





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (21): 4865-4881.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.21.012
王宾1,2(
), 王艳群1, 付鑫1(
), 门杰1, 王洋1, 宁鹏3, 彭正萍1,2(
)
收稿日期:2026-04-16
接受日期:2026-06-16
出版日期:2026-11-01
发布日期:2026-11-06
通信作者:
联系方式:
王宾,E-mail:1913114553@qq.com。
基金资助:
WANG Bin1,2(
), WANG YanQun1, FU Xin1(
), MEN Jie1, WANG Yang1, NING Peng3, PENG ZhengPing1,2(
)
Received:2026-04-16
Accepted:2026-06-16
Published:2026-11-01
Online:2026-11-06
摘要:
【目的】为确定夏玉米高产高效氮肥施用深度及比例,揭示其氮素高效利用机制。【方法】通过两年田间微区和一年机械化大区试验,以夏玉米为供试作物,微区条件下设置6个处理:不施氮肥(N0﹕0);只在0—20 cm土层施氮肥(N1﹕0);0—20 和20—40 cm土层均施氮肥,且两土层施氮比例分别为4﹕1(N4﹕1)、3﹕2(N3﹕2)、2﹕3(N2﹕3)和1﹕4(N1﹕4)。综合分析玉米关键生育阶段土壤氮组分、微生物群落结构、植株干物质与氮素累积、氮素回收率及产量,确定优势处理为N4﹕1和N3﹕2;进一步采用田间机械化大区试验,设置N4﹕1、N3﹕2、N1﹕0与N0﹕0处理,验证优势处理的氮肥效率及产量。【结果】(1)与N1﹕0比,分层施氮肥提高玉米地上部干物质与氮素积累量,优化同化产物向籽粒分配,N3﹕2处理最优。(2)分层施氮肥有效促进20—40 cm土层的氮素供应,提高该层土壤全氮、无机氮、颗粒有机氮和微生物量氮含量,N3﹕2处理可在保持表层土壤养分含量不降低的同时,增强深层土壤氮素的稳定性。(3)分层施氮肥改变土壤微生物群落结构,N3﹕2处理提高真菌群落物种丰富度,促进有益菌门(如被孢霉门、担子菌门)相对丰度。N3﹕2处理在保证表层土壤酶活性不降低的前提下,20—40 cm土层脲酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性分别提高10.6%—33.4%、2.1%—34.6%。(4)两年田间微区的N3﹕2处理平均产量、百粒重及穗粒数分别较N1﹕0提高6.6%、14.4%、7.6%,氮素回收率、农学效率、偏生产力及累积利用率显著提升。机械化大区试验N3﹕2较N1﹕0处理显著增产与增效。【结论】N3﹕2处理(0—20与20—40 cm分层施氮肥且比例为3﹕2)有效协调土壤供氮与作物需氮,改善土壤微生物环境,显著提高植株干物质与氮素积累,实现增产增效双赢。
王宾, 王艳群, 付鑫, 门杰, 王洋, 宁鹏, 彭正萍. 分层施氮肥改善土壤氮组分提高玉米氮素利用和产量[J]. 中国农业科学, 2026, 59(21): 4865-4881.
WANG Bin, WANG YanQun, FU Xin, MEN Jie, WANG Yang, NING Peng, PENG ZhengPing. Layered Nitrogen Fertilization Improves Soil Nitrogen Fractions and Enhances Nitrogen Utilization and Yield in Maize[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(21): 4865-4881.
表1
试验点土壤基本理化性质"
| 试验 Trial | 土层 Soil layer (cm) | pH | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 全氮 Total nitrogen (g·kg-1) | 铵态氮 NH4⁺-N (mg·kg-1) | 硝态氮 NO3--N (mg·kg-1) | 有效磷 Available P (mg·kg-1) | 速效钾 Available K (mg·kg-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 田间微区 Field micro-plot | 0-20 | 7.69 | 18.75 | 1.18 | 6.07 | 8.23 | 8.77 | 66.18 |
| 20-40 | 7.43 | 9.22 | 0.86 | 3.88 | 4.62 | 3.68 | 49.30 | |
| 机械化大区 Mechanized large-plot | 0-20 | 7.47 | 15.08 | 1.14 | 7.48 | 11.16 | 10.66 | 84.04 |
| 20-40 | 7.25 | 6.80 | 0.82 | 6.05 | 7.02 | 6.85 | 65.32 |
表2
微区条件下各处理的玉米产量性状"
| 年份Year | 处理Treatment | 穗粒数Grains per spike | 百粒重Hundred kernels weight (g) | 产量Yield (kg·hm-2) |
|---|---|---|---|---|
| 2023 | N0:0 | 441.6±30.3b | 27.4±0.5d | 8974.4±126.8c |
| N1:0 | 469.7±27.6ab | 28.4±0.1c | 10364.5±418.4b | |
| N4:1 | 505.2±32.4a | 31.9±0.5a | 10925.8±135.9a | |
| N3:2 | 512.4±16.7a | 32.2±0.5a | 10949.2±101.2a | |
| N2:3 | 490.1±25.3ab | 30.2±0.2b | 10676.0±404.9ab | |
| N1:4 | 491.4±39.0ab | 29.7±0.7b | 10566.1±225.6ab | |
| 2024 | N0:0 | 518.7±19.8c | 27.6±3.3a | 9275.0±68.6c |
| N1:0 | 574.8±17.5ab | 28.4±0.9a | 10479.6±568.8b | |
| N4:1 | 577.4±15.4ab | 32.2±1.7a | 11249.8±391.6a | |
| N3:2 | 611.7±26.9a | 32.8±3.1a | 11267.6±215.7a | |
| N2:3 | 567.7±24.9b | 31.3±3.3a | 10731.5±130.7ab | |
| N1:4 | 555.2±15.3b | 29.5±2.8a | 10701.8±433.6ab | |
| 平均 Average | N0:0 | 480.2±5.3c | 27.5±1.5d | 9124.7±51.6c |
| N1:0 | 522.3±8.7b | 28.4±0.5bcd | 10422.1±382.0b | |
| N4:1 | 541.3±21.8ab | 32.0±0.7ab | 11086.0±133.4a | |
| N3:2 | 562.0±19.0a | 32.5±1.9a | 11108.4±144.9a | |
| N2:3 | 528.9±12.1b | 30.8±1.6abc | 10703.8±163.0ab | |
| N1:4 | 523.3±26.9b | 29.6±1.5cd | 10633.8±315.4b |
表3
微区条件下各处理的氮素效率"
| 年份 Year | 处理 Treatment | 氮素回收率 N recovery efficiency (%) | 氮肥农学效率 N agronomic efficiency (kg·kg-1) | 氮肥偏生产力 N partial factor productivity (kg·kg-1) | 氮肥累积利用率 Cumulative N recovery efficiency (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2023 | N1:0 | 26.0±4.4bc | 4.9±1.8b | 46.1±1.8b | — |
| N4:1 | 34.6±12.9ab | 7.3±0.6ab | 48.6±0.6ab | — | |
| N3:2 | 37.3±10.2a | 7.4±0.5a | 48.7±0.5a | — | |
| N2:3 | 33.6±3.7bc | 6.2±1.8ab | 47.5±1.8ab | — | |
| N1:4 | 21.9±5.9d | 5.7±1.0ab | 47.0±1.0ab | — | |
| 2024 | N1:0 | 30.13±5.4ab | 6.7±2.5b | 46.6±2.5b | 27.2±0.04cd |
| N4:1 | 37.5±1.2a | 10.1±1.7a | 50.2±1.7a | 37.3±0.03ab | |
| N3:2 | 39.3±3.3a | 10.2±1.0a | 50.1±1.0a | 43.9±0.06a | |
| N2:3 | 38.6±8.5a | 7.8±0.6ab | 47.7±0.6ab | 33.0±0.02bc | |
| N1:4 | 25.0±9.0b | 7.7±1.9ab | 47.6±1.9ab | 24.2±0.05e | |
| 平均 Average | N1:0 | 29.6±2.0ab | 5.8±1.7b | 46.4±1.7b | — |
| N4:1 | 33.9±6.8ab | 8.7±0.6a | 49.3±0.6a | — | |
| N3:2 | 38.3±6.6a | 8.8±0.6a | 49.4±0.6a | — | |
| N2:3 | 33.7±3.1ab | 7.0±0.7ab | 47.6±0.7ab | — | |
| N1:4 | 24.3±9.0b | 6.7±1.4ab | 47.3±1.4ab | — |
表4
微区条件下0—20 cm土层各处理的土壤微生物Alpha多样性"
| 处理 Treatment | 细菌 Bacteria | 真菌 Fungi | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sobs 指数 Sobs index | Shannon 指数 Shannon index | ACE 指数 ACE index | Chao 1 指数 Chao 1 index | Sobs 指数 Sobs index | Shannon 指数 Shannon index | ACE 指数 ACE index | Chao 1 指数 Chao 1 index | |
| N0:0 | 3964a | 7.0a | 5239a | 5147a | 434.7a | 3.9ab | 465.6ab | 468.9a |
| N1:0 | 3928a | 6.9a | 5155a | 5022a | 443.3a | 4.1a | 467.8ab | 470.8a |
| N4:1 | 3759a | 6.8a | 4940a | 4833a | 364.0b | 3.6b | 396.5b | 394.0b |
| N3:2 | 3901a | 6.9a | 5123a | 5000a | 469.3a | 4.0ab | 520.2a | 523.9a |
| N2:3 | 3925a | 6.9a | 5178a | 5138a | 428.0ab | 3.8ab | 461.7ab | 471.0a |
| N1:4 | 3835a | 6.8a | 5107a | 5014a | 429.3ab | 4.0ab | 458.3ab | 463.9a |
表6
田间机械化大区下不同处理的玉米产量及其构成要素"
| 处理 Treatment | 穗粒数 Grains per spike | 百粒重 Hundred kernels weight (g) | 产量 Yield (kg·hm-2) | 氮肥农学效率 N agronomic efficiency (kg·kg-1) | 氮肥偏生产力 N partial factor productivity(kg·kg-1) |
|---|---|---|---|---|---|
| N0:0 | 440.7±5.8b | 22.7±2.2b | 8163.0±626.1c | — | — |
| N1:0 | 465.1±20.9b | 22.6±1.9b | 9633.5±336.2b | 7.3±1.8b | 41.0±1.5b |
| N4:1 | 543.8±28.4a | 31.7±1.4a | 10622.2±194.7ab | 10.3±1.1ab | 47.2±1.1ab |
| N3:2 | 550.7±10.8a | 33.4±1.8a | 10755.5±572.1a | 10.9±3.1a | 47.8±3.1a |
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