全 文 ：第20卷 第5期
Vol.20 No.5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2012年 9月
Sep. 2012
氮缓释复合肥对坝上地区青贮玉米产量
及氮素利用率的影响
王忠美,赵 敏,朱玲玲,戎郁萍*
(中国农业大学动物科技学院,北京 100193)
摘要:通过完全随机区组设计,研究施肥种类(180kg·hm-2速效氮、150和180kg·hm-2缓释氮)、施肥时期(1次
施入和2次施入)和氮缓释比例(20%,30%和40%)对不同生长期青贮玉米(ZeamaysL.)产量及其构成因素和氮
素利用率的影响,以期为青贮玉米高产的氮肥管理模式提供科学依据。结果表明:施氮可以显著提高拔节与成熟
期青贮玉米的株高和茎粗,以缓释氮复合肥施入量150kg·hm-2,缓释成分为20%(ⅠC)的处理最好;速效氮和缓
释氮对青贮玉米茎叶比的影响差异不显著。对青贮玉米产量的影响,以缓释比例30%的复合肥(150kg·hm-2,
ⅠB)产量最高,鲜草产量达到10.468×104kg·hm-2,干草产量为2.4487×104kg·hm-2。ⅠB处理与同缓释比
例施入180kg·hm-2的处理相比,干重增产显著,鲜重产量无显著差异。缓释氮处理的氮表观利用率和氮素生理
利用率高于速效肥;速效氮分次施入比一次施入的氮农学利用效率和氮素利用率高;总之,适度的氮缓释复合肥可
有效地提高青贮玉米产量并提高其氮素利用效率。
关键词:氮缓释复合肥;速效复合肥;青贮玉米;氮素利用率
中图分类号:S143.16;S513 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2012)05-0888-06
YieldofSilageCorn(ZeamaysL.)andNUtilizationEfficiency
AsEffectedbySlow-ReleaseNitrogen
WANGZhong-mei,ZHAOMin,ZHULing-ling,RONGYu-ping*
(InstituteofAnimalScience,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China)
Abstract:Arandomizedcomplete-blockdesignoftwonitrogenfertilizers(availablenitrogenandslow-re-
leasenitrogen)anddifferentfertilizationmethods(fertilizationperiodsandproportionofslow-releaseni-
trogen)wereconductedtostudyyieldfactorsandnitrogenutilizationefficiencyofcorn(ZeamaysL.)in
differentgrowthstages.Resultsshowedthatbothavailablenitrogenandslow-releasenitrogencouldim-
provecornheightandstemdiameterinthestageofjointingandmaturity,especialyinⅠC(20%slow-re-
leasenitrogen)treatment.Availablenitrogenandslow-releasenitrogenhadnosignificanteffectsoncorn
stemtoleafratio(P>0.05).Nitrogenfertilizercouldimprovebothfreshandhayyieldsofsilagecorn,es-
pecialytheslowreleasenitrogentreatmentof150kg·hm-2with30%slowreleasecomponent(ⅠB).The
freshanddryyieldsofthistreatmentwere10.468×104kg·hm-2and2.4487×104kg·hm-2,respective-
ly.Thedryyieldhadasignificantincreasecomparedwiththetreatmentof180kg·hm-2slow-releaseni-
trogen.Resultsalsoshowedthatbothnitrogenapparentutilizationandphysiologicalefficiencywerehigher
inslow-releasenitrogenthaninavailablenitrogenfertilization,andgradedappliedfertilizationwasbetter
thanonlyfertilizingonce.Inconclusion,moderatenitrogenslowreleasefertilizercouldeffectivelyimprove
silagecornyieldandNuseefficiency.
Keywords:Slow-releasenitrogen;Availablenitrogen;Silagecorn;Nitrogenuseefficiency
氮肥是全球用量最多的化学肥料,其损失也最
大,因此施用以延长氮素对植物有效性的缓释氮复
合肥成为减少氮流失的主要措施之一[1]。青贮玉米
(ZeamaysL.)是草食家畜生产的重要粗饲料资源,
收稿日期:2012-04-05;修回日期:2012-05-29
基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费(200903060)(201003019);国家牧草产业体系(CARS-35);草业科学北京市重点实验室共建项
目资助
作者简介:王忠美(1988-),女,山东东营人,硕士研究生,主要从事草地生态研究,E-mail:somnus_star@yeah.net;*通信作者 Authorfor
correspondence,E-mail:rongyuping@cau.edu.cn
第5期 王忠美等:氮缓释复合肥对坝上地区青贮玉米产量及氮素利用率的影响
氮是限制青贮玉米产量的关键因子,氮肥的施用对
青贮玉米的产量和品质起着关键的作用[2]。No-
elsch等[3]、Amany等[4]、徐玉鹏等[5]、罗敏等[6]的
研究均表明,氮缓释肥可提高玉米的产量。赵霞
等[7]研究表明适量的缓释氮能提高和优化夏玉米生
长中后期的生理指标,进而提高产量。蔡晓妍等[8]
研究表明拔节期追施氮肥可以提高青贮玉米的生物
产量和饲用品质。魏荔等[9]研究表明施用氮肥显著
促进青贮玉米的生长和氮素的吸收。Sanderson
等[10]、O’learry和Rehm[11]研究表明青贮玉米干物
质产量随氮量增加而升高。在品种方面,GalaisA
等[12]、卢艳丽等[13]均从玉米的基因型对氮肥利用率
的影响进行了研究;在田间管理方面,不仅在施肥的
数量、时间上做了大量研究[14-15],而且逐步开始研究
缓释肥对玉米的产量品质及氮肥利用率的影响,但
以上的这些研究都集中在籽实玉米上,国内对青贮
玉米的施肥研究多集中于施肥量及施肥方式对其饲
用价值的影响,魏荔等[9]研究表明青贮玉米分期优
化管理施肥可降低氮肥对环境的污染,较传统施氮
方式提高氮肥利用率16%,但此研究也仅限于速效
肥料。国外对于青贮玉米氮肥利用率的影响多集中
于有机肥料[16]。BalBC等[17]研究了缓释肥对青
贮牧草生产的影响,结果表明施用氮磷钾缓释复合
肥可以缓解N2O的释放。Tedeschi等[18]研究表明
给牛喂食施缓释肥的青贮玉米和施尿素的青贮玉米
对牛没有显著影响。
坝上地区是农区和牧区的经济纽带,草食家畜面
临的主要问题是饲草料资源缺乏。青贮玉米产量高,
是草食家畜的优质粗饲料,研究坝上地区青贮玉米高
产的田间管理措施尤其是旱作条件下的施氮肥管理
对于解决该地区的饲草料资源缺乏具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验区位于中国农业大学坝上野外科学研究
站,属内蒙古高原南缘(N41°52′,E115°49′),海拔
1367m,大针茅-羊草 (StipagrandisP.Smirn-
LeymuschinensisTzvel)典型草原植被。半干旱大
陆季风气候,年均气温1℃,1月平均气温-18.6℃,
7月平均气温17.6℃,≥10℃的年积温1900~
2500℃,无霜期90d,年平均降雨量350~400mm,
主要集中在6-8月,约占全年降水量的70%,年蒸
发量约1735.7mm,年均风速4.3m·s-1,年均大
风日数49d,沙尘日数13d,年日照时数2930h,主
要土壤为栗钙土[19]。试验区前茬为马铃薯(Sola-
numtuberosum),试验区土壤养分如表1所示。
表1 试验地土壤养分含量
Table1 Nutrientcontentoftheexperimentalsoil
土层
Soildepth
/cm
有机质
Organicmatter
/g·kg-1
pH
全氮
TotalN
/%
硝态氮
NitrateN
/mg·kg-1
铵态氮
AmmoniumN
/mg·kg-1
全磷
TotalP
/%
有效磷
AvailableP
/mg·kg-1
全钾
TotalK
/%
有效钾
AvailableK
/mg·kg-1
0~10 34.07 8.34 0.1658 17.56 1.62 0.0362 230.372 2.59 329.74
10~20 33.12 8.34 0.1659 23.83 2.26 0.0404 225.010 2.85 426.77
20~30 26.06 8.34 0.1713 21.53 3.67 0.0439 208.792 2.87 388.79
1.2 试验方法
试验玉米品种为巡青518(当地常用商用品
种),2010年5月23日播种,种植密度为6.75万
株·hm-2,株距20~25cm,行距55cm。完全随机
区组设计,试验分7个处理,每个处理4次重复,面
积为4m×8m,试验区面积总计为896m2。
施肥处理(表2)CK0 为不施肥对照;CK1 为施
含氮量为180kg·hm-2的普通复合肥,播种时作为
基肥一次施入;CK2 为含氮量180kg·hm-2的普
通复合肥,60%在播种时作基肥施入,40%在玉米拔
节期追肥;脲醛缓释肥量150kg·hm-2(Ⅰ)和180
kg·hm-2(Ⅱ),其中150kg·hm-2施肥量又根据
脲醛缓释成分含量为缓释ⅠA(缓释比例40%)、缓
释ⅠB(缓释比例30%)、缓释ⅠC(缓释比例20%)。
每个小区的施肥量为2.4kg氮磷钾复合肥,处理中
的磷钾肥量固定为P2O5 和 K2O,含量分别为60
kg·hm-2和75kg·hm-2。
1.2.1 测定内容及方法 青贮玉米拔节期和成熟
期进行田间指标测定。
株高和茎粗:每个小区随机选取5株植株用卷
尺、游标卡尺分别测定其株高和茎粗。
茎叶比和干鲜比:每个小区随机选取3株,将其
茎叶分离称其鲜重,然后风干,之后在65℃的烘箱
内烘干至恒重。分别计算其茎叶比和干鲜比。
产量测定:青贮玉米收获期时,各小区选取中间
2行称重,依据小区植株密度估算每公顷的鲜草产
量,利用鲜干比计算每公顷的干物质重量。
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草 地 学 报 第20卷
表2 肥料配比及用量
Table2 Theamountandratiooffertilizer
处理
Treatments
总N量
TotalNcontent/kg·hm-2
P2O5
/kg·hm-2
K2O
/kg·hm-2
缓释组分脲醛含量
MU/%
单位面积复合肥用量
Compoundfertilizerperunit/kg·hm-2
CK0 0 0 0 - 0
CK1 180 60 75 - 750
CK2 180 60 75 - 750
缓释Ⅱ 180 60 75 30 750
缓释ⅠA 150 60 75 40 750
缓释ⅠB 150 60 75 30 750
缓释ⅠC 150 60 75 20 750
1.2.2 氮素利用率的计算方法 氮肥表观利用率
(%)=[(施肥区作物氮含量-空白区作物氮含量)
×100]/施氮量;
氮肥农学利用率(g·g-1)=(施氮区产量-空
白区产量)/施氮量;
氮素利用效率(g·g-1)=(施氮区产量-空白
区产量)/(施氮区氮累积量-空白区氮累积量);
收获时氮素生理效率(g·g-1)=(施氮区收获
时干重-空白区干重)/(施氮区N积累量-空白
区N积累量)。
1.3 数据分析
采用Excel2003软件进行数据整理及绘图,用
SAS8.0进行单因子方差分析(one-wayANO-
VA),多重比较采用Duncan新复极差法。
2 结果与分析
2.1 施氮对青贮玉米株高和茎粗的影响
速效肥和缓释肥均能提高青贮玉米的株高和茎
粗(表3),对株高的影响在拔节期和收获期表现一
致,缓释肥处理的青贮玉米株高最高,缓释比例为脲
醛含量20%(ⅠC,150kg·hm-2)的处理最好,优于
其他缓释肥处理(P<0.05),成熟期平均株高298.9
cm,比速效肥一次施入(CK1,180kg·hm-2)和分
次施入(CK2,180kg·hm-2)提高10cm左右,但与
缓释Ⅱ(MU30%,180kg·hm-2)处理无显著差
异。速效肥一次施入(CK1)和分次施入(CK2)对青
贮玉米株高和茎粗的影响差异不显著。相同缓释比
例(30%),施量150kg·hm-2处理的株高和茎粗优
于施量180kg·hm-2处理。
2.2 施氮对青贮玉米茎叶比和鲜干比的影响
拔节期,除ⅠB(MU30%,150kg·hm-2)和Ⅱ
(MU30%,180kg·hm-2)处理外,其他施肥处理
均提高了青贮玉米的茎叶比,但各处理之间差异不
显著。成熟期,施肥处理均提高了青贮玉米的茎叶
比(P<0.05),但速效肥处理与缓释肥处理差异不
显著(表4)。
表3 氮肥种类对青贮玉米株高和茎粗的影响
Table3 Effectofdifferentfertilizersonheight
andstemdiameterofsilagemaize
处理
Treatments
株高
Height/cm
茎粗
Stemdiameter/cm
时期
Period
拔节期
Jointingstage
成熟期
Maturity
拔节期
Jointingstage
成熟期
Maturity
CK0 112.4d 270.4d 2.616d 2.914c
CK1 127.4c 288.7bc 3.113a 3.104ab
CK2 127.0c 283.9c 3.024abc 3.047b
缓释Ⅱ 128.5bc 286.6bc 2.864c 3.073ab
缓释ⅠA 133.2bc 280.9c 3.082ab 3.171a
缓释ⅠB 136.9ab 292.7ab 2.910bc 3.132ab
缓释ⅠC 138.4a 298.9a 3.054abc 3.085ab
注:CK0(不施肥)、CK1(一次施,180kg·hm-2)、CK2(分次施,180
kg·hm-2)、Ⅱ(MU30%,180kg·hm-2)、ⅠA(MU40%,150kg·hm-2),
ⅠB(MU30%,150kg·hm-2),ⅠC(MU20%,150kg·hm-2)。同一列中
标有不同字母的数值表示存在显著性差异,P<0.05;下同
Note:Differentsmallettersindicatesignificantdifferenceamongdifferent
treatmentsatthe0.05level,thesameasbelow
表4 氮肥种类对青贮玉米对茎叶比的影响
Table4 Effectofdifferentfertilizers
onstem-leafratioofsilagemaize
处理 Treatments 拔节期Jointingstage 成熟期 Maturity
CK0 1.48ab 2.24c
CK1 1.70a 2.65a
CK2 1.72a 2.68a
缓释Ⅱ 1.32b 2.35bc
缓释ⅠA 1.69a 2.58ab
缓释ⅠB 1.43ab 2.43abc
缓释ⅠC 1.59ab 2.66a
青贮玉米拔节期鲜干比大于成熟期鲜干比,但
施肥处理对青贮玉米的鲜干比影响不大(图1),在
拔节期,ⅠA处理(MU40%,150kg·hm-2)的鲜
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第5期 王忠美等:氮缓释复合肥对坝上地区青贮玉米产量及氮素利用率的影响
干比最小为6.05,显著小于其他肥料处理(P<0.05),
速效肥一次施入和分次施入(CK1 和CK2)对鲜干比的
影响不显著;相同缓释比例下(30%),施量180
kg·hm-2处理(缓释Ⅱ)的产量低于150kg·hm-2处
理(ⅠB),但无显著差异。成熟期各处理之间的鲜干比
差异不显著。
图1 氮肥种类对青贮玉米鲜干比的影响
Fig.1 Effectofdifferentfertilizers
onfresh-dryratioofsilagemaize
2.3 对青贮玉米产量的影响
施肥可以提高青贮玉米的鲜草产量和干草产量,
且对鲜产量和干产量的影响趋势基本一致(图2),ⅠB
处理(MU30%,150kg·hm-2)的干草产量最大
(2.4487×104kg·hm-2)。其中一次性施入速效肥鲜
草产量可增加1.5889×104kg·hm-2,增产20.03%,
干草产量增加3808.24kg·hm-2,增产22.57%,速效
氮分次施入的干草产量高于一次性施入的(P<
0.05),鲜草产量差异则不显著。速效肥分次施入的
干草产量显著高于一次施入的(P<0.05),但是鲜
草产量差异不显著。150kg·hm-2的缓释肥处理,
鲜、干草产量高于速效肥一次施入,但是与速效肥分
次施入差异不显著。180kg·hm-2(Ⅱ)的缓释肥
处理与其同浓度缓释肥处理(ⅠB)的鲜草产量差异
不显著,但是干草产量低。相同施肥量不同缓释比
例的缓释肥处理,以ⅠC(MU20%,150kg·hm-2)
处理的产量最高,显著高于ⅠA处理(P<0.05),与
ⅠB处理差异不显著。
2.4 氮肥种类对青贮玉米氮素利用的影响
依据Cassman等[20]、冯涛等[21]、邵蕾等[22]的方
法估算氮素利用效率,主要包括对氮的表观利用率、
农学效率、氮素利用效率、氮素生理效率的影响。如
图2 氮肥种类对青贮玉米对产量的影响
Fig.2 Effectofdifferentfertilizers
onyieldofsilagecorn
表5所示,缓释肥和速效肥氮利用的差异很大,在
氮肥表观利用率方面,缓释氮处理均大于速效氮处
理(P<0.05),速效肥分次施入高于一次施入,但差
异不显著。缓释肥的农学利用效率显著高于速效肥
氮的农学效率,缓释ⅠB(MU30%,150kg·hm-2)
和缓释ⅠC(MU20%,150kg·hm-2)处理仍显著高于
速效肥一次施入和分次施入(P<0.05);但缓释ⅠA处
理(MU40%,150kg·hm-2)的农学效率与速效肥差
异不显著,甚至低于分次施(180kg·hm-2)。氮素利
用效率方面,缓释ⅠA处理(MU40%,150kg·hm-2)
为最低,和缓释Ⅱ(MU30%,180kg·hm-2)差异不显著,
显著低于速效肥的2种处理(P<0.05),说明缓释比例太
高及施用量太大均不利于提高利用效率,缓释ⅠB(MU
30%,150kg·hm-2)和CK2(分次施,180kg·hm-2)
差异不显著,缓释ⅠC(MU20%,150kg·hm-2)显著高于
其他处理(P<0.05)。氮素生理效率方面,缓释ⅠC(MU
20%,150kg·hm-2)氮素生理效率比其他缓释肥生理效
率较低,与速效肥相比差异不显著,缓释ⅠB(MU30%,150
kg·hm-2)氮素生理效率最高(12.68g.g-1),与缓释Ⅱ
(MU30%,180kg·hm-2)差异不显著。
3 讨论
3.1 氮缓释复合肥对青贮玉米产量构成因素的影响
玉米产量构成因子是指形成产量的每个可计数
因子,所以青贮玉米的产量是由玉米产量构成因子
决定的。通过研究青贮玉米产量及其构成因子的影
响,可为今后提高玉米产量提供科学依据。在细胞
分裂和生长过程中,如果供氮不足,新细胞的形成和
生长就会受到抑制,植株的生长发育缓慢停止。左
198
草 地 学 报 第20卷
表5 氮肥种类对氮素利用各指标的影响
Table5 EffectofdifferentfertilizersontheindexofNuse
处理 Treatments 氮的表观利用率 NAU/% 氮的农学效率 NAE/g.g-1 氮素利用效率 NUE/g.g-1 氮素生理效率 NPE/g.g-1
CK1 18.44d 88.27c 479.75c 7.67c
CK2 19.75d 109.13bc 552.21b 9.79bc
缓释Ⅱ 31.93a 119.05b 368.74d 11.71ab
缓释ⅠA 27.52c 91.11bc 331.24d 11.40ab
缓释ⅠB 30.82ab 170.31a 551.63b 12.68a
缓释ⅠC 25.66c 176.43a 687.82a 9.23bc
启华[23]、赵敏等[24]、朱霞等[25]研究表明,施用氮肥
对青贮玉米的生长具有显著的促进作用。本研究发
现,施肥可明显增加玉米株高,低缓释比例的ⅠC处
理(MU20%,150kg·hm-2)最好,速效肥处理与
高缓释比例的缓释肥差异不显著。缓释肥对茎粗的
影响弱于株高,与速效肥相比,缓释肥对茎粗虽略有
提高,但效果却不显著。
郝兰玉等[26]研究指出不能用生物鲜重作为生物
产量的指标,主要原因是由于含水量之间存在显著差
异,因此研究施肥对鲜干比的影响对于正确评价施肥
对产量的影响具有重要意义。张杰等[27]研究表明,
施氮对苜蓿(Medicagosativa)鲜干比与茎叶比影响
是负相关。本研究发现,不同种类的缓释肥对青贮玉
米茎叶比的影响不大,虽然处理Ⅱ(MU30%,180
kg·hm-2)在拔节期的茎叶比显著小于对照,但在成
熟期和其他施肥处理一致,没有显著差异。速效肥
CK2(分次施,180kg·hm-2)在拔节期和成熟期的鲜干
比均为最大,缓释ⅠA处理(MU40%,150kg·hm-2)
的茎叶比相对最小。
3.2 氮缓释复合肥对产量的影响
大量研究表明,和普通尿素肥料相比,缓释肥对
各种大田作物产量均有不同程度的提高。Amany
等[4]研究表明在砂质土壤上种植的玉米施量为100
kgN·fed-1(fed=4200m2)的缓释肥比施量为120
kgN·fed-1的产量高。Yerokun[28]、Khedr[29]、Gan-
dezaAT和KimuraK [30]均在玉米上做了研究,表明
缓释肥可显著提高玉米的穗长、小穗数及千粒重等产
量构成因素及产量。徐玉鹏等[5]研究表明缓释肥可
降低玉米秃尖长度,有效提高玉米产量,朱红英等[31]
也研究表明缓释肥可提高玉米产量。大量缓释肥对
玉米的研究均集中在饲用玉米上,对青贮玉米的研究
基本没有。本研究表明,缓释肥也可提高青贮玉米的
产量,以缓释比例30%的复合肥产量最高(150
kg·hm-2,ⅠB),鲜草产量达到10.468×104kg·hm-2,
比CK0(不施肥)增加2.5546×104kg·hm-2,增产
32.21%,增加干草产量7617kg·hm-2,增产45.15%,
与速效肥180kg·hm-2一次施入(CK1)和分次施
入(CK2)相比,鲜草产量分别增加了10.14%和
5.97%。
3.3 氮缓释复合肥对氮素利用效率的影响
通常所说的氮素利用率往往是指氮的表观利用
率。本研究发现,缓释肥的表观利用效率显著高于速
效肥,在缓释肥中,缓释ⅠB处理(150kg·hm-2)显著
高于其他缓释比例的缓释肥。但通常情况下,在等氮
量条件下,氮素表观利用率愈高,表明其氮肥的效果
也越好,所以在不同施肥量中,缓释Ⅱ和速效肥是等氮
量的,与速效肥相比,缓释肥仍能提高氮肥的表观利
用率。氮的不等量施肥情况在比较时,表观利用率的
高低并不能完全反映氮肥的利用效果,因为从结果
看,表观利用率随施氮量的减少而增加,但施氮量减
少了,产量就变低了,所以还要考虑其他指标,即农学
效率、利用效率和生理效率等。
4 结论
速效肥分次施入和一次施入对青贮玉米的产量
构成因素的影响差异不显著,分次施入可提高干草
产量和氮素利用效率(P<0.05)。与180kg·hm-2的
速效肥相比,150kg·hm-2的缓释氮复合肥可显著
提高青贮玉米株高、鲜草产量和干草产量,对干鲜比
和茎叶比的影响差异不显著。不同缓释比例上,以
缓释成分脲醛含量为30%(ⅠB)的氮缓释肥最适
宜,鲜草产量可达到10.486×104kg·hm-2,干草
产量为2.4487×104kg·hm-2。而且缓释ⅠB处
理(MU30%,150kg·hm-2)的各项氮素利用指标
均较高,维持中等水平的氮缓释比例有利于提高氮
素利用率,对生产实践具有重要的指导意义。
参考文献
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(责任编辑 李美娟)
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