全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(11): 20282039 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31271669, 31201169)和国家公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203096)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 雍太文, E-mail: scndytw@qq.com; 杨文钰, E-mail: wenyu.yang@263.net
第一作者联系方式: E-mail: dongqian123king @163.com
Received(收稿日期): 2014-01-07; Accepted(接受日期): 2014-07-06; Published online(网络出版日期): 2014-08-04.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20140804.1224.007.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.02028
施氮方式对玉米-大豆套作体系中作物产量及玉米籽粒灌浆特性的影响
董 茜 1 雍太文 1,* 刘小明 1 刘文钰 1 徐 婷 1 宋 春 1,2 王小春 1
杨文钰 1,*
1 四川农业大学农学院 / 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室, 四川成都 611130; 2 四川农业大学资源环境学院生态环境研
究所, 四川成都 611130
摘 要: 氮肥的过量施用和低效利用, 造成资源浪费和环境污染, 不利于农业的可持续发展。为了减少氮肥的投入量,
发挥氮肥的增产效益, 本研究对玉米-大豆套作模式的施氮量和施肥距离进行优化调整。通过两年田间试验, 探讨了
减氮 36% (RN36%)、减氮 18% (RN18%)和习惯施氮(CN) 3种施氮水平和距离窄行玉米 0 cm (D1)、15 cm (D2)、30 cm
(D3)、45 cm (D4) 4种施肥距离对作物产量和玉米花后干物质积累与转运、籽粒灌浆特征的影响。结果表明, 与习惯
施氮相比, 减氮 18%处理的玉米花后干物质转移量、转移率及对籽粒的贡献率分别提高了 22.65%、18.75%和 15.90%,
籽粒平均灌浆速率和最大灌浆速率提高了 9.79%和 10.76%; 玉米、大豆产量及系统周年产量提高了 4.95%、7.07%和
5.35%; 各施肥距离间, 以距离窄行玉米 15~30 cm的施肥效果最佳。减氮 18%时, D2处理下玉米的平均灌浆速率、
最大灌浆速率、穗粒数及百粒重比玉米常规穴施(D1)处理分别提高了 10.32%、10.92%、9.08%和 4.75%; 玉米、大豆
产量和系统总产最高。玉米-大豆套作体系下, 减氮 18%和距离窄行玉米 15~30 cm 施肥有利于增加玉米花后干物质
的积累, 促进干物质向籽粒中转运, 增大灌浆速率, 增加百粒重和穗粒数, 提高玉米产量和大豆产量, 以实现系统周
年作物增产。
关键词: 玉米-大豆套作; 减量施氮; 干物质积累与转移; 籽粒灌浆; 产量
Effect of Nitrogen Application Methods on Crop Yield and Grain Filling Char-
acteristics of Maize in Maize-Soybean Relay Strip Intercropping System
DONG Qian1, YONG Tai-Wen1,*, LIU Xiao-Ming1, LIU Wen-Yu1, XU Ting1, SONG Chun1,2, WANG
Xiao-Chun1, and YANG Wen-Yu1,*
1 College of Agronomy, Sichuan Agricultural University / Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Cultivation in Southwest, Ministry of
Agriculture, Chengdu 611130, China; 2 Institute of Ecological and Environmental Sciences, College of Resources and Environment, Sichuan Agricul-
tural University, Chengdu 611130, China
Abstract: Nitrogen fertilizer overused and low use efficiency in agricultural system leads to wasting resources and environment
pollution, which is unfavorable for the sustainable agricultural production. In order to improve the nitrogen use efficiency in
maize-soybean intercropping system, a two-year field experiment was conducted to investigate the effect of different N applica-
tion rates and distances on dry matter accumulation and translocation during post-anthesis and grain filling of maize, and the total
crop yield in maize-soybean relay strip intercropping system. The experiment included three N application rates [210, 270, and
330 kg N ha–1, which represent reduced 36% (RN36%), 18% (RN18%), and conventional N application amount (CN) , respec-
tively] and four fertilizer application locations [the N fertilizer was applied in the area between the maize and soybean plant rows,
the distance from the fertilizer application locations to maize rows was 0 cm (D1), 15 cm (D2), 30 cm (D3), and 45 cm (D4), re-
spectively]. The results showed that, compared with CN, dry matter translocation amount and rate, and its contribution to grain
yield during maize post-anthesis in the RN18% treatment increased by 22.65%, 18.75%, and 15.90%, respectively, the average
filling rate and the maximal filling rate of maize increased by 9.79% and 10.76%, the grain yield of maize, soybean and total crop
yield in the maize-soybean relay strip intercropping system increased by 4.95%, 7.07%, and 5.35%, respectively. The fertilizer
第 11期 董 茜等: 施氮方式对玉米-大豆套作体系中作物产量及玉米籽粒灌浆特性的影响 2029


application locations significantly affected the dry matter accumulation and contribution to grain yield during maize post-anthesis.
The fertilizer effect was optimal when the fertilizer application distance was between 15 and 30 cm. With the reduced 18% N ap-
plication, the average filling rate, the maximal filling rate, grain number per spike and 100-kernel weight of maize in the treatment
of D2 were increased by 10.32%, 10.92%, 9.08%, and 4.75%, respectively, compared with the treatment of D1. The maximal
grain yields of maize and soybean in this maize-soybean relay strip intercropping system were observed in the treatment of
RN18% and D2. It is concluded that reduced N application rate (RN18%) and properly N application locations (15–30 cm to
maize row) could promote the dry matter accumulation and translocation during maize post-anthesis, increase the maize grain
filling rate, grain number per spike and 100-kernel weight, which could further improve the total grain yield of maize and soybean
in this intercropping system.
Keywords: Maize-soybean relay strip intercropping; Reduction of N application; Dry matter accumulation and translocation;
Grain filling; Yield
氮肥在作物营养需求中占据着重要的地位。近
年来, 我国的氮肥施用量逐年增加, 利用效率却明
显降低。目前, 小麦、玉米等主要粮食作物的氮肥
利用率仅为 26%~28% (发达国家为 45%)[1]。氮肥的
过量施用和低效利用, 造成农业面源污染, 威胁着
生态环境, 不利于农业的可持续发展[2]。如何合理施
用氮肥, 建立高效的氮肥施用管理技术, 已成为众
多研究者共同关注的热点[3]。减量施氮正是在这种
背景下发展起来的一项氮肥管理技术, 即在保证作
物产量稳定的前提下, 尽量减少氮肥的投入量, 以
提高氮肥的利用效率, 降低环境污染。关于减量施
氮理论前人已经在水稻[3]、玉米[4]、小麦[5]、大豆[6]、
番茄 [7]等作物上进行了大量研究, 认为适当的氮素
减量不会引起作物产量显著的变化, 反而可以降低
氮素损失, 提高氮肥利用率[8-9]。但前人关于减量施
氮的研究主要集中在单作或间作系统中, 尚未对玉
米-大豆带状套作系统开展研究。
Willey 等[13]和 Oljaca 等[14]研究发现, 玉米和豆
类间作分别增产 38%和 54%; West 等[15]和 Ghafar-
zadeh 等[16]研究表明, 玉米-大豆间作系统与单作相
比, 具有明显的产量优势; Kushwaha等[17]研究发现,
玉米与大豆间作能显著提高玉米籽粒产量; 雍太文
等[18]研究发现, 麦/玉/豆套作中玉米植株 15N当季吸
收量和回收率均较单作提高 25.16%。玉米-大豆带状
套作种植模式作为我国南方旱地农业的一种主体模
式, 具有增产节肥的突出优点, 近年来在我国南方
地区迅猛发展 [19], 但该模式在生产中, 作物施肥仍
按玉米、大豆单季作物独立实施, 施肥总量偏大, 氮
肥利用率低、易流失、损耗大, 导致玉米植株的花
后干物质积累减少, 干物质向籽粒的转运能力减弱,
引起顶部籽粒败育 , 减少穗粒数 , 降低粒重 , 使产
量降低[20-21], 不利于提高系统周年作物产量。本文
在减量施氮理论的基础上, 研究了不同施氮量和施
肥距离对玉米-大豆带状套作模式中作物产量和玉
米花后干物质积累与转运、籽粒灌浆的影响。旨在
对玉米-大豆带状套作体系的施氮量和施肥距离优
化调整, 减少带状套作体系下氮肥的投入量, 发挥
氮肥的增产效益, 为南方地区玉米-大豆带状套作种
植模式的高效施肥技术提供理论与实践依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试玉米(Zea mays L.)品种为川单 418, 由四川
农业大学提供; 大豆(Glycine max L.)品种为南豆 12,
由南充市农业科学院提供。
1.2 试验设计
试验于 2012年和 2013年的 3月至 11月在四川
省现代粮食产业(仁寿)示范基地进行。玉米-大豆带
状套作种植采用二因素随机区组设计, 因素一为玉
米和大豆的总施氮量, 根据当地玉米、大豆农民习
惯施氮量设置 RN36% (210 kg N hm–2, 减氮 36%)、
RN18% (270 kg N hm–2, 减氮 18%)、CN (330 kg N
hm–2, 农民习惯施氮量); 因素二为施肥距离, 设 D1
(距离窄行玉米 0 cm)、D2 (距离窄行玉米 15 cm)、
D3 (距离窄行玉米 30 cm)、D4 (距离窄行玉米 45 cm),
施肥位点如图 1 所示; 共 12 个处理, 重复 3 次。每
个处理连续种 3带, 带长 6 m、带宽 2 m, 小区面积
36 m2。采用玉米、大豆一体化施肥(即在玉米、大豆
行间, 按设计的 4 个施肥距离开沟施肥)和宽窄行种
植方式(图 1), 玉米宽行 160 cm, 窄行 40 cm, 玉米
宽行内种 2行大豆, 大豆行距 40 cm, 玉米与大豆间
距 60 cm, 玉米、大豆穴距 19 cm, 玉米穴留 1株, 密
度 5.25 万株 hm–2, 大豆穴留 2 株, 密度 10.5 万株
hm–2。氮肥分两次施用, 即玉米底肥(统一按 120 kg
N hm–2 实施)和大喇叭口期追肥(RN36%-90 kg N
hm–2、RN18%-150 kg N hm–2、CN-210 kg N hm–2), 玉
米的磷、钾肥随玉米底肥一同施用, 施用量为 P2O5
105 kg hm–2、K2O 112.5 kg hm–2; 大豆的氮肥与磷、
2030 作 物 学 报 第 40卷


图 1 玉米-大豆带状套作模式示意图及施肥位点
Fig. 1 Diagrammatic sketch of maize-soybean relay strip intercropping and fertilizer application sites
图中●为 D1~D4的 4个施肥位点。● indicate four fertilizer application sites.

钾肥随玉米追肥一同施用 , 施用量为 P2O5 63 kg
hm–2、K2O 52.5 kg hm–2。2012年 4月 6日播种玉米,
8月 3日收获; 6月 16日播种大豆, 10月 27日收获;
2013年 4月 2日播种玉米, 7月 29日收获; 6月 14日
播种大豆, 11月 1日收获。
1.3 采样与测定方法
1.3.1 玉米花后干物质积累 在玉米吐丝期和成
熟期, 从每个小区选长势一致的植株样品, 取对称 2
行的连续 2 穴, 将玉米地上部植株按器官分样, 分
别将叶、茎鞘、穗(苞叶+籽粒+穗轴)装袋, 于 105℃
条件下杀青 30 min, 然后在 80℃条件下烘干至恒重,
测定干物质重[21]。
花后干物质积累量(PDMA, kg hm–2)=成熟期全
株干物质重–开花期全株干物质重;
干物质转移量(DMT, kg hm–2)=开花期营养体干
物质重–成熟期营养体干物质重;
干物质转移效率(DMTE, %)=干物质转移量/开
花期营养体干物质重×100%;
转移干物质对籽粒的贡献率(DMTC, %)=干物
质转移量/粒重×100%。
1.3.2 玉米籽粒灌浆过程 玉米吐丝期, 选择同时
吐丝、长势均匀一致的植株挂牌标记。从标记后第 5
天起, 每 10 d 取样一次, 共取 5 次。每次每处理取 4
个果穗, 取中部籽粒 100粒[22], 在 105℃下杀青 20 min,
然后在 80℃下烘干至恒重, 称百粒干重, 4次重复。
1.3.3 玉米籽粒灌浆特征参数的计算 参照熊淑
萍等[23]的方法, 用三次多项式f(x) = ax3+bx2+cx+d
对籽粒灌浆过程进行拟合, 并根据拟合方程计算灌
浆参数。
1.3.4 玉米、大豆产量调查 玉米、大豆收获时,
从各小区取 2行共 12 m2计产, 连续取 10株考种, 调
查玉米、大豆产量构成。
1.4 数据分析
利用 SPSS13.0软件对籽粒灌浆过程进行三次多
项式拟合和相关分析。采用 Microsoft Excel 2007和
DPS7.05 统计分析软件进行数据处理和统计分析 ,
并用 LSD 法进行差异显著性测验, 显著性水平设定
为 α=0.05。
2 结果与分析
2.1 氮肥用量与施肥距离对产量和产量构成因
素的影响
2.1.1 产量 如表 1 所示, 施氮量和施肥距离对
玉米、大豆产量有显著影响, 且施氮量和施肥距离
对大豆产量的互作效应差异显著。适当的氮肥减量
和施肥距离可以提高玉米、大豆产量。玉米、大豆
产量均以 RN18%处理最高, 两年平均值 RN18%比
CN处理分别高 4.95%和 7.07%。施肥位点距离窄行
玉米过近和过远均不利于玉米、大豆产量提高, 以
D2 或 D3 处理较高。进一步分析减量施氮方式下各
施肥距离间的产量变化可知, 减量施氮处理下以距
玉米 15~30 cm施肥有利于玉米、大豆产量提高, 其
中, RN18%处理下, 玉米产量两年均以D2处理最高,
两年平均产量比常规穴施处理(D1)高 14.93%; 大豆
产量 2012年以D3处理最高, 2013年以D2处理最高,
分别比常规穴施处理(D4)高 13.77%和 20.25%。减量
施氮提高了玉米和大豆全年总产, 以 RN18%处理最
高, 两年平均总产比 CN处理高 5.35%; 各施肥距离
间以距离窄行玉米 15~30 cm施肥的总产较高, 其中,
减氮 18%时, D2处理两年平均总产比 D1和 D4处理
分别高 18.26%和 17.42%。
第 11期 董 茜等: 施氮方式对玉米-大豆套作体系中作物产量及玉米籽粒灌浆特性的影响 2031




2032 作 物 学 报 第 40卷

2.1.2 产量构成因素 由表 2 可知, 氮肥用量和
施肥距离对玉米有效株数无显著影响, 而对穗粒数
和百粒重有显著影响。玉米穗粒数和百粒重均以
RN18%处理最高 , 两年平均值比 CN 处理分别高
1.55%和 2.74%; 施肥位点距离窄行玉米过近和过远
均不利于玉米穗粒数和百粒重的提高, 各施氮水平
下均以距离窄行玉米 15~30 cm施肥较好, 其中, 减
氮 18%时, 玉米穗粒数和百粒重均以 D2 处理最高,
两年平均值分别比 D1处理高 9.08%和 4.75%。
适当的氮肥减量与施肥距离可以提高大豆单株
粒数(表 3), 各施氮水平间以 RN18%处理最高, 2 年
平均单株粒数比 CN处理高 6.97%; 施肥距离间的变
化规律两年不一致, 2012 年, 随距离窄行玉米施肥
距离的增大, 大豆单株粒数呈增加趋势, 但 D2、D3
和 D4处理间差异不显著; 2013年, 以 D2处理最高,
比 D4 处理高 11.47%。减量施氮对大豆百粒重无显
著影响, 施肥位点距离大豆过近和过远均不利于大
豆百粒重的提高, 以距离窄行玉米 15~30 cm施肥时
大豆百粒重较高, 其中, 减氮 18%时, 以 D2 处理最
高, 两年平均百粒重比 D4处理高 2.37%。
2.2 氮肥用量与施肥距离对玉米经济系数和花
后干物质积累、转移的影响
适当的减少氮肥施用量和适宜的施肥距离有利
于玉米经济系数(HI)的提高(表4), 各施氮水平间以
RN18%处理最高, 施肥距离间以 D2处理最高, 其中,
两年间以减氮 18%, 距离窄行玉米 15 cm 施肥处理
最高, 分别达 0.55 和 0.53。减量施氮提高了玉米花
后干物质积累量, 以 RN18%处理最高, 两年平均值
比 CN处理高 1.45%。施肥位点距离窄行玉米过近和
过远均不利于玉米花后干物质积累, 以 D2或 D3处
理较高。各施氮水平下玉米花后干物质积累量的变
化规律基本一致, 其中, 减氮 18%时, D2 处理两年
平均干物质积累量比 D1处理高 8.29%。花后干物质
积累量占总干物质的比例两年规律基本一致, 均表
现为随施氮量的减少和施肥位点距离窄行玉米越远
呈先降低后增加的趋势, 其中 RN18%处理的平均花

表 2 不同施氮量与施肥距离下的玉米产量构成因素
Table 2 Yield components of maize under different N application rates and distances
有效株数 Effective plants (plants hm–2) 穗粒数 Grains per spike (grains spike–1) 百粒重 100-grain weight (g)
处理
Treatment 减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
2012
D1 48755 a 49380 a 50005 a 49380 a 533.01 a 554.37 b 558.50 a 548.63 ab 27.51 ab 27.57 ab 26.04 b 27.04 b
D2 48755 a 49380 a 50010 a 49382 a 544.13 a 635.95 a 568.49 a 582.86 a 28.04 a 28.27 a 27.58 a 27.96 a
D3 49590 a 48750 a 49590 a 49310 a 566.00 a 567.01 b 555.67 a 562.89 ab 27.31 ab 28.18 ab 27.35 a 27.61 a
D4 48335 a 49168 a 48750 a 48751 a 544.93 a 525.18 b 548.62 a 539.58 b 26.62 b 27.26 b 27.05 a 26.98 b
平均 Mean 48859 a 49169 a 49589 a 547.02 a 570.63 a 557.82 a 27.37 ab 27.82 a 27.01 b
N D N×D N D N×D N D N×D F-value
1.77NS 0.92NS 0.72NS 1.18NS 2.25* 1.47NS 6.71** 6.71** 1.86NS
2013
D1 48333 a 48750 a 48333 a 48472 a 611.44 a 615.22 a 613.89 a 613.52 b 25.30 ab 26.52 b 25.99 a 25.93 b
D2 47917 a 49167 a 48750 a 48611 a 627.78 a 639.89 a 629.78 a 632.48 a 26.83 a 28.39 a 27.65 a 27.62 a
D3 48333 a 49167 a 47500 a 48333 a 626.22 a 636.67 a 626.67 a 629.85 ab 26.46 ab 28.19 ab 27.19 a 27.28 a
D4 47500 a 48750 a 47917 a 48056 a 611.28 a 615.11 a 614.67 a 613.69 b 25.02 b 26.47 b 26.08 a 25.86 b
平均 Mean 48021 a 48958 a 48125 a 619.18 a 626.72 a 621.25 a 25.90 b 27.39 a 26.73 ab
N D N×D N D N×D N D N×D F-value
2.53NS 0.40NS 0.40NS 0.51NS 2.61* 0.07NS 5.95** 6.64** 0.0645NS
D1~D4: 施肥位点距离窄行玉米 0、15、30和 45 cm。N: 施氮量; D: 施肥距离; N×D: 互作。单独比较各处理 3次重复的平均值, 同
一列中标以不同字母的值差异达 0.05显著水平。单独比较平均值。NS表示不显著, *和**分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。
RN36%: reduced 36% N fertilizer; RN18%: reduced 18% N fertilizer; CN: conventional N application; D1–D4: the distance from the
fertilizer application locations to maize rows were 0 (D1),15 (D2), 30 (D3), and 45 cm (D4), respectively; N: nitrogen application rate; D:
nitrogen application distance; N×D: interaction. Data are the averages of three replicates. Values followed by a different letter within each
column are significantly different at 0.05 probability level. The values within the mean column of row are compared by LSD, by ANOVA. NS
indicates no significance, *and ** indicate significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
第 11期 董 茜等: 施氮方式对玉米-大豆套作体系中作物产量及玉米籽粒灌浆特性的影响 2033


表 3 不同施氮量与施肥距离下的大豆产量构成因素
Table 3 Yield components of soybean under different N application rates and distances
有效株数 Effective plants (plants hm–2) 单株粒数 grains per plant (Grains plant–1) 百粒重 100-grain weight (g) 处理
Treatment 减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
2012
D1 83130 a 86380 a 83255 a 84255 a 82.14 b 88.59 b 80.29 b 83.67 b 18.68 a 19.47 b 19.50 b 19.21 b
D2 84880 a 83420 a 83130 a 83810 a 82.49 b 98.89 ab 104.74 a 95.37 a 18.50 a 20.19 a 20.51 a 19.73 a
D3 83625 a 83420 a 86380 a 84475 a 94.56 ab 112.25 a 96.01 ab 100.94 a 18.83 a 20.18 a 20.67 a 19.89 a
D4 83255 a 83880 a 85630 a 84255 a 101.85 a 99.86 ab 101.58 a 101.09 a 18.76 a 19.91 ab 19.55 b 19.41 b
平均 Mean 83723 a 84275 a 84599 a 90.26 b 99.90 a 95.65 ab 18.69 b 19.94 a 20.06 a
N D N×D N D N×D N D N×D F-value
0.37NS 0.11NS 1.20NS 2.80* 6.01** 1.56NS 102.50** 12.71** 5.19**
2013
D1 80000 a 83333 a 82500 a 81944 a 101.85 b 103.68 c 102.26 b 102.60 c 19.14 b 19.34 b 19.31 b 19.26 b
D2 81667 a 81667 a 82500 a 81944 a 111.70 ab 151.78 a 137.41 a 133.63 a 19.73 ab 20.86 a 20.52 a 20.37 a
D3 84167 a 80833 a 83333 a 82778 a 118.96 a 141.24 a 131.86 a 130.69 a 20.35 a 20.68 a 20.29 a 20.44 a
D4 84167 a 83333 a 82500 a 83333 a 122.10 a 127.82 b 109.73 b 119.88 b 19.19 b 20.19 a 19.53 b 19.64 b
平均 Mean 82500 a 82292 a 82708 a 113.75 c 131.13 a 120.32 b 19.60 b 20.27 a 19.91 ab
N D N×D N D N×D N D N×D F-value
0.07NS 0.59NS 0.96NS 19.43** 37.04** 6.37** 6.73** 15.01** 1.06NS
D1~D4: 施肥位点距离窄行玉米 0、15、30和 45 cm。N: 施氮量; D: 施肥距离; N×D: 互作。单独比较各处理 3次重复的平均值, 同
一列中标以不同字母的值差异达 0.05显著水平。单独比较平均值。NS表示不显著, *和**分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。
RN36%: reduced 36% N fertilizer; RN18%: reduced 18% N fertilizer; CN: conventional N application; D1–D4: the distance from the
fertilizer application locations to maize rows were 0 (D1),15 (D2), 30 (D3), and 45 cm (D4), respectively; N: nitrogen application rate; D:
nitrogen application distance; N×D: interaction. Data are the averages of three replicates. Values followed by a different letter within each
column are significantly different at 0.05 probability level. The values within the mean column of row are compared by LSD, by ANOVA. NS
indicates no significance, *and ** indicate significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

后干物质积累量占总干物质的比例比 CN 处理降低
了 0.87%, D2处理的则比 D1处理降低了 1.31%。
氮肥用量与施肥距离对玉米花后干物质转移量、
转移率和对籽粒的贡献率均有显著影响(表5), 且变
化规律一致, 均表现为随施氮量的减小和施肥位点
距离窄行玉米越远呈现先增加后降低的趋势。各施氮
水平间均以 RN18%处理最高, 两年平均值比 CN 处
理分别高22.65%、18.75%和15.90%; 施肥距离间均以
D2或 D3处理较高。减氮18%时, D2处理的玉米花后
干物质转移量、转移率和对籽粒的贡献率两年平均值
比 D1处理分别高80.85%、68.08%和57.05%。
2.3 氮肥用量与施肥距离对玉米籽粒灌浆特征
的影响
2.3.1 玉米籽粒干物质积累的拟合方程 根据前
人计算方法 [22-23], 以吐丝后天数(t)为自变量, 百粒
重 (y)为因变量 , 用三次多项式曲线式 f(x) =
ax3+bx2+cx+d进行描述(表 6)。模拟方程的决定系数
在 0.9886~0.9977 之间, 均达到极显著水平, 表明模
拟方程拟合度较高, 可以客观反映不同处理下玉米
籽粒干物质积累过程。
2.3.2 玉米籽粒灌浆特征参数 根据拟合方程求
得不同处理的玉米籽粒灌浆特征参数列于表7。从氮
肥用量来看, RN18%处理的平均灌浆速率(V)和最大
灌浆速率(Vmax)均大于RN36%和CN处理, 灌浆持续
期(S)和有效灌浆持续期(Se)均短于 RN36%和 CN处
理。其中, RN18%处理的 V 和 Vmax较 CN 处理提高
了9.79%和10.76%。从施肥距离来看, 以距离窄行玉
米15~30 cm施肥处理的灌浆速率较大。减氮18%时,
距离窄行玉米15 cm (D2)施肥处理的平均灌浆速率
(V)和最大灌浆速率(Vmax)最大, 比 D1处理分别提高
了10.32%和10.92%。
2.4 相关分析
由表 8 可知, 最大灌浆速率和平均灌浆速率与百
粒重之间呈极显著正相关, 相关系数分别为 0.550 和
2034 作 物 学 报 第 40卷

表 4 玉米经济系数及花后干物质积累情况
Table 4 Harvest index, post-anthesis dry matter accumulation of maize
经济系数 HI 干物质积累量 PDMA(kg hm–2) 占总干物质比例 of total DM (%) 处理
Treatment 减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
2012
D1 0.50 ab 0.51 b 0.50 a 0.50 b 7349.7 a 7303.9 b 7240.8 b 7298.1 b 51.24 a 49.54 ab 49.77 ab 50.18 ab
D2 0.51 ab 0.55 a 0.52 a 0.53 a 7217.0 a 8198.9 a 7444.0 ab 7620.0 a 49.67 ab 50.99 a 49.70 b 50.12 ab
D3 0.52 a 0.53 ab 0.52 a 0.52 a 7190.5 a 7174.7 bc 7531.9 a 7299.0 b 48.60 b 48.56 b 51.68 ab 49.61 b
D4 0.49 b 0.50 b 0.51 a 0.50 b 7323.8 a 7043.7 c 7346.2 ab 7237.9 b 50.90 a 50.41 ab 51.80 a 51.04 a
平均 Mean 0.50 b 0.52 a 0.51 ab 7270.3 b 7430.3 a 7390.7 a 50.10 a 49.87 a 50.74 a
N D N×D N D N×D N D N×D F-value
4.87** 6.59** 0.95NS 4.97** 16.10** 18.40** 1.63NS 2.13NS 2.93*
2013
D1 0.50 a 0.51 b 0.50 b 0.50 b 7972.9 b 8197.4 b 8194.6 ab 8121.6 b 52.89 a 52.69 a 53.01 a 52.86 a
D2 0.50 a 0.53 a 0.52 a 0.52 a 8399.8 a 8587.5 a 8338.4 a 8441.9 a 51.94 b 51.36 b 51.41 b 51.57 b
D3 0.49 a 0.53 a 0.51 ab 0.51 ab 8361.6 a 8539.2 a 8214.9 ab 8371.9 a 51.61 b 51.29 b 51.36 b 51.42 b
D4 0.49 a 0.51 b 0.50 b 0.50 b 7711.3 c 8285.7 b 8117.7 b 8038.2 b 52.14 b 53.10 a 52.78 a 52.67 a
平均 Mean 0.50 c 0.52 a 0.51 b 8111.4 c 8402.4 a 8216.4 b 52.15 a 52.11 a 52.14 a
N D N×D N D N×D N D N×D F-value
18.18** 7.23** 1.18NS 20.97** 27.23** 4.84** 0.01NS 12.43** 2.64*
D1~D4:施肥位点距离窄行玉米 0、15、30和 45 cm。N: 施氮量; D: 施肥距离; N×D: 互作。HI: 经济系数; PDMA: 花后干物质
积累量; DM: 干物质积累量。单独比较各处理 3 次重复的平均值, 同一列中标以不同字母的值差异达 0.05 显著水平。单独比较平均
值。NS表示不显著, *和**分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。
RN36%: reduced 36% N fertilizer; RN18%: reduced 18% N fertilizer; CN: conventional N application; D1–D4: the distance from the
fertilizer application locations to maize rows were 0 (D1), 15 (D2), 30 (D3), and 45 cm (D4), respectively; N: nitrogen application rate; D:
nitrogen application distance; N×D: interaction. HI: harvest index; PDMA: post-anthesis dry matter accumulation amount; DM: dry matter
accumulation amount. Data are the averages of three replicates. Values followed by a different letter within each column are significantly
different at 0.05 probability level. The values within the mean column of row are compared by LSD, by ANOVA. NS indicates no signifi-
cance, *and ** indicate significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

表 5 玉米花后干物质转移情况
Table 5 Post-anthesis dry matter translocation of maize
转移量 DMT (kg hm–2) 转移效率 DMTE (%) 贡献率 DMTC (%) 处理
Treatment 减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
减氮 36%
RN36%
减氮 18%
RN18%
习惯施氮量
CN
平均
Mean
2012
D1 467.50 b 705.77 c 528.54 b 567.27 b 8.18 b 11.70 b 9.24 b 9.71 b 6.55 b 9.35 b 7.27 b 7.72 b
D2 812.96 a 1212.18 a 876.04 a 967.06 a 13.47 a 18.63 a 14.71 a 15.60 a 10.93 a 13.65 a 11.17 a 12.06 a
D3 868.91 a 1077.01 b 828.16 a 924.69 a 13.91 a 16.94 a 14.09 a 14.98 a 11.36 a 13.83 a 10.99 a 11.92 a
D4 405.87 b 561.82 d 533.49 b 500.39 c 6.94 b 9.97 b 9.52 b 8.81 b 5.79 b 7.97 b 7.37 b 7.04 b
平均Mean 638.81 c 889.20 a 691.56 b 10.62 c 14.31 a 11.89 b 8.66 b 11.20 a 9.20 b
N D N×D N D N×D N D N×D F-value
12.75** 31.63** 6.39** 20.50** 54.01** 1.66NS 8.80** 26.30** 0.36NS
2013
D1 436.11 b 632.23 c 620.90 c 563.08 c 7.42 b 10.54 b 10.27 b 9.41 b 5.83 b 7.95 b 8.06 b 7.28 b
D2 860.62 a 1207.59 a 911.20 a 993.14 a 13.59 a 18.75 a 13.97 a 15.44 a 10.63 a 13.52 a 10.73 a 11.63 a
D3 847.90 a 1184.18 b 879.94 b 970.67 b 13.33 a 18.22 a 13.59 a 15.05 a 10.59 a 13.42 a 10.88 a 11.63 a
D4 424.09 b 593.12 d 670.73 d 562.65 c 7.17 b 9.77 b 11.06 b 9.33 b 5.84 b 7.47 b 8.73 b 7.35 b
平均Mean 642.18 c 904.28 a 770.69 b 10.38 c 14.32 a 12.22 b 8.22 c 10.59 a 9.60 b
N D N×D N D N×D N D N×D F-value
7.13* 18.25** 175.13** 6.49* 14.42** 27.54** 13.10** 43.10** 2.41*
D1~D4:施肥位点距离窄行玉米 0、15、30和 45 cm。N: 施氮量; D: 施肥距离; N×D: 互作。DMT: 干物质转移量; DMTE: 干物
质转移率; DMTC: 贡献率。单独比较各处理 3次重复的平均值, 同一列中标以不同字母的值差异达 0.05显著水平。单独比较平均值。
NS表示不显著, *和**分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。
RN36%: reduced 36% N fertilizer; RN18%: reduced 18% N fertilizer; CN: conventional N application; D1–D4: the distance from the
fertilizer application locations to maize rows were 0 (D1), 15 (D2), 30 (D3), and 45 cm (D4), respectively; N: nitrogen application rate; D:
nitrogen application distance; N×D: interaction. DMT: dry matter transfer amount; DMTE: dry matter translocation efficiency; DMTC: con-
tribution of dry matter transfer amount to grain. Data are the averages of three replicates. Values followed by a different letter within each
column are significantly different at 0.05 probability level. The values within the mean column of row are compared by LSD, by ANOVA. NS
indicates no significance, *and ** indicate significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
第 11期 董 茜等: 施氮方式对玉米-大豆套作体系中作物产量及玉米籽粒灌浆特性的影响 2035


表 6 不同施氮量与施肥距离下玉米籽粒灌浆进程的曲线模拟
Table 6 Simulative equation of grain filling process of maize under different N application rates and distances
施氮量
N application rate
施肥距离
N application distance
模拟方程
Simulative equation
决定系数(R²)
Determination coefficient
D1 y = –0.0006x3 + 0.0479x2 – 0.3010x + 0.4581 0.9908**
D2 y = –0.0007x3 + 0.0546x2 – 0.3446x + 0.3056 0.9970**
D3 y = –0.0006x3 + 0.0434x2 – 0.2090x + 0.2608 0.9942**
减氮 36%
RN36%
D4 y = –0.0005x3 + 0.0396x2 – 0.2061x + 0.3998 0.9895**
D1 y = –0.0007x3 + 0.0524x2 – 0.3279x + 0.3515 0.9952**
D2 y = –0.0008x3 + 0.0595x2 – 0.3877x + 0.3007 0.9983**
D3 y = –0.0008x3 + 0.0580x2 – 0.3738x + 0.2886 0.9977**
减氮 18%
RN18%
D4 y = –0.0006x3 + 0.0487x2 – 0.3366x + 0.4261 0.9940**
D1 y = –0.0005x3 + 0.0398x2 – 0.2079x + 0.3851 0.9886**
D2 y = –0.0007x3 + 0.0529x2 – 0.3022x + 0.2413 0.9965**
D3 y = –0.0006x3 + 0.0472x2 – 0.2806x + 0.3945 0.9934**
习惯施氮量
CN
D4 y = –0.0005x3 + 0.0392x2 – 0.1815x + 0.3838 0.9916**
D1~D4:施肥位点距离窄行玉米 0、15、30和 45 cm。**表示相关性极显著。
RN36%: reduced 36% N fertilizer; RN18%: reduced 18% N fertilizer; CN: conventional N application; D1–D4: the distance from the
fertilizer application locations to maize rows were 0 (D1), 15 (D2), 30 (D3), and 45 cm (D4), respectively. ** means extremely significant
correlation.
表 7 不同施氮量与施肥距离下的玉米籽粒灌浆特征参数
Table 7 Grain-filling parameters under different N application rates and distances
籽粒灌浆特征参数 The parameters of grain filling characteristics 施氮量
N application
rate
施肥距离
N application
distance
S
(d)
Se
(d)
T
(d)
Vmax
(mg grain–1 d–1)
V
(mg grain–1 d–1)
M
(g 100-grain weight–1)
D1 46.52 a 44.06 a 26.61 a 9.74 b 6.48 b 14.60 ab
D2 45.25 a 43.09 a 26.00 ab 10.75 a 7.11 a 15.65 a
D3 43.14 a 40.48 a 24.11 b 8.37 c 5.58 c 11.78 b
减氮 36%
RN36%
D4 47.31 a 44.40 a 26.40 ab 8.39 bc 5.62 bc 12.96 ab
D1 43.20 ab 40.93 ab 24.95 b 9.80 b 6.49 c 13.57 a
D2 42.57 b 40.57 b 24.79 b 10.87 a 7.16 a 14.77 a
D3 41.39 b 39.32 b 24.17 b 10.28 a 6.77 ab 13.55 a
减氮 18%
RN18%
D4 46.69 a 44.25 a 27.06 a 9.81 b 6.50 bc 14.66 a
D1 47.56 a 44.67 a 26.53 a 8.48 b 5.68 b 13.16 a
D2 44.30 a 42.10 a 25.19 a 10.30 a 6.82 a 14.77 a
D3 46.12 a 43.64 a 26.22 a 9.57 a 6.37 a 14.28 a
习惯施氮量
CN
D4 47.41 a 44.51 a 26.13 a 8.43 b 5.65 b 13.10 a
D1 45.76 ab 43.22 ab 26.03 ab 9.34 bc 6.22 bc 13.78 a
D2 44.04 b 41.92 b 25.33 ab 10.64 a 7.03 a 15.06 a
D3 43.55 b 41.15 b 24.83 b 9.41 b 6.24 b 13.20 a
D4 47.14 a 44.39 a 26.53 a 8.88 c 5.92 c 13.57 a
RN36% 45.56 a 43.01 a 25.78 a 9.31 b 6.20 b 13.75 a
RN18% 43.46 b 41.27 b 25.24 a 10.19 a 6.73 a 14.14 a
平均
Mean
CN 46.35 a 43.73 a 26.02 a 9.20 b 6.13 b 13.83 a
D1~D4:施肥位点距离窄行玉米 0、15、30和 45 cm。S: 最大灌浆持续期; Se: 有效灌浆持续期; T: 到达最大增长速率的天数; Vmax:
最大增长速率; V: 平均增长速率; M: 到达最大增长速率时的百粒重。同列中标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著(LSD法)。
RN36%: reduced 36% N fertilizer; RN18%: reduced 18% N fertilizer; CN: conventional N application; D1–D4: the distance from the
fertilizer application locations to maize rows were 0 (D1), 15 (D2), 30 (D3), and 45 cm (D4), respectively. S: the largest filling duration; Se:
effective filling duration; T: days to the maximum grain filling rate; Vmax: maximum grain filling rate; V: the average grain filling rate; M: the
hundred grain weight when reaches the maximum grain filling rate. Values within a column followed by different letters are significantly
different at P<0.05 (LSD).

2036 作 物 学 报 第 40卷

表 8 相关性分析
Table 8 Correlation analysis
R S Se T Vmax V PDMA DMT DMTE DMTC GN GW YM
S 1
Se 0.987** 1
T 0.849** 0.909** 1
Vmax –0.244 –0.090 0.213 1
V –0.208 –0.054 0.242 0.998** 1
PDMA –0.339* –0.318 –0.307 0.213 0.196 1
DMT –0.667** –0.592** –0.482** 0.601** 0.582** 0.491** 1
DMTE –0.632** –0.553** –0.445** 0.605** 0.591** 0.455** 0.980** 1
DMTC –0.627** –0.555** –0.441** 0.555** 0.539** 0.316 0.874** 0.839** 1
GN –0.322 –0.318 –0.337* 0.115 0.096 0.496** 0.479** 0.411* 0.360* 1
GW –0.203 –0.111 0.053 0.550** 0.549** 0.199 0.453** 0.464** 0.415* 0.265 1
YM –0.457** –0.411* –0.329 0.376* 0.351* 0.576** 0.658** 0.641** 0.544** 0.926** 0.478** 1
S: 最大灌浆持续期; Se: 有效灌浆持续期; T: 到达最大增长速率的天数; Vmax: 最大增长速率; V: 平均增长速率; PDMA: 花后干
物质积累量; DMT: 干物质转移量; DMTE: 干物质转移率; DMTC: 贡献率; GN:穗粒数; GW: 百粒重; YM: 玉米产量。*和**分别表示
在 0.05和 0.01水平上显著相关。
S: the largest filling duration; Se: effective filling duration; T: days to the maximum grain filling rate; Vmax: maximum grain filling rate;
V: the average grain filling rate; PDMA: post-anthesis dry matter accumulation amount; DMT: dry matter transfer amount; DMTE: dry matter
translocation efficiency; DMTC: contribution of dry matter transfer amount to grain; GN: grain number per ear; GW: 100-grain weight; YM:
the yield of maize. * and ** indicate significance of correlation at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

0.549; 玉米花后干物质积累量、转移量、转移率和对
籽粒的贡献率与百粒重和穗粒数之间也呈显著正相关,
其中, 花后干物质转移率与百粒重之间的相关系数为
0.464, 花后干物质积累量与穗粒数之间的相关系数为
0.496; 玉米产量与百粒重、穗粒数、花后干物质积累
量、转移量、转移率和对籽粒的贡献率之间均呈极显
著正相关, 相关系数分别为 0.478、0.926、0.576、0.658、
0.641 和 0.544。说明灌浆强度和花后干物质的积累与
转移显著影响了玉米的穗粒数和百粒重, 继而影响到
玉米产量。
3 讨论
3.1 减量施氮对玉米-大豆套作体系下玉米籽粒
灌浆的影响
籽粒灌浆特性受环境条件和栽培措施两者的影
响。申丽霞等[24]研究表明, 适量施用氮肥可促进同
化物的积累及向顶部籽粒的供应, 提高籽粒灌浆速
率 , 延长灌浆持续期 , 减少败育 , 增加有效粒数和
粒重, 但缺氮或过量施氮都会影响玉米穗粒的形成
和发育, 导致粒重降低。本研究中, 百粒重与最大灌
浆速率和平均灌浆速率之间呈极显著正相关, 与灌
浆持续期和有效灌浆持续期之间无显著相关, 与王
小春等[22]研究结果一致。另外, 与习惯施氮相比, 减
氮18%处理的玉米籽粒灌浆速率、粒重均有增加; 与
玉米常规穴施相比, 距离窄行玉米15~30 cm施肥处
理提高了玉米的灌浆速率, 增加了粒重。减氮18%时,
玉米的灌浆速率和粒重以距离窄行玉米15 cm 处理
最高。其原因可能是, 一方面, 在玉米-大豆带状套
作体系中, 玉米对氮素吸收处于优势地位 [25], 在氮
肥远离玉米施肥(相对传统株间穴施)后, 玉米会竞
争吸收肥料和大豆根瘤固定的氮素 [26]; 另一方面 ,
在玉米大喇叭口期的追肥中增施了磷、钾肥, 大豆
的根系分泌物能够活化难溶性磷, 促进玉米对磷素
的吸收 [27], 而钾肥能增加玉米叶片的光合强度, 促
进生育后期干物质和养分由营养体向籽粒转运 [28],
增施磷、钾肥更好地促进了玉米养分的良性循环和
对氮素的吸收, 有利于玉米穗的发育, 改善籽粒灌
浆, 增加穗粒数和百粒重。雍太文等[29]研究表明, 减
量施氮时, 玉米-大豆套作处理下玉米、大豆的氮肥
吸收利用率显著提高, 吸氮量、吸磷量和吸钾量均
显著增加。说明减量施氮促进了玉米-大豆带状套作
体系中玉米对氮、磷、钾的吸收, 有利于籽粒灌浆,
增加粒重。但关于氮、磷、钾对玉米-大豆带状套作
体系中玉米籽粒灌浆的促进作用及其机制, 还有待
进一步研究。
3.2 减量施氮对玉米-大豆套作体系的增产效应
由氮肥过量施用和低效利用引发的生态环境问
题, 已成为众多研究者共同关注的焦点[1]。为了提高
第 11期 董 茜等: 施氮方式对玉米-大豆套作体系中作物产量及玉米籽粒灌浆特性的影响 2037


作物的氮肥利用率 , 使氮肥达到较好的增产效果 ,
近年来出现了大量有关减量施氮理论与技术的研究
报道。邹晓锦等[4]研究发现, 与农民习惯施肥相比,
氮肥减量 10%和 20%处理的玉米产量并没有降低。
韩晓增等[6]在研究“减氮、加菌、改善土壤物理性状”
的模式中得知, 减量施氮后大豆产量增加了 15.3%,
节约氮肥 33.3%。本研究在减量施氮理论基础上, 将
大豆基肥与玉米大喇叭口期追肥整合在一起, 期望
通过优化施肥时期、调整施肥距离、降低施肥量的
方式来提高玉米-大豆带状套作种植系统的产量。本
研究中, 与习惯施氮相比, 减氮 18%处理提高了玉
米的穗粒数和百粒重、经济系数、花后干物质积累
量、转移量、转移率和对籽粒的贡献率; 施肥距离
间均以距离窄行玉米 15~30 cm处理较高。减氮 18%
时, 玉米的穗粒数和百粒重、经济系数、花后干物
质积累量、转移量、转移率和对籽粒的贡献率均以
距离窄行玉米 15 cm 处理最高。这与战秀梅等[8]通
过氮肥减量后移显著提高春玉米经济系数及玉米花
后干物质积累、转移量和转移率的研究结果相一致。
玉米产量与百粒重和穗粒数之间呈极显著正相关 ,
而玉米百粒重和穗粒数与花后干物质积累量、转移
量、转移率和对籽粒的贡献率之间呈显著正相关。
由此说明, 玉米花后干物质的积累与转移显著影响
玉米的百粒重和穗粒数, 玉米增产原因主要是由于
百粒重和穗粒数的增加。减量施氮有利于玉米花后
干物质积累和向籽粒中转运, 增加玉米的百粒重和
穗粒数, 提高籽粒产量。这一结论与申丽霞等[24]研
究一致, 玉米最终籽粒产量取决于地上部干物质的
积累量以及干物质向穗部的有效转运。与习惯施氮
相比, 玉米、大豆产量以及系统总产均以减氮 18%
处理最高; 与玉米、大豆常规穴施相比, 以距离窄行
玉米 15~30 cm处理较高。各施肥组合中, 玉米、大
豆产量和系统总产均以减氮 18%时, 距离窄行玉米
15 cm施肥处理最高。这可能是由于适当的减少了氮
肥施用量且优化了施肥距离, 有利于高效根瘤菌数
量的增加和大豆固氮功能的提高 [6], 刺激大豆将自
身固定的氮素向玉米转移, 促进玉米对氮素的吸收
利用, 从而有利于玉米花后光合同化作用和有机物
的积累, 增强花后干物质的转移能力; 而大豆自身
又因为氮素转移后的短暂性氮素亏缺而提高固氮效
率, 更好地利用根瘤固定的氮素[25-26], 不仅有效提
高了自身产量, 也提高了玉米产量, 增加了系统产
量。本研究未对大豆根瘤形成发育以及根瘤固氮特
性进行测定, 关于减量施氮改善大豆的生物固氮能
力, 还有待进一步研究。
4 结论
与习惯施氮相比, 减氮 18%处理的玉米、大豆
产量和系统周年总产量分别提高了 4.95%、7.07%和
5.35%。减氮 18%处理下, 与距离窄行玉米 0 cm 处
施肥相比, 距离窄行玉米 15 cm 处施肥的玉米产量
和系统周年总产量分别提高了 14.93%和 18.26%。在
玉米-大豆带状套作系统中, 通过氮肥适当减量(减
氮 18%, 270 kg km–2)和施肥距离的优化调节(距离窄
行玉米 15~30 cm 施肥), 可以促进玉米花后干物质
的积累与向籽粒转移, 增强玉米籽粒灌浆速率, 增
加玉米粒重和穗粒数, 实现玉米、大豆及系统周年
增产。
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