氮肥运筹对黄土塬区春玉米产量、效益和氮肥利用率的综合效应

【目的】研究氮肥种类、施氮量、施肥方式及施肥位置对春玉米产量、氮素吸收、氮肥利用率和经济效益的综合效应，为黄土塬区雨养春玉米氮肥减量和轻简化施肥提供理论与技术支撑。【方法】本研究在黄土高原中南部陕西长武县进行，共设两个试验。1) 肥料效应试验 (2017—2018)，供试作物为春玉米 (品种为‘先玉335’)，一年一熟制，耕作方式为平作半膜覆盖。设8个处理:不施氮 (N0)；常规施氮 (N225，分次施肥，膜间施肥)；减量施氮 (N180，分次施肥，膜间施肥)；普通尿素减量一次性膜间基施 (B-N180)；硫包衣尿素减量一次性膜间基施 (B-SCU)和膜内基施 (B-SCUi)；基质缓释尿素减量一次性膜间基施 (B-MU) 和膜内基施 (B-MUi)。生育期内测定耕层土壤矿质氮 (NH₄+ + NO₃–) 含量及植株地上部氮素累积量，收获后测定产量及0—200 cm土壤剖面中矿质氮 (NH₄+ + NO₃–) 残留量等指标。2) 肥料氮素释放试验，与2018生育季肥料效应试验同时同地进行，不种植玉米。设6个施肥处理:普通尿素膜间 (U) 和膜内 (Ui)、硫包衣尿素膜间 (SCU) 和膜内 (SCUi)、基质缓释尿素膜间 (MU) 和膜内 (MUi)。测定施肥区单位土体 (5 cm × 6 cm × 100 cm) 中矿质氮量，土体中矿质氮增量被视为肥料释放氮。【结果】氮肥种类、施氮量和施肥方式对春玉米产量、氮素累积量、氮肥利用率和经济收益等有显著影响，矿质氮在土壤剖面中的分布及其肥效受生育季降雨量及降雨分布的影响。施N 180～225 kg/hm2可显著增加黄土塬区春玉米产量，增产幅度为49.47%～84.73%。与N225处理相比，B-MU、B-MUi和B-N180等处理2个生育季均无减产效应，但氮肥利用率较常规施肥增加4.41%～23.61%，经济效益增加346～1586 yuan/hm2，同时减少了土壤矿质氮的残留；而B-SCUi处理产量显著下降，其氮素累积量、氮肥利用率及经济效益也均有所降低；N180处理2017生育季无显著减产效应，2018生育季减产23.31%，减少经济效益5623 yuan/hm2。膜际种植条件下，膜间施肥效果优于膜内施肥。基质缓释尿素的养分释放规律与当地水热条件和植株吸氮规律较匹配。【结论】黄土塬区氮肥全部膜间基施有利于雨养春玉米喇叭口期前吸收足够的氮素营养，减少氮肥追施可能带来的氮素损失或干旱季节无法追肥的风险，提高生产效率和氮肥利用率。基质缓释尿素所释养分与玉米根系在土壤中的分布匹配性较好，减少20%的氮肥投入量无减产效应，是当地轻简化施肥的推荐氮肥种类；硫包衣尿素在玉米生育前期养分释放量过少，不适宜一次性基施。     

氮肥和品种及种植密度对春玉米机械化收获性状及产量的影响

机械化收获是提高农业生产效率的重要措施，但机械化收获受倒伏、籽粒脱水特性和收获籽粒含水率等的影响。为探讨春玉米形态结构与抗倒伏性之间的关系、籽粒脱水进程和收获籽粒含水率对品种、施氮量和种植密度的响应，该研究以先玉335和陕单609为试验材料，设置0、180和225 kg/hm² 三个氮肥水平、6.5×10⁴和8.5×10⁴ 株/hm² 两个种植密度，通过2 a大田试验研究品种、种植密度和氮肥对株高、茎粗、穗位系数、抗折强度、弯曲力矩、倒伏系数、灌浆末期籽粒脱水速率、收获籽粒含水率、产量和生物量等的影响。结果表明：不施氮条件下，株高和茎粗对倒伏系数影响较大；施氮条件下，倒伏系数主要受弯曲力矩、抗折强度和株高影响。施氮显著降低陕单609的倒伏系数（P<0.05），施氮处理下陕单609的株高和茎粗较不施氮处理分别增加8%～21%和26%～45%，抗折强度和弯曲力矩分别增加157%～277%和72%～114%，倒伏系数降低30%～47%。施氮可降低籽粒脱水速率，推迟脱水进程，显著增加收获籽粒含水率（P<0.05）。施氮处理籽粒含水率较不施氮处理提高7%～9%。高密度处理收获籽粒含水率比低密度处理低3%（P<0.05）。先玉335的籽粒脱水速率快，收获籽粒含水率比陕单609低7%（P<0.05）。与不施氮处理相比，施氮处理产量和生物量分别显著提高92%和63%（P<0.05）。与低密度处理相比，高密度处理产量显著增加12%（P<0.05）。综上所述，春玉米的倒伏性、灌浆后期籽粒脱水速率及收获籽粒含水率受品种特性影响，也受施肥、栽培措施和气候条件的显著影响。选育籽粒脱水快的品种、适当增加种植密度并合理统筹氮肥施用量可以提高春玉米机械化收获适宜性。