中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (13): 2552-2563.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.13.005
王鹏飞(), 于爱忠(
), 王凤, 王玉珑, 吕汉强, 尚永盼, 尹波, 刘亚龙, 张冬玲, 霍建喆, 姜科强, 庞小能
收稿日期:
2025-02-13
接受日期:
2025-03-03
出版日期:
2025-07-01
发布日期:
2025-07-05
通信作者:
联系方式:
王鹏飞,E-mail:Wangpf19970801@163.com。
基金资助:
WANG PengFei(), YU AiZhong(
), WANG Feng, WANG YuLong, LÜ HanQiang, SHANG YongPan, Yin Bo, LIU YaLong, ZHANG DongLing, HUO JianZhe, JIANG KeQiang, PANG XiaoNeng
Received:
2025-02-13
Accepted:
2025-03-03
Published:
2025-07-01
Online:
2025-07-05
摘要:
【目的】 为寻求适宜于干旱地区玉米高产优产的合理施氮制度,探讨绿肥还田条件下减氮对玉米籽粒产量及品质影响,以期为该区域发展节氮增效、高产优质的玉米生产模式提供理论依据。【方法】 于2020—2022年在甘肃武威绿洲农业试验站开展田间试验,研究绿肥全量还田条件下不同的减氮比例(绿肥还田条件不减氮,N100,360 kg N·hm-2;减氮10%,N90,324 kg N·hm-2;减氮20%,N80,288 kg N·hm-2;减氮30%,N70,252 kg N·hm-2;减氮40%,N60,216 kg N·hm-2)对玉米农艺性状、产量构成及籽粒品质的影响。【结果】 与N100处理相比,N80处理能够保证玉米株高、茎粗和干重不降低,而N70处理分别降低8.8%、11.3%和16.4%,N60处理分别降低10.6%、12.9%和21.3%。在产量构成因素中,各处理玉米秃尖长均无显著差异;N100、N90和N80处理的穗长、穗行数、行粒数、穗数无显著差异,但均显著高于N70、N60处理。此外,N80处理在保证玉米产量不降低的同时,还具有保证玉米籽粒蛋白质含量不降低、脂肪含量提高的优势,且有助于减少玉米茎叶的氮素积累量,增加玉米籽粒氮素积累量。Mantel检验分析表明,玉米籽粒产量、蛋白质、脂肪含量与施氮量、籽粒氮素积累量、株高、茎粗、干重、穗长、穗行数间呈显著正相关关系(P<0.05,Mantel’r>0.25),而与穗位高、秃尖长和行粒数间无显著相关关系。灰色关联度分析进一步表明,穗数、植株干重和穗行数是影响玉米籽粒产量的关键因子。【结论】 在农业可持续发展的大背景下,绿肥还田条件下减氮20%(288 kg N·hm-2)可作为干旱地区发展节氮减投、高产优质农业的合理氮肥管理制度。
王鹏飞, 于爱忠, 王凤, 王玉珑, 吕汉强, 尚永盼, 尹波, 刘亚龙, 张冬玲, 霍建喆, 姜科强, 庞小能. 干旱地区绿肥还田条件下减氮对玉米农艺性状、产量及籽粒品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(13): 2552-2563.
WANG PengFei, YU AiZhong, WANG Feng, WANG YuLong, LÜ HanQiang, SHANG YongPan, Yin Bo, LIU YaLong, ZHANG DongLing, HUO JianZhe, JIANG KeQiang, PANG XiaoNeng. Effects of Reducing Nitrogen Application on Maize Agronomic Traits, Grain Yield and Quality Under Green Manure Returning to Field System in Arid Areas[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(13): 2552-2563.
表1
不同试验处理的施肥制度"
代码 Code | 处理 Treatment | 基肥 Base fertilizer (kg·hm-2) | 追肥 Top application (kg·hm-2) | 总施氮量 Total N application rate (kg·hm-2) | |
---|---|---|---|---|---|
大喇叭口期 Flare opening stage | 灌浆初期 Filling stage | ||||
N100 | 绿肥还田条件下不减氮 Green manure retention with no nitrogen reduction | 108 | 180 | 72 | 360 |
N90 | 绿肥还田条件下减氮10% Green manure retention with nitrogen reduction10% | 98 | 162 | 64 | 324 |
N80 | 绿肥还田条件下减氮20% Green manure retention with nitrogen reduction 20% | 86 | 144 | 58 | 288 |
N70 | 绿肥还田条件下减氮30% Green manure retention with nitrogen reduction 30% | 76 | 126 | 50 | 252 |
N60 | 绿肥还田条件下减氮40% Green manure retention with nitrogen reduction 40% | 64 | 108 | 44 | 216 |
表2
玉米、小麦和箭筈豌豆的灌溉时期与灌溉定额"
灌溉次数 Irrigation frequency | 玉米Maize | 小麦Wheat | 箭筈豌豆Common vetch | |||
---|---|---|---|---|---|---|
灌溉时期 Irrigation stage | 灌溉定额 Irrigation quota (mm) | 灌溉时期 Irrigation stage | 灌溉定额 Irrigation quota (mm) | 灌溉时期 Irrigation stage | 灌溉定额 Irrigation quota (mm) | |
1 | 拔节期Jointing | 90 | 苗期Seedling | 75 | 苗期Seedling | 70 |
2 | 大喇叭口期Big trumpet | 75 | 孕穗期Booting | 90 | 现蕾期Budding | 90 |
3 | 抽雄期Tasseling | 90 | 灌浆期Filling | 75 | / | / |
4 | 吐丝期Silking | 75 | / | / | / | / |
5 | 灌浆期Filling | 75 | / | / | / | / |
表3
不同处理下玉米成熟期各器官氮素积累量和分配比例"
年份 Year | 处理 Treatment | 叶片Leaf | 茎Stem | 籽粒Grain | 总积累量 Total accumulation (kg·hm-2) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
氮素积累量 N accumulation (kg·hm-2) | 分配比例 Distribution ratio (%) | 氮素积累量 N accumulation (kg·hm-2) | 分配比例 Distribution ratio (%) | 氮素积累量 N accumulation (kg·hm-2) | 分配比例 Distribution ratio (%) | |||
2020 | N100 | 77.8c | 17.2c | 49.5b | 10.9c | 325.0a | 71.8a | 452.4a |
N90 | 79.2c | 17.6c | 49.1b | 10.9c | 322.2a | 71.5a | 450.5a | |
N80 | 78.3c | 17.3c | 47.8b | 10.6c | 326.0a | 72.1a | 452.0a | |
N70 | 88.0b | 21.0b | 69.8a | 16.6b | 261.7b | 62.4b | 419.6b | |
N60 | 98.2a | 24.8a | 72.6a | 18.4a | 224.7c | 56.8c | 395.5c | |
2021 | N100 | 59.9c | 14.0c | 48.7b | 11.4b | 319.4a | 74.6b | 428.1a |
N90 | 60.3c | 13.9c | 47.5b | 11.0bc | 325.2a | 75.1b | 433.0a | |
N80 | 57.0d | 13.5c | 40.0c | 9.5c | 324.8a | 77.0a | 421.8a | |
N70 | 65.7b | 17.2b | 59.2a | 15.5a | 257.1b | 67.3c | 382.0b | |
N60 | 78.5a | 22.5a | 56.7a | 16.2a | 214.2c | 61.3d | 349.3c | |
2022 | N100 | 69.3c | 15.7c | 39.8b | 9.0b | 331.2a | 75.2a | 440.3a |
N90 | 62.4c | 14.5c | 42.4b | 9.8b | 326.9a | 75.7a | 431.7a | |
N80 | 65.4c | 15.2c | 42.6b | 9.9b | 322.8a | 74.9a | 430.8a | |
N70 | 70.3b | 18.0b | 55.4a | 14.2a | 265.3b | 67.9b | 391.0b | |
N60 | 80.2a | 21.5a | 57.2a | 15.3a | 235.4c | 63.1c | 372.8c |
图6
玉米产量和品质与各影响因子的相关性分析、Mantel分析 *与**分别表示在0.05与0.1概率水平差异显著 * and ** represent significant differences in the 0.05 and 0.01 probability levels respectively Protein、Fat、Starch、Yield、N rate、Leaf N、Stem N、Grain N、PH、SD、EH、DW、BT、EL、RNE、KNR、EN分别表示籽粒蛋白质含量、脂肪含量、淀粉含量、施氮量、叶片氮素积累量、茎氮素积累量、籽粒氮素积累量、株高、茎粗、穗位高、植株干重、秃尖长、穗长、穗行数、行粒数和单位面积穗数"
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
樊志龙, 柴强, 曹卫东, 于爱忠, 赵财, 谢军红, 殷文, 胡发龙. 绿肥在我国旱地农业生态系统中的服务功能及其应用. 应用生态学报, 2020, 31(4): 1389-1402.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202004.023 |
|
|
[7] |
曹卫东, 包兴国, 徐昌旭, 聂军, 高亚军, 耿明建. 中国绿肥科研60年回顾与未来展望. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(6): 1450-1461.
|
|
|
[8] |
王鹏飞, 于爱忠, 王玉珑, 苏向向, 李悦, 吕汉强, 柴健, 杨宏伟. 绿肥还田结合减量施氮对玉米干物质积累分配及产量的影响. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1283-1294. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.07.007.
|
|
|
[9] |
苏向向, 于爱忠, 吕汉强, 王玉珑. 绿洲灌区小麦复种绿肥并翻压还田对翌年玉米产量形成及氮素吸收利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2022, 28(7): 1208-1218.
|
|
|
[10] |
潘福霞, 鲁剑巍, 刘威, 耿明建, 李小坤, 曹卫东. 不同种类绿肥翻压对土壤肥力的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(6): 1359-1364.
|
|
|
[11] |
叶协锋, 杨超, 李正, 敬海霞. 绿肥对植烟土壤酶活性及土壤肥力的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(2): 445-454.
|
|
|
[12] |
张珺穜, 曹卫东, 徐昌旭, 刘佳. 种植利用紫云英对稻田土壤微生物及酶活性的影响. 中国土壤与肥料, 2012(1): 19-25.
|
|
|
[13] |
陈国军, 闫慧峰, 吴凯, 杨举田, 田雷, 谭效磊, 宗浩, 陈秀斋, 张永春, 孙延国, 刘海伟, 石屹. 不同收获期的籽粒苋绿肥还田对土壤养分的影响. 草业学报, 2016, 25(3): 215-224.
doi: 10.11686/cyxb2015415 |
|
|
[14] |
吴玉红, 王吕, 崔月贞, 郝兴顺, 王保军, 田霄鸿, 李小刚, 秦宇航. 轮作模式及秸秆还田对水稻产量、稻米品质及土壤肥力的影响. 植物营养与肥料学报, 2021, 27(11): 1926-1937.
|
|
|
[15] |
佀国涵, 赵书军, 王瑞, 徐大兵, 秦兴成, 谭军, 向必坤, 袁家富. 连年翻压绿肥对植烟土壤物理及生物性状的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(4): 905-912.
|
|
|
[16] |
杨恩琼, 黄建国, 何腾兵, 袁玲. 氮肥用量对普通玉米产量和营养品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(3): 509-513.
|
|
|
[17] |
张学林, 王群, 赵亚丽, 杨青华, 李潮海. 施氮水平和收获时期对夏玉米产量和籽粒品质的影响. 应用生态学报, 2010, 21(10): 2565-2572.
|
|
|
[18] |
|
[19] |
白伟, 张立祯, 逄焕成, 孙占祥, 牛世伟, 蔡倩, 安景文. 秸秆还田配施氮肥对东北春玉米光合性能和产量的影响. 作物学报, 2017, 43(12): 1845-1855.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2017.01845 |
doi: 10.3724/SP.J.1006.2017.01845 |
|
[20] |
霍竹, 王璞, 付晋峰. 秸秆还田与氮肥施用对夏玉米物质生产的影响研究. 中国生态农业学报, 2006, 14(2): 95-98.
|
|
|
[21] |
刘凡, 刘斌祥, 刘佳媛, 杜霞, 孔凡磊, 袁继超. 水氮互作对川中丘陵区玉米水肥利用效率和产量形成的影响. 干旱地区农业研究, 2021, 39(6): 200-206.
|
|
|
[22] |
王宁, 闫洪奎, 王君, 李必富, 张永坤, 曹敏建. 不同量秸秆还田对玉米生长发育及产量影响的研究. 玉米科学, 2007, 15(5): 100-103.
|
|
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
doi: S1360-1385(18)30192-4 pmid: 30249481 |
[34] |
|
[35] |
姜涛. 氮肥运筹对夏玉米产量、品质及植株养分含量的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(3): 559-565.
|
|
|
[36] |
|
[1] | 蒲丽霞, 张佳芮, 叶建萍, 黄秀兰, 樊高琼, 杨洪坤. 二氢赤霉素与秸秆覆盖对旱地小麦分蘖成穗与产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1735-1748. |
[2] | 郭晨荔, 刘扬, 陈燕, 胡伟, 王友华, 周治国, 赵文青. 减氮条件下适当磷肥后移对滴灌棉花产量和磷肥利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1749-1766. |
[3] | 刘劲松, 伍龙梅, 包晓哲, 刘志霞, 张彬, 杨陶陶. 短期减施氮肥对华南地区早晚兼用型水稻产量和稻米品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1508-1520. |
[4] | 韦文华, 李盼, 邵冠贵, 樊志龙, 胡发龙, 范虹, 何蔚, 柴强, 殷文, 赵连豪. 西北灌区青贮玉米产量及品质对减量灌水与有机无机肥配施的响应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1521-1534. |
[5] | 薛钰琦, 赵继玉, 孙旺胜, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺. 不同氮素形态对夏玉米产量和品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1535-1549. |
[6] | 李绍兴, 宋稳锋, 魏泽煜, 周玉玲, 宋李霞, 任可, 马群, 王龙昌. 秸秆与紫云英覆盖对土壤肥力及甘薯产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1591-1603. |
[7] | 尹波, 于爱忠, 王鹏飞, 杨学慧, 王玉珑, 尚永盼, 张冬玲, 刘亚龙, 李悦, 王凤. 绿肥还田结合氮肥减施对干旱灌区麦田土壤水热特征及小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1366-1380. |
[8] | 陈桂平, 李盼, 邵冠贵, 吴霞玉, 殷文, 赵连豪, 樊志龙, 胡发龙. 减量灌水与有机无机肥配施对青贮玉米吐丝期后叶片持绿特性的调控作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1381-1396. |
[9] | 岳润清, 李文兰, 丁照华, 孟昭东. 转基因复合抗虫耐除草剂玉米LD05的分子特征及抗性评价[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1269-1283. |
[10] | 赵耀, 程前, 徐田军, 刘正, 王荣焕, 赵久然, 陆大雷, 李从锋. 高密度条件下株型改良对春玉米根-冠特征及籽粒产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1296-1310. |
[11] | 邹晓威, 夏蕾, 朱晓敏, 孙辉, 周琦, 齐霁, 张亚封, 郑岩, 姜兆远. 基于转录组测序的玉米瘤黑粉菌UM01240过表达菌株诱导玉米抗病性分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1116-1130. |
[12] | 张洪程, 邢志鹏, 张瑞宏, 单翔, 奚小波, 程爽, 翁文安, 胡群, 崔培媛, 魏海燕. 小麦整合化无人化丰产栽培的特征与技术途径[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 864-876. |
[13] | 张涵, 张玉琪, 黎景来, 徐虹, 李维环, 李涛. LED补光对日光温室基质栽培草莓生产及叶片生理特性的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 975-990. |
[14] | 陈鸽, 谷雨, 文炯, 傅岳峰, 何兮, 李薇, 周峻宇, 刘琼峰, 吴海勇. 冬闲杂草还田对水稻光合物质生产和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 647-659. |
[15] | 苏明, 李翻过, 洪自强, 周甜, 柳强娟, 班文慧, 吴宏亮, 康建宏. 施氮缓解旱地马铃薯花后高温早衰的抗氧化特性研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 660-675. |
|