全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(11): 17011710 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA10A206)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张明才, E-mail: zmc1214@163.com, Tel: 010-62733049
第一作者联系方式: E-mail: ye-delian@163.com
Received(收稿日期): 2015-03-02; Accepted(接受日期): 2015-05-04; Published online(网络出版日期): 2015-06-03.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150603.1613.017.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.01701
乙烯利和氮肥对夏玉米氮素吸收与利用及产量的调控效应
叶德练 王玉斌 周 琳 李建民 段留生 张明才* 李召虎
植物生长调节剂教育部工程研究中心 / 中国农业大学农学与生物技术学院, 北京 100193
摘 要: 以玉米品种“郑单 958”为材料, 在大田条件下, 研究了乙烯利(0和 180 g hm–2)和氮肥水平(0、75、150和 225
kg N hm–2)对夏玉米产量、氮素吸收和利用以及 SPAD值的影响。结果表明, 乙烯利处理显著降低了氮吸收量和吸收
效率, 但显著提高氮利用效率, 其中乙烯利处理氮农学效率比对照提高了 32.7%~34.6%, 而且乙烯利处理对玉米产
量及其产量构成因素没有显著影响; 随着施氮量增加, 夏玉米产量、产量构成因素和氮吸收量显著增加, 而氮吸收效
率、氮利用效率、氮偏生产力和氮农学效率随之降低, 其中 225 kg N hm–2处理氮吸收量比 0 kg N hm–2处理提高了
68.4%~91.8%, 但 225 kg N hm–2和 150 kg N hm–2处理之间的氮吸收量差异不显著。乙烯利和氮肥对氮吸收量、氮吸
收效率和氮农学效率具有互作效应。喷施乙烯利和增施氮肥均能提高灌浆期穗位叶 SPAD 值, 但两者之间没有互作效
应。通过相关性分析表明, 夏玉米产量与吐丝期氮吸收量、收获期氮吸收量、灌浆期穗位叶 SPAD值显著正相关。
关键词: 夏玉米; 乙烯利; 氮肥利用; SPAD; 产量
Effect of Ethephon and Nitrogen Fertilizer on Nitrogen Uptake, Nitrogen Use
Efficiency and Yield of Summer Maize
YE De-Lian, WANG Yu-Bin, ZHOU Lin, LI Jian-Min, DUAN Liu-Sheng, ZHANG Ming-Cai*, and LI
Zhao-Hu
Engineering Research Center of Plant Growth Regulator, Ministry of Education / College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural Uni-
versity, Beijing 100193, China
Abstract: A field experiment using maize hybrid Zhengdan 958 was conducted to study effect of ethephon (0 and 180 g ha–1) and
nitrogen fertilizer (0, 75, 150, and 225 kg N ha–1) on summer maize yield and yield components, nitrogen uptake, nitrogen use and
SPAD value. The results showed that ethephon significantly decreased nitrogen uptake and N uptake efficiency, whereas markedly
increased N utilization efficiency. N agronomic efficiency under ethephon treatment was 32.7%–34.6% more than that under con-
trol, and ethephon had no negative effect on maize yield and yield components. With increase nitrogen fertilizer of application,
maize yield, yield components and nitrogen uptake were increased, but N uptake efficiency, N utilization efficiency, N partial
factor productivity and N agronomic efficiency were decreased. Nitrogen uptake under 225 kg N ha–1 treatment was
68.4%–91.8% more than that under 0 kg N ha–1. However there was no difference for nitrogen uptake between 225 kg N ha–1 and
150 kg N ha–1 treatments. Significant effect of ethephon × nitrogen was observed on nitrogen uptake, N uptake efficiency and N
agronomic efficiency. Ethephon as well as higher nitrogen rate increased SPAD value of ear leaf during grain filling stage, while
there was no significant interaction between ethephon and nitrogen fertilizer on SPAD value. Correlation analysis indicated that
summer maize yield was significantly positively correlated with nitrogen uptake at silking stage and harvest stage and with SPAD
value of ear leaf.
Keywords: Summer maize; Ethephon; Nitrogen agronomic efficiency; SPAD; Yield
氮是玉米的必需元素, 氮素缺乏通常会使叶片
发黄, 影响叶面积、叶绿素含量和光合作用, 导致减
产[1-2]。增施氮肥有利于玉米产量的增加[3]。为了保
证高产 , 投入大量的氮肥 , 至2008年 , 中国投入
2300万吨氮肥 , 约占世界氮肥消耗量的30%, 从
1990年到2008年 , 氮肥投入量增加了50%, 而产量
1702 作 物 学 报 第 41卷


才增加了10%[4]。这导致氮肥利用效率降低和环境退
化等问题 [5], 因此 , 优化氮肥运筹实现高产高氮肥
利用效率成为研究热点。Ju 等[6]通过研究多年多点
不同氮肥施用量试验 , 发现夏玉米施用158.0 kg
hm–2的氮肥就能够获得常规施用263.0 kg hm–2氮肥
获得的产量, 不仅可以维持产量还能显著提高氮肥
利用效率。Jin 等[7]研究证明氮施用量超过184.5 kg
hm–2后产量并未随之提高, 氮利用效率却降低。氮肥
施用量相同时, 分次追施效果更好[8]。王宜伦等[9]认
为氮肥后移可促进玉米后期氮素吸收, 降低茎叶中
氮素转运率, 提高氮肥利用率。适当减少基肥量还
可以改善群体底层结构, 灌浆期间也能维持较高的
叶绿素含量, 而且180.0 kg hm–2和270.0 kg hm–2施氮
处理之间产量和 SPAD值差异不大[10]。有研究表明[11],
持绿品种能够在灌浆期保持更高的叶绿素含量及有
效的光合作用从而积累更多的生物量 , 有利于增
产。但是持绿品种可能会降低氮素转运能力, 影响
氮收获指数[12]。过量施用氮肥不仅对增产无益, 还
降低氮素利用效率, 造成氮淋失等环境问题[6,13]。同
时, 氮肥施用不合理会弱化玉米茎秆质量, 提高倒
伏风险[14-15]。乙烯利等调节剂可以降低玉米株高和
穗位高, 提高基部节间直径, 是防止倒伏的有效措
施[16-17]。有研究报道, 乙烯利可以控制高氮引起的
倒伏, 但是并未提高产量[18]。Ma等[19]发现乙烯利可
以增加籽粒氮含量, 影响产量, 但是乙烯利调控氮
素吸收和利用的研究鲜见报道。华北平原是夏玉米
的主产区, 提高该地区夏玉米产量和氮肥利用效率
是保障粮食安全的重要途径。因此, 本研究在华北
平原通过研究乙烯利和氮肥对玉米氮素吸收和利用
效率、SPAD值、产量和果穗性状的影响, 明确产量
和氮素吸收量与 SPAD 值之间的关系, 初步阐明乙
烯利和氮肥调控氮素吸收和利用的效应, 为玉米高
产高效节本栽培技术体系提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于 2013—2014年在河北省沧州市吴桥县中
国农业大学吴桥实验站开展。实验站 (37°41′N,
116°37′E)全年光照 2724.8 h, 年平均气温 12.9℃, 无
霜期 201 d。属于温带季风气候, 常年降雨量 562 mm,
主要分布在 6月至 8月份。试验地 0~20 cm土层含
有机质 13.0 g kg–1、全氮 0.71 g kg–1、有效磷 12.9 mg
kg–1、速效钾 127.5 mg kg–1, pH 7.9。
选用夏玉米品种郑单 958, 分别于 2013 年 6 月
25日和 2014年 6月 18日播种, 2013年 10月 5日和
2014 年 10 月 9 日收获。2013 年夏玉米行株距配置
为 0.60 m × 0.27 m。基于 2013年夏玉米无效穗较多
的情况, 2014年将密度提高, 行株距配置为 0.6 m ×
0.22 m。2013和 2014年, 设置 2个乙烯利施用量水
平, 即 0和 180 g hm–2(分别用 CK和 E表示), 在夏
玉米八展叶期, 用喷雾器叶面均匀喷施 180 g hm–2
乙烯利(浓度为 400 mg L–1, 纯度 > 85%, 购自蓝博
斯特生物技术有限公司), 对照喷施清水; 设置 4 个
氮肥施用量水平, 即 0、75、150和 225 kg N hm–2(分
别用 N0、N75、N150 和 N225 表示)。据前人[20-21]
研究, 设置基本可以满足玉米养分需求的中氮 150
kg N hm–2, 低氮 N75和高氮 N225分别为中氮 N150
的 1/2和 3/2。氮肥施用尿素(含氮 46.4%), 各处理氮
量的 1/3 播前基施, 2/3 在十一展叶时开沟追施。本
试验采用两因素完全随机区组设计, 每个处理 4个
小区重复, 小区面积 36 m2, 2年小区位置保持不变。
磷钾肥分别施用 90 kg hm–2 P2O5(过磷酸钙)和 90 kg
hm–2 K2O(硫酸钾), 作为基肥一次施入全部的小区。
其他农艺措施参照当地做法。
1.2 取样与测定方法
夏玉米吐丝期, 每个小区取 3 株有代表性的植
株, 将地上部烘干粉碎并过筛待测全氮含量。收获
期, 将地上部植株分成籽粒和其他两部分, 分别烘
干粉碎过筛待测全氮含量, 采用凯氏定氮法[22]测定
全氮含量。
采用 SPAD-502 型叶绿素计测定叶绿素相对含
量(SPAD值), 分别于 2013年花后 0、10、20、40 d
和 2014 年花后 0、14、29、44、55 d, 选取每个处
理 8~10株有代表性的植株测定穗位叶的 SPAD值。
从每个小区收获中间 2 行玉米, 用于测定夏玉
米产量、产量因子, 考察穗长、秃尖长、穗粗、行
数和行粒数等果穗性状, 以 14%含水量折算夏玉米
籽粒产量。
1.3 氮利用效率计算
氮收获指数(NHI, %) = 籽粒吸氮量/植株吸氮
量
氮农学效率(NAE, kg kg–1) = (施氮小区籽粒产
量不施氮小区籽粒产量)/施氮量
氮吸收效率(NUPE, kg kg–1) = 植株吸氮量/施
氮量
氮利用效率(NUTE, kg kg–1) = 籽粒产量/植株
第 11期 叶德练等: 乙烯利和氮肥对夏玉米氮素吸收与利用及产量的调控效应 1703


吸氮量
氮偏生产力(PFPN, kg kg–1) = 籽粒产量/施氮量
1.4 数据分析
采用 Microsoft Excel 2007和 SAS 9.0分析数据,
使用 SigmaPlot 9.0绘图。
2 结果与分析
2.1 乙烯利和氮肥对夏玉米产量、产量因子和果
穗性状的调控
2013—2014 年, 乙烯利对夏玉米产量影响不大
(表 1)。乙烯利对夏玉米的穗数、穗粒数和千粒重均
没有显著效应, 可见在氮肥 1/3基施, 2/3追施下, 乙
烯利对夏玉米产量没有负面影响。随着氮肥水平的
提高, 夏玉米产量、穗粒数和千粒重也显著提高, 但
是 N150和 N225处理下, 两年的产量、穗数、穗粒
数和千粒重均没有显著差异。2014年 N150处理下,
产量高达 12 321 kg hm–2, 较 N0 处理高 34.9%, 较
N225处理高 2.7%。乙烯利和氮肥在 2014年产量因
子上互作效应不显著, 但是在 2014年产量上互作效
应显著。在其他氮肥水平下, 乙烯利处理的产量与
对照相当, 而在低氮即 75 kg hm–2处理下, 与对照相
比, 乙烯利处理可以增产 7.5%, 乙烯利与氮肥可以
起到互补增效的作用。
进一步分析夏玉米果穗性状可知, 喷施乙烯利
并未显著影响穗长、秃尖长、穗粗、行数和行粒数(表
2)。而增施氮肥则可以明显提高穗长、穗粗、行数
和行粒数 , 并减少秃尖长度 , 2013 年和 2014 年 ,
N225 处理下的秃尖长度分别较 N0 处理降低 62.8%
和 42.6%, 然而 N150 和 N225 处理之间, 果穗性状
差异不显著。在 2013年, 乙烯利和氮肥对果穗性状
没有互作效应, 在 2014 年, 乙烯利和氮肥对穗长、
穗粗和行粒数有互作效应。
2.2 乙烯利和氮肥对氮吸收量和氮收获指数的
调控
2013 年, 乙烯利处理显著减少了夏玉米吐丝期
和收获期的氮吸收量(表 3), 并显著提高氮收获指数,
而在 2014 年, 乙烯利则增加吐丝期氮吸收量, 显著
降低收获期的氮吸收量还是 , 并提高了氮收获指
数。2013年和 2014年收获期, 乙烯利处理的氮吸收
量较对照分别降低 9.3%和 5.2%, 而收获指数分别提
高 2.9%和 4.3%。说明乙烯利降低了植株最终的氮素
吸收量, 促进氮素向籽粒累积。随着氮肥水平的提

表 1 乙烯利和氮肥对夏玉米产量及产量因子的影响
Table 1 Yield and yield components in response to ethephon and nitrogen fertilizer
2013 2014
处理
Treatment
产量
Grain yield
(kg hm–2)
穗数
Ears
(hm–2)
穗粒数
Grain number
per ear
千粒重
1000-grain
weight (g)
产量
Grain yield
(kg hm–2)
穗数
Ears
(hm–2)
穗粒数
Grain number
per ear
千粒重
1000-grain
weight (g)
乙烯利 Ethephon
CK 7422 a 63892 a 489 a 258 a 11303 a 75394 a 501 a 310 a
E 7316 a 62850 a 493 a 256 a 11354 a 75394 a 505 a 311 a
施氮量 Nitrogen rate
N0 6025 b 61809 c 425 c 257 ab 9132 c 75525 a 448 c 294 c
N75 7671 a 62850 bc 495 b 262 a 11866 b 75264 a 511 b 310 b
N150 7861 a 63892 ab 526 a 254 b 12321 a 75264 a 528 a 319 a
N225 7920 a 64934 a 517 ab 253 b 11994 ab 75525 a 526 a 320 a
变异来源 Source of variance
E NS NS NS NS NS NS NS NS
N *** * *** * *** NS *** ***
E × N NS NS NS NS * NS NS NS
同一列中不同小写字母表示在 0.05水平差异显著。*和***分别表示在 0.05和 0.001水平差异显著, NS表示差异不显著。CK: 对
照, 不喷施乙烯利; E: 乙烯利; N: 施氮量; N0: 施氮量为 0 kg hm–2; N75: 施氮量为 75 kg hm–2; N150: 施氮量为 150 kg hm–2; N225: 施
氮量为 225 kg hm–2。
Means within a column followed by different letters are significantly different at P < 0.05. * and ***: significantly different at P < 0.05
and P < 0.001, respectively, NS indicates no significant difference. CK: control, without ethephon application; E: ethephon; N: nitrogen rate;
N0: nitrogen application at 0 kg hm–2; N75: nitrogen application at 75 kg hm–2; N150: nitrogen application at 150 kg hm–2; N225: nitrogen
application at 225 kg hm–2.

1704 作 物 学 报 第 41卷


表 2 乙烯利和氮肥对夏玉米果穗性状的影响
Table 2 Ear traits of summer maize in response to ethephon and nitrogen fertilizer
2013 2014
处理
Treatment
穗长
Ear length
(cm)
秃尖长
Bare tip length
(cm)
穗粗
Ear diameter
(mm)
行数
Rows
per ear
行粒数
Grains
per row
穗长
Ear length
(cm)
秃尖长
Bare tip
length (cm)
穗粗
Ear diameter
(mm)
行数
Rows
per ear
行粒数
Grains
per row
乙烯利 Ethephon
CK 15.6 a 0.81 a 44.8 a 14.6 a 33.6 a 16.4 a 0.98 a 48.5 a 15.0 a 33.5 a
E 15.9 a 0.71 a 44.9 a 14.4 a 34.2 a 16.4 a 0.92 a 48.2 a 14.9 a 33.6 a
施氮量 Nitrogen rate
N0 14.9 b 1.35 a 44.3 b 14.2 a 29.8 c 15.4 b 1.36 a 45.7 c 14.5 c 30.5 b
N75 15.7 a 0.69 b 44.9 ab 14.6 a 34.3 b 16.7 a 0.91 b 48.8 b 14.9 b 34.3 a
N150 16.2 a 0.51 b 45.2 a 14.6 a 35.9 a 16.8 a 0.75 c 49.8 a 15.1 ab 35.1 a
N225 16.1 a 0.50 b 45.0 ab 14.6 a 35.7 ab 16.6 a 0.78 c 49.0 ab 15.2 a 34.4 a
变异来源 Source of variance
E NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS
N *** *** NS NS *** *** *** *** *** ***
E × N NS NS NS NS NS * NS ** NS *
同一列中不同小写字母表示在 0.05水平差异显著。*、**和***分别表示在 0.05、0.01和 0.001水平差异显著, NS表示差异不显
著。缩写同表 1。
Means within a column followed by different letters are significantly different at P < 0.05. *, **, and ***: significantly different at P <
0.05, P < 0.01 and P < 0.001, respectively; NS indicates no significant difference. Abbreviations are the same as given in Table 1.

表 3 乙烯利和氮肥对夏玉米氮吸收量和氮收获指数的影响
Table 3 Effect of ethephon and nitrogen fertilizer on nitrogen uptake and nitrogen harvest index (NHI) in 2013 and 2014
2013 2014 乙烯利
Ethephon
(E)
施氮量
Nitrogen
(N)
吐丝期氮吸收量
N uptake at silking
(kg hm–2)
收获期氮吸收量
N uptake at harvest
(kg hm–2)
氮收获指数
NHI (%)
吐丝期氮吸收量
N uptake at silking
(kg hm–2)
收获期氮吸收量
N uptake at harvest
(kg hm–2)
氮收获指数
NHI (%)
CK N0 70.0 e 109.0 f 63.3 c 71.8 h 113.7 e 61.7 ed
N75 82.0 d 149.7 e 61.6 d 104.3 e 180.4 c 61.0 e
N150 97.4 a 176.2 b 62.7 cd 120.7 c 209.5 b 65.9 ab
N225 90.7 b 181.1 a 62.1 d 117.3 d 221.1 a 63.2 cd
E N0 56.4 f 90.5 g 62.4 cd 81.1 g 107.5 e 65.9 a
N75 85.7 c 150.0 e 65.0 b 100.0 f 169.4 d 63.8 bc
N150 90.8 b 163.2 c 67.8 a 131.1 b 207.2 b 66.3 a
N225 87.6 c 155.1 d 61.6 d 135.1 a 203.1 b 66.8 a
变异来源 Sources of variation
E *** *** *** *** *** ***
N *** *** *** *** *** ***
E × N *** *** *** *** * NS
同一列中不同小写字母表示在 5%水平差异显著。*和***分别表示在 0.05 和 0.001 水平差异显著, NS 表示差异不显著。缩写同
表 1。
Means within a column followed by different letters are significantly different at P < 0.05. * and ***: significantly different at P < 0.05
and 0.001, respectively, NS indicates no significant difference. Abbreviations are the same as given in Table 1.

高, 氮吸收量显著提高, 其中在 2013年和 2014年收
获期, N225 处理下的氮吸收量较 N0 处理分别提高
68.4%和 91.8%, 而N225和N150处理之间的氮吸收
量差异不显著。除了 2014年的氮收获指数外, 乙烯
利和氮肥对氮吸收量和氮收获指数互作效应显著。
其中 2014 年收获期, 在对照下, 氮吸收量在 N225
处理下达到最大值 221.1 kg hm–2, 而在乙烯利处理
下, 氮吸收量在 N150就达到峰值 207.2 kg hm–2, 可
第 11期 叶德练等: 乙烯利和氮肥对夏玉米氮素吸收与利用及产量的调控效应 1705


见乙烯利和氮肥在氮素吸收上表现出互作效应。
2.3 乙烯利和氮肥对氮素吸收和利用的调控
乙烯利处理可以显著提高夏玉米氮农学效率(表
4)。2013 年和 2014 年, 乙烯利处理下的氮农学效率
较对照分别提高 34.6%和 32.7%, 2014年氮农学效率
明显高于 2013的, 这主要是由于 2014年产量较高。
乙烯利显著降低了氮吸收效率, 但是显著提高氮利
用效率, 使得氮偏生产力差异不大甚至提高。随着氮
肥水平的提高, 氮农学效率、氮吸收效率和氮偏生产
力都显著降低, 表现为 N75 > N150 > N225。氮利用
效率也随着氮肥水平的提高而降低, 但是 N150 和
N225处理之间的差异不显著。2013年和 2014年, 乙
烯利和氮肥对氮农学效率和氮吸收效率有显著的互
作效应, 而对氮利用效率没有互作效应; 对 2014 年
氮偏生产力, 乙烯利和氮肥存在互作效应。对于氮农
学效率, 乙烯利和氮肥表现出协同增加的作用, 与对
照相比, 乙烯利处理下氮农学效率的增加幅度在N75
处理下最大, 在 N150和 N225处理下增幅较小。

表 4 乙烯利和氮肥对夏玉米氮肥吸收利用效率的影响
Table 4 Effects of ethephon and nitrogen fertilizer on N agronomic efficiency (NAE), N uptake efficiency (NUPE), N utilization
efficiency (NUTE), and N partial factor productivity (PFPN) in 2013 and 2014
2013 2014
乙烯利
Ethephon
(E)
施氮量
Nitrogen
(N)
氮农学效率
NAE
(kg kg–1)
氮吸收效率
NUPE
(kg kg–1)
氮利用效率
NUTE
(kg kg–1)
氮偏生产力
PFPN
(kg kg–1)
氮农学效率
NAE
(kg kg–1)
氮吸收效率
NUPE
(kg kg–1)
氮利用效率
NUTE
(kg kg–1)
氮偏生产力
PFPN
(kg kg–1)
CK N0 – – 55.7 b – – – 82.0 a –
N75 14.9 b 2.00 a 50.7 bcd 101.2 a 28.2 a 2.40 a 63.4 c 152.5 b
N150 10.5 bc 1.17 b 45.7 de 53.7 b 19.8 c 1.40 c 58.7 d 82.0 c
N225 6.7 c 0.81 d 44.0 e 35.4 c 12.6 d 0.98 d 55.0 d 54.0 d
E N0 – – 66.0 a – – – 83.1 a –
N75 23.7 a 2.00 a 51.7 bc 103.4 a 44.8 a 2.26 b 72.6 b 163.9 a
N150 11.3 bc 1.09 c 47.0 cde 51.1 b 22.7 c 1.38 c 59.6 cd 82.3 c
N225 8.4 c 0.69 e 50.7 bcd 35.0 c 12.9 d 0.90 e 58.3 d 52.6 d
变异来源 Source of variance
E ** *** ** NS *** *** ** **
N *** *** *** *** *** *** *** ***
E × N * *** NS NS *** * NS ***
同一列中不同小写字母表示在 5%水平差异显著。*、**和***分别表示在 0.05、0.01和 0.001水平差异显著, NS表示差异不显著。
缩写同表 1。
Means within a column followed by different letters are significantly different at P < 0.05. *, **, and ***: significantly different at P <
0.05, P < 0.01 and P < 0.001, respectively. NS indicates no significant difference. Abbreviations are the same as given in Table 1.

2.4 乙烯利和氮肥对穗位叶 SPAD值的调控
在夏玉米灌浆前期 , 穗位叶叶绿素含量(SPAD
值)变化不大, 但是灌浆中后期 SPAD值明显下降(图
1)。乙烯利可以明显提高穗位叶 SPAD 值, 其中在
2013年花后 20 d之前差异显著(图 1-A); 在 2014年,
除了花后 14 d差异不显著外, 其余时间乙烯利处理
下的 SPAD 值均显著高于对照处理。增施氮肥可以
显著增加每个时期的 SPAD值(图 1-B), 其中 2013年
的吐丝期和花后 40 d, N225处理下的 SPAD值较 N0
处理的分别增加 20.0%和 20.9%, 2014年的吐丝期、
花后 44 d和花后 55 d, N225处理下的 SPAD值较 N0
处理的则分别增加 10.4%、41.9%和 53.3%。但是 2013
年 N150 处理和 N225 处理之间的 SPAD 值差异不显
著, 2014年的吐丝期至花后 14 d, N150处理和 N225
处理对 SPAD值影响也不大。乙烯利和氮肥对各个测
定时期穗位叶的 SPAD值均没有互作效应。
2.5 夏玉米产量和氮吸收量、氮收获指数和
SPAD值的关系
通过相关性分析可知, 2013 年夏玉米产量和吐
丝期氮吸收量(r = 0.97, P < 0.001)、收获期氮吸收量
(r = 0.98, P < 0.001)、吐丝期的 SPAD (r = 0.85, P <
0.01)、花后 10 d的 SPAD (r = 0.88, P < 0.01)、花后
40 d的 SPAD (r = 0.84, P < 0.01)显著正相关, 而与
氮收获指数(r = 0.14, P > 0.05)相关性不显著(图 2);
2014 年, 夏玉米产量和吐丝期氮吸收量(r = 0.84,
P < 0.01)、收获期氮吸收量(r = 0.93, P < 0.001)、吐丝
1706 作 物 学 报 第 41卷



图 1 乙烯利和氮肥对灌浆期穗位叶 SPAD值的影响
Fig. 1 Effects of ethephon (E) and nitrogen fertilizer on SPAD
value of maize ear leaf during grain filling stage in 2013 (A) and
2014 (B)
N0、N75、N150和 N225分别表示 0、75、150和 225 kg hm–2
施氮量处理, N0+E、N75+E、N150+E和 N225+E表示分别在 0、
75、150和 225 kg hm–2施氮量下喷施乙烯利处理。数据是平均
数±标准差。
N0, N75, N150, and N225 indicate the rates of nitrogen at 0, 75,
150, and 225 kg hm–2, respectively. N0+E indicates 0 kg N hm–2 +
ethephon treatment; N75+E indicates 75 kg N hm–2 + ethephon
treatment; N150+E indicates 150 kg N hm–2 + ethephon treatment;
N225+E indicates 225 kg N hm–2 + ethephon treatment. Data are
mean ± SD.

期的 SPAD (r = 0.91, P < 0.001)、花后 14 d的 SPAD
(r = 0.96, P < 0.001)、花后 44 d的 SPAD (r = 0.94, P
< 0.001)显著正相关, 而与氮收获指数(r = 0.21, P >
0.05)相关性不显著(图 3)。可见, 夏玉米产量与氮吸
收量和花后叶绿素含量关系密切。
3 讨论
3.1 乙烯利和氮对夏玉米产量和产量因子的影
响
2013年和2014年, 乙烯利处理后对夏玉米产量
没有负面效应, 这与 Norberg 等[23]的研究结果不一
致, 他发现喷施乙烯利虽然提高了玉米抗倒伏能力,
但是显著降低了玉米产量。这可能与乙烯利喷施剂
量、作物品种和地域差异有关。有研究表明, 喷施
140 g hm–2的乙烯利可以降低倒伏率并且维持或者
增加玉米产量[24], 与本研究结果类似。增施氮肥可
以显著增加夏玉米产量、穗数、穗粒数和千粒重, 但
是 150 kg hm–2的施氮量和 225 kg hm–2施氮量处理
之间产量、产量因子均差异不显著, 这与王友华等[25]
的研究结果一致。适当提高密度有利于产量的提高[26],
为了达到高产高效的目的, 2014年上调了种植密度,
穗数明显增加, 同时千粒重的增加使得 2014年夏玉
米的产量明显高于 2013 年, 获得了平均 11 328 kg
hm–2的高产。
3.2 乙烯利和氮对植株氮素吸收和利用特性的
影响
植物获取更多的氮素营养需要更好的地上部生
长势和庞大的根系或是提高氮素吸收速率[27-28]。乙
烯利明显降低了地上部生物量(数据未呈现), 使得
氮吸收量显著低于对照的, 这可能是乙烯利降低氮
吸收量和吸收效率的重要原因。施氮量的增加有利
于产量和生物量增加, 同时可以塑造相对庞大的根
系[7,29], 可以从土壤中吸收更多的氮素, 与本研究结
果一致。硝态氮是植物从土壤中获取氮素的主要形
式, 调控硝态氮吸收转运基因能够影响氮素的吸收
和转运[30-31]。有研究表明, 乙烯调节了硝态氮吸收
转运相关基因的表达 [32], 影响了氮素吸收速率, 这
可能导致乙烯利处理下氮吸收量减少, 且氮素更多
地向籽粒中转移, 从而提高氮收获指数。Ma等[19]也
发现乙烯利处理后大麦籽粒中氮含量有所增加。
随着施氮量的增加 , 植株吸收的氮随之增加 ,
但当施氮量超过玉米氮素需要时, 氮吸收量并未明
显进一步提高, 而氮吸收效率、利用效率、氮偏生
产力和氮农学效率随着施氮量的增加呈现下降趋势,
这与前人的研究结果一致[6-7,33-34]。由于乙烯利与氮
肥存在互作效应, 喷施乙烯利后, 收获期 N225处理
下的氮吸收量较 N150 的不仅没有增加甚至显著下
降, 与对照不喷施乙烯利的结果不一样, 表现为拮
抗作用; 对于氮农学效率则表现出协同增加的作用,
与对照相比, 乙烯利处理下氮农学效率的增加幅度
在 N75处理下最大, 在 N150和 N225处理下的增幅
较小。乙烯利抑制了氮吸收效率, 但是显著提高氮
利用效率, 使得氮偏生产力没有下降甚至有所提高,
并且显著提高氮农学效率, 可以实现减氮稳产, 一
定程度上减少对环境的污染[6]。
3.3 玉米产量与氮吸收、叶绿素的关系
玉米产量和氮吸收关系密切 [34-35], 本研究也发
现玉米籽粒产量和吐丝期、收获期氮吸收量呈极显
第 11期 叶德练等: 乙烯利和氮肥对夏玉米氮素吸收与利用及产量的调控效应 1707


著正相关。有研究表明, 籽粒产量和花后氮吸收量
显著相关, 而且花后氮素吸收量和转移量表现出拮
抗的作用[36-37]。通常氮吸收量较少, 氮转移量较多,
氮收获指数较高, 本研究乙烯利处理后表现相似的
效应。灌浆期叶片较迟衰老, 叶绿素含量高(SPAD
值较高), 有较长的光合作用和较高的光合效率, 能
够产生更多的光合产物, 并能吸收更多的氮素[38]。
本研究也发现, 随着施氮量的增加, 穗位叶的 SPAD
值明显增加, 籽粒产量和氮素吸收量随之增加。但
是也有研究者[39]相信氮素吸收因作物品种和土壤中
可利用氮情况的不同而不同。Peng 等[28]则认为, 氮
素吸收主要跟地上部生长势和根系关系密切, 而与
绿叶面积和叶绿素含量关系不大。乙烯利处理后虽
然提高了灌浆期穗位叶的 SPAD 值, 但是并未提高
氮素吸收量, 可能主要就是乙烯利处理后影响了植
株地上部和根系的生长, 从而降低了氮吸收量。可
见乙烯利调控氮素吸收和 SPAD 值的途径可能与氮
肥的调控途径不同。

图 2 籽粒产量和氮吸收量、氮收获指数和 SPAD值的相关性(2013年)
Fig. 2 Relationships of grain yield with nitrogen uptake, nitrogen harvest index, and SPAD value in 2013
**和***分别表示在 0.01和 0.001水平显著。
** and *** indicate significant at P < 0.01 and P < 0.001, respectively.
1708 作 物 学 报 第 41卷



图 3 籽粒产量和氮吸收量、氮收获指数和 SPAD值的相关性(2014年)
Fig. 3 Relationships of grain yield with nitrogen uptake, nitrogen harvest index and SPAD value in 2014
**和***分别表示在 0.01和 0.001平显著。
** and *** indicate significant at P < 0.01 and P < 0.001, respectively.

4 结论
乙烯利对夏玉米产量和产量因子没有负面影响,
但是显著降低了氮吸收量和氮吸收效率, 显著提高
氮利用效率和氮农学效率; 随着施氮量的增加, 夏
玉米产量、产量因子和氮吸收量显著增加, 而氮吸
收效率、氮利用效率、氮偏生产力和氮农学效率随
之降低。喷施乙烯利和增施氮肥均能提高灌浆期穗
位叶 SPAD 值。乙烯利和氮肥对氮吸收量、氮吸收
效率和氮农学效率有互作效应, 对穗位叶 SPAD 值
没有互作效应。夏玉米产量与吐丝期氮吸收量、收
获期氮吸收量、灌浆期穗位叶 SPAD值显著正相关。
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