李智華，馬振濤，高 蘭，任佰朝，趙 斌，劉 鵬，任 昊，張吉旺*

（1 山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院 / 作物生物學國家重點實驗室，山東泰安 271018；2 東平縣東平街道辦事處，山東泰安 271500）

尿素含氮量高 (45%～46%)，價格低廉，易于儲存運輸[1]，是黃淮海夏玉米生產(chǎn)中使用最廣泛的氮肥。但是其缺點也很明顯，尿素施用后短時間內(nèi)無法溶入土壤便會產(chǎn)生大量氨揮發(fā)損失，降低肥料利用率[2]，其肥料利用率僅在35%～45%[3]。尿素分次土施是大田作物的常規(guī)施肥措施[4]，但土施氮肥易通過硝酸鹽淋溶和氨揮發(fā)等途徑損失[5-6]，且費時費力，播撒不勻易造成局部土壤氮含量偏高/低，進而影響群體整齊度，導致產(chǎn)量下降[7]。噴灌施肥則能將灌溉與施肥相結合，隨水均勻施肥，充分發(fā)揮水肥耦合作用，提高水肥利用率。Gheysari 等[8]研究表明，噴灌施肥能保持玉米生長期間最佳的水氮水平，減少硝酸鹽浸出，增加地上部干物質(zhì)積累。生產(chǎn)中往往磷、鉀肥和少量氮肥作種肥施用，其余氮肥根據(jù)作物需肥情況，選擇水溶性氮肥隨灌溉進行追施[9-10]。

合理施用氮肥是促進氮素積累與轉運、降低無效氮損失、提高產(chǎn)量和氮素利用效率的重要手段。玉米的生長發(fā)育及最終產(chǎn)量直接受氮素吸收、同化和轉運的影響[11]，施氮量在300 kg/hm2以下時，隨氮施用量增加，玉米氮素積累量增加[12]。且氮肥施用顯著增加營養(yǎng)器官氮素轉運量和花后氮素同化量，但轉運效率會不同程度降低[13]。氮素利用和轉運效率高，籽粒產(chǎn)量則較高[14]。王旭敏等[15]發(fā)現(xiàn)，隨施氮量增加花前干物質(zhì)轉運量、轉運率及對籽粒的貢獻率呈先升高后降低的趨勢。此外，增加施氮量后氮素盈余增加，作物栽培管理中產(chǎn)生大量氮素盈余時，糧食產(chǎn)量不會增加甚至下降，氮素損失增加，環(huán)境代價增大[16]。合理的氮素管理能夠在氮素損失減少的情況下實現(xiàn)產(chǎn)量提升。

尿素硝酸銨溶液 (UAN)是集硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和酰胺態(tài)氮于一體的液態(tài)氮肥，已在歐美國家得到廣泛應用[17]。UAN 能與水以任意比例互溶，適合用于水肥耦合技術。施用UAN 較尿素可獲得更高的玉米產(chǎn)量和植株氮素積累量，并可有效降低土壤氮素殘留[18-19]。通過兩年田間試驗，研究UAN 不同噴施量對夏玉米產(chǎn)量及其構成、氮素積累與轉運和氮素盈余等的影響，以期為黃淮海夏玉米合理施用UAN 提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

田間試驗于2019、2020 年在山東省泰安市岱岳區(qū)馬莊鎮(zhèn) (35°99′ N，117°01′ E)進行，室內(nèi)試驗于作物生物學國家重點實驗室進行。試驗田土壤為壤土，播前0—20 cm 耕層土壤全氮含量2.17 g/kg，NO3--N含量 24.57 mg/kg，NH4+-N 含量 3.81mg/kg，有機碳含量12.6 g/kg，有效磷含量72.25 mg/kg，速效鉀含量180.03 mg/kg，容重1.31 g/cm3，田間持水量29.71%。該地區(qū)為溫帶大陸性季風氣候，2 年的種植區(qū)夏玉米生長季的溫度和降水條件如圖1 所示。

圖1 夏玉米生長季溫度和降水量 (2019—2020)Fig.1 Temperature and precipitation in summer maize growing season (2019-2020)

試驗設置3 個UAN (含N 32%)施用量：U1 (N 126 kg/hm2，減氮40%)、U2 (N 168 kg/hm2，減氮20%)和U3 (N 210 kg/hm2)，以尿素 (Ur，N 210 kg/hm2；含N 46%) 和不施氮 (N0) 處理為對照，每個處理3 次重復，小區(qū)面積333.1m2(9.6 m×34.7 m)。供試磷肥、鉀肥為過磷酸鈣 (P2O512%) 和硫酸鉀 (K2O 52%)，UAN 由魯西化工生產(chǎn)，其硝態(tài)氮∶銨態(tài)氮∶酰胺態(tài)氮為1∶1∶2 (質(zhì)量分數(shù)，m)，pH 為5.5～7.5。磷、鉀肥于播種前一次性撒施，旋耕入土，用量分別為P2O552.5 kg/hm2和K2O 67.5 kg/hm2。氮肥按照4∶6 的比例，于拔節(jié)、大喇叭口期追施。尿素采用傳統(tǒng)溝施方式，UAN 溶于灌溉水中噴施。微噴帶為1.5 寸，充水圓直徑40 mm，5 孔斜排分布，噴淋范圍3～3.5 m，每隔4 行玉米行間鋪設1 條微噴帶。施肥時的灌水量約10 mm，將UAN 輸入管道隨水噴施，尿素、對照處理噴灌量和噴灌次數(shù)均與UAN 處理相同。2019、2020 年玉米均為6 月15 日播種，10 月3 日收獲。供試品種為登海605 (DH605)和登海518 (DH518)，種植密度為75000 株/hm2，行距60 cm，株距22 cm。灌溉、耕作等其他田間管理措施同當?shù)匾话愀弋a(chǎn)田。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 氮素積累與轉運 分別于抽雄期 (VT)和成熟期 (R6)取樣，在每個處理中心地塊隨機選取有代表性的植株3 株。VT 時期將植株分為莖稈和葉片，R6 時期將植株分為莖稈、葉片、穗軸和籽粒，分別置烘箱內(nèi)105℃殺青30 min，然后65℃烘干至恒重，樣品烘干、粉碎后，采用H2SO4–H2O2聯(lián)合法消煮，測定植株含氮量，計算氮素積累與轉運。主要計算公式如下：

植株氮素積累量 (kg/hm2)= 植株含氮量 (%)×生物量 (kg/hm2)；

花后氮素積累量 (kg/hm2)=R6 時期氮素積累量-VT 時期氮素積累量；

花后氮素積累所占比例 (%)=花后氮素積累量/R6時期氮素積累量×100；

花后氮素吸收速率 [kg/(hm2·d)]=花后氮素積累量/花后天數(shù)；

營養(yǎng)器官氮素轉運量 (kg/hm2)=VT 時期氮素積累量-成熟期營養(yǎng)器官氮素積累量；

氮素轉運效率 (%)＝營養(yǎng)器官氮素轉運量/VT 時期營養(yǎng)器官氮素積累量×100；

氮素轉運對籽粒的貢獻率 (%)=營養(yǎng)器官氮素轉運量/成熟期籽粒氮素積累量×100；

花后氮素同化量 (kg/hm2)=成熟期籽粒氮素積累量-營養(yǎng)器官氮素轉運量；

氮素農(nóng)學利用率 (kg/kg) = (施氮小區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮小區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量；

氮素回收率 (%)= (施氮小區(qū)植株氮吸收量-不施氮小區(qū)植株氮吸收量)/施氮量×100[20]。

土壤氮盈余計算公式如下[21]：

土壤氮盈余 (kg/hm2)= (玉米播種前土壤無機氮量+肥料氮+土壤礦化氮)-收獲時植株地上部氮積累量；

土壤礦化氮 (kg/hm2)= (N0 處理收獲時土壤無機氮含量+N0 處理收獲時植株地上部氮積累量)-播種前N0 處理土壤無機氮量。

1.2.2 土壤NH4+-N 和NO3--N 含量 分別于拔節(jié)期(V6)、大喇叭口期 (V12)、抽雄期 (VT)、乳熟期(R3)、成熟期 (R6)，用土鉆隨機采集玉米行間有代表性的土壤樣品 (60 cm 土層)，分3 層 (每層20 cm)裝入透明袋，每個處理取3 處。將土壤樣品浸提 (浸提液為1 mol/L KCl 溶液)后用AA3 連續(xù)流動分析儀測定NH4+-N 和NO3--N 的濃度。

1.2.3 產(chǎn)量和凈收入 在R6 時期收獲并測定玉米產(chǎn)量，每小區(qū)收獲玉米中間 3 行，30 個果穗為1 個重復，共取3 個重復，測定千粒重、含水量，計算實際產(chǎn)量 (按14%含水率折算)。凈收入為糧食收入與生產(chǎn)成本之差。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 進行數(shù)據(jù)整理和計算偏差；運用IBM SPSS Statistics 19 軟件進行統(tǒng)計分析，其中方差分析為單因素方差分析 (ANOVA)，多重比較用Duncan法，平均值在0.05 水平的差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果與分析

2.1 UAN 施用量對夏玉米產(chǎn)量及其構成因素的影響

年份、品種、處理以及年份、品種與處理間的交互作用顯著影響了產(chǎn)量及其某些構成因素。2019年同一處理產(chǎn)量和穗粒數(shù)均高于2020 年，同一年份相同處理DH605 品種的產(chǎn)量和穗粒數(shù)均高于DH518品種。與尿素 (Ur) 相比，兩年兩個品種施用UAN(U3) 均顯著增加了夏玉米產(chǎn)量和穗粒數(shù)，且隨著UAN 施用量增加，產(chǎn)量和穗粒數(shù)均呈增加趨勢。對于DH605 品種，兩年間U3 的產(chǎn)量與Ur 相比分別增加了4.93%和8.48%，平均增加6.71%；DH518 品種則分別增加了10.04%和5.09%，平均增加7.57%。且相比于Ur，DH605 品種兩年U3 的穗粒數(shù)分別增加了4.35% 和6.91%，DH518 品種則分別增加了6.86%和3.09%。除2019 年DH518 品種外，U3 與Ur 的千粒重沒有顯著差異 (表1)。

表1 不同氮肥處理夏玉米產(chǎn)量及其構成因素 (2019 和2020 年)Table 1 Yield and yield components of summer maize under different fertilization treatments in 2019 and 2020

2.2 UAN 施用量對夏玉米氮肥利用效率的影響

與Ur 相比，U3 顯著增加了氮素回收率和氮素農(nóng)學利用率 (圖2 和圖3)。隨UAN 施用量增加，氮素回收率也增加，以U3 最高，但DH518 品種U2與U3 氮素回收率無顯著差異。與Ur 處理相比，U3處理DH605 和DH518 兩年分別平均提高氮素回收率20.78 和19.22 個百分點。兩年間DH605 品種U2較Ur 的氮素回收率分別高出10.40 和11.26 個百分點，DH518 品種則分別高出13.38 和12.78 個百分點。U1 與Ur 氮素回收率多無顯著差異。氮素農(nóng)學利用率與氮素回收率變化總體趨勢基本一致，除2020 年DH605 品種外，U2 與U3 氮素農(nóng)學利用率無顯著差異。與Ur 相比，U3 處理DH605 和DH518 兩年分別平均增加了氮素農(nóng)學利用率4.57 和4.99 kg/kg。兩年間DH605 品種U2 較Ur 的氮素農(nóng)學利用率分別增加了1.97 和1.86 kg/kg，DH518 品種分別增加了4.02 和2.46 kg/kg。

圖2 不同氮肥處理夏玉米氮素回收率 (2019 和2020 年)Fig.2 Nitrogen recovery rate of summer maize under different fertilizer treatments in 2019 and 2020

圖3 不同氮肥處理兩品種夏玉米氮素農(nóng)學利用率 (2019 和2020 年)Fig.3 Nitrogen agronomic efficiency of summer maize under different nitrogen fertilizer treatments in 2019 and 2020

2.3 UAN 施用量對夏玉米氮素積累與轉運特性的影響

2.3.1 UAN 施用量對夏玉米氮素積累特性的影響

年份、品種以及年份與品種間的交互作用顯著影響了氮素積累特性。2019 年同一處理的干物質(zhì)積累量高于2020 年，而R6 時期氮素積累量和花后氮素積累量均低于2020 年，同一年份相同處理DH605品種R6 時期氮素積累量高于DH518 品種。處理、處理與年份間的交互作用對夏玉米干物質(zhì)、氮素積累量和花后氮素積累量影響顯著。隨UAN 施用量的增加，兩品種玉米植株干物質(zhì)積累量、氮素積累量和花后氮素積累量均呈增加趨勢，以U3 最大，顯著高于Ur。2020 年U2 與Ur 的干物質(zhì)積累量、R6 時期氮素積累量、花后氮素積累量沒有顯著差異，但2019 年顯著高于Ur。與Ur 相比，DH605 品種U3兩年間R6 時期氮素總積累量分別增加了14.48%和24.62%，DH518 品種則分別增加了18.34%和19.55%。DH605 品種U3 兩年間花后氮素積累量較Ur 分別增加了16.22%和34.31%，DH518 品種則分別增加了26.39%和24.56%；花后氮素吸收速率與花后氮素積累量變化規(guī)律一致，花后氮素積累占比各處理間沒有明顯規(guī)律 (表2)。

2.3.2 UAN 施用量對夏玉米氮素轉運特性的影響

年份、品種以及年份與品種間的交互作用對夏玉米氮素轉運量、籽粒氮素積累量和開花后氮素同化量影響顯著。2019 年同一處理的營養(yǎng)器官氮素轉運量、籽粒氮素積累量和開花后氮素同化量均低于2020 年，同一年份相同處理DH605 品種的營養(yǎng)器官氮素轉運量高于DH518 品種。處理、處理與年份間的交互作用對夏玉米營養(yǎng)器官氮素轉運量、籽粒氮素積累量和開花后氮素同化量影響顯著，處理與品種間的交互對營養(yǎng)器官氮素轉運量和籽粒氮素積累量影響顯著，三因素交互則對營養(yǎng)器官氮素轉運量影響顯著。但兩年中無論哪一品種，隨UAN 施用量增加，夏玉米營養(yǎng)器官氮素轉運量、籽粒氮素積累量和開花后氮素同化量均呈增加趨勢。U3 的氮素轉運量顯著高于Ur (除2019 年的DH518 品種外)，兩年間DH605 品種U3 較Ur 氮素轉運量分別增加了17.52%和21.07%，2020 年DH518 品種的U3 則增加了13.06%。2019 年U2 較Ur 的氮素轉運量無顯著差異，而2020 年顯著增加。兩年間DH605品種U3 籽粒氮素積累量較Ur 分別增加了12.91%和28.95%，DH518 品種則分別增加了8.77% 和21.08%。除2019 年DH518 品種外，U2 籽粒氮素積累量較Ur 雖有增加但沒有達到顯著性水平。兩年間DH605 品種U3 較Ur 的花后氮素同化量分別提高了8.37%和35.45%，DH518 品種則分別提高了21.13%和24.98%。U2 花后氮素同化量較Ur 雖有增加但沒有達到顯著性水平 (除2019 年DH518 品種U2 較Ur 顯著增加外)。就氮素轉運效率和氮素轉運對籽粒的貢獻率而言，并沒有呈現(xiàn)出隨UAN 施用量增加而增加的趨勢，反而最高施氮量獲得較低的貢獻率 (表3)。

表3 不同氮肥處理夏玉米氮素轉運特性Table 3 Nitrogen reallocation characteristics of summer maize under nitrogen fertilizer treatments

2.4 UAN 施用量對夏玉米土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響

2019 年，至R3 時期，0—60 cm 土層U2 和U3處理的NO3--N 含量始終處于較高水平，保證了玉米生長氮素營養(yǎng)的供給；20—60 cm 土層噴施UAN 處理呈現(xiàn)由VT—R3 階段NO3--N 含量增加，R3—R6階段降低的規(guī)律，而40—60 cm 土層VT 時期后Ur處理的土壤NO3--N 含量則呈現(xiàn)增加趨勢，且Ur 處理的0—20 cm 土層VT—R6 階段NO3--N 含量明顯下降，至R6 時期顯著低于噴施UAN 處理。2020年，隨夏玉米生育進程的推進，0—40 cm 土層土壤NO3--N 含量呈下降趨勢，40—60 cm 土層則呈上升趨勢，各土層Ur 在各時期土壤NO3--N 含量均處于較高水平。兩年中噴施UAN 處理較溝施尿素處理降低了R6 時期40—60 cm 土層NO3--N 含量 (除2019 年的U2 處理外)，降低了土壤NO3--N 淋失的潛在風險。

2019 和2020 年夏玉米生長期間0—20 cm 土層NH4+-N 含量呈現(xiàn)相似規(guī)律，Ur 和U3 的NH4+-N 含量處于較高水平。隨著生育進程的推進，0—20 cm 土層NH4+-N 含量基本呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，各處理在V12 或VT 時期達到最大值，R6 時期降至最小值。2019 年20—40 和40—60 cm 土層NH4+-N 含量波動規(guī)律基本一致，V12 時期出現(xiàn)最大值，噴施UAN 處理NH4+-N 含量顯著高于Ur (圖4)。

圖4 夏玉米生育期不同氮肥處理土壤NO3--N 和NH4+-N 含量 (2019 和2020 年)Fig.4 Soil NO3--N and NH4+-N content under different treatments during maize season in 2019 and 2020

2.5 UAN 施用量對夏玉米土壤氮素盈余的影響

由圖5 可知，兩年兩品種試驗Ur 處理土壤氮素盈余均顯著高于噴施UAN 處理。2019 年，提高UAN 施用量顯著增加了土壤氮盈余量，DH605 品種和DH518 品種U3 氮素盈余分別較U1 增加了36.68%和24.18%，但仍較Ur 處理分別減少了18.73% 和20.88%，而U2 則較U3 處理分別減少了12.75%和13.36%。2020 年，UAN 各施用量間土壤氮素盈余無顯著差異，DH605 品種和DH518 品種U3 氮素盈余較Ur 處理分別降低了34.17%和28.78%。最終，相較于Ur，U3 處理DH605 和DH518 兩年分別平均降低土壤氮素盈余43.63 和40.36 kg/hm2，U2 則分別平均降低48.25 和51.91 kg/hm2。

圖5 不同氮肥處理土壤氮盈余 (2019 和2020 年)Fig.5 Soil nitrogen surplus of each fertilizer treatment in 2019 and 2020

2.6 UAN 施用量對夏玉米糧食收入、生產(chǎn)成本、凈收入和增益的影響

產(chǎn)量與糧食收入成正比，U3 處理糧食收入最高，U2 處理次之，均高于Ur 處理。生產(chǎn)成本的差異主要體現(xiàn)在氮肥成本和其它成本 (施肥人工)上，相同氮肥用量UAN 成本高于尿素，而溝施尿素勞動力成本高于噴施UAN。綜合考慮糧食收入和生產(chǎn)成本，U3 處理凈收入最高，兩年間DH605 品種平均較Ur 處理增益11.75%，DH518 品種則平均增益13.61%；U2 處理次之，兩年DH605 品種平均較Ur 增益3.85%，DH518 品種則平均增益6.82%；U1 凈收入最低，兩年DH605 品種平均較尿素增益-1.35%，DH518 品種則平均增益-1.74% (表4)。

表4 不同施肥處理夏玉米兩年平均糧食收入、生產(chǎn)成本和收益Table 4 Grain income, cost and benefit of summer maize on two year average under different fertilizer treatments

3 討論

3.1 尿素硝酸銨液體肥增加夏玉米產(chǎn)量

氮肥施用是玉米高產(chǎn)的前提條件，一定范圍內(nèi)，氮肥用量與產(chǎn)量呈正相關關系。Liu 等[22]研究指出，采用優(yōu)化綜合農(nóng)藝管理模式，在0～184.5 kg/hm2范圍內(nèi)，施氮量增加，產(chǎn)量隨之增加。本研究結果表明，UAN 施用量在210 kg/hm2以內(nèi)，產(chǎn)量隨施氮量增加而增加。與傳統(tǒng)施肥相比，灌溉施肥將分離的水肥轉變?yōu)橐惑w，改善了土壤條件，保證了養(yǎng)分均衡供應[23]。白珊珊等[24]研究表明，微噴施肥可分別提高冬小麥和夏玉米的產(chǎn)量7.9%和17.1%。相同氮量和施氮方式施用UAN 相比尿素可增加玉米產(chǎn)量和植株吸氮量，其增產(chǎn)原因可歸結為禿頂長的減少和穗粒數(shù)的增加[25]。本研究表明，相同施氮量噴施UAN 較溝施尿素分別提高了DH605 品種和DH518品種玉米產(chǎn)量6.71%和7.57%，增加凈收益11.75%和13.61% (表1 和4)，減氮20% (U2)的產(chǎn)量水平與溝施尿素處理無顯著差異 (表1)，U2 下DH605 品種和DH518 品種凈收益分別增加3.85% 和6.82%(表4)。施用UAN 增加產(chǎn)量主要得益于穗粒數(shù)的增加而不是千粒重的改變 (表1)。

環(huán)境變化對穗粒數(shù)影響較大，千粒重則受遺傳影響較大[26]。2019 和2020 年玉米生育期內(nèi)日平均降雨分別為2.91 和6.85 mm，降雨差異以及光照差異可能是灌溉條件下2019 年兩個品種夏玉米產(chǎn)量、穗粒數(shù)高于2020 年的原因。DH605 灌漿期較DH518長，穗長 (18 cm)也長于DH518 (16.7 cm)[27-28]，提供了更多小花著生和發(fā)育空間，是DH605 品種穗粒數(shù)和產(chǎn)量更高的重要原因。

3.2 尿素硝酸銨液體肥增加夏玉米氮素積累和轉運量

植株氮素的積累和轉運在各個生育階段均會發(fā)生，早期植株吸收的氮素主要用于葉片和莖稈生長，生殖期 (吐絲期)開始后吸收的氮素則更多供給籽粒建成。且隨著植株衰老，玉米吸氮能力下降，葉片和莖稈中的氮素向籽粒轉運增加[13,29]，因此，營養(yǎng)體氮素的轉運以及吐絲后吸收的氮都對籽粒氮積累有所貢獻[30]。本研究中，營養(yǎng)器官氮素轉運量隨UAN 施用量的增加而增加，但氮素轉運率和氮素轉運對籽粒的貢獻率沒有增加 (表3)?；ê筠D運的氮對籽粒的貢獻受施氮水平和基因型的影響，一定范圍內(nèi)施氮水平越高，氮素吸收量、轉運量和花后同化量越多[31-33]。然而，高的花后氮積累會抑制氮素轉運，并導致分配給籽粒的轉運氮減少，轉運氮素對籽粒的貢獻率降低[34]，且當吐絲后氮吸收本身不足以滿足穗中氮需求時，可通過氮素轉運來滿足[35]。增加氮供應可能降低花前積累氮的轉運效率，增加營養(yǎng)器官中氮殘留量[36-37]。

本研究中，噴施UAN 較傳統(tǒng)溝施尿素顯著增加了氮素轉運量、籽粒氮素積累量和總氮積累量。與尿素相比，UAN 多元性氮形態(tài)更有利于玉米吸收利用，且不同氮形態(tài)可協(xié)調(diào)速效、中效和長效供肥[19]。王旭明等[38]研究表明，向玉米供應兩種形態(tài)的氮 (NH4+-N和NO3--N)能夠促進植株生長發(fā)育和產(chǎn)量提高，增加植株總重量，改善干物質(zhì)向籽粒的分配。且UAN 在促進根系生長，增強根系抗氧化物酶活性、延緩根系衰老方面效果顯著[39]。加之灌溉施肥相結合，將液態(tài)氮肥的優(yōu)勢充分發(fā)揮，同時為植株吸收土壤中的氮素提供合適環(huán)境條件，促進氮素積累和群體生物量建成，進而改善籽粒發(fā)育和產(chǎn)量形成。

土壤水分條件是影響植株干物質(zhì)和氮素積累轉運的重要因素，適當干旱有利于維持群體光合并增加干物質(zhì)積累量及產(chǎn)量[40]，而充足的土壤水分則有利于氮素的吸收和轉運[41]。兩季的降雨差異通過調(diào)節(jié)土壤水分含量影響干物質(zhì)和氮素吸收轉運狀況。品種對夏玉米干物質(zhì)和氮素積累差異影響極顯著，DH605更長的生育期和更高的株高是其干物質(zhì)和氮素積累量更高的重要原因[28,42]。

3.3 尿素硝酸銨溶液噴施提高夏玉米氮肥利用效率、降低深層土壤硝態(tài)氮含量

植物系統(tǒng)從土壤中回收利用的氮多數(shù)低于施氮量的50%[43]。施氮量增加，氮肥利用效率降低[44-46]。另有研究則表明，施氮量增加，氮肥利用效率先增加后降低[47-48]。本研究中，在施N210 kg/hm2以內(nèi)，隨UAN 施用量增加，氮素回收率和氮素農(nóng)學利用率增加，但UAN 施N 量168 和210 kg/hm2處理間差異不顯著，若繼續(xù)增加UAN 施用量，氮肥利用效率可能顯著降低。噴施UAN (U3) 較傳統(tǒng)溝施尿素(Ur)顯著提高了氮素回收率和氮素農(nóng)學利用率，降低了R6 時期土壤深層NO3--N 含量，減弱了氮素淋失風險。前人研究表明，施用UAN 能夠改善玉米對氮素營養(yǎng)的吸收和利用，在促進玉米產(chǎn)量和氮肥利用效率提高方面有積極影響[19,49-51]，UAN減量施用，土壤中NO3--N 向地下淋洗速率減慢[51]。此外，應用微噴施肥也能顯著提高氮肥利用效率[52]，降低深層土壤NO3--N 含量，減少養(yǎng)分淋失[24]。傳統(tǒng)溝施將尿素集中施于肥料溝，尿素遇水溶解后土壤局部氮濃度迅速增加，氮素更易隨水下移，加劇了淋失風險。

3.4 尿素硝酸銨溶液噴施降低夏玉米土壤中氮素盈余

所有處理中，Ur 處理氮素盈余最高，而植株氮素吸收量較低 (表2)，深層土壤硝態(tài)氮含量較高(圖4)，表明Ur 有較多的氮素沒有被利用，而是損失在環(huán)境中，其較低的氮肥利用效率和氮肥農(nóng)學利用效率也證實了這一觀點。前人研究表明，施用尿素較UAN 產(chǎn)生更多氣態(tài)氮損失。UAN 中占比25%的NO3--N 不以氨揮發(fā)的形式流失，氨揮發(fā)損失風險低于尿素。且尿素以傳統(tǒng)溝施方式施用，施入土壤中呈條帶狀分布，尿素水解局部pH 升高，導致氨揮發(fā)損失風險加劇[53]。此外，以UAN 為氮源產(chǎn)生的N2O 累積排放量低于尿素[54]。施用UAN 呈現(xiàn)較低的土壤氮素盈余，顯著提高氮效率，促進植株對氮素的吸收。前人研究表明，隨著施氮量增加，土壤氮素盈余呈增加趨勢[55]。本研究中，U1 土壤氮素盈余最低，這主要是由于其較低的施氮量。2019 年，隨UAN 施氮量的增加，土壤氮素盈余呈增加趨勢，氮肥施用量增加供給植株可吸收氮增加的同時加劇了氮素流向環(huán)境的風險。而2020 年U2 和U3 土壤氮素盈余處于較低水平，高施氮量下的低氮素盈余量可能與UAN 處理較高的氮吸收有關。

4 結論

在氮施用量較傳統(tǒng)用量減少20%的前提下，結合噴灌施用尿素硝酸銨溶液促進了玉米氮素積累和再分配，在保證產(chǎn)量的同時，顯著增加了氮素回收率和氮素農(nóng)學利用率，降低了土壤NO3--N 淋失的潛在風險和土壤氮素盈余，實現(xiàn)夏玉米生產(chǎn)減肥增效的目標。