氮素用量对吉林省不同年代主推玉米品种产量和氮效率的影响

【作者】 王丹； 邵玺文； 曹玉军； 吕艳杰； 王立春； 王永军；

【机构】 吉林农业大学农学院； 吉林省农业科学院农业资源与环境研究所；

【摘要】 【研究背景】玉米是我国种植面积最大、总产量最高的粮食作物,也是重要的饲料和工业原料,对保障国家粮食安全和满足市场需求发挥着重要作用。氮素是玉米生长发育不可或缺的矿质养分,是对作物产量贡献最大的三大元素之一,施用氮肥显著提高粮食作物单产水平。然而,生产中常过量使用氮肥来确保玉米高产,不但造成氮肥利用率低下,而且还增大了环境风险。玉米产量提高与养分高效的目标可协同实现。但随氮素用量增加,不同区域尺度上不同年代玉米品种产量及氮效率的变化规律尚需进一步研究。【材料与方法】选取吉林省1970s、1990s和2010s 3个年代主推的6个玉米品种为试验材料,以品种为主区,氮肥处理为副区,裂区设计,比较分析其在0、135、270和405 kg hm^-24个氮素用量下的产量及氮效率情况,用产量及其构成、干物质积累与转运、氮素积累及氮肥利用效率等指标进行表征;【结果与分析】随年代更替,不同年代玉米品种籽粒产量均显著提高,2010s比1970s增加了18.3%,百粒重增加了14.0%,穗粒数增加了17.3%。开花前茎叶转运量和转运率则随年代更替而降低,2010s比1970s减少了91.4%,但花后同化量则呈增加趋势,2010s比1970s增加了34.6%;各器官氮积累量、肥利用效率也呈显著提高,2010s比1970s增加了65.9%。各年代玉米穗粒数和产量随氮素用量的增加呈现先增加后减小的趋势,均在270 kg hm^-2时达到最大;而叶片和茎秆转运量和转运率呈下降趋势,施氮量从0 kg hm^-2增至405 kg hm^-2时,1970s、1990s和2010s的叶片干物质转运量分别减少了98.0%、142.0%和252.7%,对应的转运率分别减少了97.0%、146.5%和105.78%,茎秆转运量分别减少了108.9%、165.0%和214.7%,对应的转运率分别减少了109.2%、173.0%和200.8%。而花后向籽粒输入量和贡献率则是增加的,施氮量从0 kg hm^-2增至405 kg hm^-2时,1970s、1990s和2010s的转运量分别增加了172.0%、62.0%和112.7%;贡献率分别为61.7%、30.9%和23.6%。各年代玉米品种随氮素用量增加,籽粒、茎和叶氮积累量呈递增趋势,氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥利用率呈递减趋势,施氮量从135kg hm^-2增至405 kg hm^-2时,2010s、1990s和1970s品种的氮肥偏生产力分别减少了61.0%、63.0%和63.0%;氮肥农学效率分别减少了43.0%、57.9%和35.0%;氮肥利用率分别减少了36.5%、20.8%和62.0%;【结论】玉米品种更新换代过程中籽粒产量显著提高,正常施氮时花前氮素转运相对减少,氮积累量和利用效率显著提高;而过量施氮则降低产量,同时降低氮素转运和利用效率。更多还原