氮肥后移对超高产夏玉米产量及氮素吸收和利用的影响

采用田间试验研究了氮肥后移对超高产夏玉米产量、氮素吸收积累和氮肥效率的影响,旨在了解超高产夏玉米(≥ 12 000 kg hm^-2)的氮素吸收和转运特性,为实现夏玉米超高产合理施肥提供依据。结果表明,夏玉米施氮显著增产,增产幅度为9.62%~15.95%,氮肥后移比习惯施氮增产2.27%~5.33%。超高产夏玉米吐丝后氮素吸收积累量占总积累量的40.30%~47.78%,保证后期氮素养分充足供应对于夏玉米达到超高产水平至关重要;氮肥后移可促进超高产夏玉米后期的氮素吸收积累,降低夏玉米茎和叶片氮素的转运率,显著增强灌浆期夏玉米穗位叶硝酸还原酶活性,提高灌浆期叶片游离氨基酸含量,增加蛋白质产量;氮肥后移比习惯施氮的氮肥利用率提高1.88%~9.70%、农学效率提高0.96~2.21 kg kg^-1,以“30%苗肥+30%大喇叭口肥+40%吐丝肥”方式施用氮肥的产量和氮肥利用效率最佳。     

氮肥运筹对夏玉米生长发育及氮素利用的影响

在施N量为180 kg/km2条件下,研究了四种氮肥运筹方式N180(基∶12叶=1∶2),N180(基∶吐丝=1∶2),N180(8叶∶吐丝=2∶1),N180(8叶∶12叶=1∶1)对夏玉米产量及氮素利用的影响。结果表明,N180(基∶12叶=1∶2)处理千粒重大、空秆率低、产量高于其他处理,吐丝期后干物质和氮素积累迅速增加,氮肥利用率高。N180(基∶吐丝=1∶2)处理,吐丝期叶面积指数较小,前期干物质积累较少从而产量较低。N180(8叶∶12叶=2∶1)处理产量表现与N180(基∶吐丝=1∶2)处理基本相同,但氮肥利用率略高。N180(8叶∶12叶=1∶1)与其他处理相比穗粒数下降严重,产量显著低于其他处理,且干物质和氮素积累均较低,氮肥利用率最低。由此得出,在施N量为180 kg/km2条件下N180(基∶12叶=1∶2)产量及氮肥利用率协同提高,是一种较优的氮肥运筹方式。     

不同基因型夏玉米间作对产量及氮素吸收利用的影响

为探究不同氮效率夏玉米品种间作的氮肥增产效果,采用田间试验研究了不同施氮水平下,不同氮效率夏玉米品种间作种植模式对其产量、氮素积累量、地上部生物量、光合特性及氮肥利用效率的影响。结果表明,不施氮水平下,郑单958和浚单20间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加8.82%和6.34%,吐丝期净光合速率分别增加47.68%和30.89%;施氮240 kg/hm~2水平下,间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加7.19%和5.88%,吐丝期净光合速率分别增加27.31%和22.16%;施氮450 kg/hm~2水平下,间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加6.53%和5.31%,吐丝期净光合速率分别增加19.20%和7.43%。间作模式下,施氮240,450 kg/hm~2,玉米分别增产9.55%和11.22%,但2个氮水平间差异不显著。郑单958和浚单20间作提高了夏玉米氮素积累量,氮肥利用率提高3.10~3.47个百分点,氮肥农学效率提高1.08~2.64 kg/kg;施氮240 kg/hm~2水平下,郑单958和浚单20间作的氮肥利用率高于浚单20单作,氮肥农学效率最高。综合产量和氮肥利用效率,郑单958和浚单20间作施氮240 kg/hm~2效果较好。     

氮肥运筹对夏玉米产量、氮素利用率及土壤养分残留量的影响

通过2年定位试验,在山西省临汾市采用大田随机区组试验法,在等氮磷钾施肥条件下,研究氮肥运筹对夏玉米产量及其构成因素、不同生育期植株氮磷钾吸收量,并监测0~40 cm土壤速效养分含量动态变化。结果表明,施氮肥处理均使不施氮肥处理(CK)夏玉米显著增产,2014,2015年增产幅度分别为5.72%~27.71%和6.05%~27.84%;其中,一次性施用缓控释肥处理BBF和CRF的夏玉米产量接近或高于常规尿素3次施肥(U3)和2次施肥(U2),增产效果优于一次性基施等量普通复合肥(CF)处理;BBF和CRF处理夏玉米穗粒数、单穗粒重和百粒质量等产量构成因素指标均较优,与U3处理间差异不显著;BBF和CRF处理下植株氮磷钾养分积累量高是产量提高的基础,2年氮肥表观利用率平均达29.59%和28.95%,高于CF处理(22.27%)。常规尿素分次施肥处理施肥次数越多,玉米产量和氮肥利用率越高。各施氮肥处理对土壤速效养分残留量影响在不同生育期各异。BBF和CRF处理0~20 cm土层碱解氮含量随玉米生育期表现为先低后高再低的趋势,这与玉米整个生育期氮素吸收形成一定协同效应,且生育后期残留量低。各施氮肥处理20~40 cm土壤碱解氮含量在苗期变化不大,大喇叭口期和成熟期以U1和U2增加明显。与CK相比,各施氮处理玉米收获后0~40 cm土壤碱解氮残留量均增加。0~20 cm和20~40 cm土壤速效磷和缓效钾含量在生育期的差异较施氮处理间的差异更明显。因此,一次性基施缓控释肥可达到接近或增加常规尿素2次或3次施肥对夏玉米的增产效果,较好地协调养分供应与夏玉米养分吸收,提高氮素养分利用率,后期土壤养分残留量低,实现夏玉米一次性施肥高产高效的效果。     

氮肥调控对小麦/玉米产量、氮素利用及农田氮素平衡的影响

为了实现小麦/玉米高产高效生产,采用田间小区试验方法,研究了不同氮肥管理措施对小麦/玉米产量、氮素利用及农田氮素平衡的影响。结果表明,小麦季在农民常规施肥的基础上适当减少追氮量不会对小麦产量产生明显影响,在施氮总量195 kg/hm2基础上配施调控剂处理小麦增产8.3%~24.6%,氮肥偏生产力、表观利用率和农学效率及氮肥贡献率均得到相应提高。在玉米季,以一次性基施适量氮肥同时配施抑制剂的氮肥管理方案为最佳,在施氮240 kg/hm2水平上与不添加抑制剂等氮量一次性基施和基追结合处理相比,增产幅度分别为7.4%~9.6%和13.9%~16.2%,氮肥贡献率、肥料偏生产力和农学效率亦得到显著提高;经过一个轮作周期后,农田土壤氮素盈余量为63.94~126.83 kg/hm2。在总施氮量435 kg/hm2的情况下,与单施尿素相比较,配施氮素调控剂的氮素盈余量降低了27.4%~44.2%,其中脲酶与硝化抑制剂配施效果最佳。但在总施氮量480 kg/hm2的情况下,即使施用了氮素调控剂,氮素平衡盈余率仍在20%以上,存在较大的环境风险。     

乙烯利对玉米的收获产量,子粒品质和倒伏的影响

乙烯利可以确定减少倒伏,维持或增加收获产量。1985与1986年研究了施用乙烯利比率和施用时间对玉米(Zea Mays L.)的收获产量、产量组成、倒伏与子粒品质的影响。乙烯利施于种在临近草地东北地中Pioneei杂种P_(3475)、P_(3377)和P_(3183)上。施乙烯利减少了玉米植株倒伏。P_(3377)与P_(3183)在TE时期(雄穗伸长时期)施乙烯利0.56公升/公顷者,倒伏由30％减少到9％,此比率结果使每穗少产生子粒52粒,粒重减轻7～17毫克。但是增加了收获果穗0.2～0.6个/平方米。除1986年在EE(雌穗伸长期)时施乙烯利没有影响外,增加乙烯利的施用比率,结果成线性地减少收获子粒产量。在此情况下,增施乙烯利比率,其结果是增加了每平方米收获果穗数补偿了每穗粒数与粒重的减少。1986年在TE时,两年在TE+6(雄穗伸长后6天)以及1985年在EE时施乙烯利结果是每公顷减少收获子粒产量接近1Mg(即1百万克或1千公斤)。施用乙烯利对玉米蛋白质含量,子粒的致密度和子粒易于产生破碎性有小的然面是显著的影响。施乙烯利有减少植株倒伏的作用,但它不能增加子粒产量,而且一般要减产。基于这些结果,在类似本研究的那些条件下,对栽培玉米生产者,施用一定的乙烯利,只有很小的刺激(或积极)意义。根据Zuben和Kang(1978)的估计,不管育种家怎样努力去培育抗倒伏品种,玉米茎秆倒伏年损失产量总数达5～25％。普遍认为:那些获得高产的条件:例如施高比率的氮素,高度密植,灌溉或多雨等,会促进倒伏,当发生倒伏收获子粒产量就减少(Zuben和Kang1978)。     

化控剂-乙烯利对玉米植株主要性状和产量的影响

为了防止玉米倒伏,实现高产稳产,采用化控剂-乙烯利处理,研究其对玉米主要性状的影响。结果表明：经化控剂-乙烯利处理棒三叶长、基部节间长、株高、穗位、穗长和单株平均产量均低于对照,其中对棒三叶长、基部节间长的抑制效应前期>中期>后期,同一时期,随着处理剂量的增加棒三叶长、株高、穗位、穗长、单株产量逐渐减小,而基部节间长差异不明显。随着处理时期的推迟,穗位高表现高—低—高的变化趋势;株高逐渐下降;穗长变化不明显;除乙烯利使‘金丰50’减产幅度呈现低—高—低的变化外,采用烯施美处理‘金丰50’和AH2067,或采用乙烯利处理AH2067,减产幅度均呈现高—低—高的变化趋势。化控剂-乙烯利对籽行数和秃尖长影响不明显。     

不同类型氮肥对夏玉米氮素累积、转运与氮肥利用的影响

在较低施氮量下，研究了3种类型氮肥(普通尿素、包膜尿素和复合肥)不同施用量(0、90和180 kg N/hm²)对夏播玉米郑单958与农大108氮素吸收、累积、转运及氮肥利用的影响。结果表明，在本试验范围内，施氮量增大，植株氮素累积量增加，氮生理效率、氮肥效率与氮肥利用率(NUE)下降。同等施氮量下包膜尿素与复合肥较普通尿素NUE高，郑单958施90 kg N/hm²与农大108施180 kg N/hm²时尤为明显；氮素阶段性累积规律，两品种在不施氮和施氮条件下均具有基因型差异。播种至吐丝后21 d氮素累积量太大对夏玉米灌浆中后期氮素累积有一定抑制作用，郑单958表现特别明显；氮收获指数(NHI)具明显基因型差异，郑单958较农大108高近6个百分点。施氮使郑单958 NHI显著降低，农大108变化不明显。与普通尿素相比，包膜尿素与复合肥处理NHI较低，在郑单958施90 kg N/hm²与农大108施180 kg N/hm²时差异达显著水平；叶、茎鞘氮素转运量及其对籽粒氮贡献率随施氮量增大而增大，叶氮素转运主要在吐丝后21 d至成熟期，茎鞘氮素转运主要在吐丝至吐丝后21d；肥料氮主要在吐丝前发挥作用，且最主要是在12叶展至吐丝期，施氮与不施氮处理的氮素累积量差异在吐丝前后达最大。     

氮素实时管理对夏玉米产量和氮素利用的影响

为实现氮素效率和玉米产量的协同提高,以山东省泰安市和兖州市为试验地点,连续3年在4个田块上进行了基于土壤硝态氮测试的氮素实时管理,结果表明,优化施氮处理产量比农民习惯施肥增加2.73%~14.22%,平均增产7.90%;氮肥用量比习惯施肥减少36.80%~53.85%,平均减少44.75%。与农民习惯施肥相比,优化施氮处理氮素吸收效率增加13.68%~115.91%,氮肥表观利用率增加44.26%~377.89%,氮肥农学效率增加54.31%~271.31%,氮肥偏生产力增加53.38%~141.23%,产/投比增加37.35%~93.18%。说明应用土壤硝态氮测试进行氮肥实时管理可以明显减少玉米氮肥用量,提高氮肥利用效率,增加产量和经济效益。     

种植方式与密度对夏玉米碳、氮代谢和氮利用效率的影响

在67500,82500株/hm2密度水平下,以常规等行距种植方式为对照,比较分析不同缩行宽带种植方式（三行一带、四行一带、五行一带）对夏玉米碳、氮代谢与氮素利用效率的影响。结果表明,缩行宽带种植方式成熟期地上部总氮累积量、氮收获指数均高于对照等行距种植方式,其中三行一带、四行一带、五行一带种植方式地上部总氮累积量分别高于对照16．2％,16．9％,20．0％。籽粒产量较等行距种植方式均有不同程度增加,并达到显著水平。本研究中,成熟期地上部总氮量、叶片氮转运量与籽粒产量呈显著正相关,说明成熟期较高的地上部总氮积累、叶片高氮转运量可促进籽粒产量提高。而成熟期叶片C/N与籽粒产量呈显著负相关,各处理中,三行一带种植方式在低密度和高密度条件下成熟期叶片C/N均最低,而对照等行距种植方式值最高。     

综合农艺管理对夏玉米氮效率和土壤硝态氮的影响

通过对播种方式、播种时间、施肥时期及用量和收获时间等农艺措施的优化组合,设置综合农艺管理和施氮量试验,研究了对夏玉米氮效率和土壤硝态氮积累的影响。结果表明,随着施氮量的增加,氮肥偏生产力显著提高,氮肥农学利用效率显著下降,氮素利用效率和氮收获指数先增加后降低,施氮184.5 kg hm^-2时达到最高;施氮显著提高了花前氮素积累量和0~30 cm土层硝态氮累积量;0~30 cm土层硝态氮累积量随施氮量的增加逐渐提高,即单一氮肥运筹下,氮效率不能持续提高,且土壤硝态氮积累量却因增施氮肥而逐渐升高。综合农艺管理的再高产高效处理(Opt-2)的氮肥偏生产力、氮肥农学利用效率、氮素利用效率和氮收获指数均最高;花前氮素积累量较低,收获后植株氮素积累总量高于农民习惯处理且低于超高产处理;玉米收获后,0~30 cm、30~60 cm和60~90 cm土层硝态氮累积量均低于农民习惯处理,即通过优化的综合农艺管理,夏玉米氮效率显著提高,生育期内氮素积累趋势合理,玉米收获后土壤硝态氮积累量较低。     

养分专家系统推荐施肥对潮土夏玉米产量及肥料效率的影响

为实现潮土区夏玉米科学施肥, 通过2年田间试验研究了玉米养分专家系统推荐施肥对夏玉米产量、收益、养分积累量及肥料利用效率的影响。结果表明, 沙壤质潮土夏玉米施肥两年增产6.55%~39.32%和5.53%~21.19%, 玉米养分专家系统和Agro Services International Inc推荐施肥较农户习惯施肥分别增产4.06%和5.04%, 增收21.90%和27.44%。基于玉米养分专家系统推荐施肥的氮、磷、钾肥农学效率分别为11.46、25.89和9.93 kg kg^-1, 氮、磷、钾肥料利用率分别为41.13%、31.48%和50.35%, 化肥偏生产力平均为36.62 kg kg^-1。玉米养分专家系统推荐施肥提高了沙壤质潮土区夏玉米叶片叶绿素含量, 促进了氮磷钾的吸收利用, 增加了干物质积累量, 具有增产增收效应, 肥料利用效率较高, 可作为该地区夏玉米推荐施肥方法推广应用。     

不同施肥条件下夏玉米的干物质积累、产量及氮肥利用效率

针对我国华北地区夏玉米生产中所面临的氮素污染和秸秆资源严重浪费等问题，中国农业大学和德国霍恩海姆大学(Hohenheim University of Germany)自1999以来开展了中德国际合作项目“华北平原作物高产高生产力条件下环境可承受的持续农业研究”。研究表明：在同一时期，优化施肥、秸秆还田优化施肥与传统施肥夏玉米干物质积累量无显著性差异。拔节到吐丝，优化施肥的干物质日增长量和干物质积累量并不低于传统施肥，吐丝到灌浆，略低于传统施肥；秸秆还田优化施肥两阶段的干物质日增长量和干物质积累量最高。3处理间夏玉米产量无显著性差异。优化施肥和秸秆还田优化施肥条件下，氮肥当季利用率显著高于传统施肥。     

控释肥对夏玉米产量和氮素积累与分配的影响

在大田条件下研究树脂包膜控释肥(CRF)和硫包膜控释肥(SCF)对夏玉米花后光合产物和氮素积累与分配及产量的影响。结果表明,花后控释肥处理的光合速率始终较高,在相同施肥量(N、P、K量相同)情况下,控释肥CRF(1428kghm-2)和SCF(1668kghm-2)及其减量25%处理的单株干物质和氮素积累量都显著高于等量普通复合肥(CCF,1260kghm-2)处理;控释肥减量25%时,干物质向籽粒中的分配比例显著高于CCF处理;成熟期籽粒的氮素积累,控释肥处理都显著高于CCF处理,并随着控释肥比例的增加而增加,全量与减量25%的处理无显著差异。控释肥能显著提高玉米产量,等量控释肥增产13.15%和14.15%;控释肥减量25%时,分别比CCF增产9.69%和10.04%;其氮肥利用率和农学效率也均显著高于普通肥处理。     

夏玉米各器官氮素积累与分配动态及其对氮肥的响应

为探明夏玉米各器官氮素积累与分配动态及其对氮肥的响应,以郑单958为材料,设置5个施氮水平进行了连续2年的大田定位研究。结果表明,除籽粒外各器官的氮素积累进程都呈单峰曲线,茎鞘在吐丝期达到峰值,而叶片、苞叶和穗轴则到吐丝后12 d左右达到峰值,之后逐渐下降;籽粒和整株的氮素积累随生育进程持续增加,成熟期最高。与其他器官相比,叶片对氮素供给更敏感,氮胁迫使叶片氮素积累高峰提前,促进氮素提前向外转运,导致其率先衰老。施氮能提高各器官在各生育时期的氮素积累量和积累速率,但不改变氮素积累变化趋势。总体上,施氮量180 kg N hm^-2可满足夏玉米对氮素的需求,获得较高的产量。以各器官氮素积累最大值与成熟期的差值计算,各处理再转运氮素对籽粒的贡献率均表现为叶片>茎鞘>穗轴>苞叶,各器官再转运氮素对籽粒贡献率之和平均为53.3%,其中苞叶和穗轴占12.3%,也是籽粒中氮素来源的重要组成部分。