全 文 ：收稿日期：!""#$"!$!# 接受日期：!""#$"%$!&
基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（!""’()*!**"#）；国家自然科学基金重大项目（+"’,"+#*）资助。
作者简介：王帘里（*,#!—），女，河南周口人，博士研究生，主要从事土壤养分转化研究。-./："!’$#%##*+’+，01234/：//53678 49939: 3;: ;6
! 通讯作者 -./："!’$#%##*!#!，01234/：<9=68 49939: 3;: ;6
不同气候和土壤条件下玉米叶片叶绿素相对
含量对土壤氮素供应和玉米产量的预测
王帘里*，+，孙 波*!，隋跃宇!，孔 滨*，+
（* 中国科学院南京土壤研究所，江苏南京 !*"""#；! 中国科学院东北地理与农业生态研究所，
黑龙江哈尔滨 *’""&"；+ 中国科学院研究生院，北京 *"""&,）
摘要：叶绿素仪可以用于估测作物和土壤氮素供应状况，本研究通过野外土壤置换试验评估叶绿素仪在不同区域
的适用性。在黑龙江海伦（中温带）、河南封丘（暖温带）和江西鹰潭（中亚热带）设置 +种主要农田土壤（黑土、潮
土、红壤）的异地置换对比试验，研究了不同气候和土壤条件下玉米叶绿素相对含量对土壤氮素供应的响应及其对
玉米产量的预测性。研究结果表明：不同气候和土壤条件下，玉米生长旺盛期功能叶的叶绿素相对含量（叶绿素仪
>?@A值）和土壤表层（"—!" ;2）硝态氮、无机氮含量相关性显著，说明叶绿素仪测定值可以在玉米生长旺盛期反应
土壤氮素供应情况；玉米生长旺盛期功能叶叶绿素相对含量和土壤表层硝态氮含量均与玉米子粒产量呈显著相
关，说明叶绿素仪可以在玉米生长旺盛期估测玉米子粒产量，且不受地域、土壤类型的影响。
关键词：玉米；叶绿素相对含量；产量；土壤氮素供应；土壤置换试验
中图分类号：>*’#B+ 文献标识码：@ 文章编号：*""#$’"’C（!"",）"!$"+!D$",
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5.Q. ;3QQ4.U J=S 46 T4./U9 SJ .V3/=3S. SP. RQJ249467 3RR/4;3S4J6 JT (P/JQJRPM// 2.S.Q SJ U4TT.Q.6S ;/423S. XJ6.9，5P4;P Q.R1
Q.9.6S9 SPQ.. U4TT.Q.6S 9J4/9，632./M，RP3.JX.2，;32<49J/ 36U 3;Q49J/ 46 Y34/=6（24UU/. S.2R.Q3S. XJ6.），Z.67[4=
（53Q2 S.2R.Q3S. XJ6.）36U L467S36（24U19=
S4J69P4R9 <.S5..6 ;P/JQJRPM// 2.S.Q Q.3U4679 JT 234X. /.3V.9 36U 9J4/ 46JQ7364; 64SQJ7.6 ;J6S.6S9 36U 234X. M4./U9 5.Q.
9S=U4.U: -P. Q.9=/S9 9PJ5 SP3S SP.Q. 3Q. 94764T4;36S ;JQQ./3S4J69 <.S5..6 ;P/JQJRPM// 2.S.Q（>?@A）Q.3U4679 36U 9J4/ 641
SQ3S. 64SQJ7.6 ;J6S.6S9，9J4/ 46JQ7364; 64SQJ7.6 36U 234X. M4./U9 3S SP. RQJ9R.QJ=9 9S37. JT 234X. : -P.9. Q.9=/S9 46U4;3S.
SP. ;P/JQJRPM// 2.S.Q ;36 <. =9.U SJ .V3/=3S. 9J4/ 64SQJ7.6 3V34/3<4/4SM 36U ;JQ6 M4./U9 3S 234X. RQJ9R.QJ=9 9S37.，5P4;P
3Q. 6JS 3TT.;S.U
已有研究通过测定玉米不同生育时期土壤和玉
米组织中的氮素含量来预测玉米生长的氮素状况和
玉米子粒产量。ZJW等和 )46TJQU等［*$!］通过测定玉
米茎杆硝态氮浓度，将其和玉米子粒产量做相关性
分析，得出两者相关性显著的结论。YJ67等和 >429
等［+$&］研究发现，土壤（干样）硝态氮含量能反映土
植物营养与肥料学报 !"",，*’（!）：+!D$++’
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
?/36S F=SQ4S4J6 36U Z.QS4/4X.Q >;4.6;.
壤供氮能力，但和玉米子粒产量相关性不显著。然
而这些土壤和玉米组织氮素含量的测定方法存在测
定时间长、方法复杂、费用高等缺点。
便携式叶绿素仪可以快速测定作物叶片中叶绿
素的相对含量，可以作为评价作物氮素营养状况的
替代方法。土壤鲜样的氮素含量更能反映田间土壤
供氮能力。叶绿素仪具有数据采集速度快、不损伤
作物叶片以及操作简便的特点，如果叶绿素仪测定
值和土壤（鲜样）氮素含量相关性很好，就可以应用
叶绿素仪进行农田土壤的氮素管理。叶绿素仪的原
理是在红光区和红外光区根据光通过叶片传输数量
的不同计算叶绿素相对含量，叶绿素仪已经应用到
水稻［ !］、小麦［"］等多种作物上。#$%%&’ 等［(］应用叶
绿素仪测定冬小麦叶绿素相对含量，将叶绿素值与
冬小麦子粒产量、小麦叶片氮素浓度、土壤无机氮素
相比，得出冬小麦叶绿素仪读数和冬小麦子粒产量、
冬小麦叶片氮素浓度、土壤无机氮素含量（)—")
*+）呈正相关。然而，该研究和其他类似的研究都
是在某一特定气候条件下，针对当地土壤的不同施
肥梯度对同一作物在不同生育期叶片叶绿素仪读数
和该作物其他生理指标及作物产量作相关性研究，
没有考虑气候、土壤类型、作物品种、耕作施肥灌溉
等的区域差异。这些区域条件的差异都影响了土壤
的氮素供应以及作物的吸收，从而影响了根据叶绿
素仪测定值建立起来的作物氮素状况临界值的使用
范围，是广泛应用叶绿素仪作为作物氮素状况诊断
工具前必须解决的问题。
本研究是在常规施肥管理下，通过在不同的气
候带设置主要农田土壤类型的置换试验，探讨不同
的水热状况、土壤类型和玉米品种条件下，玉米不同
生育期叶片叶绿素相对含量与土壤表层氮素含量
（铵态氮、硝态氮）的相关性，分析叶片叶绿素相对含
量预测玉米子粒产量的准确性，以便根据我国主要
农田土壤玉米氮素管理，评价应用叶绿素仪的可靠
性和适用性。
! 材料与方法
!"! 黑土、潮土、红壤的置换试验
在中国生态系统研究网络中，由北向南选取黑
龙江省海伦（,(-.(/0，1."-!"/2）、河南封丘（3!-))/0，
11,-.,/2）、江西鹰潭（.4-1!/0，11"-!!/2）3个农业生
态实验站，海伦站所在区属于寒温带大陆性气候，年
平均气温 15!6，年降水量 !))!")) ++；封丘站所
在区属半干旱、半湿润的暖温带季风气候，年平均气
温 ,5!6，年降水量 ")! ++；鹰潭站所在区属中亚
热带湿润季风气候，年平均气温 1(5"6，年降水量
1(7! ++。小区建设时间为 .))!年 1)月。
采集 3种典型的地带性土壤（黑土、潮土、红壤）
的剖面，在 3个站设置 3种土壤的野外土壤置换试
验。土壤置换试验小区为砖砌水泥覆盖（并铺设防
水层），长、宽、深规格 15, + 8 15. + 8 15) +，土壤分
层采集和填装（.) *+一层）。.))" 年玉米种植前，
土壤理化性状见表 1。
表 ! 海伦、封丘、鹰潭供试土壤基本理化性状
#$%&’ ! #(’ )(*+,-$&.-(’/,-$& )01)’02,’+ 13 2(’ 2’+2’4 +1,&+ ,5 2(’ 6$,&75，8’59:,7 $54 ;,592$5 <=)’0,/’52$& >2$2,15+
地点 9土壤类型
:’;’<$= 9 :$<% ’>?&
有机质
@A
全氮
B$’ C 0
全磷
B$’ C D
全钾
B$’ C E
速效磷
FG;<% C D
速效钾
FG;<% C E
铵态氮
0HI, J0
硝态氮
0@J3J0
?H
（H.@）
（K 9 LK） （+K 9 LK）
HM 9 N: !.577 .5,( )5.( 135". 31513 1!)513 .154) 1,5(7 !5,"
HM 9 #F: 45(. )5!1 )5.) 1.537 45.3 !(573 1"54( 1.5"" (5"4
HM 9 O: 453) )5". )5)( "571 ,1533 1175!3 .35.1 1,5() 357(
#P 9 N: ,75"! .5,3 )5.! 1,54! ."53, 1,15(3 .15)4 .15.4 !53,
#P 9 #F: 453! )5"" )514 1.577 1154) "454( 1!51" .35"( (5(!
#P 9 O: 45!3 )543 )5)4 "573 3!533 .175,) 1751! 1(5". ,5).
QB 9 N: !15)1 .5!1 )53. 1"5(7 .!5." 1(.5( .15(4 1)5.! !53(
QB 9 #F: 75)) )57( )5." 135!4 13571 4)54) 1"5 4! (571 (5(.
QB 9 O: 45.4 )5(7 )5)( (573 .(5," 14)53 175,7 .5), 3574
注（0$’&）：HM—海伦 H;<%R=；#P—封丘 #&=KS
4.3 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 1!卷
小区试验为 !因子 "次重复随机排列区组试验
设计。因子 #，"种不同区域土壤（即黑土、潮土、红
壤）；因子 !，不施肥（$%），观测土壤纯自然生产力，
施肥（&’%：& #() *+ , -.!，’!/( 0( *+ , -.!，%!/ 1)
*+ , -.!），在常规管理下土壤生产力。玉米播种前施
入基肥，人工翻地 !) 2.，施肥处理以 # , !尿素、全部
磷肥、全部钾肥做种肥一次性施入，# , !尿素做追肥
在大喇叭口时期施入，其他管理措施与大田管理相
同。种植作物玉米为当地品种：海伦为海育 1 号，
封丘为郑单 3(4，鹰潭为澄海 ##号。
!"# 土壤和植物样品的采集和测定
玉米有功能叶后，每小区选取有代表性的玉米
植株 " 株，对其功能叶（孕穗期前测顶部全展叶 "
片，因为这些叶片进行光合作用，且叶绿素含量较稳
定；孕穗期及其以后时期，测穗位叶及其上下两片
叶）的基部、中部、尖部（正面）用 5’678()!叶绿素
计（日本，%/&9$6 :9&/;<6 5=&59&>，9&$?）分别测
定叶绿素相对含量 !)次（测定时避开叶脉），取平均
值。每周测定一次（!))0 年海伦生态实验站 5’67
测定值缺失）。
玉米收获时，每小区玉米脱粒、烘干（()@）、称
重、计产；地上生物量风干、称重、计产。
ABC等［#］通过测定土壤表层（)—") 2.）硝态氮
含量，得出玉米出苗后 D!(周之间，土壤表层（)—
") 2.）硝态氮含量能很好地反映土壤供氮能力。本
试验按“5形”采集土壤表层（)—!) 2.）1点混合样，
放于保鲜盒（内有冰袋）运回实验室立即分析。用 !
.BE , ; %$E溶液浸提土壤鲜样（水 F土 G #)F#），振荡 #
-，过滤，取上清液，用连续流动分析仪测定铵态氮浓
度；用紫外 HI 8 ’JBKL测定硝态氮浓度。
土壤基础性状测定：土壤有机质用重铬酸钾容
量法测定；全氮用自动定氮仪（MN2-O，6PQB*RLEST-E
HUOQ，% 8"0)）测定；全磷用酸溶，钼锑抗比色法测
定；全钾用氢氧化钠熔融，火焰光度计测定；速效磷
用碳酸氢钠提取，钼锑抗比色法测定；速效钾用乙酸
铵提取，火焰光度计测定；铵态氮用 ! .BE , ; %$E浸
提，连续流动分析仪测定，硝态氮用 ! .BE , ; %$E浸
提，紫外 HI 8 ’JBKL测定；VW值用电位法测定（其中
黑土，潮土用 )X)# .BE , ;的 $T$E! 浸提；红壤用 #X)
.BE , ;的 %$E浸提，水土比为 !X(）。
试验数据采用 5’55#"X)（5’55 9U2?，$-O2T+B，
9;）进行相关性显著性分析。
# 结果与讨论
#"! 不同地区玉米生长旺盛期功能叶叶绿素仪测
定值和土壤表层氮素含量及子粒产量的关系
海伦、封丘、鹰潭的玉米生育期不一样，为了提
高可比性，本试验选择玉米关键生育期—抽雄期，对
比研究该时期玉米功能叶 5’67值和土壤中无机氮
（铵态氮、硝态氮）及玉米子粒产量的关系，分析玉米
功能叶 5’67值对土壤氮素供应的响应。
表 ! 看出，在海伦站 " 种土壤、! 个施肥处理
中，玉米生长旺盛期玉米功能叶 5’67值和土壤表
层铵态氮含量相关性不显著；但与土壤表层硝态
氮、无机氮含量以及子粒产量呈极显著相关；土壤
表层硝态氮含量和土壤表层无机氮与玉米子粒产量
也呈极显著相关（!))0年 5’67值缺失）。
!))1年封丘站 "种土壤、!个施肥处理结果（表
"）显示，玉米生长旺盛期玉米功能叶 5’67值和土
壤表层铵态氮含量相关性不显著，和土壤表层硝态
氮、无机氮含量以及子粒产量的相关性达极显著水
平；土壤表层硝态氮、无机氮含量和玉米子粒产量
也达极显著相关。!))0年，玉米生长旺盛期玉米功
能叶 5’67 值和土壤表层铵态氮含量相关性不显
著，和土壤表层硝态氮含量相关性显著，但和土壤表
层无机氮含量相关性不显著；玉米功能叶 5’67值
和玉米子粒产量相关性极显著；土壤表层硝态氮含
量和玉米子粒产量相关性显著；土壤表层无机氮含
量和玉米子粒产量相关性不显著（表 D）。
!))1年鹰潭站 "种土壤、!个施肥处理中，玉米
生长旺盛期玉米功能叶 5’67值和土壤表层铵态氮
含量相关性不显著，和土壤表层硝态氮含量相关性
极显著，和土壤表层无机氮含量相关性显著；5’67
值和玉米子粒产量相关性极显著（鹰潭站红壤不施
肥小区玉米子粒产量为 )，所以样本数 U G #(，下
同）；土壤表层硝态氮含量和玉米子粒产量相关性
极显著；土壤表层无机氮含量和玉米子粒产量相关
性不显著（表 (）。!))0 年，玉米生长旺盛期功能叶
5’67值和土壤表层铵态氮含量、硝态氮含量相关性
不显著；和玉米子粒产量相关性极显著；土壤表层
硝态氮含量与玉米子粒产量相关性不显著（表 1）。
3!"!期 王帘里，等：不同气候和土壤条件下玉米叶片叶绿素相对含量对土壤氮素供应和玉米产量的预测
表 ! 海伦站玉米生长旺盛期功能叶 "#$%值和土壤表层（&—!& ’(）无机氮素含量及
玉米子粒产量、地上生物量的相关关系（!&&)*&+*!)）
,-./0 ! 12330/-45267 .048006 "#$% 30-956:7 2; ’236 0-3 /0-<07 -69 725/ 5623:-65’ 65432:06 ’2640647（ &*!& ’(），
’236 =50/97 -69 .52(-77 2; 7>2247 56 4>0 ?-5/@6 ABC035(064-/ "4-4526（ !&&)*&+*!)）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
*+,-值
*+,- #$%./(01
铵态氮
23!4 52
硝态氮
265752
无机氮
)(8#09 2
子粒产量
:#%/( ;/$<.
地上生物量
*=88& >/8’%11
（’0 ? @0） （@0 ? =’A）
B* C 2+D E4FG H AFA AIF44 H IFJK KIKFK4 H AGFLM KAKFEG H K7FJI KI4AL H EEM KJLJJ H 4EE
B* C ND 7LFA H 7FG AF77 H IFL4 KAFGK H 7FEK KEFK4 H 7FLJ 4A7J H JAM J7GM H G4E
O,* C 2+D 74FK H KFL 7FAL H KFAA 4IFMJ H K4F7E 44FA7 H KEFEK EKLM H EGK KILL4 H AKL7
O,* C ND 7KFA H IFG 7FE4 H KFAG MFIE H KF44 KAFEM H AF4L 7IAJ H 4ME J4AM H MEA
P* C 2+D 7MFK H AFM GAFJ4 H AFL4 77FM4 H AFAL KKJFEG H AFIA 4MLI H JEE KIGE7 H ME7
P* C ND AEFA H KF4 4FJL H IFA4 MFIJ H KF7I K7FL7 H KF7L JAE H A7J E4KL H MIK
相关系数 N8##$<%&/8( Q8$RR/Q/$(&
*+,- KFIII IFAI4 IFGLE!! IFLMG!! IFMEJ!! IFGEG!!
子粒产量 S/$<.（@0 ? =’A） IFMEJ!! IFKML IFGLL!! IFLMJ!! KFIII IFMAG!!
地上生物量 B/8’%11（@0 ? =’A） IFGEG!! IFAGM IFMI7!! IFGLI!! IFMAG!! KFIII
注（28&$1）：#IFIE T IFEK4，#IF IK T IFJK4，( T KE；#IF IE T IF4JG，#IF IK T IFEMI，( T KG；!，!! 分别表示显著相关和极显著相关，下同 )(./5
Q%&$ 1/0(/R/Q%(& %& IF IE %(. IF IK <$U$<1，#$1V$Q&/U$<;9 "=$ 1%’$ >$<8W9
表 D 封丘站玉米生长旺盛期功能叶 "#$%值和土壤表层（&—!& ’(）无机氮素含量及
玉米子粒产量、地上生物量的相关关系（!&&)*&E*&D）
,-./0 D 12330/-45267 .048006 "#$% 30-956:7 2; ’236 0-3 /0-<07 -69 725/ 5623:-65’ 65432:06 ’2640647（&*!& ’(），
’236 =50/97 -69 .52(-77 2; 7>2247 56 4>0 F06:G5@ ABC035(064-/ "4-4526（ !&&)*&E*&D）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
*+,-值
*+,-
#$%./(01
铵态氮
23!4 52
硝态氮
265752
无机氮
)(8#09 2
子粒产量
:#%/( ;/$<.
地上生物量
*=88& >/8’%11
（’0 ? @0） （@0 ? =’A）
B* C 2+D EEFL H KFK 7F4E H IF7E 7IFA7 H LFJM 77FJG H GFI7 K774L H AG4 KIMMK H KKIJ
B* C ND 47FM H KFJ KAFAK H JFIJ LF7G H IF7E KMFJI H JFIG GMLJ H MI4 GGLJ H KMA
O,* C 2+D EJFI H AFJ K7FE4 H IF4L KJFJA H 4FJ4 7IFKJ H 4FLM KIEIL H MGE GMLJ H EJJ
O,* C ND EAF4 H AFM AFAJ H IFGK MFEK H IFJJ KKFLG H KFIJ MAJ4 H G7M GLEA H JL7
P* C 2+D 44FJ H KFL 7FKM H IFJ4 KKFJ7 H AF7J K4FGK H AFMI MAEL H KEJ4 G4IJ H K7I7
P* C ND 77F7 H 7F4 AFLM H IFIL LF7A H IF7L KIFKK H IF7G 4EEI H 4A4 EEMK H A4G
相关系数 N8##$<%&/8( Q8$RR/Q/$(&
*+,- KFIII IFA47 IFJIE!! IFJJI!! IFGLK!! IFGKK!!
子粒产量 S/$<.（@0 ? =’A） IFGLK!! IFKG7 IFLKL!! IFLAL!! KFIII IFMEI!!
地上生物量 B/8’%11（@0 ? =’A） IFGKK!! IFKEG IFJMJ!! IFJME!! IFMEI!! KFIII
#IFIE T IF4JG，#IFIK T IFEMI，( T KG
O8X等［K］对 GL个站点研究发现，玉米茎秆（烘干
样）硝态氮浓度和土壤供氮能力（硝态氮含量，风干
土）相关性不显著，且站点不同，二者的相关性相差
较大；)U$#1$( 等［G］研究发现，玉米秸秆硝态氮浓度
受太阳辐射影响很大，玉米秸秆硝态氮浓度不稳定。
*/’1等［ 4］研究得出，叶绿素仪测定值和玉米秸秆氮
素含量相关性显著，特别是玉米穗位叶。土壤中硝
态氮是作物的重要氮源，它不能被土壤胶体所吸附，
易随降水和灌溉水流失。本试验中，除 AIIL年鹰潭
站外，玉米生长旺盛期功能叶 *+,-值和土壤表层
硝态氮含量均呈显著相关以及除 AIIL年封丘站、鹰
潭站外，*+,-值与土壤表层无机氮含量均呈显著相
关。这与 AIIL年封丘站玉米旺盛期土壤采样前一
天（AIILCILCAL）降雨 AE ’’；AIIL年鹰潭站玉米旺
盛期土壤采样前两天（AIIL CIJ CIK、IA）降雨量分别
为 7A和 KJ ’’有关，所以土壤采样时间要避开下雨
天，尤其要避开雨后几天。
I77 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 KE卷
表 ! 封丘站玉米生长旺盛期功能叶 "#$%值和土壤表层（&—’& ()）无机氮素含量及
玉米子粒产量、地上生物量的相关关系（’&&*+&*+’,）
-./01 ! 234410.56378 /159117 "#$% 41.:67;8 3< ).6=1 1.4 01.>18 .7: 8360 6734;.76( 76543;17 (3751758（&+’& ()），
).6=1 ?610:8 .7: /63).88 3< 8@3358 67 5@1 A17;B6C DEF146)175.0 "5.5637（ ’&&*+&*+’,）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
*+,-值
*+,-
#$%./(01
铵态氮
23!4 52
硝态氮
265752
无机氮
)(8#09 2
子粒产量
:#%/( ;/$<.
地上生物量
*=88& >/8’%11
（’0 ? @0） （@0 ? =’A）
B* C 2+D EFGE H IGJK AGEI H LGE7 FG4I H AG77 KGMA H AGJA ILJKJ H KAF IL7E7 H ILMA
B* C ND EEG4 H LGLM IG47 H LGAK IGLM H LGIF AGEA H LG44 ILJ44 H 4M7 MEAL H J4
O,* C 2+D EEGA H LGJK LGE7 H LGLA AGML H LGE7 7G47 H LGJJ ILE4J H J7K KEIF H IEJ7
O,* C ND 4JGE H 4GAF LG44 H LGAF LG77 H LGLM LGJJ H LG7I J4I4 H I4I4 JALE H EF4
P* C 2+D 4MG7 H IGAF IGKA H LGI4 LGJL H LGLE AGEA H LGIJ MEKE H IIAL JKIK H JFL
P* C ND 7IGM H LGFF IGKM H LG77 LG4I H LGI4 AG7I H LGAF 4A4J H 4JF 4KMM H FML
相关系数 N8##$<%&/8( Q8$RR/Q/$(&
*+,- IGLLL C LGLFK LGEIM! LG4IF LGM4I!! LGKJM!!
子粒产量 S/$<.（@0 ? =’A） LGM4I!! LGL74 LGELL! LG4AK IGLLL LGKKK!!
地上生物量 B/8’%11（@0 ? =’A） LGKJM!! LGI4I LGE7K! LG4ML! LGKKK!! IGLLL
表 G 鹰潭站玉米生长旺盛期功能叶 "#$%值和土壤表层（&—’& ()）无机氮素含量及
玉米子粒产量、地上生物量的相关关系（ ’&&H+&*+I&）
-./01 G 234410.56378 /159117 "#$% 41.:67;8 3< ).6=1 1.4 01.>18 .7: 8360 6734;.76( 76543;17 (3751758（ &+’& ()），
).6=1 ?610:8 .7: /63).88 3< 8@3358 67 5@1 J67;5.7 DEF146)175.0 "5.5637（ ’&&H+&*+I&）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
*+,-值
*+,-
#$%./(01
铵态氮
23!4 52
硝态氮
265752
无机氮
)(8#09 2
子粒产量
:#%/( ;/$<.
地上生物量
*=88& >/8’%11
（’0 ? @0） （@0 ? =’A）
B* C 2+D 47GE H AG7 AG7F H LGJJ ILGLM H LG7F IAG4E H IGII JF4M H MAK K74F H I7EA
B* C ND AKG7 H IGE IGJI H LGJA EG7F H LGFM JGLJ H IGAL ALLE H ILAF JI47 H E7F
O,* C 2+D 47GE H IGA IGIA H LG44 7GKF H LG47 4GMM H LGEA EAKL H 4LA J7EK H 7JJ
O,* C ND AJGL H IG4 IGEF H LG7K 7GF7 H LGEE EGIM H LGM4 FEJ H A4K FMEE H 7FJ
P* C 2+D 7JGE H IGK FGIK H AG7 4GEI H LGFA ILGJ H AGMA 7LLK H KI4 4IFA H F7E
P* C ND AIG7 H IGI AGJI H LGEJ AGLM H LGIM 4GK H LGJF L ALAL H IFK
相关系数 N8##$<%&/8( Q8$RR/Q/$(&
*+,- IGLLL LGLKK LGFIL!! LGE77! LGKEM!! LGEEE!
子粒产量 S/$<.（@0 ? =’A） LGKEM!! C LGLEF LGJAA!! LGELL IGLLL LG4IM
地上生物量 B/8’%11（@0 ? =’A） LGEEE! C LG47I LG F4K!! LGAEJ LGFA4!! IGLLL
#LGLE T LG EI4，#LG LI T LGFI4，( T IE；#LGLE T LG 4FK，#LG LI T LG EML，( T IK
在不同的气候条件（海伦、封丘、鹰潭）和土壤
（黑土、潮土、红壤）条件下，玉米生长旺盛期功能叶
*+,-值、土壤表层硝态氮含量均和玉米子粒产量有
好的相关性，可作为玉米子粒产量的生理指标和土
壤指标。本试验叶绿素仪测定值建立在玉米鲜样之
上，土壤表层无机氮含量测定采用的是新鲜土样，能
很好地反映作物和土壤的田间实际情况，可为以后
研究作物对土壤氮素的响应提供参考。
’K’ 玉米不同生育期功能叶叶绿素仪测定值和子
粒产量的关系
玉米功能叶 *+,-值是每周测定一次，为便于
在生产中应用，根据玉米拔节期、孕穗期、抽雄期、开
花—吐丝期、成熟期 E个生育期，将每个生育期内测
定值的平均值作为该生育期的 *+,-值。
海伦站的结果（表 J）表明，ALLF 年玉米整个生
育期功能叶 *+,-值和子粒产量相关性均达到极显
著，且以孕穗期、抽雄期相关性最好。封丘站的结果
（表 K）看出，ALLF年玉米整个生育期功能叶 *+,-值
和子粒产量相关性均达到极显著，其中在孕穗期
*+,-值和子粒产量相关性最好；ALLJ 年玉米整个
生长期 *+,- 值和子粒产量相关性也均达到极显
著，且以抽雄期相关性最好（表 M）。鹰潭站 ALLF年
I77A期 王帘里，等：不同气候和土壤条件下玉米叶片叶绿素相对含量对土壤氮素供应和玉米产量的预测
表 ! 鹰潭站玉米生长旺盛期功能叶 "#$%值和土壤表层（&—’& ()）无机氮素含量及
玉米子粒产量、地上生物量的相关关系（ ’&&*+&!+&,）
-./01 ! 234410.56378 /159117 "#$% 41.:67;8 ).6<1 1.4 01.=18 .7: 8360 6734;.76( 76543;17 (3751758（ &+’& ()），
).6<1 >610:8 .7: /63).88 3? 8@3358 67 5@1 A67;5.7 BCD146)175.0 "5.5637（ ’&&*+&!+&,）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’*
+,-.值
+,-. #$%/0(1*
铵态氮
23!4 52
硝态氮
265752
无机氮
)(8#19 2
子粒产量
:#%0( ;0$地上生物量
+=88& >08’%**
（’1 ? @1） （@1 ? =’A）
B+ C 2,D EFG7 H FGIF AGA7 H FG4A J7GJK H EGEJ JEG47 H EGKA JJFIL H AJJ JFEFJ H AIA
B+ C MD 47GF H FG7F FGIE H FGFL EG7K H FGL4 LGEE H FG7N EFII H 4AI LEII H IE4
O-+ C 2,D EJGA H JG4L FGK7 H FGF4 4GEA H FG4F EGAL H FGLN N4NN H ALL IFJA H AI7
O-+ C MD 4LGA H FGLF FGLL H FGJK 7GEK H FG4F 4GA4 H FG4K 74IK H 77J EFLF H NKF
P+ C 2,D 44GE H JGAN NGFF H EGFJ JIGAJ H 7GJK AEGAJ H NGIA EFII H NAI EEKE H 7LA
P+ C MD 77G7 H FGIA JG7N H FG7J 7GJ4 H FGAE 4GEA H FGAL F AAKA H 4KN
相关系数 M8##$<%&08( Q8$RR0Q0$(&
+,-. JGFFF C FGFFK FGALA FGJIA FGLKI!! FGIE4!!
子粒产量 S0$地上生物量 B08’%**（@1 ? =’A） FGIE4!! FGFFK FG7L7 FGALA FGKNA!! JGFFF
#FGFE T FG EJ4，#FG FJ T FGLJ4，( T JE；#FGFE T FG 4LI，#FG FJ T FGEKF，( T JI
表 * 海伦站玉米不同生育期功能叶 "#$%值和玉米子粒产量、地上生物量相关关系（ ’&&!年）
-./01 * 234410.56378 /159117 "#$% 41.:67;8 3? ).6<1 1.4 01.=18 .5 :6??14175 ;4395@ 85.;18 .7:
).6<1 >610:8 .7: /63).88 3? 8@3358 67 5@1 E.60F7 BCD146)175.0 "5.5637（’&&!>4）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
+,-.值 +,-. #$%/0(1*
子粒产量
:#%0( ;0$（@1 ? =’A）
地上生物量
+=88& >08’%**
（@1 ? =’A）
拔节期
U80(&0(1
孕穗期
B88&0(1
抽雄期
3$%/0(1
开花C吐丝期
-(&=$*0*
成熟期
V%&W#0(1
B+ C 2,D 4JGE H FGL 4NGE H JGN ENG7 H FGK EJG4 H JGE 7NGK H FGL JF4AN H EEK JLNLL H 4EE
B+ C MD 77G7 H JGF 7EGA H JGA 7NGF H FGI 7JGJ H JG4 A4G4 H JGI 4A7L H LAK L7IK H I4E
O-+ C 2,D A7GN H JG7 7EG7 H JG4 44GJ H FG4 4IGJ H AGJ 47GF H JG7 EJNK H EIJ JFNN4 H AJN7
O-+ C MD AJGN H AGF 7JGI H FGN 7LGA H JGJ 7NGN H AG4 74GK H JGF 7FAL H 4KE L4AK H KEA
P+ C 2,D 77G7 H FGE 7NG4 H AG4 4KGE H FGK 4FGI H JGF 77GK H 7GJ 4KNF H LEE JFIE7 H KE7
P+ C MD A4GK H JG4 ANGI H JGA ALG4 H JGK AJGN H FGK JIG7 H JGE LAE H A7L E4JN H KFJ
相关系数 M8##$<%&08( Q8$RR0Q0$(&
子粒产量 :#%0( ;0$地上生物量 +=88& >08’%**FGLKI!! FGIK4!! FGKFL!! FGIAE!! FGL7A!! JGFFF
#FGFE T FG4LI，#FGFJ T FGEKF，( T JI
（玉米种植较晚，影响了子粒产量）玉米拔节期、抽雄
期、开花吐丝期、成熟期功能叶 +,-.值与子粒产量
相关性显著，其中抽雄期、开花吐丝期达到极显著相
关；+,-.值和地上生物量达显著相关，其中在孕穗
期、开花吐丝期、成熟期相关性达到极显著（表 JF）。
AFFN年玉米整个生长期功能叶 +,-. 值与子粒产
量、地上生物量呈极显著相关，其中玉抽雄期的相关
性最好（表 JJ）。
对 7个站玉米不同生育期功能叶叶绿素仪测定
值和子粒产量的相关性分析表明，玉米生育期功能
叶叶绿素仪测定值和子粒产量有较好相关性，且以
孕穗期、抽雄期相关性最好。这与 X%*@8’ 等［K］对
玉米的研究结果一致。表明在不同的气候条件下
（海伦、封丘、鹰潭）、不同质地的土壤上种植的玉米，
玉米生长期功能叶的叶绿素仪测定值可作为玉米子
粒产量的一个生理指标。
’G, 玉米生长旺盛期叶绿素仪测定值和子粒产量
的关系及诊断指标
从表 JA可知，海伦、封丘、鹰潭三站玉米生长旺
盛期叶绿素仪测定值和玉米产量相关性显著，且符
合线性加平台模型。在线性加平台模型中，平台产
量即为最佳产量［JF］，因此可以认为，在常规管理下，
A77 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 JE卷
表 ! 封丘站玉米不同生育期功能叶 "#$%值和玉米子粒产量、地上生物量相关关系（ &’’(年）
)*+,- ! ./00-,*12/34 +-15--3 "#$% 0-*62374 /8 9*2:- -*0 ,-*;-4 *1 6288-0-31 70/51< 41*7-4 *36
9*2:- =2-,64 *36 +2/9*44 /8 4-37?2@ ABC-029-31*, "1*12/3（&’’(=0）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
*+,-值 *+,- #$%./(01
子粒产量
2#%/( 3/$4.
（50 6 7’8）
地上生物量
*799& :/9’%11
（50 6 7’8）
拔节期
;9/(&/(0
孕穗期
<99&/(0
抽雄期
=$%./(0
开花>吐丝期
,(&7$1/1
成熟期
?%&@#/(0
<* > A+B CDEF G HED I8EJ G JEJ IFEI G HEF IIEK G JEJ C8EF G JED JKKCL G 8MC JHDDJ G JJHF
<* > NB CLEM G HEC C8EM G JEI CKEL G 8EK CJEL G 8EK KJEJ G KEI MDLF G DHC MMLF G JD8
O,* > A+B CIEK G JEK IHEJ G HEF IFEI G 8E8 IFEC G JEK CCEH G IED JHIHL G DMI MDLF G IFF
O,* > NB CCEL G JED CMEM G 8EC I8EI G 8EC IJEK G 8EF C8EF G CEM D8FC G MKD MLI8 G FLK
P* > A+B CFEM G JEF CJEH G 8EJ CIEL G 8EC CIED G 8EH KKEF G KEJ D8IL G JIFC MCHF G JKHK
P* > NB KMEK G JEH KJEK G JEH KKEM G KEF KIEJ G CEC 8FEH G KEK CIIH G C8C IIDJ G 8CM
相关系数 N9##$4%&/9( Q9$RR/Q/$(&
子粒产量 2#%/( 3/$4. HEMFL!! HEMDD!! HEMM8!! HEMIJ!! HELIJ!! JEHHH
地上生物量 *799& :/9’%11HEMMJ!! HEMM8!! HEMJM!! HELLF!! HELJJ!! JEHHH
#HEHI S HECFM，#HEHJ S HEIDH，( S JM
表 D 封丘站玉米不同生育期功能叶 "#$%值和玉米子粒产量、地上生物量相关关系（ &’’E年）
)*+,- D ./00-,*12/34 +-15--3 "#$% 0-*62374 /8 9*2:- -*0 ,-*;-4 *1 6288-0-31 70/51< 41*7-4 *36
9*2:- =2-,64 *36 +2/9*44 /8 4-37?2@ ABC-029-31*, "1*12/3（&’’E=0）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
*+,-值 *+,- #$%./(01
子粒产量
2#%/( 3/$4.
（50 6 7’8）
地上生物量
*799& :/9’%11
（50 6 7’8）
拔节期
;9/(&/(0
孕穗期
<99&/(0
抽雄期
=$%./(0
开花>吐丝期
,(&7$1/1
成熟期
?%&@#/(0
<* > A+B CFEC G HEF I8EM G HED ILEI G JEC IFEK G JEH CIEK G KEJ JHLML G M8F JHKIK G JHD8
<* > NB CCEI G HEL IJEC G JEJ ICEL G HEK I8EI G JEJ KLEF G KEJ JHLCC G CDK DI8H G LC
O,* > A+B CKEH G HEL IHEH G HEF IIEC G JE8 IIED G JEL CCEJ G 8EM JHICL G LKM MIJF G JILK
O,* > NB CHEC G 8EM CLEJ G 8EJ CFEL G CEM CKEF G IED KJEI G CED LCJC G JCJC L8HI G IFC
P* > A+B KMEJ G 8E8 CKEJ G 8EK CDEF G JEI CLEM G CEC K8ED G FE8 DIMI G JJ8H LMJM G LFH
P* > NB KJEI G JEH K8EI G HEL K8EM G HEM KCEK G HEF 8FEL G HEF C8CL G CLF CMDD G FDH
相关系数 N9##$4%&/9( Q9$RR/Q/$(&
子粒产量 2#%/( 3/$4. HEML8!! HEML8!! HEDCM!! HEDC8!! HEMJJ!! JEHHH
地上生物量 *799& :/9’%11 HEMD8!! HEMMK!! HEMMF!! HEMFJ!! HELFK!! JEHHH
#HEHI S HECFM，#HEHJ S HEIDH，( S JM
表 F’ 鹰潭站玉米不同生育期功能叶 "#$%值和玉米子粒产量、地上生物量相关关系（ &’’(年）
)*+,- F’ ./00-,*12/34 +-15--3 "#$% 0-*62374 /8 9*2:- -*0 ,-*;-4 *1 6288-0-31 70/51< 41*7-4 *36 9*2:- =2-,64
*36 +2/9*44 /8 4处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
*+,-值 *+,- #$%./(01
子粒产量
2#%/( 3/$4.
（50 6 7’8）
地上生物量
*799& :/9’%11
（50 6 7’8）
拔节期
;9/(&/(0
孕穗期
<99&/(0
抽雄期
=$%./(0
开花>吐丝期
,(&7$1/1
成熟期
?%&@#/(0
<* > A+B CJEH G 8EM KIE8 G KE8 C8EH G JED CCEC G JEC KMEH G 8EI LFCD G D8M MKCF G JKI8
<* > NB KCEI G IEF KHEM G 8EL 8MEM G IE8 KCED G IE8 KKEK G JED 8HHI G JH8F LJCK G IKF
O,* > A+B KFEH G HEL KFEI G JEK C8EJ G JEH CHE8 G HED KFEF G KE8 I8MH G CH8 LKIM G KLL
O,* > NB KKED G JEJ KIEJ G HED 8MEJ G JEM KJEH G JE8 KJEC G 8EC FIL G 8CM FDII G KFL
P* > A+B CHEK G 8EF KHEK G 8EF KIEM G HED KFEI G JEM 8MEH G JEI KHHM G MJC CJF8 G FKI
P* > NB 8FEM G JEC 8KEI G JEH 8JEM G HEM 88EF G JEC 8IEK G JEM H 8H8H G JFM
相关系数 N9##$4%&/9( Q9$RR/Q/$(&
子粒产量 2#%/( 3/$4. HEIID! HEKHK HEMJ8!! HEMKH!! HEF8F! JEHHH
地上生物量 *799& :/9’%11 HEIHF! HEMKJ!! HECML! HELCL!! HEM8M!! JEHHH
子粒产量 2#%/( 3/$4. ：#HEHI S HEIJC，#HEHJ S HEFJC，( S JI；地上生物量 KKK8期 王帘里，等：不同气候和土壤条件下玉米叶片叶绿素相对含量对土壤氮素供应和玉米产量的预测
表 !! 鹰潭站玉米不同生育期功能叶 "#$%值和玉米子粒产量、地上生物量相关关系（ &’’(年）
)*+,- !! ./00-,*12/34 +-15--3 "#$% 0-*62374 /8 9*2:- -*0 ,-*;-4 *1 6288-0-31 70/51< 41*7-4
*36 9*2:- =2-,64 *36 +2/9*44 /8 42371*3 ?@A-029-31*, "1*12/3（&’’(=0）
处理 !项目
"#$%&’$(& ! )&$’
*+,-值 *+,- #$%./(01
子粒产量
2#%/( 3/$4.
（50 6 7’8）
地上生物量
*799& :/9’%11
（50 6 7’8）
拔节期
;9/(&/(0
孕穗期
<99&/(0
抽雄期
=$%./(0
开花>吐丝期
,(&7$1/1
成熟期
?%&@#/(0
<* > A+B C8DE F GDH CHDI F GD8 CEDG F IDC J8DE F IDC JIDE F GDK IIGEK F 8II IGJGI F 8E8
<* > LB MEDC F GDC C8DE F ID8 MHDC F GDE MKDC F IDM MMDK F GDG JGEE F C8E KJEE F EJC
N,* > A+B MKDC F IDJ CODI F IDG CODJ F IDI CHDO F 8DI CODG F 8DO OCOO F 8KK EGI8 F 8EM
N,* > LB MCDM F IDG CMDM F IDE CGDC F GD8 MCDI F IDE M8DI F 8DI MCEH F MMI JGKG F OHG
P* > A+B MKDM F GDM MHDK F IDG CMD8 F IDG CODJ F IDJ CMDC F IDJ JGEE F O8E JJHJ F MK8
P* > LB 8CDK F GDE 8EDE F IDG 8HDH F GDE IHDM F GDK IEDK F IDG G 88H8 F CHO
相关系数 L9##$4%&/9( Q9$RR/Q/$(&
子粒产量 2#%/( 3/$4. GDEMO!! GDEG8!! GDE8J!! GDEIC!! GDEKK!! IDGGG
地上生物量 *799& :/9’%11GDHGG!! GDHGJ!! GDEEK!! GDEKH!! GDEHK!! IDGGG
子粒产量 2#%/( 3/$4. ：#GDGJ S GDJIC，#GDGI S GDKIC，( S IJ；地上生物量 表 !& 海伦、封丘、鹰潭站玉米生长旺盛期叶绿素仪测定值和玉米产量相关方程
)*+,- !& B-70-442/3 -CD*12/34 +-15--3 "#$% 0-*62374 /8 9*2:- -*0 ,-*;-4 *36 9*2:-
=2-,64 23 E*2,D3，F-37C2D *36 >2371*3 ?@A-029-31*, "1*12/34
地点 6年份
*&%&/9( 6 T$%#
相关方程
P$0#$11/9( $U@%&/9(1
决定系数（P8）
L9$RR/Q/$(&1 9R
.$&$#’/(%&/9(
平台产量
VW&/’@’ 3/$4.1
（50 6 7’8）
平台产量对应的 *+,-值
*+,- #$%./(01 9R
9W&/’@’ 3/$4.1
=X 6 8GGK 3 S MGKDMOY > KJKKD8（Y Z JCDE） GDHIM IGHJE JOD8
N[ 6 8GGK 3 S 8EJDGEY > C8OGDI（Y Z JEDM） GDOJE I8MJG JEDM
N[ 6 8GGO 3 S 8OIDCMY > CCHJDO（Y Z JKDJ） GDEEJ IICMO JEDO
T" 6 8GGK 3 S 8E8DMIY > KMKODC（Y Z CCDH） GDEOG KMGE CCDH
T" 6 8GGO 3 S CH8DKEY > IKKC8DG（Y Z J8DJ） GDOMC H88C J8DJ
三站应用叶绿素仪诊断的临界值就是平台产量对应
叶绿素仪的测定值。从平台产量及叶绿素仪诊断的
临界值可知，8GGK 年，玉米平台产量从高到低是封
丘站、海伦站、鹰潭站（8GGK 年鹰潭站玉米播种较
晚，影响了子粒产量）；8GGO年玉米平台产量从高到
低是封丘站、鹰潭站（8GGO 年海伦站 +,-值数据缺
失）。从中看出，封丘站玉米平台产量、决定系数均
高于其他两个台站，这可能是由于封丘地处暖温带，
气候、水热条件适合玉米生长。由于本试验是两年
的结果，所以建立的诊 *断指标还需更长期的试验
数据进行验证，同时还需要进一步分析温度、水分和
土壤条件对土壤氮素转化以及玉米氮素吸收的影
响，并深入分析 *+,-值变化的决定机制。
G 小结
I）玉米生长旺盛期功能叶 *+,-值和土壤表层
硝态氮、无机氮含量相关显著，和土壤表层铵态氮含
量相关不显著，玉米生长旺盛期功能叶 *+,-值和
玉米子粒产量相关显著，土壤表层硝态氮含量和玉
米子粒产量相关显著。
8）玉米生长期功能叶叶绿素仪测定值和子粒产
量相关性显著，在孕穗期和抽雄期相关性最好；玉
米生长期功能叶 *+,-值可以在玉米生长旺盛期估
测玉米子粒产量。
参 考 文 献：
［I］ N9Y P =，P9&7 2 \，)]$#1$( B ^，+/$5/$4$5 \ +_ *9/4 %(. &/11@$ (/‘
&#%&$ &$1&1 Q9’W%#$. R9# W#$./Q&/(0 19/4 (/Z$( %]%/4%:/4/&3 &9 Q9#(［;］_
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［8］ (/&#%&$ /( Q9#(1&%451 %& ’%&@#/&3［;］_ ,0#9(_ ;_，IHH8，EC：EEI>EEOD
［M］ =9(0 * -，N9Y P =，+/$5/$4$5 \ +_ N/$4. $]%4@%&/9( 9R 1$]$#%4
Q7$’/Q%4 /(.$Y$1 9R 19/4 (/Z$( %]%/4%:/4/&3［;］_ +4%(& *9/4，IHHG，
CMM 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 IJ卷
!"#：$#%$$&
［’］ ()*+ , -，./+)0/+ 1 2，3/45067 8 2 !" #$ 9 :;/0 =? +=)0 />@ A0/>5
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46M<)46*6>5 ?=4 +6*)@N/4? 4)F6［,］9 EB4=>9 ,9，!GG!，$#：G"O%G"$&
［O］ .)@/0 P，2=>B64) 2，Q65)64 , K9 R)54=B6>
*6/+<46*6>5+ )> +A4)>B ND6/5［,］9 R<54 9 L7F0 9 EB4=6F=+7+5 9，!GGG，
HH：!%O&
［I］ J=0065 T Q，J=0065 T J9 U+6 =? / FD0=4=AD700 *6564 5= 6;/0)V
54=B6> +5/5<+ =? @470/>@ N)>564 ND6/5［,］9 L=**<>9 (=)0 (F) 9 W0/>5
E>/0 9，!GG"，"#（I%$）：O$I%OGI&
［$］ P;64+6> 8 .，J=X T Q，W)6S)606S Y W9 Z)<4>/0，+D/@6，/>@ D7[4)@
6??6F5+ => >)54/56 F=>56>5 =? 7=<>B F=4> +5/0S［ ,］9 L=**<>9 (=)0 (F) 9
W0/>5 E>/0 9，!G$H，!O（$）：$#I%$H"&
［G］ Y/+S=* T K，Y6+5?/00 Z 3，(A600*/> Z :，(=05/>A=<4 W R9 K=>)V
5=4)>B >)54=B6> +5/5<+ =? F=4> N)5D / A=45/[06 FD0=4=AD700 *6564［,］9
L=**<>9 (=)0 (F) 9 W0/>5 E>/0 9 "I（#%’）：H’H%HO\&
［!\］ 李志宏，刘宏斌，张福锁 9 应用叶绿素仪诊断冬小麦氮营养
状况的研究［,］9 植物营养与肥料学报，"\\#，G（ ’）：’\! %
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H##"期 王帘里，等：不同气候和土壤条件下玉米叶片叶绿素相对含量对土壤氮素供应和玉米产量的预测