李援農(nóng) 張 利 谷曉博 周佳明 趙 曉

(西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室， 陜西楊凌 712100)

0 引言

玉米是我國三大糧食作物之一，2018年我國玉米種植面積達0.421億hm2，占我國糧食作物種植面積的35.99%[1]。玉米是陜西省重要的糧食作物[2]，陜西省玉米生產(chǎn)的穩(wěn)定性關(guān)乎國家的糧食安全[3]。氮素是玉米生長過程中吸收最多的營養(yǎng)元素，對玉米的生長及生理均具有顯著影響[4-6]。土壤中所含氮素相對較少，因此必須通過施加氮肥來滿足玉米的生長需求，從而獲得高產(chǎn)。研究表明，陜西關(guān)中地區(qū)玉米種植純氮施用量為(288±113) kg/hm2 [7]，普遍存在為盲目追求產(chǎn)量而超量施用氮肥的現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡、氮肥利用效率下降[8-10]，當(dāng)?shù)适┯昧砍^作物所需的量時，還會降低作物抵抗病蟲害的能力和作物產(chǎn)量[11]。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，合理選擇氮肥種類及施用量非常重要。

在玉米生長過程中，采用基施加追施的施肥方式在一定程度上可以提高氮肥利用效率，但是多次施肥存在勞動力浪費、生產(chǎn)效率低等問題[12]。緩釋肥具有調(diào)控氮素釋放速度、滿足作物整個生育期內(nèi)氮素需求的特點[13]。姬景紅等[14]和郭萍等[15]研究發(fā)現(xiàn)，緩釋肥相比于普通尿素更有利于玉米的氮素吸收和累積，可提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。易鎮(zhèn)邪等[16]研究表明，在同等低施氮下，樹脂包膜尿素比普通尿素氮素利用率高。衣文平等[17]研究發(fā)現(xiàn)，不同用量的緩釋肥和尿素配施均能提高玉米的籽粒氮素累積量、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。曹寧等[18]研究發(fā)現(xiàn)，以硅藻土為載體的情況下，緩釋氮肥處理在氮素吸收、氮肥利用效率、產(chǎn)量等方面優(yōu)于普通尿素一次基施處理，與普通尿素分次施用的效果相當(dāng)。夏玉米一次基施緩/控釋肥可以滿足玉米后期的氮素需求，與普通尿素相比能夠?qū)崿F(xiàn)增產(chǎn)增收，可以作為實現(xiàn)簡化栽培的重要技術(shù)措施[19]。

近年來，對于緩釋肥的研究主要集中在不同包膜類型、與普通尿素的不同配比、不同基追比等對作物生長及產(chǎn)量的影響方面，研究對象主要為高原地區(qū)和東北地區(qū)生育期較長的小麥和春玉米[20-22]，而對關(guān)中地區(qū)的主要糧食作物夏玉米的研究還不夠充分。關(guān)中平原玉米產(chǎn)量占陜西省玉米總產(chǎn)量60%以上，且主要依靠大量施肥來提高產(chǎn)量[23]。本研究以不施肥為對照，對比研究當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮與緩釋肥不同比例減施對關(guān)中地區(qū)夏玉米地上部干物質(zhì)累積量和氮素累積吸收量、土壤硝態(tài)氮分布及殘留量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、氮肥利用效率及轉(zhuǎn)運率的影響，旨在進一步優(yōu)化關(guān)中地區(qū)夏玉米施肥模式，為關(guān)中地區(qū)合理施肥提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

分別于2018年6—10月、2019年6—10月在陜西省楊凌區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室灌溉試驗站(34°17′38″N，108°4′8″E)進行試驗。試驗站所在地為暖溫帶季風(fēng)半濕潤氣候，海拔521 m，多年平均氣溫、年降水量、年蒸發(fā)量分別為12.9℃、630 mm(主要集中在7、8、9月)和1 500 mm，該試驗田土壤質(zhì)地為壤土，平均干容重1.40 g/cm3， 0～20 cm土層土壤初始理化性質(zhì)為pH值8.12，有機質(zhì)質(zhì)量比18.2 g/kg，全氮質(zhì)量比0.95 g/kg，堿解氮質(zhì)量比68.25 mg/kg，速效磷質(zhì)量比21.45 mg/kg，速效鉀質(zhì)量比156.96 mg/kg。

2018年和2019年夏玉米生育期內(nèi)逐日氣溫和降雨量動態(tài)變化如圖1所示。2018年夏玉米生育期內(nèi)日平均氣溫24.36℃，總降雨量418.20 mm，日平均降雨量3.70 mm；2019年日平均氣溫23.19℃，總降雨量507.30 mm，日平均降雨量4.65 mm，2019年比2018年雨水更加充足。

1.2 試驗設(shè)計

兩年試驗玉米品種均為“鄭單958”，所用肥料包括普通氮肥(尿素，N質(zhì)量分數(shù)大于等于46%)、磷肥(過磷酸鈣，P2O5質(zhì)量分數(shù)大于等于16%)、鉀肥(農(nóng)業(yè)用硫酸鉀，K2O質(zhì)量分數(shù)大于等于51%)、緩釋氮肥(硫包衣氮肥，N質(zhì)量分數(shù)大于等于37%)。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積16 m2(4 m×4 m)，3次重復(fù)，各小區(qū)之間設(shè)置1 m間隔，中間種植一行玉米作為保護行，以減少光照不均勻?qū)υ囼灥挠绊憽Ｔ囼灩苍O(shè)6個處理，不施肥(CK)；不施氮(N0)；常規(guī)施氮(N1，施氮量300 kg/hm2)；100%緩釋氮肥(N2，施氮量300 kg/hm2)；65%緩釋氮肥(N3，施氮量195 kg/hm2)；30%緩釋氮肥(N4，施氮量90 kg/hm2)，其中N1處理為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)施氮量。CK處理不施加任何化肥，其他處理施用磷、鉀肥量相同，施用量分別為120 kg/hm2(P2O5)和135 kg/hm2(K2O)。種植方向為南北種植，種植方式按行距50 cm、株距30 cm進行人工點播。

2018年于6月12日種植，10月2日收獲，2019年于6月15日種植，10月3日收獲。兩年試驗為定位試驗，為消除第1年試驗土壤中殘留的養(yǎng)分對第2年玉米試驗的影響，在2018年10月—2019年6月在本試驗田種植小麥，但不施加任何肥料，使2019年種植玉米時各處理土壤中所含養(yǎng)分含量和2018年基本相等。除草、殺蟲等管理措施均按同一標準進行。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1植株樣品采集與測定

分別于夏玉米苗期、拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期、成熟期取樣，每個處理選取長勢均勻且具有代表性的植株5株，苗期到吐絲期取樣時將葉片與莖稈分開，灌漿期與收獲期取樣時將莖稈(含雄穗)、葉片、玉米穗分開，放入干燥箱105℃殺青30 min，75℃干燥至質(zhì)量恒定，計算地上部干物質(zhì)量，夏玉米地上部干物質(zhì)總量為其各器官干物質(zhì)量之和。成熟期選取長勢均勻的一行玉米進行測產(chǎn)，每個處理取3次重復(fù)，共計3行，測量指標主要有穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗籽粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量等。

在測完夏玉米各個器官干質(zhì)量后，將其磨碎，過0.5 mm篩，用濃硫酸-雙氧水消煮，再用連續(xù)流動分析儀(Auto Analyzer-Ⅲ型，德國Bran Luebbe公司)測定各個器官全氮含量。玉米成熟期氮素吸收總量為各個器官氮素吸收量之和。

1.3.2土樣采集與測定

分別在夏玉米的播前和收獲后用直徑5 cm的土鉆取土，取土深度為2 m，每10 cm取1土樣。每個小區(qū)取3次重復(fù)，將取出的土樣晾干后磨碎過2 mm篩，稱取2.5 g土樣用25 mL濃度為2 mol/L的KCl提取液進行振蕩提取，過濾后的提取液用連續(xù)流動分析儀(Auto Analyzewr-Ⅲ型，德國Bran Luebbe公司)測定土壤硝態(tài)氮含量。

1.4 相關(guān)指標計算

夏玉米生育期內(nèi)的氮素吸收量、利用率、轉(zhuǎn)運率等相關(guān)指標的計算公式為[24-25]

TNA=NCDM

(1)

(2)

(3)

(4)

式中TNA——植株氮素累積量，kg/hm2

NRE——氮素吸收效率，kg/kg

NPFP——氮肥偏生產(chǎn)力，kg/kg

NAE——氮肥農(nóng)學(xué)利用率，kg/kg

NC——植株含氮率，%

DM——植株地上部干物質(zhì)累積量，kg/hm2

EN——施氮量，kg/hm2

YN——施氮處理籽粒產(chǎn)量，kg/hm2

Y0——不施氮處理籽粒產(chǎn)量，kg/hm2

營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量(kg/hm2)為吐絲期營養(yǎng)器官氮素吸收量減去成熟期營養(yǎng)器官氮素吸收量；吐絲期后氮素吸收量(kg/hm2)為成熟期氮素吸收總量減去吐絲期營養(yǎng)器官氮素吸收量；營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運率(%)為營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量占吐絲期營養(yǎng)器官氮素吸收量百分比。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2019軟件對試驗數(shù)據(jù)進行基礎(chǔ)整理；用SPSS 20.0軟件對各指標進行方差分析，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法，顯著水平α=0.05；用OriginPro 8.5軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩釋氮肥減施對夏玉米地上部干物質(zhì)累積的影響

由圖2可知，隨著生育期的推進，夏玉米地上部干物質(zhì)累積量呈逐漸遞增的趨勢，均在成熟期達到最大。2018年和2019年，苗期不同處理干物質(zhì)累積量無顯著差異，拔節(jié)期及以后，施氮處理的夏玉米干物質(zhì)累積量均顯著高于不施肥和不施氮處理。拔節(jié)期干物質(zhì)累積量最大的為N1處理，比其他施氮處理提高12.84%～94.16%。2018年，吐絲期至成熟期干物質(zhì)累積量最大的均為N3處理，2019年，吐絲期和灌漿期干物質(zhì)累積量最大的為N2處理，成熟期最大的為N3處理，整個生育期內(nèi)，N2和N3處理的干物質(zhì)累積量均無顯著差異。

2018年和2019年，施氮處理夏玉米成熟期干物質(zhì)累積量分別比CK處理提高39.2%～63.2%和23.1%～61.2%，比N0處理提高30.8%～53.4%和9.6%～43.6%。兩年試驗N3處理成熟期干物質(zhì)累積量分別達到16 465.15、17 572.75 kg/hm2，比N1處理提高11.7%和16.6%，差異顯著。由于N4處理施氮量相比N1處理減少70%，僅有90 kg/hm2，所以N4處理干物質(zhì)累積量較N1處理有所下降，兩年成熟期干物質(zhì)累積量分別比N1處理減少4.8%和11.0%。玉米成熟期干物質(zhì)累積量由大到小總體表現(xiàn)為N3處理、N2處理、N1處理、N4處理、N0處理、CK。

2.2 緩釋氮肥減施對夏玉米氮素累積的影響

隨著夏玉米生育期的推進，氮素吸收量呈逐漸遞增的趨勢(圖3)。苗期各個處理夏玉米氮素吸收量均無顯著差異。在拔節(jié)期及以后，施氮處理的夏玉米氮素吸收量顯著高于不施氮處理和不施肥處理。拔節(jié)期氮素吸收量最大的為N1處理，高于其他施氮處理39.06%～129.06%，吐絲期及以后氮素吸收量最大的為N2或N3處理,兩處理無顯著差異。2018年和2019年，施氮處理成熟期夏玉米氮素累積量比不施氮處理分別高19.54%～115.58%和20.96%～121.00%，兩年成熟期氮素累積量最大的均為N3處理，分別為174.16、170.98 kg/hm2，比N1處理提高17.72%和21.35%，N4處理成熟期氮素吸收量比N1處理降低24.14%和23.74%。各處理夏玉米成熟期氮素累積吸收量由大到小總體表現(xiàn)為N3處理、N2處理、N1處理、N4處理、N0處理、CK，與成熟期干物質(zhì)累積量有相同的趨勢。

2.3 夏玉米收獲期土壤硝態(tài)氮分布和累積

2018年和2019年，各個處理0～200 cm土層硝態(tài)氮質(zhì)量比均呈先增大后減小的趨勢(圖4)，N1處理兩年分別在深度80 cm和100 cm處達到最大，最大值分別為26.91 mg/kg和28.74 mg/kg，其他處理均在深度20 cm處達到最大，且在20 cm后逐漸減小，所有處理硝態(tài)氮含量都在深度200 cm處達到最低值。從圖4可看出，緩釋肥處理(N2、N3和N4)硝態(tài)氮主要集中在0～40 cm，從40 cm后硝態(tài)氮含量明顯降低，說明緩釋氮肥處理土壤中硝態(tài)氮主要殘留在表層，還可以被下季作物利用，可提高氮肥利用效率。普通氮肥處理(N1)硝態(tài)氮主要集中在60～120 cm處，說明N1處理氮肥存在淋失風(fēng)險，降低了氮肥利用效率。

由圖5(圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05))可知，0～200 cm土壤中硝態(tài)氮殘留總量隨施肥量的增加而增加，施肥量相同的N1和N2處理，N2處理硝態(tài)氮殘留量顯著降低，由大到小總體表現(xiàn)為N1處理、N2處理、N3處理、N4處理、N0處理、CK。2018年和2019年，0～40 cm土層硝態(tài)氮累積量最大的均為N2處理，較其他施氮處理提高16.45%～91.43%，雖然N3處理施氮量比N1處理降低35%，但0～40 cm土壤硝態(tài)氮含量比N1處理增加35.76%～36.17%。兩年試驗，在所有施肥處理中0～40 cm土層硝態(tài)氮累積量占0～200 cm土層硝態(tài)氮累積量比例最大的均為N3處理，分別為46.95%和55.11%，占比最低的均為N1處理，分別為23.18%和25.21%。N3處理0～40 cm土層硝態(tài)氮所占比例比其他施氮處理提高6.82%～118.60%，N2和N4處理0～40 cm土層硝態(tài)氮所占比例比N1處理提高78.54%～100.32%。說明緩釋氮肥可以顯著增加0～40 cm土層硝態(tài)氮含量，減小氮素淋失風(fēng)險，提高氮肥利用效率。

2.4 緩釋氮肥減施對玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表1可知，2018年和2019年，與CK和N0處理相比，其他施加氮肥的處理在穗長、穗粗、穗行數(shù)、產(chǎn)量等相關(guān)指標上均有顯著提高，且與CK和N0處理均有顯著差異。施加氮肥處理比不施肥處理(CK)增產(chǎn)54.21%～116.16%，比不施氮處理(N0)增產(chǎn)19.10%～71.63%。兩年試驗產(chǎn)量最高的均為N3處理，N2比N3處理略低，差異不顯著。與N1處理相比，由于N4處理施氮量只有N1的30%，故產(chǎn)量等相關(guān)因素均有所下降，但N2和N3處理的各項指標比N1處理均有不同程度的增加。在2018年試驗中，N2、N3處理相比N1處理，在穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量指標上沒有顯著差異，但在單穗籽粒質(zhì)量和產(chǎn)量指標上有顯著差異，其中，N2和N3處理比N1處理分別增產(chǎn)4.02%和4.61%，N4處理比N1處理減產(chǎn)18.12%。在2019年試驗中，N2、N3處理相比N1處理，各個指標均有所提高，N2和N3處理比N1處理分別增產(chǎn)8.27%和8.80%，N4比N1處理減產(chǎn)20.06%。兩年試驗中，各個處理夏玉米產(chǎn)量由大到小總體表現(xiàn)為N3處理、N2處理、N1處理、N4處理、N0處理、CK?？傮w趨勢與成熟期干物質(zhì)累積量相同。

表1 不同施氮處理下夏玉米的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.5 緩釋氮肥減施對夏玉米氮肥利用效率和吐絲期后氮素吸收量及轉(zhuǎn)運的影響

2018年和2019年，緩釋肥處理(N2、N3和N4)的氮素吸收效率和氮肥偏生產(chǎn)力均比N1處理有所提高，且隨著緩釋氮肥施氮量的下降，夏玉米的氮素吸收效率和氮肥偏生產(chǎn)力逐漸提高，均為N4處理最大，但由于N4處理夏玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)累積量等均比其他施氮處理小，所以綜合考慮，氮素吸收效率和氮肥偏生產(chǎn)力最優(yōu)的為N3處理，兩年試驗分別較N2處理提高54.61%和56.25%。N1～N4處理氮肥農(nóng)學(xué)利用率呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，兩年均為N3處理最大，分別為17.02、20.02 kg/kg，較其他施氮處理提高17.54%～84.00%，其中較N2處理提高35.24%和61.48%(表2)。施加氮肥可以顯著提高夏玉米吐絲期后氮素吸收量、營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運率。兩年試驗，吐絲期后氮素吸收量最大的分別為N2處理和N3處理，由于普通尿素前期釋放過快，吐絲期后植株能夠吸收的養(yǎng)分很少，所以N2、N3、N4處理吐絲期后氮素吸收量均比N1處理有所提高，兩年分別提高3.81%～26.10%和19.93%～33.25%。施加氮肥可以顯著提高夏玉米營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運率，且兩年試驗氮素轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運率最大的均為N3處理，分別較其他施氮處理提高18.10%～51.89%和17.34%～57.20%，其中較N2處理提高17.34%和18.10%。氮素轉(zhuǎn)運率由大到小總體表現(xiàn)為N3處理、N2處理、N1處理、N4處理、N0處理、CK。

表2 不同施氮處理下夏玉米的氮肥利用效率和吐絲期后氮素吸收量及轉(zhuǎn)運量

3 討論

3.1 緩釋氮肥減施對夏玉米地上部干物質(zhì)累積量的影響

作物產(chǎn)量是由作物干物質(zhì)量決定的[26]，作物干物質(zhì)量的提高是獲得籽粒高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)[27]。本研究表明，在玉米苗期，地上部干物質(zhì)累積量各處理之間無顯著差異，這可能是因為苗期玉米植株較小，所需養(yǎng)分較少，積累的干物質(zhì)相差不大。與普通氮肥相比，施等量緩釋氮肥的情況下可以顯著提高作物成熟期干物質(zhì)量，N2、N3處理的成熟期干物質(zhì)累積量較N1處理有顯著提高，緩釋氮肥減施70%時，由于每公頃氮含量僅有90 kg，干物質(zhì)累積量明顯降低，這與許海濤等[28]的研究結(jié)果相同。但趙歡等[29]研究發(fā)現(xiàn)，緩釋氮肥減量15%不會降低玉米成熟期的干物質(zhì)累積量，但當(dāng)緩釋氮肥減施30%時，玉米成熟期的干物質(zhì)累積量相比100%緩釋氮肥顯著降低，這可能是由玉米品種、試驗?zāi)攴莺驮囼灥攸c氣候條件不同造成的。本研究還發(fā)現(xiàn)，在拔節(jié)期N1處理干物質(zhì)累積量最大，但到了吐絲期及以后，干物質(zhì)量最大的為N2和N3處理，這與郭萍等[15]的研究結(jié)果相同，說明緩釋肥的肥力釋放需要一定的時間，導(dǎo)致夏玉米生育前期肥力不及普通氮肥，但生育后期氮肥供應(yīng)充足，使得緩釋氮肥處理夏玉米生長性狀超過普通氮肥處理。

3.2 緩釋氮肥減施對土壤硝態(tài)氮殘留的影響

氮肥施入土地后主要有3種去向：①直接被作物吸收利用。②在土壤內(nèi)以無機氮形式殘留。③以氨揮發(fā)、淋失或徑流等途徑流失[30]。過多的氮素損失會影響作物的生長，降低氮肥利用效率，甚至?xí)l(fā)嚴重環(huán)境問題[31]。由于緩釋肥具有緩慢釋放養(yǎng)分的特性，因此施加緩釋肥相比于普通氮肥可以顯著降低各土層中的硝態(tài)氮殘留量，降低向土壤深層淋失的風(fēng)險，同時降低地下水資源污染的風(fēng)險[32]。本研究表明，不施肥和不施氮處理，土壤中硝態(tài)氮含量兩年內(nèi)均保持最低水平，且隨著施氮量的增加，土壤中殘留的硝態(tài)氮量也隨之增加(圖5)，這與郭金金等[33]的研究結(jié)果一致。N1處理土壤中硝態(tài)氮主要集中在60～100 cm土層，并且隨著時間的推移，到下季作物時，硝態(tài)氮還會向更深層淋失，所以很難被下季作物利用[34]，而其他處理土壤中硝態(tài)氮主要集中在0～40 cm土層，能繼續(xù)被下季作物吸收利用。這是由于緩釋氮肥具有養(yǎng)分釋放慢的特性，使得緩釋肥釋放的養(yǎng)分能夠更加及時地被作物吸收利用，從而避免了養(yǎng)分下移的情況。而普通氮肥養(yǎng)分釋放過快，多余的養(yǎng)分不能被作物吸收，從而隨著雨水的下滲而被淋失到深層[35]。但于淑芳等[34]對小麥的研究發(fā)現(xiàn)，施用普通氮肥，硝態(tài)氮向下遷移主要集中在60 cm土層，這可能是由試驗地點、氣候或者作物種類等的差異造成的。本研究中，施用緩釋氮肥可以顯著降低0～200 cm土層中的硝態(tài)氮殘留量，同時還可以顯著提高0～40 cm土層硝態(tài)氮的占比，不僅有效地防止了氮素的淋失，還提高了作物的氮素吸收效率，這與周翔等[36]的研究結(jié)果一致。

3.3 緩釋氮肥減施對夏玉米產(chǎn)量的影響

在作物的生長過程中，氮肥的供應(yīng)量直接影響作物的生長及產(chǎn)量，合理的氮素運籌是提高作物產(chǎn)量、減少氮素流失的重要保障[37]。關(guān)于緩釋肥的增產(chǎn)效應(yīng)前人已做過大量研究，盧艷麗等[38]研究發(fā)現(xiàn)，緩/控釋肥能顯著增加玉米的產(chǎn)量，比常規(guī)施肥產(chǎn)量提高18.30%。史桂芳等[39]研究表明，施用控釋肥料與普通氮肥相同用量和減量20%時均有顯著增產(chǎn)效果。本研究發(fā)現(xiàn)施用緩釋氮肥與普通氮肥等量和減量35%情況下增產(chǎn)達顯著水平，原因是緩釋肥可以協(xié)調(diào)養(yǎng)分釋放時間和強度，使氮素緩慢釋放，使得夏玉米各生育期土壤中均有充足的氮素供應(yīng)，提高作物產(chǎn)量[40]。雖然N3處理比N2處理施氮量減少35%，但兩處理的產(chǎn)量及構(gòu)成因素并無顯著差異，這可能是因為施氮量為195 kg/hm2時，氮素供應(yīng)可以滿足夏玉米的需求，而施氮量提高到300 kg/hm2，只會使過多的養(yǎng)分殘留在土壤中，造成土壤硝態(tài)氮殘留過多(圖5)，氮素吸收效率降低等問題。而當(dāng)緩釋肥施用量減少70%時(N4)，氮素供應(yīng)不能滿足玉米的生長需要，導(dǎo)致減產(chǎn)，這與史桂芳等[39]的研究結(jié)果相同。

3.4 緩釋氮肥減施對夏玉米氮肥利用及轉(zhuǎn)運的影響

玉米籽粒中的氮素來源于兩部分：玉米吐絲期前儲存在玉米營養(yǎng)器官內(nèi)并在吐絲期后向籽粒轉(zhuǎn)運的氮素和吐絲期后植株直接吸收的氮素[24]，以上兩種方式是作物利用氮素的主要形式，明確作物氮素吸收和轉(zhuǎn)運的動態(tài)過程，是提高植株氮素利用效率的關(guān)鍵所在[41]。孫云保等[42]連續(xù)4年研究發(fā)現(xiàn)，控釋肥在減量30%條件下比普通氮肥顯著提高了作物氮素吸收效率且產(chǎn)量沒有降低，胡迎春等[22]研究表明，在黃土高原地區(qū)，氮肥減量下緩釋肥與普通氮肥配施可顯著提高作物氮肥農(nóng)學(xué)利用率，并保持較高的產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，100%緩釋氮肥與65%緩釋氮肥處理均可提高植株氮素累積量、氮素吸收效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力以及營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運率(表2)，這與劉詩璇等[20]的研究結(jié)果一致，這是因為緩/控釋肥能夠減緩氮素釋放速率，延長了釋放期，在一定程度上達到了氮肥后移的效果，這不僅滿足玉米整個生育期對氮素的需求，同時還能減少肥料損失，提高氮肥利用效率[35]。N3與N2處理相比，在氮肥減量35%后，反而提高了玉米植株的氮素吸收效率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運率，這是因為施氮量為195 kg/hm2是當(dāng)?shù)赜衩缀侠淼牡适┯昧?，?dāng)施氮量超過195 kg/hm2時，不但不會增產(chǎn)，反而會造成氮肥利用效率低等問題。當(dāng)緩釋氮肥施用量減少70%時(N4)，雖然提高了玉米氮素吸收效率和氮肥偏生產(chǎn)力，但是由于氮素供應(yīng)不足，玉米氮素累積量和產(chǎn)量明顯下降。

4 結(jié)論

(1)與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮N1處理相比，N2處理(100%緩釋氮肥)和N3處理(65%緩釋氮肥)的地上部干物質(zhì)量及氮素累積吸收量、氮素吸收效率、氮肥偏生產(chǎn)力、產(chǎn)量等指標均有顯著增加。

(2)兩年試驗，N2處理與N3處理的地上部干物質(zhì)累積量、氮素累積吸收量、產(chǎn)量無顯著差異，但N3處理的氮肥偏生產(chǎn)力較N2分別提高54.61%和56.25%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提高35.24%和61.48%，營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運率分別提高17.34%和18.10%，說明N3處理的氮素吸收利用效率更高。

(3)緩釋氮肥減施可以顯著降低0～200 cm土層的硝態(tài)氮殘留量，并且可以提高0～40 cm土層硝態(tài)氮的占比，兩年試驗，0～40 cm土層硝態(tài)氮占比最大的均為N3處理，較其他施氮處理提高6.82%～118.60%。

(4)綜合考慮氮素吸收效率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率以及夏玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)累積量、土壤硝態(tài)氮殘留量等因素，緩釋氮肥純氮施用量195 kg/hm2(N3處理)是該地區(qū)較優(yōu)的施肥方式。