取養(yǎng)分[25-26]，在施氮量為 225kg/hm² 水平下，抽雄吐絲期基肥：拔節(jié)期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 0：30%：30%：20%：20%=20% 處理、 0：0：50% ：30%：20% 處理 0～20cm 土層的硝態(tài)氮含量較農(nóng)戶常規(guī)施肥（基肥：拔節(jié)期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 30%：0：30%：30%：10% 硝態(tài)氮含量提高了 74.77%～117.5% ，而 60～100cm 土層降低 66.65%～81.81% ，表明氮肥后移減少了氮素向深層淋溶［22]。收獲期時，基肥：拔節(jié)期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 15%：15% ：30%：20%：20% 處理在各土層的硝態(tài)氮殘留量最高，說明其氮素未被充分吸收，可能增加環(huán)境風(fēng)險；而基肥：拔節(jié)期：大喇叭口期：抽雄吐絲期：灌漿期為 0：30%：30%：20%：20%=20% 處理的氮素殘留最低，表明其氮素利用效率更高「27-28]。合理的氮肥后移量能夠降低 0～100cm 土層的硝態(tài)氮積累，減少硝酸鹽淋溶風(fēng)險。推薦該區(qū)域施氮制度為，不施底肥，拔節(jié)期和大喇叭口期分別施用總施氮量的 30% ，抽雄吐絲和灌漿期分別施用總施氮量的 20% ，可協(xié)同實現(xiàn)該區(qū)域制種玉米高產(chǎn)和減少環(huán)境污染。但該結(jié)果僅在一年試驗下得出，后續(xù)應(yīng)探討不同降水年型下氮肥后移對制種玉米種子產(chǎn)量的穩(wěn)定性，并評估其對深層硝態(tài)氮積累所致的污染風(fēng)險。

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