一次性施肥模式對(duì)覆膜夏玉米產(chǎn)量與氮素利用的影響

周昌明 李援農(nóng) 陳朋朋

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源與環(huán)境學(xué)院， 南昌 330045；2.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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西楊凌 712100)

0 引言

壟溝全覆蓋栽培技術(shù)是我國干旱半干旱地區(qū)一項(xiàng)重要的栽培技術(shù)[1-2]。田間壟溝全覆蓋地膜不僅能減少土壤水分的無效蒸發(fā)損失，改變作物生長的水、氣、熱、肥環(huán)境，促進(jìn)產(chǎn)量的增加[3]，而且還能利用壟溝的坡度優(yōu)勢(shì)匯集降水，將無效降水轉(zhuǎn)化為有效降水，提高了作物對(duì)降水資源的利用效率[4]。

隨著壟溝全覆蓋機(jī)械相關(guān)技術(shù)的研究與發(fā)展[5-8]，壟溝全覆蓋種植技術(shù)能夠有效改善和解決干旱地區(qū)水資源供應(yīng)不足的問題，但在全覆膜條件下施肥卻成為新的問題。為探索夏玉米一次性施肥技術(shù)，前人做了相關(guān)試驗(yàn)與研究。王宜倫等[9]研究發(fā)現(xiàn)，夏玉米苗期一次性開溝條施緩/控釋氮肥的植株氮素累積量比常規(guī)2次施氮提高了6%～7%，產(chǎn)量提高了3%～4%。劉曉偉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，根區(qū)一次性施氮的產(chǎn)量比常規(guī)施氮顯著增產(chǎn)24.5%。姜超強(qiáng)等[11]研究發(fā)現(xiàn)，一次性根區(qū)穴施尿素能夠替代當(dāng)前的分次施肥，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，對(duì)化學(xué)氮肥減量施用、提高肥料利用率具有很大的潛力和空間。也有研究認(rèn)為，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，采用一次性施肥方式會(huì)造成氮肥的利用效率低下，前期氮量供應(yīng)過多、后期氮素供應(yīng)不足，對(duì)產(chǎn)量的提升效果并不顯著，再加上夏玉米生育期一般高溫多雨，氮肥一次性施入可能會(huì)造成揮發(fā)淋溶等損失[12-14]。張美微等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在相同施氮量條件下，使用免耕深松分層施肥技術(shù)的玉米干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及氮肥利用效率均顯著高于傳統(tǒng)施肥技術(shù)。綜上，只要施肥深度合理、施肥位置得當(dāng)、離作物根區(qū)位置適宜，一次性施肥效果優(yōu)于傳統(tǒng)分次施肥，而采用氮肥一次性全田撒施，不考慮作物與氮肥之間的吸收利用關(guān)系，其效果低于傳統(tǒng)分次施肥。目前，很多研究都采用緩釋氮肥來達(dá)到一次性施肥的效果[16-18]，雖然可有效提高肥料利用率，但我國的緩控釋肥發(fā)展尚處于起步階段，且成本較高，推廣比較困難。因此，研究全膜壟溝覆蓋下施用普通氮肥和一次性施肥模式對(duì)發(fā)展地膜覆蓋技術(shù)、提高夏玉米產(chǎn)量以及降低后期追肥成本等具有重要意義。

本研究通過田間試驗(yàn)比較氮肥一次性根區(qū)穴施(N1)、一次性溝內(nèi)條施(N2)、一次性全田撒施(N3)以及不施肥對(duì)照處理(CK)4種施肥方式的效果，研究壟溝全膜覆蓋種植方式下一次性施肥模式對(duì)夏玉米生長和氮素運(yùn)移、累積以及夏玉米對(duì)氮素吸收利用效率的影響，旨在為干旱半干旱地區(qū)地膜覆蓋條件下合理施肥、提高肥料利用效率和夏玉米產(chǎn)量等提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2015年6—11月和2016年6—11月在西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)站位于陜西楊凌(108°24′E，34°20′N，海拔521 m)，多年平均蒸發(fā)量為1 510 mm左右，年平均降水量約為632 mm(主要集中在7—9月)，夏玉米生育期近5年平均降水量為301.9 mm，其中2015年和2016年夏玉米生育期平均降水量分別為283.9、299.0 mm。試驗(yàn)地土壤為中壤土，耕作層土壤容重為1.35 g/cm3，田間土壤持水率為22.5%(質(zhì)量含水率)，0～40 cm表層基礎(chǔ)土壤平均養(yǎng)分為：有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比11.23 g/kg、堿解氮質(zhì)量比74.51 mg/kg、速效磷質(zhì)量比24.67 mg/kg、速效鉀質(zhì)量比133.20 mg/kg、全氮質(zhì)量比0.93 g/kg、全磷質(zhì)量比0.60 g/kg、全鉀質(zhì)量比14.0 g/kg、pH值約為7.8。

1.2 供試材料

2年供試作物為夏玉米“漯單9號(hào)”，該品種根系發(fā)達(dá)、出苗率高，由河南金囤種業(yè)有限公司生產(chǎn)。試驗(yàn)所用降解膜為環(huán)保型生物降解膜(楊凌瑞豐環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn))，主要由30%淀粉、50%PCL(聚已內(nèi)酯)及其他助劑組成，膜寬100 cm、厚0.008 cm，使用壽命較長，100 d左右開始降解并出現(xiàn)細(xì)小裂痕，可保障夏玉米整個(gè)生育期的覆蓋效果。所用鉀肥為農(nóng)業(yè)用硫酸鉀，氧化鉀(K2O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于51.0%；供試磷肥為過磷酸鈣，有效P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于16.0%；供試氮肥為尿素，總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于46.4%，肥料均在當(dāng)?shù)剞r(nóng)資化肥點(diǎn)購買。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)處理均采用連壟全降解膜覆蓋，除了施肥方式不同外，其他農(nóng)業(yè)耕作措施均相同。試驗(yàn)共設(shè)置了4種不同的施肥方式，分別為：不施肥處理(CK)、一次性根區(qū)穴施(N1)、一次性溝內(nèi)條施(N2)、一次性全田撒施(N3)。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m)，南北走向，小區(qū)內(nèi)均起壟種植，壟高25 cm，壟寬60 cm，于2015年6月18日和2016年6月17日按照行間距60 cm、株間距28 cm進(jìn)行覆蓋種植，每行18株夏玉米，一共6行，共108株夏玉米，每平方米種植6株夏玉米(用于產(chǎn)量計(jì)算)，小區(qū)四周均設(shè)有保護(hù)行。根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄晔┓式?jīng)驗(yàn)，肥料施用量為氮肥180 kg/hm2、磷肥60 kg/hm2、鉀肥80 kg/hm2。

所有小區(qū)的磷肥、鉀肥處理相同，均在起壟播種前一次性均勻施入土壤表層，再經(jīng)過耕整地后均勻混于0～40 cm耕作層。氮肥施用方法：CK不作氮肥處理；N3處理的氮肥與磷肥、鉀肥施入方法一致，在播種前一次性全部施入土壤表層，每個(gè)小區(qū)施入尿素646.5 g；N2處理在小區(qū)起壟后，在偏離溝中心玉米種植行12 cm左右處人工開溝進(jìn)行條施尿素，條深10 cm，每條施入尿素107.5 g，一共施6條；N1處理在小區(qū)起壟后，在對(duì)應(yīng)種植玉米位置偏離12 cm處進(jìn)行穴施尿素，穴深10 cm，每穴施入尿素6 g，一共108穴。所有小區(qū)在種植施肥完成后再進(jìn)行壟溝全降解膜覆蓋，薄膜四周用土壓實(shí)，保護(hù)降解膜以防風(fēng)雨天氣對(duì)降解膜的破壞。出苗后及時(shí)放苗和間苗，除了施肥方式與傳統(tǒng)夏玉米種植方式不同外，其他田間管理均與當(dāng)?shù)卮筇锾幚硪恢隆?/p>

1.4 指標(biāo)測(cè)定與方法

(1)夏玉米生育期

以全田50%的植株達(dá)到各生育時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)的日期為各生育時(shí)期的記載標(biāo)準(zhǔn)。本試驗(yàn)夏玉米平均生育期為：播種-出苗期8 d，出苗-拔節(jié)期24 d，拔節(jié)-大喇叭口期14 d，大喇叭口-吐絲期14 d，吐絲-灌漿期25 d，灌漿-成熟期24 d，全生育期一共109 d。

(2)夏玉米干物質(zhì)量、含氮量

分別在夏玉米苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、灌漿期以及成熟期采集夏玉米地上部樣品，分為葉、莖及果穗3部分存于檔案袋，每個(gè)處理選3株，稱完鮮質(zhì)量后放入干燥箱在105℃殺青0.5 h，75℃恒溫干燥至質(zhì)量恒定，用電子天平稱量干物質(zhì)量。所有植物樣品均干燥后粉碎，并過0.5 mm篩，在陰涼干燥處密閉保存，測(cè)量時(shí)，植物樣品用H2SO4-H2O2消煮，并用流動(dòng)分析儀測(cè)定各部分全氮含量并折算植株含氮量。

(3)夏玉米籽粒含水率、產(chǎn)量

在夏玉米成熟期取具有代表性的果穗樣品，手工脫粒，取果穗中部籽粒，采用直接干燥法進(jìn)行籽粒含水率的測(cè)定，每個(gè)處理取5份樣品，重復(fù)3次，以平均值作為籽粒含水率。成熟期每個(gè)小區(qū)收獲內(nèi)側(cè)4行測(cè)產(chǎn)，根據(jù)質(zhì)量均值法取有代表性的12穗樣穗進(jìn)行自然風(fēng)干、脫粒、稱量，得到籽粒產(chǎn)量。

(4)夏玉米氮肥利用率計(jì)算

氮肥偏生產(chǎn)力(PFP，kg/kg)計(jì)算公式為

PFP=Y/N

(1)

式中Y——產(chǎn)量，kg/hm2

N——施氮量，kg/hm2

氮肥表觀利用效率(AUE，kg/kg)計(jì)算公式為

AUE=(Ni-N0)/N

(2)

式中Ni——施肥區(qū)夏玉米氮素累積量，kg/hm2

N0——對(duì)照區(qū)夏玉米氮素累積量，kg/hm2

氮肥農(nóng)學(xué)利用效率(NUE，kg/kg)計(jì)算公式為

NUE=(Yi-Y0)/N

(3)

式中Yi——施肥區(qū)夏玉米籽粒產(chǎn)量，kg/hm2

Y0——對(duì)照區(qū)夏玉米籽粒產(chǎn)量，kg/hm2

氮肥生理利用效率(NPE，%)計(jì)算公式為

NPE=(Yi-Y0)/(Ni-N0)×100%

(4)

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；采用SPSS 19進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，方差分析使用最小顯著差異(Least-significant difference，LSD)法進(jìn)行；采用OriginPro 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方式對(duì)夏玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

表1為不同施肥處理對(duì)夏玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響。由表1可知，4種處理下夏玉米2年平均籽粒含水率處于30.10%～32.60%之間，N2、N1處理籽粒含水率較高，與CK差異顯著(P<0.05)，N3處理籽粒含水率略低于N2、N1處理，3種施肥處理間籽粒含水率差異不顯著。3種一次性施肥模式(N3、N2、N1)下的夏玉米平均產(chǎn)量、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量均高于CK對(duì)照處理，除了N3處理百粒質(zhì)量與CK對(duì)照差異不顯著外，其他差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。N3、N2、N1處理較CK對(duì)照2年平均增產(chǎn)30.23%、44.16%、54.65%，穗粒數(shù)2年平均增加25.21%、32.06%、39.42%，百粒質(zhì)量2年平均增加3.12%、7.37%、9.69%。 3種一次性施肥處理中，一次性穴施(N1)處理產(chǎn)量高于N2、N3處理，與N3差異顯著(P<0.05)，較N3處理2年平均增產(chǎn)18.75%，N1與N2處理差異不顯著。綜合而言，施肥處理有助于夏玉米生長及產(chǎn)量的增加，壟溝全覆蓋條件下一次性穴施(N1)與一次性條施(N2)增產(chǎn)幅度較為顯著。

2.2 不同施肥方式對(duì)干物質(zhì)量的影響

圖1(圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同)為不同施肥處理對(duì)夏玉米秸稈干物質(zhì)量、籽粒干物質(zhì)量的影響。由圖1可知，3種一次性施肥處理下的夏玉米秸稈干物質(zhì)量、籽粒干物質(zhì)量均高于CK對(duì)照處理，且差異顯著(P<0.05)。N3、N2、N1處理的2年平均秸稈干物質(zhì)量較CK對(duì)照增加了14.40%、14.07%、15.30%；2年平均籽粒干物質(zhì)量較CK對(duì)照增加了10.88%、21.20%、27.23%。在3種一次性施肥處理中，N3、N2、N1處理下的秸稈干物質(zhì)量無顯著差異，平均干物質(zhì)量達(dá)到了6.47～6.54 t/hm2。3種一次性施肥處理下夏玉米籽粒干物質(zhì)量差異顯著(P<0.05)，N3、N2、N1處理2年平均籽粒干物質(zhì)量分別為9.89、10.81、11.34 t/hm2，其中N1處理夏玉米籽粒干物質(zhì)量累積最多，2年平均籽粒干物質(zhì)量較N3、N2處理增加了14.75%、4.98%?？偟膩碚f，3種一次性施肥處理均能促進(jìn)夏玉米秸稈干物質(zhì)量和籽粒干物質(zhì)量的累積，其中一次性穴施氮肥(N1)累積量最高，效果更為顯著。

圖1 不同處理對(duì)夏玉米秸稈干物質(zhì)量和籽粒干物質(zhì)量的影響Fig.1 Effect of different treatments on straw and grain dry matters of summer maize

2.3 不同生育期植株氮素累積變化

表2為不同施肥處理對(duì)夏玉米不同生育期植株體內(nèi)氮素累積變化的影響。由表2可知，3種一次性施肥方式下的夏玉米氮素累積量在不同生育期均高于CK對(duì)照處理，其中成熟期氮素累積量差異最大，N1、N2、N3處理下2年氮素累積量較CK對(duì)照平均增加52.0%、74.9%、97.8%，增加幅度大且差異顯著(P<0.05)。對(duì)3種一次性施肥方式而言，在吐絲期之前，N1、N2處理下的氮素累積量高于N3處理，2年氮素累積量在吐絲期分別較N3處理提高22.34%、26.49%，且差異顯著(P<0.05)；N1與N2處理之間差異不顯著，在灌漿期后N1與N2處理之間的差異才開始達(dá)到顯著水平。在成熟期，氮素累積量從高到低依次為N1、N2、N3，其中N1比N2、N3氮素累積量2年平均增加30.2%和11.9%。

表2 夏玉米不同生育時(shí)期氮累積量的變化Tab.2 Effects of different treatments on N accumulation at different growth stages of summer maize kg/hm2

2.4 夏玉米氮素階段累積量及階段吸收速率

表3為不同施肥處理對(duì)夏玉米不同生育期2年平均氮素階段累積量、吸收速率的影響。由表3可知，不同處理下夏玉米氮素階段累積量變化趨勢(shì)大體相同，均表現(xiàn)為在拔節(jié)-大喇叭口期、吐絲-灌漿期較多，出苗-拔節(jié)期、灌漿-成熟期次之，大喇叭口-吐絲期最少的變化趨勢(shì)。以拔節(jié)-大喇叭口期為例，N3、N2、N1處理的夏玉米2年平均氮素階段累積量分別為30.60、35.11、37.74 kg/hm2，均高于CK對(duì)照處理下的19.07 kg/hm2，且差異顯著(P<0.05)，但4種處理下氮素階段累積量占總量比例卻比較接近，均處于26.40%～27.87%之間，說明不同施肥處理對(duì)夏玉米氮素階段累積量影響較大，但對(duì)夏玉米吸氮關(guān)鍵時(shí)期以及所占比例影響較小。通過N3、N2、N1處理下的全生育期氮素吸收速率可知，同等量的氮肥，施入方式不同，夏玉米在不同生育期對(duì)氮素的吸收速率不同，N1、N2處理下的氮素階段吸收速率在灌漿期前均高于N3處理，且差異顯著(P<0.05)，灌漿期-成熟期N2與N3處理差異不顯著。N1處理下夏玉米氮素階段吸收速率在出苗-拔節(jié)期、拔節(jié)-大喇叭口期、大喇叭口-吐絲期與N2差異不顯著，而在吐絲-灌漿期、灌漿-成熟期與N2差異顯著(P<0.05)。說明不同施肥處理在前期對(duì)作物的吸收速率影響較大，氮素在夏玉米根區(qū)的分布量不同，穴施氮肥更容易向作物根區(qū)提供氮素。而均勻撒施，氮素分布太過分散，氮素大多處于作物根區(qū)之外很難被作物所吸收利用，所以N3處理下的氮素階段吸收速率顯著低于N2、N1處理。

表3 夏玉米氮素階段累積量及階段吸收速率Tab.3 Accumulation and uptake rate of summer maize plant N at different growth stages

2.5 植株莖葉果氮素累積量

圖2為不同施肥處理對(duì)夏玉米莖葉果氮素累積量的影響，由圖2可知，隨著夏玉米生育期的進(jìn)行，各處理下的夏玉米氮素累積量表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)，其中在吐絲期夏玉米體內(nèi)氮素主要累積于莖、葉部位，其中葉片所占比例為58.31%～62.37%，為主要的氮素累積部位。進(jìn)入灌漿期后，夏玉米體內(nèi)氮素逐漸開始向果穗部位累積，最后在成熟期達(dá)到最大，且氮素累積量在體內(nèi)分布由大到小依次為：果、葉、莖，果穗氮素累積占總量的比例為67.68%～69.52%，說明后期進(jìn)入生殖生長階段后，養(yǎng)分的累積部位逐漸從葉片向果穗轉(zhuǎn)移。與CK對(duì)照相比， N3、N2、N1處理下的夏玉米各部位氮素累積量均顯著提高，且差異顯著(P<0.05)。在3種一次性施肥處理中，N1處理下的莖葉果氮素累積高于N2、N3處理。以灌漿期為例， N1處理下莖氮素累積量比N3、N2分別提高了3.96%、17.42%，葉氮素累積量提高了7.36%、26.59%，果氮素累積量提高了6.25%、31.86%。

圖2 夏玉米各器官氮素累積與分配Fig.2 Accumulation and distribution of plant N in various organs

2.6 不同施肥處理對(duì)夏玉米氮肥利用效率的影響

表4為不同施肥處理對(duì)夏玉米氮肥利用效率的影響，由表4可知，3種一次性施肥處理下2年氮肥生理利用率無顯著差異。綜合2年試驗(yàn)表明，N1處理下的夏玉米氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，平均為21.27 kg/kg，N2處理次之，平均為17.19 kg/kg，N3處理下的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最低，平均為11.77 kg/kg，且3種處理之間差異顯著(P<0.05)。N1處理下的氮肥偏生產(chǎn)力、表觀利用率也均高于N2、N3處理，其中氮肥偏生產(chǎn)力2年平均值較N2、N3提高7.28%、18.75%；氮肥表觀利用率2年平均值較N2、N3提高30.61%、88.28%?？梢?，同等量施肥條件下，施肥方式或者施肥區(qū)域不同，對(duì)夏玉米的氮肥利用效率差異不同，一次性穴施氮肥更能有效地促進(jìn)夏玉米氮肥利用效率的提高。

表4 不同施肥處理對(duì)夏玉米氮肥利用效率的影響Tab.4 Effects of different treatments on N fertilizer use efficiency of summer maize

3 討論

3.1 不同施肥方式對(duì)夏玉米氮素累積的影響

植株體內(nèi)氮素含量的累積直接關(guān)系到氮肥利用效率的高低，提高氮素累積量可促進(jìn)作物正常生長發(fā)育以及產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[19-21]。姜超強(qiáng)等[11]研究發(fā)現(xiàn)，一次性根區(qū)穴施尿素提高了氮肥在耕層土壤的集中度，降低了氮素釋放速度，達(dá)到緩控釋肥的效果，其中一次性穴施的植株氮素累積量與傳統(tǒng)追肥的無顯著差異。葛均筑等[22]研究發(fā)現(xiàn)，一次性施肥顯著降低了春玉米生育前期氮素累積量，生育中后期玉米養(yǎng)分累積速率加快，成熟期氮素累積量差異不顯著。本研究發(fā)現(xiàn)，3種一次性施肥方式下的夏玉米氮素累積量在不同生育期均高于CK對(duì)照處理，其中一次性穴施處理下植株體內(nèi)氮素累積量顯著高于條施和一次性撒施，與姜超強(qiáng)等[11]研究結(jié)論一致。

通過對(duì)夏玉米整個(gè)生育階段氮素累積量和吸收速率的研究發(fā)現(xiàn)，穴施下夏玉米氮素累積量和吸收速率要顯著高于條施、撒施，其中在吐絲-灌漿期、灌漿-成熟期穴施與條施差異顯著，這與葛均筑等[22]的研究結(jié)論不一致，可能原因在于兩地的降雨量和種植方式不同，前人很多的研究都沒有進(jìn)行覆蓋處理，且降水量較大，這種情況下氮素的淋溶效果會(huì)增大，氮素?fù)]發(fā)和向深層滲漏量會(huì)增加，從而導(dǎo)致后期氮素供應(yīng)不足，穴施和條施與CK對(duì)照無顯著差異。本研究在壟溝全覆蓋條件下進(jìn)行，地膜在土壤表層形成了一層分隔膜，將土壤耕作層水、氣、熱環(huán)境與土壤表層環(huán)境分隔開，不僅可減少土壤水分無效蒸發(fā)、氮素?fù)]發(fā)，而且還能有效避免降雨直接對(duì)土壤氮素進(jìn)行淋溶損失。特別是穴施和條施，水分匯集到溝中會(huì)從種植行出苗破膜處流下去，間接減少了對(duì)土壤氮素的沖刷和淋洗，而作物氮素累積量與根區(qū)附近氮素的供應(yīng)有很大的關(guān)系，穴施對(duì)作物根區(qū)提供的氮素高于條施和撒施，因此在整個(gè)生育期不同施肥區(qū)域?qū)Φ氐睦鄯e量產(chǎn)生不同影響。

本研究進(jìn)一步對(duì)夏玉米不同部位的吸氮量做了相關(guān)分析，吐絲期夏玉米體內(nèi)氮素主要累積于莖、葉兩個(gè)部位，其中葉片所占比例為58.31%～62.37%，為主要的氮素累積部位。進(jìn)入灌漿期后，果穗氮素累積量占總量的比例為67.68%～69.52%。其中拔節(jié)期至大喇叭口期和吐絲期至灌漿中期是夏玉米兩個(gè)氮素吸收關(guān)鍵時(shí)期，這與王宜倫等[23]研究結(jié)論一致。這說明隨著夏玉米的生長發(fā)育，生長中心不斷轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致氮素分配中心分異，也是導(dǎo)致器官養(yǎng)分含量和數(shù)量變化的主要原因。

3.2 不同施肥方式對(duì)夏玉米產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響

如何提高肥料利用率、促進(jìn)作物產(chǎn)量的提高是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)迫切需要解決的問題[24]。一次性施肥相對(duì)傳統(tǒng)分次施肥具有減少勞動(dòng)投入、提高生產(chǎn)效率的優(yōu)勢(shì)[25-27]。孫旭東等[28]研究發(fā)現(xiàn)，一次性全田施撒尿素較不施氮相比可以顯著提高玉米產(chǎn)量，其中夏玉米鄭單958和登海605一次性施用尿素較CK處理2年平均增產(chǎn)18.9%和19.4%。本研究發(fā)現(xiàn)，3種一次性施肥模式下的夏玉米產(chǎn)量、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量均高于CK對(duì)照處理，增產(chǎn)效果顯著，其中一次性全田施撒處理下夏玉米增產(chǎn)幅度(30.23%)略高于前人研究[28]，這個(gè)差異可能與種植方式和地區(qū)氣候有一定的關(guān)系，但最終增產(chǎn)效果一致。

姜超強(qiáng)等[11]研究發(fā)現(xiàn)，一次性根區(qū)穴施比一次性條施夏玉米增產(chǎn)9.8%，得出優(yōu)化施肥位置的根區(qū)一次性施氮能夠?qū)崿F(xiàn)作物增產(chǎn)的結(jié)論。本研究發(fā)現(xiàn)，一次性穴施(N1)比一次性全田撒施(N3)處理2年平均增產(chǎn)18.75%，但與一次性條施(N2)處理差異不顯著。這與前人結(jié)論不同，可能原因在于種植方式的不同。前人很多研究都是在田間土壤裸露的情況下開展不同施肥的試驗(yàn)[11]，且條施和穴施氮肥的集中程度不一樣將會(huì)造成氮肥與土壤接觸面不同，全田撒施下氮肥與土壤的接觸面最大，其次是條施氮肥，接觸面最小的是穴施。接觸面越大，氮素稀釋釋放的速率也就越高，后期對(duì)作物供應(yīng)的氮素量也就越少，從而導(dǎo)致作物對(duì)氮素的吸收量減少。本研究耕作層均采用連壟全覆蓋種植方式，一次性條施的氮肥和一次性穴施的氮肥均存在于偏離溝種植中心12 cm處，且都屬于根區(qū)施肥，氮肥利用效率較高，雖然穴施產(chǎn)量高于條施，但產(chǎn)量差異未達(dá)到顯著水平。此外，可能與施肥深度也有一定的關(guān)系，前人很多研究的施肥深度在12 cm左右，也有研究采用不同的深度[15，29]，本試驗(yàn)施肥深度是在10 cm左右，而夏玉米生長過程中根系不斷生長，施肥位置太深會(huì)造成前期根系吸氮困難，施肥太淺會(huì)導(dǎo)致后期氮素供應(yīng)不足。使氮肥的釋放范圍與作物根系生長范圍耦合是提高氮肥利用效率，促進(jìn)作物氮素吸收最為理想的方式。施肥深度與夏玉米根系生長的關(guān)系、使氮素向深層遷移的速率與根系生長的速率一致還需要更進(jìn)一步的研究和探討。

提高氮肥利用效率、探究最佳的施肥方式是目前減少氮肥污染、保護(hù)環(huán)境亟待解決的主要問題。有關(guān)研究結(jié)果表明一次性施肥氮肥表觀利用率高達(dá)49.8 g/kg[30]；一次性穴施氮肥表觀利用率可達(dá) 50.1～58.9 g/kg[18]。本試驗(yàn)N1、N2、N3處理下氮肥表觀利用率2年平均值分別為39.28、30.07、20.86 kg/kg，低于前人的研究結(jié)果[11,30]?？赡茉蛟谟谑┓柿康牟煌?，前人的結(jié)論均在施氮量為240、300 kg/hm2的高氮水平下獲得，而本試驗(yàn)施氮水平為180 kg/hm2，為當(dāng)?shù)囟嗄杲?jīng)驗(yàn)施肥量。施肥量是目前公認(rèn)的影響肥料利用率的最主要因素，在一定范圍內(nèi)提高氮肥施用量能有效提高作物產(chǎn)量和氮肥利用效率，但眾多的研究表明，避免過量施肥可以顯著提高肥料利用率。依據(jù)報(bào)酬遞減律，過量施用的肥料不一定增產(chǎn)，且難以被作物吸收，也更容易損失[24]，因此，在不同的地區(qū)、不同的品種以及不同的種植方式下，能夠提高肥量利用效率，保證產(chǎn)量不降低，氮肥污染最小的適宜施氮量需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

(1)采用一次性施肥模式對(duì)夏玉米干物質(zhì)量的大田試驗(yàn)表明，3種一次性施肥處理模式下的夏玉米秸稈干物質(zhì)量、籽粒干物質(zhì)量均高于CK對(duì)照處理，N1處理下夏玉米籽粒干物質(zhì)量累積最多，2年平均籽粒干物質(zhì)量較N3、N2增加了14.75%、4.98%。

(2)在吐絲期之前，N1、N2處理下的氮素累積量高于N3處理，2年氮素累積量在吐絲期分別比N3處理提高了22.34%、26.49%；在成熟期，氮素累積量從高到低依次為N1、N2、N3，其中N1比N2、N3氮素累積量2年平均增加30.2%和11.9%；N1處理下氮素吸收速率均高于N2、N3處理，且在前期的出苗-拔節(jié)期、拔節(jié)-大喇叭口期與N2、N3差異顯著；N1處理下的莖、葉、果中氮素累積高于N2、N3處理。

(3)對(duì)產(chǎn)量和氮肥利用效率而言， N3、N2、N1處理比CK對(duì)照2年平均增產(chǎn)30.23%、44.16%、54.65%；3種一次性施肥處理中，一次性穴施(N1)處理產(chǎn)量高于N2、N3處理，比N3處理2年平均增產(chǎn)18.75%；N1處理下的夏玉米氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，N1處理下氮肥偏生產(chǎn)力2年平均值較N2、N3提高7.28%、18.75%，氮肥表觀利用率2年平均值較N2、N3提高30.61%、88.28%。

(4)在壟溝全降解膜覆蓋種植方式下，一次性穴施(N1)有助于夏玉米產(chǎn)量的提高和干物質(zhì)的累積，同時(shí)能夠有效改善氮素的釋放環(huán)境，提高作物對(duì)氮素的利用效率，可為干旱半干旱地區(qū)一次性施肥提供參考依據(jù)。