摘要：膜下滴灌技術能夠使玉米適應更復雜的種植環(huán)境，實現(xiàn)玉米水肥需求的目標。通過研究甘肅引黃灌區(qū)制種玉米適宜的施氮量和灌水量，為建立制種玉米水肥一體化灌溉施肥技術提供參考。以制種玉米洰豐19為研究對象，設計不同灌水量和施氮量對膜下滴灌玉米生長及產(chǎn)量的影響。結果表明，灌溉量和施氮量對玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟效益有促進作用，施氮量225 kg/hm2、灌水量3 750 m3/hm2時，玉米的產(chǎn)量最高，為6 639.0 kg/hm2，較不施氮肥增產(chǎn)104.67%；施氮量225 kg/hm2、灌水量3 000 m3/hm2時玉米產(chǎn)量6 539.5 kg/hm2，較不施氮肥增產(chǎn)101.60%。考慮高水氮高投入和經(jīng)濟效益時，施氮量225 kg/hm2、灌水量3 000 m3/hm2時的純收入最高，達27 439.5元/hm2；施氮量225 kg/hm2、灌水量3 750 m3/hm2時純收入27 286.5元/hm2。綜合形態(tài)指標和經(jīng)濟性狀，膜下滴灌條件下，施氮量225 kg/hm2、灌水量3 000 m3/hm2時的制種玉米的效益較好，同時還可以避免水肥資源浪費，符合節(jié)水節(jié)肥理念。

關鍵詞：水氮運籌；制種玉米；產(chǎn)量；經(jīng)濟效益

中圖分類號：S513；S147.2 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）11-1025-07

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.11.009

Effects of Water and Nitrogen Managementon the Growth and Yield of

Seed Maize with Drip Irrigation under Film

SUN Hezhe， CUI Yunling， ZHANG Liqin， SHI Duopeng

（Institute of Soil， Fertilizer and Water-saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences，

Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： Drip irrigation under film technology enables maize to adapt to more complex planting environments and achieve the goal of meeting water and fertilizers demand in maize. In order to explore the optimal amount of water and nitrogen on seed-producing maize LqjcEJWJLhRvr90MObQU8Q==in Yellow River irrigating area of Gansu so as to provide a basis for integrated water-fertilizer irrigation techniques， a study was conducted using the seed corn variety Jufeng 19 as the material to analyze the effects of different irrigation and nitrogen levels on maize growth and seed yield with drip irrigation under film. Results showed that both irrigation and nitrogen application levels could have promoting effects on maize yield and economic benefits. When nitrogen application rate was 225 kg/ha and irrigation amount was 3 750 m3/ha， the yield reached its peak at 6 639.0 kg/ha， a 104.67% increase over no nitrogen application. When nitrogen application rate was 225 kg/ha and irrigation amount was 3 000 m3/ha， the yield was 6 539.5 kg/ha， a 101.60% increase over no nitrogen application. Economic benefits were maximized with 225 kg/ha nitrogen and 3 000 m3/ha irrigation， reaching a net income of 27 439.5 Yuan/ha. When nitrogen application rate was 225 kg/ha and irrigation amount was 3 750 m3/ha， the net profit was 27 286.5 Yuan/ha. In summary， seed maize has good benefits when nitrogen application is 225 kg/ha and irrigation amount is 3 000 m3/ha. This can also avoid the waste of water and fertilizer resources， in line with the concept of water and fertilizer conservation.

Key words： Water and nitrogen management; Seed maize; Output; Economic benefit

甘肅引黃灌區(qū)是西北的主要灌區(qū)之一，利用黃河水提灌是發(fā)展當?shù)剞r(nóng)業(yè)的重要保障［1 ］，降水量少，蒸發(fā)量大，也是我國重要的玉米種植產(chǎn)區(qū)。受多種因素的影響，該產(chǎn)區(qū)的制種玉米的水資源供需矛盾突出。膜下滴灌技術是將傳統(tǒng)的滴灌技術與覆膜技術相結合，使玉米能夠適應更復雜的種植環(huán)境，實現(xiàn)玉米水肥需求的目標［2 ］。膜下滴灌條件下施肥管理對玉米的產(chǎn)量影響很大，氮磷鉀肥的合理施用可以有效提高玉米的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益［3 ］。李哲等［4 ］發(fā)現(xiàn)，膜下滴灌少量多次的施肥方式可以促進玉米的生長、提高玉米產(chǎn)量。滴灌條件下的水肥一體化技術，可以實現(xiàn)對灌溉量、施肥量，以及灌溉施肥時間的把控，提高水分、養(yǎng)分利用效率，有效降低化肥損耗和土壤表面水分的蒸發(fā)。

合理的灌溉和施肥是增加玉米產(chǎn)量、改善玉米品質的有效途徑［5 ］。氮是作物生長和生產(chǎn)力的主要養(yǎng)分，在作物生產(chǎn)中有效利用氮肥對于獲得最佳作物生產(chǎn)力至關重要［6 ］。灌溉是促進玉米的生理生長以及延緩干旱迫使減產(chǎn)的有效措施［7 ］。因此，優(yōu)化灌溉量和施肥量對作物的可持續(xù)農(nóng)業(yè)管理至關重要［8 ］。了解灌溉與施氮量的耦合效應，以及作物有效利用水氮的能力，對于提高水分和氮的利用效率，同時保持高產(chǎn)具有至關重要的意義［9 ］。針對甘肅引黃灌區(qū)多年來肥料過度使用造成的環(huán)境污染問題，以及近年來水資源越來越緊缺的現(xiàn)狀，我們開展了膜下滴灌條件下制種玉米氮肥施用量和灌溉量的研究，探尋甘肅引黃灌區(qū)制種玉米合理的氮肥施用量和灌溉量，為建立制種玉米水肥一體化灌溉施肥技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗在甘肅省景泰縣條山農(nóng)場（104° 06′ E，37° 21′ N）進行，當?shù)爻Ｄ隁夂蚋稍?，日照充足、雨水稀少且晝夜溫差大，年平均氣?.25 ℃，無霜期141 d左右，年均降水量185.6 mm，溫帶干旱型大陸氣候。試驗區(qū)土壤為砂壤土，耕層（0～20 cm）土壤含有機質14.41 g/kg、水解氮85.18 mg/kg、速效磷62.95 mg/kg、速效鉀249.2 mg/kg、全鹽0.69 g/kg，pH為8.54。

1.2 供試材料

供試制種玉米品種為洰豐19，由甘肅農(nóng)墾良種有限責任公司提供。

1.3 試驗設計

試驗采用兩因素裂區(qū)設計，主區(qū)為施氮水平，分別為不施氮處理（N0）、施氮量225 kg/hm2（N1）、施氮量300 kg/hm2（N2）3個水平；副區(qū)為灌水量，分別為2 250 m3/hm2（W1）、3 000 m3/hm2（W2，前期試驗篩選出的較優(yōu)灌水量）、3 750 m3/hm2（W3），共7個處理（表1）。采用完全隨機區(qū)組排列，重復3次，小區(qū)面積60 m2（10 m×6 m）。于2022年4月10日采用膜下滴灌方式種植玉米，株距19 cm，行距50 cm，密度10.5萬株/hm2。以SODm尿素（N 46%）為氮源、磷酸為磷源、硫酸鉀為鉀源，施磷量（P2O5）75 kg/hm2，施鉀量（K2O）45 kg/hm2。氮肥和磷肥分別于拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、灌漿期施入30%、30%、20%、20%，鉀肥分別于大喇叭口期、抽雄期各施入50%。全生育期滴水10次，分別于拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄吐絲期、灌漿期滴入10%、25%、45%、20%（表1），分別于拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄吐絲期、灌漿期滴1、3、4、2次。于9月18日收獲，其余管理同當?shù)卮筇铩?/p>

1.4 測定項目和方法

1.4.1 玉米株高、莖粗和葉面積的測定 于玉米拔節(jié)期在各小區(qū)選擇5株長勢均勻的植株做好標記，分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期和收獲期用卷尺測定玉米的株高、用游標卡尺測定莖粗，用直尺測定玉米葉片的葉長（L）和最大葉寬度（W）。

玉米單片葉面積=L×W×0.75

式中，0.75是由葉片的外形確定的修正系數(shù)。

1.4.2 地上干物質積累量測定 于玉米的拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期和收獲期分別取3株代表性植株，稱鮮重，然后105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒重。用電子天平測定其干物質積累量。

1.4.3 產(chǎn)量構成及產(chǎn)量 玉米收獲期統(tǒng)計各個小區(qū)的成穗數(shù)，取10株代表性植株，自然風干后記錄玉米的穗位高、穗長、穗粗、穗粒重和百粒重。折算籽粒產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2019和SPSS 26.0對數(shù)據(jù)進行計算和統(tǒng)計分析，不同處理之間數(shù)據(jù)的差異顯著性采用Duncan多重比較。

2 結果與分析

2.1 水氮運籌對制種玉米形態(tài)指標的影響

2.1.1 水氮運籌對玉米株高的影響 株高能夠反映玉米生長狀況。從各處理對玉米關鍵生育期株高的影響（圖1）可以看出，除了N0W2（CK）、N2W1處理外，其余處理株高隨生育期的延長持續(xù)增長，在拔節(jié)期至大喇叭口期增幅較大，之后增幅平緩。除N2W3處理外，拔節(jié)期各施氮處理間株高差異不顯著，均與N0W2（CK）差異顯著；大喇叭口期、吐絲期和收獲期各施氮處理間差異不顯著，均與N0W2（CK）差異顯著。在同一灌溉水平下，玉米株高隨著施氮量的增加而略有增減，影響不大。氮肥水平一定時，各施氮處理灌水量對玉米株高影響不明顯。與N0W2（CK）相比，施氮對拔節(jié)期和收獲期玉米的株高影響較大，N1W1、N1W3、N2W2、N1W2處理的拔節(jié)期株高分別增加44.61%、50.62%、52.63%、44.49%，收獲期分別增加33.33%、31.67%、31.74%、31.08%。表明適量的氮肥能夠使玉米的株高增加，施氮量過高或過低均會影響玉米的株高。

2.1.2 水氮運籌對玉米莖粗的影響 從不同灌水量和施氮量對玉米莖粗的影響（圖2）可知，莖粗隨著生育期的延長，N1W1、N2W1、N2W3、N0W2（CK）處理呈先增長再降低的趨勢，N1W2、N2W2、N1W3處理呈逐漸降低的趨勢。拔節(jié)期和吐絲期，玉米莖粗處理間差異不顯著；大喇叭口期N2W2處理與N0W2（CK）差異顯著，與其余各處理差異均不顯著；收獲期，除N0W2（CK）與N1W1處理差異顯著，與其余各處理差異不顯著。氮肥水平一定時，灌水量對玉米的莖粗影響不大，收獲期施氮量為N2時的莖粗隨灌水量的增加而增加，其余各生育期施氮量為N2時的莖粗隨灌水量的增加先增加后降低。灌水量相同時，除灌水量為W3外，玉米莖粗隨施氮量的增加而增加。施氮對玉米大喇叭口期和收獲期莖粗的影響較大，以N2W2處理表現(xiàn)較優(yōu)，與N0W2（CK）相比，大喇叭口期增加18.58%，收獲期增加20.60%。說明N2W2處理的水氮運籌方式有利于促進玉米莖粗的生長。

2.1.3 水氮運籌對玉米葉面積的影響 葉面積與光合、蒸騰及呼吸等諸多生理指標密切相關，對作物的產(chǎn)量有一定的影響。由圖3可知，各處理玉米的葉面積隨生育期的延長呈先增加再降低的趨勢。除拔節(jié)期外，其余生育期各處理的葉面積均高于N0W2（CK）。施氮量為N1時，隨著灌水量的增加大喇叭口期和吐絲期玉米葉面積逐漸增加，拔節(jié)期和收獲期的葉面積先增加再降低；施氮量為N2時，隨著灌水量的增加玉米大喇叭口期和吐絲期的葉面積先增加再降低，收獲期的葉面積持續(xù)增加。灌水量相同時，隨施氮量的增加拔節(jié)期的葉面積先增加再降低，其余各生育期的葉面積均持續(xù)增加。大喇叭口期和吐絲期的葉面積均以N2W2處理最大，收獲期以N2W3處理的葉面積最大。表明高水氮條件能增加收獲期玉米的葉面積。

2.1.4  水氮運籌對玉米地上部干物質的影響 水和氮對制種玉米干物質的積累有著至關重要的影響。由圖4可知，隨著生育期的推進，各處理地上部干物質逐漸增大，在拔節(jié)期至吐絲期，干物質的積累相對較??；吐絲期至收獲期干物質積累增幅最大。拔節(jié)期N1W3處理與其余處理差異顯著；大喇叭口期N1W3處理與N1W1處理差異顯著，與其余各處理差異不顯著；吐絲期和收獲期各處理間差異不顯著。當施氮量為N1時，各生育期的玉米的干物質隨著灌水量的增加持續(xù)增加；當施氮量為N2時，隨著灌水量的增加拔節(jié)期和大喇叭口期玉米的干物質逐漸降低，吐絲期和收獲期先增加再降低。灌水量相同時，除灌水量為W3外，施氮能使玉米的干物質呈不同程度的增加。收獲期N1W3、N2W2、N1W2處理的玉米干物質積累量分別比N0W2（CK）增加了38.36%、34.09%、25.79%?？梢?，不同處理各生育階段以N1W3處理的水氮運籌方式有利于玉米地上部干物質的積累?？傊?，施氮和灌水均能使玉米的干物質不同程度地增加，但過多的灌水和施肥反而不利于玉米生長，使玉米干物質降低。

2.2 水氮運籌對制種玉米經(jīng)濟性狀的影響

由表2可知，水氮運籌下灌水量為W1和W2處理時的穗粒重、穗位高、穗粗和百粒重均隨著施氮量的增加而增加。隨著灌水量的增加，玉米的經(jīng)濟性狀在施氮量為N1時逐漸增加，施氮量為N2時先增加再減少。穗位高以N2W2處理最高，為93.5 cm，較N0W2（CK）增加15.86%；其次是N1W3處理，為89.6 cm，較N0W2（CK）增加11.03%。N2W2處理與N1W3、N2W1處理差異不顯著，與其余處理差異顯著。玉米穗長為14.5～16.3 cm，各處理差異不顯著。穗粗以N2W2處理最粗，為45.1 cm，較N0W2（CK）增加4.64%；其次是N2W1、N1W3處理，均為44.3 cm，較N0W2（CK）增加2.78%。N2W2、N1W3、N2W1處理間差異不顯著，與N1W1處理差異顯著，與其余處理差異不顯著。穗粒重以N1W3處理最高，為84.2 g，較N0W2（CK）增加28.35%；其次是N2W2處理，為81.9 g，較N0W2（CK）增加24.85%；各處理間差異顯著。百粒重以N2W2處理最高，為35.73 g，較N0W2（CK）增加3.21%；其次是N1W3處理，為35.42 g，較N0W2（CK）增加2.31%。百粒重各處理間差異不顯著?？梢?，N2W2處理的經(jīng)濟性狀相對較優(yōu)。過量的灌水和施氮反而使得玉米的穗位高、穗長、穗粗、穗粒重和百粒重均降低。

2.3 水氮運籌對制種玉米產(chǎn)量的影響

水氮運籌對制種玉米產(chǎn)量有顯著的影響（表3）。不同的灌水和施氮條件下，制種玉米的產(chǎn)量存在顯著差異。與N0W2（CK）相比，其余各處理的產(chǎn)量顯著增加，增產(chǎn)334.7～3 395.2 kg/hm2，增幅為10.32%～104.67%。其中N1W3處理的產(chǎn)量最高，為6 639.0 kg/hm2，較N0W2（CK）增產(chǎn)104.67%；其次是N1W2處理，為6 539.5 kg/hm2，較N0W2（CK）增產(chǎn)101.60%；N0W2（CK）的產(chǎn)量最低，為3 243.8 kg/hm2。N1W3、N1W2處理玉米產(chǎn)量差異不顯著，均與其余處理差異顯著。當灌水量為W1時，玉米產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加；灌水量為W2時，隨著施氮量的增加先增加再減少。當施氮量為N1時，隨著灌水量的增加玉米產(chǎn)量持續(xù)增加，與N1W1處理相比，N1W2、N1W3處理的產(chǎn)量顯著增加82.74%、85.52%；當施氮量為N2時，隨著灌水量的增加玉米產(chǎn)量先增加再減少，與N2W1處理相比，N2W2、N2W3處理的產(chǎn)量分別增加34.98%、20.51%。灌水和施氮均能使制種玉米的產(chǎn)量顯著增加，適當增加灌水和施氮有利于玉米增產(chǎn)，當達到一定值時，玉米的產(chǎn)量不再持續(xù)增加，過量施氮肥反而使得產(chǎn)量減少。

2.4 水氮運籌對制種玉米經(jīng)濟效益的影響

水氮運籌對制種玉米的經(jīng)濟效益有一定的影響（表 4）。制種玉米的純收入由產(chǎn)量和投入共同決定，一般情況下與產(chǎn)量成正比，與投入成反比。各處理的總投入成本隨著水氮投入量的增加而增大。各處理的產(chǎn)值較N0W2（CK）增加2 008.2～ 20 371.3元/hm2，除去肥料、滴水及其他投入后的純收益為10 423.5 ～ 27 439.5元/hm2，較N0W2（CK）增加1 768.2～18 784.2元/hm2。其中N1W2處理的純收入最多，為27 439.5元/hm2；產(chǎn)投比也最高，為3.33。N1W3處理的純收入次之，為27 286.5元/ hm2；產(chǎn)投比為3.17。產(chǎn)投比與純收入呈正相關，與產(chǎn)量相反，可能是因為高水高氮處理成本也最大的緣故。

3 討論與結論

玉米生長發(fā)育受土壤水氮狀況的影響，水氮不足或者過高都會影響玉米的生長［10 ］。株高、莖粗和葉面積是反映玉米生長狀況的重要的指標。本研究結果表明，膜下滴灌條件下施氮可以使玉米的株高、莖粗和葉面積不同程度的增加，但施氮量225、300 kg/hm2對制種玉米形態(tài)指標的影響不明顯。等養(yǎng)分條件下，增加灌水量使得玉米株高、莖粗和葉面積也隨之增加，蔡曉［11 ］的研究表明，滴灌條件下，隨著施氮量的增加株高和莖粗均呈先升高再降低的趨勢，一般施氮量240、300 kg/hm2時最大。本研究可知，施氮量300 kg/hm2時的玉米的株高、莖粗和葉面積較高。施氮量超過作物實際需氮量時，作物需要更多的能量維持細胞穩(wěn)定，進而影響作物蒸騰與養(yǎng)分吸收，致使株高與莖粗的生長受到抑制［12 - 13 ］。陳濤［14 ］的研究表明，膜下滴灌條件下適宜的水氮用量更有利于制種玉米的生長發(fā)育，進而提高株高、莖粗和葉面積指數(shù)。充足的灌溉和施氮有利于作物的生長發(fā)育，是作物高產(chǎn)的基礎。

干物質的積累和分配與作物產(chǎn)量密切相關，地上部干物質很大程度上可以影響玉米產(chǎn)量的多少。灌水量和施氮量對玉米各生長發(fā)育階段的生長狀況有一定的影響。有研究結果顯示，膜下滴灌條件下增施氮肥對玉米營養(yǎng)生殖期內的干物質積累有顯著的促進作用，灌水量的增加對玉米干物質積累并無顯著促進作用，施氮量180 kg/hm2時，玉米地上干物質積累量最高［15 - 16 ］。本試驗的結果顯示，膜下滴灌條件下，制種玉米生殖生長階段的干物質積累較營養(yǎng)生長高，可能與本試驗是不同生育期的灌水施氮試驗，短期內水氮并不能顯著影響玉米對光熱資源的競爭，從而影響干物質的積累。

水分和養(yǎng)分均會影響作物高產(chǎn)潛力的發(fā)揮［17 ］。適宜的水氮運籌能夠促進玉米生育前期營養(yǎng)器官積累的干物質向籽粒轉運，從而獲得高產(chǎn)［18 ］。產(chǎn)量不僅與玉米的生長環(huán)境有關，而且與穗部如穗長、穗粗、穗粒重等產(chǎn)量構成因素有關［19 - 20 ］。本研究發(fā)現(xiàn)，膜下滴灌條件下施氮和灌水能優(yōu)化玉米的產(chǎn)量構成因素，其中各處理的穗長和百粒重無顯著差異，施氮和灌水均能使玉米的產(chǎn)量構成因子有所增加，施氮量225 kg/hm2時產(chǎn)量構成因子隨著灌水量的增加顯著增加，施氮量為300 kg/hm2時的產(chǎn)量構成因子隨著灌水量的增加先增加再降低。灌水和施氮量均能使制種玉米產(chǎn)量不同程度地增加。當施氮量225 kg/hm2、灌水量3 750 m3/hm2時的制種玉米的產(chǎn)量最高。王飛等［21 ］研究了膜下滴灌條件下水氮調控對河西干旱地區(qū)制種玉米產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)灌溉定額4 800 m3/hm2、追施氮肥 540 kg/hm2時制種玉米產(chǎn)量最高，達8 356 kg/hm2。連彩云等［22 ］研究表明，膜下滴灌條件下滴水量3 600 m3/hm2時的玉米產(chǎn)量最高。過量的灌溉和施氮對玉米增產(chǎn)無效，反而會降低玉米的產(chǎn)量構成因子和產(chǎn)量［23 - 24 ］。張立勤等［25 ］研究發(fā)現(xiàn)，灌水能使制種玉米的產(chǎn)量增加，當灌溉量高于3 000 m3/hm2時，產(chǎn)量增加不明顯，反而使得生育期耗水量增加。張雨珊等［26 ］研究表明，灌溉量和施氮量對玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟效益有促進作用，影響程度為施氮量>灌溉量，灌溉量2 344 m3/hm2、施氮量276.6 kg/hm2時，經(jīng)濟效益最高。本研究表明，膜下滴灌條件下水氮投入影響制種玉米的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，灌水量3 750 m3/hm2、施氮量225 kg/hm2時的玉米產(chǎn)量最高，為6 639.0 kg/hm2，較不施氮肥增產(chǎn)104.67%；其次是灌水量3 000 m3/hm2、施氮量225 kg/hm2，為6 539.5 kg/hm2，較不施氮肥增產(chǎn)101.60%。灌水量3 000 m3/hm2、施氮量225 kg/hm2時純收益最高，達27 439.5元/hm2；其次是灌水量3 750 m3/hm2、施氮量225 kg/hm2，為27 286.5元/hm2。因此，在當?shù)啬は碌喂鄺l件下，灌水量3 000 m3/hm2、施氮量225 kg/hm2時的灌溉施肥模式較為合理，可為當?shù)氐闹品N玉米種植過程中的灌水施肥提供參考。

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