水肥耦合对玉米光合作用、干物质积累量和产量的影响

陈朝辉, 魏廷邦

中国农学通报. 2025, 41(4): 1-9

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中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (4) : 1-9. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0520
农学·农业基础科学

水肥耦合对玉米光合作用、干物质积累量和产量的影响

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Effects of Coupling of Irrigation and Nitrogen Fertilization on Photosynthesis, Dry Matter Accumulation and Yield of Maize

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摘要

为探究不同水肥耦合配比对玉米光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、干物质积累特征和产量的调控机理，以‘豫玉22号’玉米为研究对象，于2022年在旱作区开展田间试验，采用裂区设计，以灌水量3150 m3/hm2 (W1)、3825 m3/hm2 (W2)、4500 m3/hm2 (W3)做主区，以施氮量0 kg/hm2 (N0)、272 kg/hm2 (N1)、320 kg/hm2 (N2)为裂区，测定玉米生育期的光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、干物质积特征和产量等指标。结果表明，在减量15%灌水量下，W2N1处理的玉米生育期的光合速率较W2N0、W2N2处理分别提高30.91%、13.53%；W2N1处理的蒸腾速率较W2N0、W2N2处理分别提高39.78%、26.46%；W2N1处理的叶绿素含量较W2N0、W2N2处理分别提高32.33%、9.21%；W2N1处理的干物质最大增长速率出现天数较W2N0、W2N2处理分别延迟7.5、3.7 d；W2N1处理的Vmax较W2N0、W2N2处理分别提高11.25%、4.24%；W2N1处理的生物产量较W2N0、W2N2处理分别提高29.97%、5.15%；W2N1处理的籽粒产量较W2N0、W2N2处理分别提高48.61%、10.78%。研究认为，在旱作区可采用减量15%灌水(3825 m3/hm2)与减量15%施氮(272 kg/hm2)耦合模式栽培玉米，以达到节水省肥、高产高效的水肥管理目标。

Abstract

The aim was to explore the regulation mechanism of different coupling ratio of irrigation and nitrogen fertilizer application on photosynthesis, transpiration rate, chlorophyll value, dry matter accumulation characteristic and yield of maize. In this research, using the corn variety of ‘Yuyu 22’ as research material, a split plot design field experiment was carried out in dryland areas of Gansu Province in 2022. Three irrigation application amount treatments of 3150 m3/hm2 (W1), 3825 m3/hm2 (W2) and 4500 m3/hm2 (W3) were set as the main plot, and three nitrogen application amount treatments of 0 (N0), 272 kg/hm2 (N1) and 320 kg/hm2 (N2) were set as the split plot. Photosynthetic rate, transpiration rate, chlorophyll value, dry matter accumulation characteristic and yield at the growth period of maize were determined. The results showed that under a reduction of 15% in irrigation amount during growth, compared with the W2N0 and W2N2 treatments, the photosynthetic rate, transpiration rate and chlorophyll value under the W2N1 treatment were increased by 30.91%, 13.53% and 39.78%, 26.46% and 32.33%, 9.21%, respectively. The maximum growth rate of dry matter in W2N1 treatment was 7.5 and 3.7 days later than that in W2N0 and W2N2 treatments, respectively. The Vmax of W2N1 treatment was 11.25% and 4.24% higher than that of W2N0 and W2N2 treatment, respectively. Compared with W2N0 and W2N2 treatments, the biological yield and grain yield of maize with the W2N1 treatment were increased by 29.97%, 5.15% and 48.61%, 10.78%, respectively. The conclusion showed that the treatment with application coupling of irrigation and nitrogen (i.e. reduction of 15% irrigation amount during growth with 3825 m3/hm2 and reduction of 15% N application amount with 272 kg/hm2 at growth stage) could be considered as the best cultivation pattern management, which could provide technical guidance for further exploring for water-saving and fertilizer-saving and high yield and efficient cultivation of agriculture in the dryland areas.

关键词

水肥耦合 / 旱作区 / 干物质积累量 / 玉米 / 产量 / 光合速率 / 蒸腾速率 / 叶绿素含量

Key words

coupling of irrigation and fertilizer / dryland areas / dry matter accumulation / maize / yield / photosynthetic rate / transpiration rate / chlorophyll value

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陈朝辉 , 魏廷邦. 水肥耦合对玉米光合作用、干物质积累量和产量的影响. 中国农学通报. 2025, 41(4): 1-9 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0520
CHEN Zhaohui , WEI Tingbang. Effects of Coupling of Irrigation and Nitrogen Fertilization on Photosynthesis, Dry Matter Accumulation and Yield of Maize. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2025, 41(4): 1-9 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0520

0 引言

玉米是中国重要的粮食作物，灌水和施肥已成为调控玉米产量和品质的2个关键元素，水肥协调供应对提高玉米产量和品质具有重要意义[1-2]。栽培技术落后、大水漫灌、超量施肥等一系列农艺措施限制了玉米产量潜力的发挥，而在土地、光热水肥等资源限量供给和粮农盲目追求玉米高产条件下，在西北干旱半干旱农业区，通过精准调控玉米生育期灌水量和施肥量来挖掘玉米增产潜力及缓解水资源危机是解决国内粮食困境的重要措施[3-4]。关于水肥耦合对光合特性、干物质积累速率及产量影响的报道较多。侯艳等[5]、张雨珊等[6]研究发现，玉米生育期内适量灌水和施肥均能够调节玉米生长发育，在玉米拔节至抽雄期的营养生长关键时期，适宜的水氮耦能在节水节氮条件下为季节性干旱地区获得较高产量，且不同土层的干物质积累量随灌溉量、施氮量的增加而增加，并显著提高水分利用效率和氮肥偏生产力。孟繁昊等[7-8]研究浅埋滴灌、膜下滴灌和传统畦灌3种不同的灌溉方式，发现玉米吐丝后，浅埋滴灌、膜下滴灌的茎鞘和叶片的干物质转运率和转运贡献率显著高于传统畦灌，且玉米吐丝前、吐丝后的干物质积累量均与产量呈显著正相关。在传统生产中，玉米追肥多采用基施或基施+拔节期追肥的方式，造成玉米生育前期生长发育过快、茎秆细长软弱致使倒伏风险增加[9]，后期植株早衰、灌浆期缩短和灌浆速率下降等一系列严重的问题，限制玉米产量的提升[10]。光合作用与水分、氮素供应有重要关系，在实施浅埋滴灌水肥一体化时，常规追氮减量30%，玉米花后光合特性、群体光合生产能力和碳代谢酶活性均显著高于对照处理，干物质积累转运与氮素高效利用协同提高；而利用Logistic方程拟合玉米灌浆过程发现，在玉米生育期内按照底肥40%+拔节期追施10%+大喇叭口追施30%+灌浆期追施20%方式施氮肥，可以提高穗位叶SPAD值、净光合速率、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性，延长灌浆时间，增加籽粒重，提高玉米产量[11-12]。
在玉米生育期内，常规灌溉条件下适当减少氮肥增加比例可降低玉米开花期间叶片氮素输出，延缓叶片和植株的衰老，维持开花期和孕穗期较高的光合速率，提高叶片“源”向籽粒“库”的干物质积累和转运速率；水分不足不仅会降低干物质积累速率，还会影响干物质向籽粒中转运，适当补充氮肥能提高叶片光合作用；在中度缺水条件下，玉米光合作用下降速率较快，干物质积累速度缓慢，适量的增施氮肥对光合作用和干物质积累速率的下降具有显著的缓解作用，增大生物产量和籽粒产量；在严重缺水的条件下，玉米生育期的光合作用严重降低，干物质积累速率十分缓慢，玉米的生长受到威胁，增施氮肥对玉米生长的效果不佳，玉米产量严重下降[13⇓-15]。因此，玉米生产中水、肥需高度协调配合才能提高玉米光合作用、促进干物质积累和增加产量，开展节水节肥研究成为新的突破方向。滴灌水肥一体化施肥技术可以调节玉米的施肥时间和施肥量，保证根区养分的持续供应，发挥明显的节水、节肥和增产作用，促进农业的可持续发展[16-17]。目前，有关节水节肥等农艺措施对玉米产量和环境效益的影响均有报道，但关于减水节肥耦合对光合特征、干物质积累量及产量的作用机制研究较少。本试验通过Logistic模型定量分析水氮耦合对玉米光合作用、干物质积累量的调控机制，以期为优化旱作区玉米高产高效、节水节肥农艺管理措施提供重要的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2022年3—10月在甘肃省兰州市永登县（兰州新区中川园区）中川镇陈家井村试验基地进行。试验基地位于甘肃省兰州市永登县东南部(103°31′48″E、36°17′29″N)，属于典型的温带半干旱大陆性气候，平均海拔1910 m，多年平均气温约8.6℃，多年平均降水量约280 mm，多年平均蒸发量约1880 mm（2010—2020年），年降水主要集中分布在每年的6—8月。全年平均无霜期139 d，年日照量1744~2659 h，农作物为一年一熟的制度。试区土壤为黄绵土，土壤容重1.34 g/cm3，0~30 cm土层全氮含量0.31 g/kg、碱解氮含量8.64 mg/kg、有效磷含量16.54 mg/kg、速效钾含量147.62 mg/kg，有机质含量1.98 g/kg，全盐量9.37 g/kg，阳离子交换量4.94 coml/kg。2022年兰州新区试验基地平均高温15℃，平均低温1℃，平均风速8.3 km/h，平均能见度32.3 km，极端高温33℃，极端低温-21℃，年平均气温7.8℃。2022年的气象数据变化如表1所示。
表1 2022年兰州新区试验基地1—12月气象数据
月份 平均高温/℃ 平均低温/℃ 能见度/km 风速/(km/h) 总降雨量/mm
1 2.0 -12.0 33.3 6.7 3.1
2 1.0 -13.0 36.8 7.6 4.7
3 14.0 -2.0 35.9 10.5 6.7
4 18.0 1.0 33.5 10.1 2.8
5 22.0 5.0 38.0 10.3 41.1
6 26.0 12.0 30.5 9.8 41.5
7 27.0 13.0 30.7 9.4 66.8
8 25.0 15.0 29.5 8.0 473.8
9 21.0 7.0 29.0 8.1 8.3
10 14.0 1.0 30.0 7.2 47.8
11 9.0 -5.0 29.9 6.6 0.0
12 -0.0 -14.0 31.1 5.5 0.0

1.2 试验材料

供试材料为‘豫玉22号’，2022年4月4日播种，2022年10月12日收获。氮肥为尿素（含氮量约46%），磷肥为过磷酸钙（含P2O5约14%），钾肥为磷酸二氢钾（含K2O约25%），采用厚度0.08 mm、宽120 cm白色农用地膜。

1.3 试验设计

试验采用2因素裂区试验设计，以灌水量做主区，设生育期减量30%灌水量(W1，3150 m3/hm2)、生育期减量15%灌水量(W2，3825 m3/hm2)、常规灌水量(W3，4500 m3/hm2)3种灌水量；以施氮量为裂区，设不施氮(N0，0 kg/hm2)、减量15%施氮量(N1，272 kg/hm2)、常规施氮量(N2，320 kg/hm2)3种施氮量。施肥量通过调研兰州新区农户种植玉米的常用施肥量确定，按照基肥:大喇叭口期:开花期=3:6:1追施，具体施肥量如表2所示。
表2 不同处理的田间施肥量 kg/hm2
处理 基肥 追肥
有机肥 氮肥 磷肥 钾肥 大喇叭口期 开花期
W1N0 3000 0.0 200 80 0.0 0.0
W1N1 3000 81.6 200 80 163.2 27.2
W1N2 3000 96.0 200 80 192.0 32.0
W2N0 3000 0.0 200 80 0.0 0.0
W2N1 3000 81.6 200 80 163.2 27.2
W2N2 3000 96.0 200 80 192.0 32.0
W3N0 3000 0.0 200 80 0.0 0.0
W3N1 3000 81.6 200 80 163.2 27.2
W3N2 3000 96.0 200 80 192.0 32.0
玉米采用覆膜平作，等行距，种植密度80000株/hm2，行距40 cm，株距31 cm。共9个处理，每个处理设3个重复，共27个小区，小区面积30 m2(5 m×6 m)，小区走道1.0 m，小区设3 m保护行。基肥均为有机肥3000 kg/hm2、磷肥200 kg/hm2、钾肥80 kg/hm2。用滴灌带灌水4次，使用数字化智能水表精确控制灌溉总量，其他管理措施通当地的生产习惯，具体灌水量如表3所示。
表3 不同处理的田间灌水量 m3/hm2
处理 5月 6月 7月 8月 总计
W1 490 700 1400 560 3150
W2 595 850 1700 680 3825
W3 700 1000 2000 800 4500

1.4 测定项目与方法

从拔节期开始测定玉米穗位叶的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)。每隔30 d，选择晴朗的天气于上午09:00—11:30，在各小区中间位置随机选取6株生长正常的玉米植株，使用Li-6800型便携式光合系统测定仪测定Pn、Tr。每个小区重复测定3次，结果取平均值。
从拔节期开始，上午9:00—11:30选晴朗天气，采用便携式SPAD-502型叶绿素仪每30 d测定一次叶绿素含量(SPAD)，在每小区随机选取6株测定，每片叶测定8个点，结果取平均值。
由甘肃省兰州市永登县当地的小型气象测定仪器测定各种气象资料。
玉米出苗以后，从5月6日（苗期）开始测量干物质积累量，在小区内连续取样6株；从5月22日开始，以后每隔30 d，在小区内连续取样5株，将植株分器官称取鲜重后装入标记好牛皮纸袋，于105℃下杀青15~30 min后，在80℃恒温烘至恒重，用精度为0.1 mg的电子天平称量干重，最后计算干物质积累量。
采用Logistic方程y=k/(1+ea-rt)拟合干物质积累过程，y代表干物质积累量，k代表干物质容量，e为自然常数，a代表k与y的有关参数，r代表增长速率，t代表出苗后天数。对Logistic方程求一阶、二阶导数，可得玉米干物质最大积累速率及最大积累速率出现的天数、干物质平均积累速率、各生育阶段干物质积累速率以及积累速率持续天数。
对Logistic方程y=k/(1+ea-rt)求导数得出方程V(t)=ry(1-y/k)，当y=k/2时干物质积累速率最大，得干物质最大增长速率V(t)=kr/4，所需时间T1=a/r，T2=(a-1.317)/r，T3=(a+1.317)/r，出苗至T2为渐增期，T2~T3为快速增长期，T3至成熟期为缓慢增长期。
玉米成熟后，实际测定小区有效株数，去除边行后收获中间行玉米计为产量。连续取样30株风干后测定穗粒数、千粒重等。
玉米成熟后，在每个小区内将地上部分切成小段后装入纸袋，用精度为0.01 mg的电子天平称取鲜重，然后在烘箱内105℃下杀青30 min，之后置于75℃烘箱内烘干至恒重，称量其干重，计为生物产量。
玉米成熟后，在每个小区内选取长3.5 m×宽3.5 m面积测定产量，脱粒后按14.0%含水量计算籽粒产量。

1.5 数据处理与统计方法

采用Excel 2010软件整理试验数据，采用SPSS 21.0软件统计分析试验数据，并进行显著性检验、方差分析和相关性分析，显著性水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同水肥耦合处理对玉米生育期内光合特性的影响

灌水量和施氮量及互作效应对光合速率影响显著（Sig.灌水量=0.013<0.05，Sig.施氮量=0.00<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.00<0.05）。比较不同灌水量发现，减量15%灌水W2处理的玉米生育期光合速率较减量30%灌水W1处理和常规灌水W3处理分别提高38.76%、6.42%（表4）。比较不同施氮量发现，减量15%施氮量N1处理的光合速率较不施氮N0处理和常规施氮N2处理分别提高26.84%、11.37%。在同一灌水量下，比较不同的施氮量发现，W1N1处理的光合速率较W1N0、W1N2处理分别提高19.88%、11.86%；W2N1处理的光合速率较W2N0、W2N2处理分别提高30.91%、13.53%；W3N1处理的光合速率较W3N0、W3N2处理分别提高28.69%、8.73%。减量15%灌水W2处理和减量15%施氮量N1处理耦合下，玉米生育期的光合速率显著提高，为生育期干物质的积累和转运奠定了基础。
表4 不同水肥耦合处理对玉米生育期光合特性的影响
项目 灌水量 施氮量 光合速率/[μmol/(m2·s)] 蒸腾速率/[mmol/(m2·s)] 叶片水分利用效率/(μmol/mmol) 叶绿素含量SPAD
光合特性测定结果 W1 N0 19.67±0.65e 4.78±0.11f 12.23±0.38f 32.66±3.58e
W1 N1 23.58±1.39d 5.64±0.05d 14.61±0.19de 40.24±2.26cd
W1 N2 21.08±1.21e 5.08±0.08ef 13.08±0.11ef 36.86±1.79d
W2 N0 23.65±0.56d 6.36±0.16c 15.01±0.68d 41.32±1.58c
W2 N1 30.96±2.17a 8.89±0.48a 19.93±1.12a 54.68±2.63a
W2 N2 27.27±1.11bc 7.03±0.21b 17.15±0.84bc 50.07±3.05b
W3 N0 22.17±1.43de 5.23±0.06e 13.71±0.67e 37.58±2.11d
W3 N1 28.53±1.27b 6.81±0.08b 17.67±0.76b 48.52±1.68b
W3 N2 26.24±0.38c 6.36±0.14c 16.31±0.53c 42.17±2.47c
显著性（Sig值） 灌水量(W) * * * *
施氮量(N) * * * *
W×N * * * *
灌水量和施氮量及互作效应对蒸腾速率影响显著（Sig.灌水量=0.01<0.05，Sig.施氮量=0.00<0.05，Sig.灌水量×施氮量 =0.01<0.05）。比较不同灌水量发现，减量15%灌水W2处理的玉米生育期蒸腾速率较减量30%灌水W1处理、常规灌水W3处理分别提高55.37%、21.09%（表4）。比较不同的施氮量发现，减量15%施氮量N1处理的蒸腾速率较不施氮N0处理和常规施氮N2处理分别提高30.36%、15.54%。在同一灌水量下，比较不同的施氮量发现，W1N1处理的蒸腾速率较W1N0、W1N2处理分别提高17.99%、11.02%；W2N1处理的蒸腾速率较W2N0、W2N2处理分别提高39.78%、26.46%；W3N1处理的蒸腾速率较W3N0、W3N2处理分别提高30.21%、7.08%。减量15%灌水W2处理与减量15%施氮量N1处理耦合下，玉米生育期的蒸腾速率显著提高，进一步增强了玉米生育期的光合作用。
灌水量和施氮量及互作效应对叶片水分利用效率影响显著（Sig.灌水量=0.00<0.05，Sig.施氮量=0.00<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.00<0.05）。比较不同灌水量发现，W2处理的叶片水分利用效率较W1处理和W3处理分别提高42.01%、9.25%（表4）。比较不同施氮量发现，N1处理叶片水分利用效率较N0处理、N2处理提高27.55%、21.21%。在同一灌水量下，比较不同施氮量发现，W1N1处理的叶片水分利用效率较W1N0、W1N2处理分别提高19.51%、11.72%；W2N1处理的叶片水分利用效率较W2N0、W2N2处理分别提高32.79%、16.18%；W3N1处理的叶片水分利用效率较W3N0、W3N2处理分别提高28.98%、8.41%。减量15%灌水和减量15%施氮耦合提高了玉米生育期叶片水分利用效率。
灌水量和施氮量及互作效应对叶绿素含量影响显著（Sig.灌水量=0.00<0.05，Sig.施氮量=0.00<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.00<0.05）。比较不同的灌水量发现，W2处理的叶绿素含量较W1处理、W3处理分别提高49.08%、13.87%（表4）。比较不同施氮量发现，N1处理的叶绿素含量较N0处理、N2处理分别提高28.58%、11.12%。在同一灌水量下，比较不同的施氮量发现，W1N1处理的叶绿素含量较W1N0、W1N2处理分别提高23.21%、9.17%；W2N1处理的叶绿素含量较W2N0、W2N2处理分别提高32.33%、9.21%；W3N1处理的叶绿素含量较W3N0、W3N2处理分别提高29.11%、15.06%。减量15%灌水与减量15%施氮耦合增大了玉米叶片叶绿素含量。

2.2 不同水肥耦合处理下玉米生育期干物质积累动态变化特征

灌水量和施氮量及互作效应对玉米生育期的干物质积累量影响显著（Sig.灌水量=0.00<0.05，Sig.施氮量=0.00<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.00<0.05）。比较不同的灌水量发现，玉米生育期的干物质积累量呈现出“S”和“慢—快—慢”的动态变化特征（图1），总体变化大小为W2>W3>W1。比较不同的施氮量发现，玉米生育期的干物质积累量呈现出“S”和“慢—快—慢”的动态变化特征，总体变化大小为N1>N2>N0。综合结果表明，减量15%灌水处理与减量15%施氮耦合增大了玉米生育期的干物质积累量。
图1 不同水肥耦合处理下玉米生育期的干物质积累量动态

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2.3 不同水肥耦合处理下玉米各生育阶段干物质积累动态变化特征

灌水量和施氮量及互作效应对玉米干物质积累渐增期的持续时间和平均积累速率影响显著（Sig.灌水量=0.015<0.05，Sig.施氮量=0.026<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.01<0.05）。比较不同的灌水量发现，减量15%灌水W2处理的渐增期平均积累速率较减量30%灌水W1处理、常规灌水W3处理分别提高71.49%、19.61%（表5）。比较不同施氮量发现，减量15%施氮量N1处理的渐增期平均积累速率较不施氮N0处理、常规施氮N2处理分别提高43.41%、13.64%。在同一灌水量下，比较不同施氮量发现，W2N1处理的渐增期平均积累速率较W2N0处理提高47.08%，但与W2N2处理差异不显著。减量15%灌水W2处理与减量15%施氮量N1处理耦合可显著增大玉米逐渐增长期的干物质平均积累速率，为增加玉米生育期的干物质积累奠定了基础。
表5 不同水肥耦合处理下玉米各生育阶段干物质积累动态变化特征
项目 灌水量 施氮量 渐增期 快增期 缓增期
持续时间/
d		 平均积累速率/
[g/(株·d)]		 持续时间/
d		 平均积累速率/
[g/(株·d)]		 持续时间/
d		 平均积累速率/
[g/(株·d)]
干物质积累情况 W1 N0 63.0±2.6bc 0.83±0.15d 22.9±0.6d 116.54±1.5f 64.1±2.4a 1.62±0.3d
W1 N1 65.2±1.7b 1.22±0.11bc 25.8±1.1b 164.17±3.1b 58.9±0.9bc 2.55±0.1b
W1 N2 63.3±1.8bc 1.27±0.08bc 25.9±0.5b 135.45±2.8d 60.7±0.6b 1.74±0.4cd
W2 N0 63.2±1.2bc 1.06±0.04c 24.5±0.6c 148.65±1.6c 62.3±1.6ab 1.73±0.2cd
W2 N1 68.7±2.4a 1.86±0.12a 28.7±0.9a 189.68±1.1a 52.6±2.1d 3.47±0.1a
W2 N2 65.2±0.9b 1.35±0.07b 28.3±0.1a 146.25±3.6c 56.5±1.4c 2.15±0.5c
W3 N0 62.1±1.4c 1.13±0.10c 23.5±0.3cd 114.31±1.7f 64.4±2.5a 1.28±0.2d
W3 N1 64.2±0.9bc 1.25±0.13bc 26.7±0.6b 139.17±1.2d 59.2±1.7bc 1.97±0.1cd
W3 N2 63.6±1.3bc 1.19±0.16c 26.1±1.2b 124.11±1.5e 60.3±0.9b 1.81±0.3cd
显著性（Sig值） 灌水量(W) * * * * NS *
施氮量(N) * * * * NS *
W×N * * * * * *
灌水量和施氮量及互作效应对玉米干物质积累快增期的持续时间和平均积累速率影响显著（Sig.灌水量=0.01<0.05，Sig.施氮量=0.015<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.00<0.05）。比较不同的灌水量发现，减量15%灌水W2处理的快增期平均积累速率较减量30%灌水W1处理、常规灌水W3处理分别提高38.61%、28.33%（表5）。比较不同施氮量发现，减量15%施氮量N1处理的快增期平均积累速率较不施氮N0处理、常规施氮N2处理分别提高29.91%、21.49%。在同一灌水量下，比较不同的施氮量发现，W2N1处理的快增期平均积累速率较W2N0、W2N2处理分别提高27.61%、29.71%。减量15%灌水W2处理与减量15%施氮量N1处理耦合可显著增大玉米干物质积累快增期的干物质平均积累速率，为增大玉米生育期的干物质积累量奠定了基础。
灌水量和施氮量均对玉米干物质积累缓增期的持续时间和平均积累速率影响显著，灌水量和施氮量的互作效应对干物质平均积累速率影响显著（Sig.灌水量=0.018<0.05，Sig.施氮量=0.013<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.01<0.05）。比较不同的灌水量发现，减量15%灌水W2处理的缓增期平均积累速率较减量30%灌水W1处理、常规灌水W3处理分别提高51.51%、45.09%（表5）。比较不同施氮量发现，减量15%施氮量N1处理的缓增期平均积累速率较不施氮N0处理、常规施氮N2处理分别提高72.69%、40.16%。在同一灌水量下，比较不同施氮量发现，W2N1处理的缓增期平均积累速率较W2N0、W2N2处理分别提高86.01%、61.41%。结果表明，在玉米生育后期叶片逐渐枯萎，生育期适当的减量15%灌水W2处理与减量15%施氮量N1处理耦合可显著增大玉米缓增期的干物质平均积累速率，为玉米产量的增加奠定了基础。

2.4 Logistic方程拟合不同水肥耦合处理玉米干物质最大增长速率及其出现的天数

灌水量和施氮量及互作效应均对玉米干物质最大增长速率出现天数影响显著（Sig.灌水量=0.01<0.05，Sig.施氮量=0.00<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.00<0.05）。比较不同的灌水量发现，W2处理干物质最大增长速率出现天数较W1处理、W3处理分别延迟4.8、3.3 d（表6）。比较不同施氮量发现，N1处理的干物质最大增长速率出现天数较N0、N2处理分别延迟4.9、2.1 d。在同一灌水量下，比较不同施氮量间发现，W2N1处理的干物质最大增长速率出现天数较W2N0、W2N2处理分别延迟7.5、3.7 d。结果表明，减量15%灌水与减量15%施氮量耦合延迟了玉米干物质最大增长速率出现天数，提高干物质积累速率。
表6 不同处理玉米干物质积累速率的Logistic方程回归分析
项目 灌水量W 施氮量N Logistic方程 R2 干物质最大增长速率出现的天数/d 干物质最大增长速率/[g/(株·d)]
干物质积累情况 W1 N0 y=27890.37/(1+e12.012-0.115t) 0.995 104.5±1.5c 801.85±1.78d
W1 N1 y=34017.44/(1+e11.028-0.102t) 0.986 108.1±1.0bc 867.44±3.26b
W1 N2 y=33188.31/(1+e10.788-0.101t) 0.998 106.3±0.6bc 841.66±6.59c
W2 N0 y=29154.83/(1+e11.355-0.108t) 0.996 105.5±1.7c 784.48±7.78e
W2 N1 y=37987.89/(1+e10.389-0.092t) 0.994 113.0±3.2a 872.77±3.81b
W2 N2 y=36011.90/(1+e10.171-0.093t) 0.990 109.4±1.8b 837.28±5.68c
W3 N0 y=28963.92/(1+e11.628-0.112t) 0.991 103.8±2.6c 810.99±4.27d
W3 N1 y=36238.33/(1+e10.618-0.099t) 0.993 107.5±1.3bc 894.88±5.71a
W3 N2 y=33307.89/(1+e10.785-0.101t) 0.998 106.7±2.8bc 841.94±3.64c
显著性（Sig值） 灌水量(W) * *
施氮量(N) * *
W×N * *
灌水量和施氮量及互作效应均对玉米干物质最大增长速率影响显著（Sig.灌水量=0.00<0.05，Sig.施氮量=0.00<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.01<0.05)。比较不同的灌水量发现，W2处理的干物质最大增长速率较W1处理提高3.71%，但与W3处理无显著差异（表6）。比较不同施氮量发现，N1处理的干物质最大增长速率较N0、N2处理分别提高9.92%、4.53%。在同一灌水量下，比较不同施氮量发现，W2N1处理的干物质最大增长速率较W2N0、W2N2处理分别提高11.25%、4.24%。结果表明，生育期适当的减量15%灌水与减量15%施氮量处理耦合增大了玉米干物质最大增长速率，可提高玉米干物质积累量。

2.5 不同水肥耦合处理对玉米产量的影响

灌水量和施氮量及互作效应对玉米生物产量影响显著（Sig.灌水量=0.015<0.05，Sig.施氮量=0.00<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.01<0.05）。比较不同的灌水量发现，减量15%灌水W2处理玉米的生物产量较减量30%灌水W1处理和常规灌水W3处理分别提高19.87%、4.66%（表7）。比较不同的施氮量发现，减量15%施氮量N1处理的生物产量较不施氮N0处理、常规施氮N2处理分别提高25.54%、6.27%。在同一灌水量下，比较不同的施氮量发现，W1N1处理的生物产量较W1N0、W1N2处理分别提高21.49%、4.98%；W2N1处理的生物产量较W2N0、W2N2处理分别提高29.97%、5.15%；W3N1处理的生物产量较W3N0、W3N2处理分别提高25.08%、8.78%。减量15%灌水W2处理与减量15%施氮量N1处理耦合显著提高了玉米的生物产量。
表7 不同处理对玉米产量的影响 kg/hm2
项目 灌水量W 施氮量N 生物产量 籽粒产量
产量 W1 N0 28658.61±342.22e 9128.16±78.96f
W1 N1 34818.64±154.85c 12358.48±89.47d
W1 N2 33168.28±89.47d 11241.64±127.84e
W2 N0 29148.37±265.28e 9467.08±216.37f
W2 N1 37884.25±301.18a 14067.98±192.76a
W2 N2 36028.18±228.64b 12698.49±105.68c
W3 N0 28955.37±310.42e 9217.53±196.74f
W3 N1 36217.68±231.93b 13554.72±205.38b
W3 N2 33294.73±186.27d 12156.47±164.28d
显著性（Sig值） 灌水量(W) * *
施氮量(N) * *
W×N * *
灌水量和施氮量及互作效应对玉米籽粒产量影响显著（Sig.灌水量=0.01<0.05，Sig.施氮量=0.01<0.05，Sig.灌水量×施氮量=0.00<0.05）。比较不同的灌水量发现，减量15%灌水W2处理玉米的籽粒产量较减量30%灌水W1处理、常规灌水W3处理分别提高32.31%、3.74%（表7）。比较不同施氮量发现，减量15%施氮量N1处理的籽粒产量较不施氮N0处理、常规施氮N2处理分别提高43.75%、10.76%。在同一灌水量下，比较不同施氮量发现，W1N1处理的籽粒产量较W1N0、W1N2处理分别提高35.39%、9.93%；W2N1处理的籽粒产量较W2N0、W2N2处理分别提高48.61%、10.78%；W3N1处理的籽粒产量较W3N0、W3N2处理分别提高47.05%、11.51%。减量15%灌水W2处理与减量15%施氮量N1处理耦合能够促进玉米的生长，显著提高玉米的籽粒产量。

3 结论

与常规灌水和施肥模式比较，玉米生育期采用减量15%灌水量(3825 m3/hm2)与减量15%施氮量(272 kg/hm2)耦合可适当增大玉米的光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量，提高生育期的干物质最大增长速率，调控玉米渐增期、快增期和缓增期3个生育阶段的干物质积累速率，延迟干物质最大增长速率出现的天数，提高玉米生育期的干物质积累量，最终实现玉米高产。因此，减量15%灌水量(3825 m3/hm2)与减量15%施氮量(272 kg/hm2)耦合的栽培模式可用于优化旱作区玉米生产，为探索节水省肥、高效环保的水肥管理措施提供了理论依据。

4 讨论

4.1 水肥耦合与玉米光合特征、干物质积累量的协作关系

光合作用是影响玉米干物质积累的主要因素，光合作用影响玉米干物质积累量。通过水肥一体化、控水灌溉、减肥增效等农艺措施优化光合特性和干物质积累过程是获得玉米高产的重要方式[18-19]。有研究表明，灌水量、施氮量不足时作物光合速率、叶绿素含量和干物质积累量显著降低，水肥耦合可提升玉米光合速率、干物质积累量[20]。本研究发现，减量15%灌水与减量15%施氮耦合与常规灌水、施氮相比，玉米的光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率、叶绿素含量和干物质积累量提高。分析原因发现，兰州新区位于干旱半干旱地区，查阅降水量分布表发现，兰州新区的降水量主要集中在5—8月，而该时期是玉米对水分需要的关键时期，适量的降水量和少量的灌水量满足了玉米大喇叭口期到孕穗期的水分需求，增强了玉米生育期叶片的光合作用，促进了干物质的积累和分配，保证植株的正常生长，进一步增加了玉米生育期的干物质积累量。而常规灌水会造成大量的氮素淋失，使得地下水源受到严重污染，而玉米植株短时期内吸收利用的氮素较少，因此需要增施大量氮肥进一步弥补玉米生育期内氮肥不足对玉米生长造成的影响，进而增加产量。

4.2 水肥耦合与玉米产量的调控关系

玉米生产中水氮施用量不合理，会导致作物产量下降、污染生态环境。叶绿素含量与植株的光合作用、叶片衰老进度和产量紧密相关[21]。干物质积累速率和持续时间取决于叶片光合作用的持续时间和叶片中叶绿素含量及光合作用酶的活性。研究表明，在相同灌水下，地上部干物质积累速率随施氮量的增加呈现先增加后减少的趋势，优化水氮条件可促进叶片中叶绿素相关酶含量的增加[22]，改善玉米生育期的光合特性，维持玉米生育后期较高的干物质积累速率，增大玉米生育期的干物质积累量和产量[23-24]。研究表明，适当减少水肥投入比例不会造成显著减产，反而会一定程度增加玉米产量。采用施氮225 kg/hm2和灌溉400 m3/hm2的节水减氮模式能有效协调玉米生育期的干物质和氮素积累特征，提高成熟期籽粒同化物分配比例，实现玉米节水减肥增效的目标[25-26]；而灌水量减少73%配合施氮量248.1 kg/hm2，玉米产量下降幅度小于15.26%，且水分利用效率较高[27-28]。
本研究发现，在减量15%灌水与减量15%施氮耦合可增大玉米干物质积累逐渐增长期的干物质平均积累速率，增大玉米干物质积累快增期的干物质平均积累速率，延迟玉米干物质最大增长速率出现天数，提高玉米生育后期干物质积累速率，使玉米生育期较高的干物质积累速率维持较长时间，增大玉米生育期内的干物质积累量，提高玉米产量。分析原因发现，在生育期适量减少灌水条件下，水氮协同供应可增强玉米生育期叶片的光合能力，有效延缓穗位叶叶绿素值降低的幅度[29-30]，提高玉米抽雄期、灌浆期叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量和叶片SPAD值[31-32]，保持生育后期较高的干物质积累速率，增加玉米的穗粒数、千粒重和籽粒产量，增大干物质积累量和产量[33]。

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本文引用 [1] 摘要
玉米是全球也是中国第一大作物，在保障国家粮食安全中占有重要地位。当前，面对经济社会的快速发展和人增地减、资源紧缺、生态环境恶化等一系列突出问题，玉米栽培学科正面临着严峻挑战和新的历史发展机遇，在此重要历史关头，回顾中国玉米栽培研究历程和科技进展，探索未来发展方向具有重要的意义。分析表明，经过60年不懈努力，玉米栽培研究的目标已由产量为主向高产、优质、高效、生态、安全等多目标协同发展，研究内容不断拓宽与深入，形成了具有显著中国特色的玉米栽培科学与技术体系。进入21世纪以来，玉米栽培研究进入黄金发展期，在栽培理论、关键技术创新与应用方面取得一系列重要突破，在保障国家粮食安全中发挥了重要的作用。围绕未来玉米生产对科技的需求，依据现代科技的发展趋势，笔者认为高产、优质、高效、生态、安全仍将是未来玉米栽培研究的主要目标，并提出今后20年重点研究的方向与任务：一是继续探索不同生态区玉米产量潜力及突破技术途径，努力提高单产水平；二是转变生产方式，围绕籽粒生产效率，以提高资源利用效率和劳动生产效率为目标，降低生产成本，提高商品质量，增强玉米市场竞争力；适度发展青贮玉米和鲜食玉米等，促进玉米生产向多元化方向发展；三是应对全球气候变化，开展抗逆、减灾、稳产理论和技术研究，实施保护性耕作，实现玉米可持续生产；四是依托现代信息技术，开展智能化栽培技术研究，实现玉米精准生产与管理；五是强化栽培学科基础研究，玉米设计栽培，夯实玉米科技研究和生产发展基础。
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本文引用 [1] 摘要
为科学选择适于西辽河平原春玉米生产的灌溉方式,于2018&#x02014;2020年在通辽市、赤峰市、兴安盟,采用3种灌溉方式&#x02014;&#x02014;浅埋滴灌、膜下滴灌和传统畦灌开展试验,探究其对春玉米产量和水、氮利用效率的影响。结果表明,在玉米吐丝后,通辽市和赤峰市浅埋滴灌的干物质积累量显著(P&lt;0.05)高于传统畦灌。浅埋滴灌下,玉米茎鞘干物质转运率和转运贡献率较膜下滴灌、传统畦灌分别高9.31%、15.25%和13.45%、29.07%,叶片干物质转运率和转运贡献率分别提高15.17%、32.38%和6.93%、47.82%。在3种灌溉方式下,春玉米吐丝前、吐丝后的干物质积累量均与产量呈显著(P&lt;0.05)正相关。总的来看,浅埋滴灌下春玉米的产量较膜下滴灌和传统畦灌平均增产3.43%和7.43%,膜下滴灌较传统畦灌平均增产3.87%。在灌溉水利用效率上,浅埋滴灌和膜下滴灌均显著(P&lt;0.05)高于传统畦灌;在氮肥偏生产力上,除2018年兴安盟试验点外,浅埋滴灌均显著(P&lt;0.05)高于传统畦灌。综合产量、水氮高效利用等因素,浅埋滴灌的灌溉方式为西辽河平原和拟生态区适宜的灌溉方式。
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为探讨玉米应对不同滴灌定额的生理响应机制,在控制条件下开展2 a池栽试验,以2个具有耐旱性差异的玉米品种为材料,设置CK1(耐旱型品种、500 mm)、T1(耐旱型品种、350 mm)、T2(耐旱型品种、200 mm)、CK2(干旱敏感型品种、500 mm)、T3(干旱敏感型品种、350 mm)和T4(干旱敏感型品种、200 mm)6个处理,分析玉米叶片光合、叶绿素荧光、光合响应特性及籽粒灌浆特性、籽粒中激素含量、淀粉合成酶活性、产量的变化。结果显示,随滴灌定额减少玉米R3期叶片净光合速率(Pn)等4项光合参数、光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)等4项叶绿素荧光参数均呈下降趋势,气孔限制百分率(Ls)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势。玉米叶片表观量子效率(AQE)等10项光合响应相关参数均随滴灌定额减少而下降,CK1、T1与CK2处理光补偿点(LCP)与光饱和点(LSP)、CO<sub>2</sub>补偿点(CCP)与CO<sub>2</sub>饱和点(CSP)间差值范围较其他处理大。籽粒灌浆速率在开花后25 d达到峰值,T2和T4处理较CK1和CK2处理显著下降。随滴灌定额减少籽粒中细胞分裂素(CTK)、生长素(IAA)含量下降,脱落酸(ABA)含量增加。T2和T4处理籽粒中酸性蔗糖转化酶、蔗糖合酶、淀粉合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性均较CK1和CK2处理显著下降。玉米产量随滴灌定额减少而显著下降,T1处理较CK1处理仅下降3.45%~4.51%。T1处理与CK1和CK2处理在上述指标间均无显著差异。采用T1处理的玉米叶片仍能维持光合性能和光系统Ⅱ结构,增强叶片对光与CO<sub>2</sub>适应能力,玉米籽粒相关激素含量和淀粉合成相关酶活性增加,有效调控了籽粒生长发育及灌浆进程,玉米产量及其构成因素均表现较佳。
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https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2012.02.021
本文引用 [1] 摘要
【目的】研究水肥耦合效应对青贮玉米产量、发酵品质、营养价值及灌溉水利用效率的影响，探讨肥料和灌溉水更有效的综合利用途径。【方法】以青贮专用型玉米中北410为试验材料，设水、氮二因素：氮肥（尿素）施用量分别设0、75、225和300 kg&bull;hm-2 4个水平，灌水量分别设0、1 839.96、2 069.96和2 299.95 m3&bull;hm-2 4个水平，测定各水肥处理组的田间产量，原料乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）、丁酸（BA）、氨态氮（NH3-N）、缓冲能（BC）含量，原料和青贮料干物质（DM）、粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗灰分（CA）、粗脂肪（EE）、可溶性碳水化合物（WSC）的含量。【结果】灌水2 069.96 m3&bull;hm-2、施氮肥225 kg&bull;hm-2处理组的玉米产量最高，达到87 229.87 kg&bull;hm-2，产量增幅为36.67%；施氮肥225 kg&bull;hm-2处理组（W0N2、W1N2、W2N2和W3N2）乳酸含量显著高于其各自同灌溉水平处理组（P＜0.05），较不灌水不施肥处理组（control check，CK）提高11.96%、15.03%、12.58%和15.64%；青贮消耗了原料的可溶性碳水化合物，降低了原料的洗涤纤维含量，提高了青贮饲料的消化率。灌水2 069.96 m3&bull;hm-2、氮肥的施用量为225 kg&bull;hm-2处理组中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量最低，分别为53.61%DM和28.39%DM。【结论】在一定范围内，灌水利用效率随灌水量增加而增加。在节水灌溉的同时，施以合理的氮肥量，是干旱、半干旱地区提高产量及灌溉水利用效率的有效途径；灌水2 069.96 m3&bull;hm-2，施氮肥225 kg&bull;hm-2处理组的玉米产量和玉米青贮时的乳酸含量高，营养品质好，为理想的水肥组合。
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李广浩, 刘平平, 赵斌, 等. 不同水分条件下控释尿素对玉米产量和叶片衰老特性的影响[J]. 应用生态学报, 2017, 28(2):571-580.
本文引用 [1]
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邵国庆, 李增嘉, 宁堂原, 等. 灌溉与尿素类型对玉米花后穗位叶衰老、产量和效益的影响[J]. 中国农业科学, 2009, 42(10):3459-3466.
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徐明杰, 张琳, 汪新颖, 等. 不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(1):36-45.
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张忠学, 刘明, 齐智娟. 喷灌条件下水氮用量对玉米氮素吸收转运的影响[J]. 农业机械学报, 2019, 50(8):299-308.
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王旭敏, 雒文鹤, 刘朋召, 等. 节水减氮对夏玉米干物质和氮素积累转运及产量的调控效应[J]. 中国农业科学, 2021, 54(15):3183-3197.
https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2021.15.004
本文引用 [1] 摘要
【目的】 针对当前夏玉米生产中灌溉水资源不足和施氮过量的问题,本研究拟通过分析比较节水减氮模式与常规水氮模式对夏玉米生长和产量的调控效应,为开发夏玉米水肥减量增效的生产模式提供依据。【方法】 于2018&#x02014;2019年在陕西杨凌开展水氮二因素田间试验。灌溉设常规灌溉（800 m<sup>3</sup>&#x000b7;hm<sup>-2</sup>）、减量灌溉（400 m<sup>3</sup>&#x000b7;hm<sup>-2</sup>）和不灌溉（0）3个处理;施氮设常规施氮（300 kg N&#x000b7;hm<sup>-2</sup>）、减施25%（225 kg N&#x000b7;hm<sup>-2</sup>）、减施50%（150 kg N&#x000b7;hm<sup>-2</sup>）、减施75%（75 kg N&#x000b7;hm<sup>-2</sup>）和不施氮肥（0）5个处理,分析夏玉米产量、光合特性以及干物质（氮素）积累和转运特性。【结果】 （1）减量灌溉、减氮25%的节水减氮模式较常规水氮模式对产量及产量构成因素无显著影响。（2）与常规水氮模式相比,减量灌溉、减氮25%对夏玉米叶面积指数（LAI）无显著影响,也能加快花前LAI上升速度且花后LAI下降缓慢;显著提高抽雄期穗位叶净光合速率10.0%,维持植株花后较高的穗位叶净光合速率,保证干物质生产。（3）减量灌溉和减氮25%较常规水氮模式对成熟期干物质积累量无显著影响,但干物质最大增长速率显著提高6.3%,最大增长速率出现日期显著提前0.8 d。（4）与常规水氮模式相比,减量灌溉、减氮25%处理花前干物质转运量、转运率和花前转运量对籽粒贡献率分别显著提高36.4%、40.1%和28.6%;花前氮素转运量、转运率以及转运量对籽粒的贡献率分别显著提高30.3%、22.0%和42.1%。花后干物质、氮素积累量以及对籽粒的贡献率在2种水肥模式下无差异。【结论】 施氮225 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>、灌溉400 m<sup>3</sup>&#x000b7;hm<sup>-2</sup>的节水减氮模式能有效协调干物质和氮素的积累和转运,提高成熟期籽粒同化物分配比例,实现关中平原夏玉米节水减肥增效的生产目标。
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张仁和, 郭东伟, 张兴华, 等. 干旱胁迫下氮肥对玉米叶片生理特性的影响[J]. 玉米科学, 2012, 20(6):118-122.
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https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2019.11.008
本文引用 [1] 摘要
目的 通过研究华北地区中低产土壤条件下不同氮、磷、钾肥施用量在滴灌夏玉米上的肥料效应,从而优化滴灌施肥系统,为夏玉米高效滴灌施肥提供理论依据,推进水肥一体化技术。方法 通过两年田间试验,以郑单958为供试品种,滴灌带设置为一管带两行,氮磷钾分别设4个处理,其中氮肥处理为0、144、180、216 kg·hm <sup>-2</sup>（记为N0、N1、N2、N3）,磷肥处理为0、72、90、108 kg·hm <sup>-2</sup>（记为P0、P1、P2、P3）,钾肥处理为0、72、90、108 kg·hm <sup>-2</sup>（记为K0、K1、K2、K3）,氮磷钾肥料分4次滴施,以研究不同处理对夏玉米产量及不同生育时期干物质积累的影响,分析不同处理下肥料的利用率。结果 （1）华北地区中低产田条件下夏玉米产量随施氮磷肥的用量呈抛物线性变化,当施氮量为180 kg·hm <sup>-2</sup>,施磷量为90 kg·hm <sup>-2</sup>时,作物产量最高;当氮磷肥施用量超过最高产量施肥量时,作物产量随施氮磷用量的提高呈下降趋势,但氮肥处理的下降程度差异不显著,而磷肥施用量超过90 kg·hm <sup>-2</sup>时,作物产量随施磷量的提高显著下降（P＜0.05）;在本处理中,夏玉米产量随施钾量的提高,均呈增加趋势。（2）不同施肥处理对夏玉米生育前期干物质积累几乎没有影响,在灌浆期与收获期时干物质积累与施氮量、施磷量均呈抛物线性变化,变化趋势与产量基本相同。（3）不同处理的氮磷钾肥利用率不同,分别为33.39%—58.44%、14.15%—28.88%、54.70%—65.75%,当夏玉米产量最高时的氮、磷、钾肥利用率两年平均为51.21%、28.88%、65.75%;在最高产量条件下,氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为8.08、11.41和8.83 kg·kg <sup>-1</sup>;偏生产力分别为59.88、119.75和100.65 kg·kg <sup>-1</sup>。结论 在华北地区中低产土壤滴灌施肥条件下,最适宜的氮磷施用量分别为180 kg·hm <sup>-2</sup>和90 kg·hm <sup>-2</sup>,当施氮量超过180 kg·hm <sup>-2</sup>、施磷量超过90 kg·hm <sup>-2</sup>时,夏玉米产量会出现下降,但随施钾量的提高,产量有增加的趋势。滴灌施肥可获得较高的氮磷钾肥利用率,分别为51.21%和28.88%和65.75%。
[29]
王吉伟, 漆栋良. 不同灌水施氮方式对玉米叶片生理特性和产量的影响[J]. 中国农学通报, 2020, 36(26):1-8.
https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200200122
本文引用 [1] 摘要
为了研究不同灌水施氮方式对玉米叶片生理特性、产量及其构成的影响。以春玉米‘宜单629’为供试材料,监测不同灌水方式下玉米生育期内的叶面积指数(LAI)、生理特性指标和籽粒产量。结果表明,与均匀灌水均匀施氮(CICN)相比,交替灌水均匀施氮(AICN)和交替灌水交替施氮水氮协同供应(AIANS)显著提高玉米抽雄期及以后第7、14、21、28和35天的LAI和叶绿素含量及抽雄期、灌浆期和乳熟期叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量、玉米行数、行粒数、穗粒数、千粒质量和籽粒产量(P&lt;0.05),但显著降低相应生育期叶片的MDA、可溶性糖和脯氨酸含量(P&lt;0.05)。可见,AICN和AIANS有利于提高玉米的LAI和抗氧化酶活性,改善活性氧产生与清除之间的关系,从而使玉米产量增加。
[30]
傅敏, 丁文超, 胡恒宇, 等. 尿素类型与灌溉管理对玉米节水保肥的影响[J]. 中国农学通报, 2020, 36(4):15-22.
https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb18100083
本文引用 [1] 摘要
水分和氮素管理对提高作物产量具有重要作用。笔者研究尿素类型与灌溉管理对玉米节水保肥的影响以达到玉米高氮肥利用效率和高产田的生产目标。本研究在2016—2017年开展2年完全随机区组设计试验,讨论了尿素类型（普通尿素和控释尿素）及灌溉对玉米土壤和氮素利用的影响。每种尿素类型设置2种氮素水平,分别为75、150 kg N/hm <sup>2</sup>,以不施氮肥为对照。水分设置2种灌溉水平,分别为全生育期不灌水和灌浆阶段灌水85 mm。结果表明：在灌溉与施氮水平相同下,0~40 cm土层应用控释尿素处理氮含量较高,但在更深的土壤层低于普通尿素处理;相对于不灌溉,灌溉增加了硝态氮的损失,但施用控释尿素的处理硝态氮损失低于施用普通尿素处理;灌溉条件下施用控释尿素可以提高玉米氮素吸收,并使更多的氮向籽粒中转移;与普通尿素相比,控释尿素提高了氮肥利用率,降低土壤对氮需求的依赖。控释尿素低氮的释放可以减少硝态氮在土壤中的存留时间而迅速被玉米吸收,从而降低硝态氮的损失风险,提高了土壤氮肥利用效率。综上,控释尿素与少量灌溉相结合适用于华北半湿润地区达到玉米高氮肥利用效率和高产田的生产目标。
[31]
梁海波, 李升东, 刘丰华, 等. 基于Meta分析的黄河三角洲玉米产量及肥效特征[J]. 中国农学通报, 2024, 40(4):103-110.
https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0119
本文引用 [1] 摘要
为解析黄河三角洲玉米产量分布及施肥效应，指导玉米合理高效施肥，分析2010—2020年黄河三角洲的143组玉米田间肥料试验，对不同扇面区域的玉米产量分布以及肥料利用率、产量差贡献率、相对产量、农学效率和偏生产力等进行统计和计算。结果表明，玉米平均产量6.81 t/hm<sup>2</sup>，不同扇面区域产量变幅较大，为2.63~9.52 t/hm<sup>2</sup>，第二扇面玉米产量显著低于第一、三扇面。施用氮、磷、钾肥的增产率均值分别为40.88%、8.49%、2.18%。基于Boundary line模型模拟的产量差为3.01 t/hm<sup>2</sup>，高产记录产量差为2.49 t/hm<sup>2</sup>，氮肥对产量差的贡献率最大，磷、钾肥次之。玉米氮、磷、钾肥的相对产量分别为0.76、0.99、1.05，氮肥农学效率、偏生产力分别为8.64、33.78 kg/kg，磷肥为2.85、86.12 kg/kg，钾肥为17.97、148.01 kg/kg。综上，氮为玉米产量的第一限制因子，施肥增产效果为氮肥&gt;磷肥&gt;钾肥。黄河三角洲玉米施肥管理中，应合理减施氮肥，配合土壤改良，以有效消减玉米产量差，达到增产节肥效果。
[32]
程倩, 丁文魁, 赵福年, 等. 拔节期干旱复水对干旱区玉米干物质积累分配的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(33):19-24.
https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0338
本文引用 [1] 摘要
研究干旱区大田玉米拔节期干旱及复水对干物质积累分配的影响，以期为干旱区玉米栽培及节水灌溉提供科学参考。于2016年在甘肃武威荒漠生态与农业气象试验站大田布设试验，以同一品种设置CK（全生育期供水充足的对照处理）、T<sub>1</sub>（拔节期控水处理）、T<sub>2</sub>（拔节期控水-复水处理）3种处理，用对比分析的方法比较不同处理下玉米干物质分配与转移的差异。分析发现，干旱致使干物质积累速度减小（T<sub>1</sub>处理在拔节期、抽雄期、乳熟期的干物质积累速度分别较CK处理减小22.14%、32.66%、40.43%）；最终使得干物质积累总量减小（T<sub>1</sub>处理在拔节期、抽雄期、乳熟期的单株干物质积累量分别较CK处理减小21.62%、27.52%、34.39%），拔节期干旱后复水使生物量有所增加（抽雄期、乳熟期、成熟期地上干物质积累量T<sub>2</sub>分别较T<sub>1</sub>处理增加18.20%、24.13%、20.19%），但不能增加到充足灌水处理的水平。同时，干旱抑制其他器官干物质向果穗转移，乳熟期、成熟期干物质在果穗中的分配比例均为CK&gt;T<sub>2</sub>&gt;T<sub>1</sub>，干旱后复水虽然存在补偿效应，减轻了干旱对干物质转移的影响，但是干旱对玉米干物质积累仍存在不可逆的影响。
[33]
郑杰, 郭世乾, 崔增团, 等. 不同施肥模式对玉米肥料表观利用率的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(11):103-107.
https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0367
本文引用 [1] 摘要
旨在为甘肃省玉米平衡施肥提供数据支撑,以甘肃地区玉米为试验材料,通过玉米大田试验,比较测土配方施肥(T1)、水肥一体化(T2)和施用缓控释肥(T3)3种施肥模式对玉米产量和肥料表观利用率的影响。结果表明,不同施肥模式下玉米籽粒产量表现为T2&gt;T1&gt;T3。氮磷钾养分的表观利用率和农学效率也表现为T2&gt;T1&gt;T3。其中,T2处理氮磷钾养分表观利用率较T1分别提高28.10%、46.84%和15.17%,较T3分别提高34.57%、62.92%和30.70%。T2处理氮磷钾养分农学效率和T1处理相比没有显著差异,但显著高于T3处理。综上所述,水肥一体化模式对提高甘肃地区玉米产量和肥料利用效率效果最好。

基金

甘肃省青年科学基金项目“10个矾根品种在兰州新区的适应性表现及离体再生体系研究”(21JR7RA875)
甘肃省自然科学基金项目“水肥耦合对盐碱地向日葵生理特性和根区养分的调控机理”(23JRRH0014)
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