全 文 ：收稿日期：!""#$"%$!% 接受日期：!""#$&&$&’
基金项目：国家自然科学基金项目（("’"&"&)）；国家“十一五”科技支撑计划项目（!""*+,-".+")）资助。
作者简介：王双（&)%"—），男，硕士研究生，从事作物水分关系研究。/01："!#$%#!%’)*"，234561：78%"&&"&9&*’: ;<4
! 通迅作者 /01："!#$%#!%’)*"，234561：=>;?0@94561 A ?>5BA 0CBA ;@
施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响
王 双，陈家宙!，罗 勇
（华中农业大学农业部亚热带农业资源与环境重点开放实验室，湖北武汉 (’""#"）
摘要：在田间小区遮雨条件下，采用有交互作用的双因素试验方法，设置了连续干旱 "!’! C #个水分处理及 D "、
&("、!%" EF G ?4! ’个氮肥处理，研究施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响。结果表明，轻度干旱条件下，随着
施氮量的增加，夏玉米的株高、叶长、叶宽、茎粗等形态指标、生物量和产量都增加；中度干旱时，适量施用氮肥处理
夏玉米的形态指标、生物量及产量均高于不施氮肥和大量施用氮肥处理；严重干旱时，随着施氮量的增加，夏玉米
的形态指标、生物量和产量都呈逐渐下降趋势。本试验结果说明，施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长有不同影
响，应根据干旱程度选择合理的施氮量，以减小干旱带来的损失。
关键词：干旱程度；施氮水平；夏玉米
中图分类号：H.&’:"*! 文献标识码：, 文章编号：&""%$.".I（!""%）"($"*(*$"*
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我国的许多作物种植区经常遭受到干旱的威
胁，干旱严重影响了作物的产量［&$’］。全国灌溉区
每年因缺水而少收入粮食 ’."!(""亿千克，即使是
非干旱产粮地区，也时常受到季节性干旱的影响。
干旱胁迫对作物生长的影响早有研究，在施用氮肥
减少作物干旱损失方面，前人已经进行了许多探索。
但是在土壤干旱时，氮素营养对作物水分状况、渗透
调节、蒸腾耗水及抗旱能力等方面的影响仍存在较
大分歧。一些研究认为，氮营养可以改善土壤水分
胁迫下作物植株体水分状况，增强作物的抗旱
性［($*］。而有些报道与此不完全一致，梁银丽等［#$)］
研究表明，在土壤水分分别为良好、轻度干旱、严重
干旱情况下，氮营养对作物分别表现出正向调节作
用、无明显作用、有负效应；有些则认为，氮营养增
植物营养与肥料学报 !""%，&(（(）：*(* $ *.&
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强了作物对干旱的敏感性，从而影响作物在干旱条
件下的生长［!"#!!］。杨建昌等［!$#!%］通过研究不同土
壤水分状况下氮素营养对水稻产量的影响及其生理
机制表明，土壤轻度干旱时产量为高氮 &中氮 &低
氮肥，土壤水分充足或者是干旱较重时产量为中氮
&高氮 &低氮。由此可以推测，氮素的作用除了与
施氮量有关外，还与土壤干旱程度有关。不同研究
报道产生分歧可能与不同试验所采取的土壤干旱程
度不同有关。本研究通过田间试验，分析了氮肥水
平对不同干旱程度下的夏玉米形态指标、生物量及
产量的影响，旨在了解不同干旱程度下作物氮肥的
合理施用，为受旱作物合理施氮提供依据。
! 材料与方法
试验在湖北咸宁华中农业大学红壤实验站内进
行。该地年平均气温 !’()*，!!"*积温 +$’,*，
年平均降雨量 !-++ ..，平均蒸发量 !-%, ..。该地
区降雨多集中在春季与夏初，其余月份降雨很少。
每年的夏末秋初发生季节性干旱，此时高温少雨，对
该区农业生产影响很大。供试土壤为红壤，土壤质
地为粘土（美国制），"—-" /.土层土壤容重为 !($0
1 2 /.%，田间持水量为 "(%%0 /.% 2 /.%，萎蔫含水量为
"(!0" /.% 2 /.%。土壤有机质和碱解氮含量很低（表
!）。
表 ! 供试土壤化学性质
"#$%& ! ’(&)*+#% ,-.,&-/*&0 .1 /(& &2,&-*)&3/#% 0.*%
土层
34567
（/.）
碱解氮
89:49 ; <
速效磷
8=4>9 ; ?
速效钾
8=4>9 ; @
有机质
AB
（1 2 :1）
CD
（.1 2 :1）
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$""’年 ’月至 !"月，在田间遮雨条件下进行了
小区玉米干旱处理和施氮水平交互作用的双因素完
全试验。设 ,个水分处理：分别连续干旱 "、,、!$、
!,、$$、$, 和 %$ E，记做 F"、F,、F!$、F!,、F$$、F$,和
F%$；% 个氮肥处理：< "、!-" 和 $0" :1 2 G.$，记做
<"、过磷酸钙 !""" :1 2 G.$，氯化钾 $-" :1 2 G.$，所有肥料
作为基肥一次施入。干旱处理开始前，所有小区保
持田间持水量，每个小区的灌水量相同，干旱处理结
束后立即复水并保持田间持水量。各小区夏玉米生
长初期（出苗后 $" E）长势无明显差异。小区面积为
$(, . H !($ .，小区四周用深为 !($ .的防水板隔
开。每个小区种 %行 0列 $-株玉米，试验所用的玉
米品种为掖单 !%。$""’ 年 ’ 月 $0 日播种，, 月 !0
日（拔节期）开始干旱处理，0月 $$日（灌浆期）干旱
处理结束。,月 $"日至 0月 $0日观测形态指标和
土壤水分的变化，!"月 $日收获。
干旱过程中每个小区选择长势相近的 !" 株玉
米，跟踪测量叶长、叶宽、株高和茎粗等形态指标，每
隔 - E 测 ! 次；每天上午 ,：%" 左右，用美国 I4JK4
L47M474 公司的 B>J>N74O6 NFP时域反射仪（带不同长
度的探头）测定各个小区 "—!"、!"—$"、$"—%"、
%"—-"、-"—’" /.土层的含水量，测量过程中每个
小区各选取不同点重复测量 %次，求均值作为该次
测定的含水量。收获时将每个小区玉米齐地面割
下，并挖出跟踪观测的 !"株玉米的全部根系，进行
玉米根系状况分析和测定地上部鲜重、烘干重、根干
重及小区玉米产量；排水法测量根体积。
数据采用 QR/69和 I8I软件进行统计分析。
4 结果分析
45! 不同干旱程度对夏玉米形态指标及生物量的
影响
连续干旱处理后小区 "—-" /.土层体积含水
量的变化看出（表 $），在干旱开始时，%个 <处理含
水量一致；在干旱前 !, E，<"和 速度慢，而 <$处理水分下降很快，土壤含水量明显
低于 <"和 因于玉米生长状况不同，同时这种含水量的差异反
过来又会影响玉米的生长。干旱超过 $$ E后，%种
施氮处理的土壤含水量降低的速度都明显变慢，土
壤含水量差异缩小；在干旱持续 %$ E时，"—-" /.
土层的体积含水量都接近萎蔫含水量。
不同干旱程度下夏玉米的叶长、叶宽、茎高和茎
粗等形态指标有相同的变化规律。各个形态指标间
方差分析结果（表 %）表明，F"、F,处理间，F!$、F!,处
理间和 F$$、F$,、F%$处理间分别比较，其差异不显著，
而分别与其它水分处理间差异显著。F!$、F!,处理
夏玉米的平均叶长、叶宽、茎高和茎粗与 F"、F,处理
平均值比较，分别减少了 %(+"S、-(""S、+($"S和
%(’"S；而 F$$、F$,、F%$水分处理的夏玉米形态指标
则远低于正常供水的生长水平。从 "—-" /.土层
含水量看，F"、F,处理为田间持水量的 ,,S!)0S，
,-’-期 王双，等：施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响
表 ! 干旱处理结束后 "—#"$%土层土壤体积含水量（&）
’()*+ ! ,-.* %-./012+（"3#"$%）(40+2 52-1670 02+(0%+80
氮肥水平 水分处理 !"#$%&’ ’"()’*(+’
, -(.(- !/ !0 !12 !10 !22 !20 !32
,/ 32456 25415 26450 23475 21438 19433 15403
,1 32450 254/9 264/0 22478 2/495 19485 15495
,2 32495 27427 23437 21495 2/418 1546/ 154/8
表 9 不同干旱程度夏玉米各形态指标和生物量均值比较
’()*+ 9 :-%;(2./-8 -4 (<+2(6+ /7(;+/ $7(86+/ (85 ).-%(// -4 /1%%+2 %(.=+ 185+2 5.44+2+80 52-1670 5+62++/
处理
:"()’*(+’
叶长
;()<
-(+%’&
叶宽
;()<
=>?’&
茎高
@-)+’
&(>%&’
茎粗
A’(*
?>)*(’("
茎叶生物量
B>#*)CC #< C&##’
（% D E-)+’）
根干重
F##’ ?"G =’H
（% D E-)+’）
根体积
F##’ .#-$*(
（I*3 D E-)+’）
（I*） 鲜重 J"(C& =’H 干重 !"G =’H
!/ 50433 ) 943/ ) 216488 ) 2472 ) 627467 ) 312470 ) 7430 ) 1748/ )
!0 50459 ) 9430 ) 217411 ) 2471 ) 622467 ) 313488 ) 748/ ) 17433 )
!12 58425 K 5495 K 2/8470 K 2461 K 897467 K 295433 K 74/3 K 18471 K
!10 58405 K 5498 K 2/8433 K 2463 K 893467 K 295459 K 6499 K 18471 K
!22 09459 I 0452 I 103405 I 2431 I 8/6459 I 233488 I 847/ I 11405 I
!20 09433 I 0459 I 103467 I 2428 ? 8/2459 I? 232433 I 8471 I 11408 I
!32 09422 I 045/ I 102433 I 2423 ? 395459 ? 229467 I 8467 I 11471 I
注（,#’(）：同列数据后不同字母表示处理间差异达 6L显著水平，下同 M)-$(C <#--#=(? KG ?><<("(+’ -(’’("C K(’=((+ ’"()’*(+’C *()+ C>%+><>I)+’ )’
6L -(.(- H :&( C)*( K(-#=H
!12、!10处理为 76L!07L，而 !22、!20、!32处理则低
于田间持水量的 72L，甚至接近萎蔫点。将 0个水
分处理按照干旱程度可分为：轻度干旱（!/、!0处
理）；中度干旱（!12、!10处理）；严重干旱（!22、!20、
!32处理）。
表 3还表明，夏玉米的茎叶干重、茎叶鲜重、根
干重、根体积和穗长等生物量有相同的变化规律，并
且与形态指标的变化相同。!/、!0处理间，!12、!10处
理间和 !22、!20、!32处理间差异均不显著；而分别与
其它处理间差异显著。由夏玉米各水分处理生物量
与正常供水条件下生物量的对比和各水分处理结束
后 /—8/ I*土层土壤含水量的结果进一步说明，在
本试验条件下，!/、!0属于轻度干旱，!12、!10属于中
度干旱，而 !22、!20、!32为严重干旱。
!>! 施氮水平对不同干旱程度夏玉米形态指标和
生物量的影响
从施氮水平对不同干旱程度夏玉米各形态指标
的影响（表 8）看出，夏玉米的茎高在 !/、!0水分处理
中随着施氮量的增加而增加，与 ,/ 处理相比，,1、
,2处理在轻度干旱条件下的夏玉米茎高的增加幅
度分别为 8L和 7L，达到显著水平，说明轻度干旱
时夏玉米的茎高随着氮肥施用量的增加而增加。在
!12、!10水分处理中，夏玉米的茎高 ,1 最大，,2 次
之，,/最小，氮肥的作用效应同样差异显著，表明在
中度干旱时适当施氮，有利于茎高增加，高施氮量和
不施氮对玉米茎高的增加无益。在 !22、!20、!32水分
处理中，玉米的茎高大小是 ,/ N ,1 N ,2，随着施氮
量的增加而减小，减小幅度为 0L和 1/L。氮肥水
平在不同的干旱程度下对玉米茎粗、叶宽的影响与
茎高基本一致，而对叶长的影响则有所差别，体现在
严重干旱时，氮肥水平对夏玉米叶长没有显著影响。
表 8还看出，!/、!0水分处理茎叶鲜重随着施氮
量的增加而增加，差异达到显著水平；!12、!10水分
处理以 ,1处理最大，而 ,2 与 ,/ 无显著差异。在
严重干旱的水分处理中，!22玉米的茎叶鲜重在 ,/
达到最大值，,1、,2处理间无显著差异；!20玉米的
茎叶鲜重随着施氮量的增加而减小，!32玉米的茎叶
鲜重 ,/、,1处理之间差异不显著，,2与 ,1差异不
显著而与 ,/差异显著。表明在中度干旱时适当的
施氮量条件下，有利于玉米的茎叶鲜重增加，高施氮
量对夏玉米茎叶鲜重的增加无益；严重干旱时玉米
的茎叶鲜重则随着氮肥施用量的增加而减小。其它
茎叶干重、根干重及根体积受氮肥用量的影响与茎
叶鲜重基本一致。表明在不同干旱程度下，施氮水
587 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 18卷
表 ! 施氮水平对不同干旱程度夏玉米各形态指标和生物量的影响
"#$%& ! ’((&)* +( , %&-&%. +/ .0#1& )0#/2&. #/3 $4+5#.. +( .655&7 5#48& 6/3&7 34((&7&/* 37+620* 3&27&&.
干旱
处理
!"#$%&’
(")*’ +
氮肥
水平
, -).)-
茎高
/-*0’
&)1%&’
叶长
2)*3
-)0%’&
茎粗
4’)5
61*5)’)"
叶宽
2)*3
716’&
茎叶生物量
81#5*99 #3 9&##’
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根干重
<##’
6"= 7’+
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根体积
<##’
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（>5） 鲜重 @")9& 7’+ 干重 !"= 7’+
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平对夏玉米生物量和形态指标产生相似的影响。
9:; 施氮水平对不同干旱程度夏玉米产量的影响
表 H看出，施氮水平对不同干旱程度夏玉米产
量的影响不同。轻度干旱处理（!A、!I），玉米产量随
施氮量的增加而增加，氮肥效果显著；中度干旱处
理（!BC、!BI），玉米产量以 ,B 处理达到最大，,C 与
,A处理玉米产量无明显差别，表明中度干旱条件下
适量施氮有利于夏玉米产量的增加，大量施用氮肥
对夏玉米增产无益；严重干旱的 !CC、!CI、!?C处理玉
米产量随着施氮量的增加而减少，氮肥负效果同样
达到显著水平。表 H还看出，?个氮肥处理中，玉米
产量都是从 !CC这个水分处理开始显著下降，,A、
,B、,C处理的 !BI水分处理产量分别由 IADI、I??J、
I?BI L% : &5C下降到 !CC 处理的 HCKC、KADD、?JKK
表 < 各小区玉米产量均值的比较（=2 > 059）
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注（,#’)）：数据后不同大写字母表示同一列数据差异显著；数据后不同小写字母表示同一行数据差异显著 O*-$)9 3#--#7)6 G= 6133)")0’ >*;1’*-
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JKFK期 王双，等：施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响
!" # $%&，下 降 幅 度 分 别 为 &’()*+、,,(*)+ 和
,’(-)+，而且随着干旱程度继续增加，玉米的产量
也继续下降。
! 讨论
干旱对粮食安全构成了巨大的威胁，国内外学
者从不同角度加强作物抗旱的研究。有的提出玉米
抗旱育种是减少干旱造成产量损失的重要途径，介
绍了一些抗旱的玉米种子资源和选育抗旱玉米品种
的方法［-,］；也有提出施用氮肥来减小干旱危害的
方法［,］。关于水分和氮肥综合作用对作物生长影响
已经做了大量的研究。本研究采取连续干旱的方
法，将干旱划分为轻度、中度和严重 *种干旱程度，
同时设置了 *种施氮水平，研究了施氮量对不同干
旱程度下的夏玉米形态指标、生物量及产量的影响。
结果显示，在不同的干旱程度下，施氮水平对夏玉米
生长的影响不同。轻度干旱条件下，增施氮肥使夏
玉米的各项指标都增加。由于本研究是在供氮能力
较低的土壤中进行的，所以在排除水分因素影响的
情况下，氮肥水平对作物生长的作用效果表现的十
分明显。李生秀等［,］认为，施用氮肥促进了作物根
系发育，扩大了作物觅取水分和养分的土壤空间，使
作物吸取和运转土壤水分的能力提高。一些研究还
表明，干旱和部分根系缺氮共同作用下，缺氮可明显
限制根系的发生发育；全部根系在受到适当干旱胁
迫，并供应一定氮素的情况下，能诱导根系的发生发
育［./’，-./-0］。本试验供试土壤氮素含量低，在中度干
旱胁迫下，适量施氮有利于夏玉米生长。说明作物
受到一定程度的干旱胁迫时，适量的施用氮肥既可
以满足作物正常生长的氮素来源又可以促进作物抗
旱，施氮量过低会影响到作物的生长，而施氮水平过
高会加强作物的干旱胁迫。李秧秧等［&)］认为，高施
氮量引起的水分入渗深度的增加直接影响作物根系
的生长和分布。当施氮量较高时，作物根系主要分
布在上层土壤以吸收上层土壤水分为主，不施肥或
施肥量低时，作物根系向下层土壤扩展，增加对下层
土壤水分的吸收。王西娜等［&-］指出，适量施氮可以
提高作物产量，过量施氮没有表现出增产效果，在一
定范围内提高氮肥水平可以增加水分向土壤深层的
运移。这些结论和本试验中等干旱条件下的研究结
果基本一致。关于严重干旱条件下氮肥水平对作物
生长的影响相关报道很少。本研究结果表明，严重
干旱条件下，施用氮肥对夏玉米的生长起负作用，随
着氮肥施用量的增加夏玉米的各项指标都呈现下降
趋势。在土壤严重干旱时，无论土壤的供氮能力如
何，都不适宜施用氮肥。薛青武等［&&］和上官周
平［&*］报道，在中度以上的土壤干旱条件下，高氮叶
片的净光合速率（12）降低幅度较大甚至抑制光合作
用，而低氮叶片的 12降低幅度较小，抑制了叶绿体
的光合能力。土壤严重干旱条件下，氮素营养对小
麦根的生长表现为负效应［3］。本研究结果与不同研
究者在不同条件下得到的不一致的结论都有吻合之
处。
本试验看出，人们以往部分研究结论没有完全
统一其实并不矛盾，这主要是由于前人的研究大多
是在特定的土壤水分状况及氮肥条件下完成的。梁
银丽等［3］研究认为，在土壤水分分别为良好、轻度干
旱、严重干旱情况下，氮营养对小麦根水势、蒸发蒸
腾和叶面积分别有显著的正向调节作用、无明显作
用、有负效应。4567等［0］也有类似报道，指出中等水
分胁迫下中等施氮量可以使小麦增产，重度水分胁
迫下增施氮减产，轻度水分胁迫下增施氮对产量影
响很小或无影响，并认为应当考虑水分胁迫和氮的
交互效应。以往关于氮素对作物干旱影响报道产生
分歧的原因可归结于研究环境（特别是土壤干旱程
度）、土壤性质及土壤中氮素丰缺情况、氮肥施用量
不同等因素，表明水氮交互作用对作物生长的影响
比较复杂。本研究在证实了前人研究成果的同时，
对前人的研究做出了补充和总结，澄清了一些研究
结论的分歧，同时也为农业生产中水氮交互作用研
究的进一步发展提供理论依据。
参 考 文 献：
［-］ 李全起，陈雨海，房全孝 8 夏玉米种植中水分问题的研究进展
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"$JN期 王双，等：施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响