全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(12): 2233−2240 http://www.chinacrops.org/zwxb/
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(30900878), 中国博士后科学基金项目(20100481067)和山东省泰山学者项目(TS200648033)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 袁翠平, E-mail: cpyuan2004@126.com, Tel: 0431-87063044; 王立春, E-mail: wlc1960@163.com,
Tel: 0431-87063168
第一作者联系方式: E-mail: yjwang2004@126.com
Received(收稿日期): 2011-02-22; Accepted(接受日期): 2011-07-25; Published online(网络出版日期): 2011-09-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20110929.1552.010.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.02233
不同地力水平下控释尿素对玉米物质生产及光合特性的影响
王永军 1,2 孙其专 2 杨今胜 3 王空军 2 董树亭 2 袁翠平 1,* 王立春 1,*
1吉林省农业科学院, 吉林长春 130033; 2作物生物学国家重点实验室 / 山东农业大学, 山东泰安 271018; 3山东登海种业股份有限公
司, 山东莱州 261448
摘 要: 氮肥是玉米生产中最重要的增产要素之一。为探明不同地力水平下控释尿素对玉米物质生产及光合特性的
影响, 采用盆栽试验研究了释放期不同的 2 种控释尿素(CRU30, 释放期为 30 d; CRU60, 释放期为 60 d)的作用效果,
以普通尿素为对照(U)。结果表明, 控释尿素处理显著增加玉米干物质积累量, 但释放期不同的控释尿素在不同地力
水平下增产效果不同, 低地力水平下增产效果为 CRU30>CRU60>U (P<0.05), CRU30处理比施用普通尿素增产 18.9%;
高地力水平下增产效果为 CRU60>CRU30>U(P<0.05), CRU60处理比 U增产 18.2%。与对照相比, 控释尿素使干物质向
开花后分配比例增加, 氮肥偏生产力(PFPN)显著提高, 低地力时 CRU30最高, 而高地力时 CRU60最高。控释尿素处
理的单株干物质积累量、穗粒数及千粒重显著增加, 主要因为生育中后期叶面积、光合速率、叶绿素及叶片氮含量
维持较高水平。所以, 在等氮量做基肥一次性施入时, 低地力水平下施用释放期较短的控释尿素为宜, 而高地力水平
下应施用释放期较长的控释尿素。
关键词: 地力水平; 控释尿素; 玉米; 物质生产; 光合特性
Effects of Controlled-release Urea on Yield and Photosynthesis Characteristics
of Maize (Zea mays L.) under Different Soil Fertility Conditions
WANG Yong-Jun1,2, SUN Qi-Zhuan2, YANG Jin-Sheng3, WANG Kong-Jun2, DONG Shu-Ting2, YUAN
Cui-Ping1,*, and WANG Li-Chun1,*
1 Jilin Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130033, China; 2 State Key Laboratory of Crop Biology / College of Agronomy, Shandong
Agricultural University, Tai’an 271018, China; 3 Shandong Denghai Seed-Breeding Co. Ltd, Laizhou 261448, China
Abstract: Conventional fertilizers have played an important role increasing the yield during the production of maize in China.
However, a great deal of conventional fertilizers utilization with low nutrient use efficiency not only leads to enormous waste of
resource, but also causes the related environmental risk. Fortunately, controlled-release fertilizers with high nutrient use efficiency
and low nutrient loss ratio are essential for increasing crop yield, nitrogen (N) utilization efficiency, and reduction of potential
environmental risk. Additionally, soil fertility affects grain yield and fertilization utilization efficiency remarkably in practice.
Obviously, it is essential to identify the optimum controlled-release urea (CRU) rate in different fields. Therefore, a pot experi-
ment was conducted to explore the effects of controlled-release urea on yield and photosynthesis characteristics of maize under
different soil fertility conditions from 2006 to 2007. In the trial, two types of controlled-release urea, CRU30 and CRU60 with 30 d
and 60 d release durations, were used compared with the conventional urea (U) under two soil fertility conditions. All six treat-
ments were supplied with N 5.43 g pot−1, P2O5 2.10 g pot−1, and K2O 5.24 g pot−1 as base fertilizer. Biomass above ground, harvest
index (HI), leaf area (LA), net photosynthetic rate (Pn), chlorophyll content and nitrogen content were investigated. Biomass
above ground was increased significantly by CRU, but the increasing effects were different to CRU30 and CRU60. Under low soil
fertility conditions, the yield increase effect was CRU30>CRU60>U (P<0.05), and the dry matter weight in CRU30 treatment was
18.9% higher than that in U treatment. Correspondingly, under high soil fertility conditions, that was CRU60>CRU30>U (P<0.05),
and the dry matter weight in CRU60 treatment was 18.29% higher than that in U treatment. In addition, CRU enhanced the dry
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matter distribution to grain and partial factor productivity from applied nitrogen (PFPN) significantly under two soil fertility con-
ditions. Among all treatments for dry matter distribution after anthesis and PFPN, the effect of CRU30 was the highest under low
soil fertility condition, however, the effect of CRU60 was the highest under high soil fertility condition. CRU improved the dry
matter accumulation and partitioning to grain after anthesis, especially enhanced the biomass above ground per plant, grain num-
ber per ear and 1000-kernel weight remarkably because the treatments of CRU30 and CRU60 kept the LA, Pn, chlorophyll content
and nitrogen content at a higher level after anthesis. Accordingly, the controlled-release urea with short release duration is sug-
gested to be utilized as the base fertilizer under low soil fertility conditions, however, that with long release duration under high
soil fertility conditions in practice.
Keywords: Soil fertility; Controlled-release urea; Maize (Zea mays L.); Dry matter production; Photosynthesis characteristics
速效化学肥料在作物产量提高过程中发挥了巨
大作用, 贡献达 40%以上[1-2]。然而, 随作物产量水
平不断提高, 化肥用量逐年增大而利用率降低, 例
如, 2001—2008 年我国水稻、小麦和玉米三大作物
中, 玉米单位面积化肥用量增加了 29%, 远高于小
麦 (5.4%)和水稻 (−4.3%); 以偏生产力 (PFP)表征的
化肥效率则显示水稻和小麦是增加的, 而玉米则由
13.8 kg kg−1下降至 11.5 kg kg−1[3], 这不仅造成资源
浪费, 且引发了一系列环境问题[4]。为解决上述问题,
控释肥料(controlled-release fertilizers, CRFs)应运而
生, CRFs在提高养分利用率、减少养分淋失等方面
极具发展潜力[5-6], 为可持续、高效农业发展提供了
新思路, 被称为是“21世纪的肥料”[7]。中国的控释肥
料研发虽起步较晚, 但发展较快, 目前已生产出养
分控释期 30~200 d 或更长时间的系列包膜尿素[8],
并开始了大田作物试验。前人针对不同类型的缓/控
释肥在水稻、小麦、棉花、大豆、园艺作物、牧草
等作物上的应用效果开展了大量研究, 认为控释肥
在提高肥料利用率、增加作物产量、改善品质、减
少硝态氮淋溶等方面比普通肥料效果显著[7,9-13]。
玉米具有生物量高、需肥量大的特点, 但生产
中实施追肥的难度较大[14], 而研究应用缓控释肥料
是玉米简化栽培的重要技术途径之一[15]。目前, 控
释肥在玉米上的应用研究相对较少, 前人研究主要
集中于控释肥对玉米产量、生长发育、肥料利用率
及其对环境的影响等方面[16-21], 而且这些研究很少
考察地力水平差异对肥效的影响, 关于控释肥调控
玉米物质生产及其产量形成的光合机制研究尤为薄
弱。
显然, 土壤肥力对作物产量及施用肥料效应存
在较大影响[22], 前人研究业已证明普通肥料在不同
地力土壤上的作用效果不同[23]。而关于控释肥在不
同地力水平下的施用效应研究较少, 不同释放期的
控释肥料在不同地力水平下的应用效果更是鲜见报
道。在不同地力水平下, 控释肥是否具有不同的作
用效果？选用何种释放期的控释肥为宜？为解决这
些问题, 本研究探讨了释放期分别为 30 d、60 d的 2
种控释尿素(CRU30 和 CRU60)在不同地力水平下对
玉米物质生产及光合特性的影响, 旨在为新型控释
尿素的推广应用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
山东农业大学黄淮海区域玉米技术创新中心田
间试验农场(36°18′N, 117°13′E)地处暖温带大陆性
半湿润半干旱季风气候, 年平均气温 13℃, 年平均
降水量 800 mm左右。热量丰富, 雨、热同期。
试验用高、低地力的土壤分别取自 2 个不同地
力地块的耕层土壤(低地力地块产量 : 5 250~6 000
kg hm−2; 高地力地块产量: >7 500 kg hm−2), 根据文
献[24]标准划分土壤地力。土壤类型为沙壤土, 2种
地力土壤的养分含量状况见表 1。

表 1 供试土壤养分含量状况
Table 1 Nutrients concentrations of the soil in the experiment
地力水平
Soil fertility
有机质
Organic matter
(g kg−1)
全氮
Total N
(g kg−1)
碱解氮
Alkali-hydrolysable N
(mg kg−1)
速效磷
Available P
(mg kg−1)
速效钾
Available K
(mg kg−1)
低地力 Low soil fertility 14.21 0.74 74.21 27.66 70.47
高地力 High soil fertility 18.53 1.10 124.38 45.23 81.78

1.2 试验材料与试验设计
供试肥料为国家高技术研究发展计划(863 计划)
项目研制的 2种不同释放期控释尿素, CRU30释放期
为 30 d, CRU60释放期为 60 d, 含纯氮 42%, 由中国
农业科学院农业资源与农业区划研究所提供; 供试
玉米品种为 SCF03-62。
第 12期 王永军等: 不同地力水平下控释尿素对玉米物质生产及光合特性的影响 2235


采用盆栽试验, 盆的直径 30 cm, 高 45 cm, 每
盆装干土 25 kg, 播种前将盆埋入田间。按行距 53
cm、株距 36 cm排放, 折合密度 52 500株 hm−2, 四
周种植同品种同密度保护行。高、低地力水平下各
设普通尿素 U (对照)、CRU60和 CRU30共 6个处理,
重复 3次(每重复种植 135盆, 取样 131盆), 随机区
组排列。所有处理肥料用量一致, 均做底肥(盆中土
表下约 8 cm处一次施入)。N 5.43 g pot−1, P2O5 2.10 g
pot−1, K2O 5.24 g pot−1, 磷肥为过磷酸钙(12% P2O5),
钾肥为硫酸钾(33%K2O)。玉米生长期间保证水分充
足供应, 其他管理同大田。
6月 14日播种, 每盆播 3粒, 于 7月 3日(五叶
期)每盆定苗 1 株; 吐丝散粉期采用人工辅助授粉,
每株只对第一果穗进行饱和授粉; 10月 2日收获。
1.3 测定内容与方法
1.3.1 收获指数及干物质积累过程拟合 根据收
获期取样测籽粒和植株地上部干重 , 计算收获指
数。于播种后 24 d (拔节期)、40 d (大口期)、52 d (开
花期)、62 d、72 d、82 d、92 d、110 d (成熟期)取样,
成熟期每处理取样 5株, 其余生育时期每处理取样 3
株, 于 105℃杀青 30 min, 于 75℃烘干至恒重, 称干
重。以播种后天数(t)为自变量, 以播种后不同天数
测得的单株地上部干重为因变量(W), 用 Richards方
程 W= A(1+Be–Ct)−1/D (当 D=1时, 为 Logistic方程)模
拟干物质积累过程[25-26]。干物质积累速率最大时的
日期 Tmax=(ln B−ln D)/C, 干物质积累速率最大时的
生长量 Wmax=A(D+1)−1/D, 最大干物质积累速率
Gmax= (CWmax/D) [1−(Wmax/A)D], 生长活跃期(大约完
成总积累量的 90%) P=2(D+2)/C。
1.3.2 氮肥偏生产力 氮肥偏生产力 (partial
factor productivity from applied N, PFPN)=Y/F, 单位
为 g g−1。Y为施用不同类型氮肥(普通尿素与控释尿
素)处理的玉米籽粒重, 单位为 g plant−1; F为氮肥施
用量, 单位为 g plant−1。
1.3.3 考种 收获期, 连续收取每处理 15株的果
穗, 用于考察穗部性状。
1.3.4 叶面积及光合势 对应各取样时期, 采用
CI-203 型手持式激光叶面积仪(美国, CID), 固定 5
株测定叶面积 ; 光合势 LAD=(LA1+LA2)/2×(t2−t1),
单位为 m2 d−1 plant−1。
1.3.5 果穗叶净光合速率 根据玉米生长发育进
程和天气情况, 从开花期开始(播种后 52 d), 开花后
15 d、32 d、49 d, 采用 LI-6400 光合测定系统
(LI-COR, 美国), 开放式气路, 冠层果穗叶附近CO2
浓度 360~380 µmol mol−1, 应用系统 LED光源补光,
光量子通量为 1 600 µmol m−2 s−1。选择天气晴朗的
10:00~14:00测定果穗叶中部上表面净光合速率, 每
处理测 5株。
1.3.6 果穗叶叶绿素含量 对应各取样时期, 采
用 Arnon 法[27]经 UV-2800 型紫外可见分光光度计
(日本岛津)测定果穗叶叶绿素含量。
1.3.7 果穗叶叶片氮浓度 用微量凯氏定氮法测
定。
1.4 数据统计
用Microsoft Excel 2003计算数据; 用 SPSS11.0
统计软件进行方差分析, 采用 Duncan’s 新复极差法
进行不同处理间多重比较; 用 SigmaPlot10.0作图。
2 结果与分析
2.1 干物质积累、分配及氮肥偏生产力
图 1显示, 2种地力水平下植株地上部生物量随
播种后天数呈“S”型曲线变化, 随生育时期推进, 控
释尿素对植株地上部生物量积累的促进作用在开花
后逐步体现, 控释尿素处理的生物量在成熟期均显
著高于普通尿素处理。低地力水平下 CRU30处理生
物量较高, 高地力水平下 CRU60 处理生物量较高。
以氮肥偏生产力衡量的不同释放期控释尿素增产效
果与成熟期干物质表现一致。CRU60、CRU30处理与
U处理相比, 低地力水平下, 每施 1 g氮肥分别多生
产籽粒 1.2 g g−1和 2.4 g g−1; 高地力水平下, 分别多
生产籽粒 1.9 g g−1和 0.7 g g−1。同时, 控释尿素处理
明显增加了开花后的干物质分配比例, 低地力水平
下表现为 CRU30> CRU60> U; 高地力水平下表现为
CRU60> CRU30> U。
经 Richards 方程解析, 得不同地力水平下不同
控释肥处理的玉米干物质生产特征参数, 在低地力
水平下, CRU30 处理的 Tmax、Wmax、Gmax 均略高于
CRU60处理的, 明显高于 U; 在高地力水平下, 则以
CRU60处理的 Tmax、Wmax、Gmax最高。P值表明, 低
地力水平下控释肥延长生长活跃时间, 而高地力水
平下控释肥缩短生长活跃时间(表 2)。
2.2 粒重及果穗性状
由表 3 可看出, 控释尿素处理显著提高了单株
穗粒重和收获指数。低地力水平下, CRU30处理的穗
粒重和收获指数显著高于 CRU60和 U; 高地力水平
下, 则以 CRU60 处理的最高。控释尿素提高穗粒重
2236 作 物 学 报 第 37卷


图 1 不同地力水平下控释尿素对干物质(地上部分)积累、开花前后干物质分配及氮肥偏生产力(PFPN)的影响
Fig. 1 Effect of CRU on dry matter accumulation, partitioning before and after anthesis and partial factor productivity from applied
nitrogen (PFPN) in maize (above-ground of plant) under different soil fertilities
U: 普通尿素; CRU30: 释放期为 30 d的控释尿素; CRU60: 释放期为 60 d的控释尿素。LF: 低地力; HF: 高地力。标以不同小写字母的
值在 0.05水平下差异显著。
U: conventional urea; CRU30: controlled-release urea with 30 d by sampling date; CRU60: controlled-release urea with 60 d by sampling date.
LF: low soil fertility; HF: high soil fertility. Values marked with the different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

表 2 不同地力水平下控释肥处理的玉米干物质生产特征参数
Table 2 Characteristic parameters of dry matter accumulation affected by different CRUs under different soil fertilities
地力水平
Soil fertility
肥料类型
Fertilizer type
R2 A (g plant−1) B C
Tmax
(d)
Wmax
(g plant−1)
Gmax
(g plant−1 d−1)
P
(d)
U 0.993 259.18 59.38 0.072 57.09 129.59 4.64 83.87
CRU30 0.993 324.71 56.34 0.067 59.76 162.35 5.48 88.95
低地力
Low soil fertility
CRU60 0.993 309.06 56.91 0.068 59.71 154.53 5.23 88.65
U 0.994 318.58 46.52 0.064 60.28 159.29 5.07 94.19
CRU30 0.995 350.15 50.98 0.067 59.05 175.08 5.83 90.11
高地力
High soil fertility
CRU60 0.995 373.69 64.43 0.069 60.54 186.85 6.43 87.20
R2: 决定系数; A: 终极生长量; B: 初值参数; C: 生长速率参数。Tmax: 干物质积累速率最大时的日期; Wmax: 干物质积累速率最大
时的生长量; Gmax: 最大干物质积累速率; P: 生长活跃期。
R2: the coefficient of determination; A: the maximum growth biomass; B: the initial parameter; C: the growth rate. Tmax: the time
reaching the maximum dry matter accumulation rate; Wmax: weight of single plant at the time of maximum dry matter accumulation rate; Gmax:
maximum dry matter accumulation rate; P: the active dry matter accumulation period.

表 3 控释尿素对穗粒重及果穗性状的影响
Table 3 Effect of CRU on ear traits of maize
地力水平
Soil fertility
肥料类型
Fertilizer
type
穗粒重
Kernel weight
per ear (g)
穗粒数
Kernel number
per ear
千粒重
1000-kernel
weight (g)
穗长
Ear length
(cm)
穗粗
Ear diameter
(cm)
秃尖长
Rare ear length
(cm)
收获指数
Harvest
index
U 189.1 c 539.50±17.16 350.57±0.86 18.86±0.24 5.37±0.03 0.25±0.04 0.532 b
CRU30 227.6 a 579.30±10.00 392.95±1.00 19.88±0.48 5.45±0.14 0.20±0.04 0.567 a
低地力
Low soil
fertility
CRU60 214.1 b 552.60±22.39 387.44±2.59 19.43±1.15 5.42±0.10 0.33±0.03 0.540 b


U 221.2 c 585.30±15.45 377.89±6.74 19.63±1.09 5.48±0.12 0.10±0.01 0.556 b
CRU30 249.9 b 614.40±10.71 406.67±1.35 19.98±0.73 5.51±0.09 0.09±0.01 0.575 ab
高地力
High soil
fertility
CRU60 268.0 a 636.80±11.43 420.90±3.95 20.23±0.62 5.55±0.03 0.09±0.03 0.584 a

第 12期 王永军等: 不同地力水平下控释尿素对玉米物质生产及光合特性的影响 2237


主要得益于穗粒数和千粒重的增加。高地力水平下
的穗长、穗粗、秃尖长、穗粒数、千粒重等穗部性
状均优于低地力水平的, 其中秃尖长度变小、穗粒
数和千粒重增加尤为明显。在低地力水平下 ,
CRU60、CRU30处理的穗粒数比 U 处理分别高 2.4%
和 7.4%, 高地力水平下则分别提高 8.8%和 5.0%;
低地力水平下, CRU60、CRU30处理的千粒重较 U处
理分别增加 10.5%和 12.1%, 高地力水平下则分别
高出 11.4%和 7.6%。
2.3 叶面积
图 2表明, 各处理玉米叶面积在播种后 52 d (开
花期)达最大, 而后逐渐下降; 控释肥处理在生育后
期保持较高叶面积, 且下降缓慢。拔节期, 普通尿素
处理的叶面积略高于控释尿素处理 , 随生育进程 ,
控释尿素处理的叶面积逐渐高于普通尿素处理。开
花期, 低地力水平下 CRU30 处理叶面积最大, 分别
比 U、CRU60高 15.8%和 3.9%; 高地力水平下 CRU60
处理叶面积最大, 比 U、CRU30处理分别高 13.3%和
3.3%。成熟期与开花期相比 , 低地力水平下 U、
CRU60、CRU30处理叶面积降幅分别为 45.3%、43.8%
和 40.1%; 高地力水平降幅则分别为 41.8%、39.3%
和 41.4%。

图 2 不同地力水平下控释尿素对单株叶面积和开花后光合势
的影响
Fig. 2 Effect of CRU on leaf area and leaf area duration (LAD)
after anthesis per single plant under different soil fertilities
LF: 低地力; HF: 高地力。
LF: low soil fertility; HF: high soil fertility.

2.4 果穗叶光合速率
进一步比较发现 , 控释肥明显改善开花后果
穗叶光合速率, 随生育进程, 控释肥与普通尿素处
理间的差异逐渐增大 , 低地力水平下 CRU60 和
CRU30处理间差异不明显, 高地力水平下以 CRU60
处理对于维持后期较高光合速率的效果更明显。至
开花后 49 d, 控释肥处理的果穗叶光合速率明显高
于普通尿素处理, 低地力水平下 CRU60 和 CRU30
处理间差异不明显, 高地力水平下, CRU60 表现最
高(图 3)。

图 3 不同地力水平下控释尿素对果穗叶光合速率的影响
Fig. 3 Effect of CRU on net photosynthetic rate of ear leaf
under different soil fertilities
LF: 低地力; HF: 高地力。
LF: low soil fertility; HF: high soil fertility.

2.5 果穗叶叶绿素和叶片氮含量
叶绿素含量随播种后天数增加呈先升高后降低
趋势, 而开花后叶片氮含量呈逐渐降低趋势(图 4)。
控释尿素处理的果穗叶叶绿素含量最大值出现在开
花期(播种后 52 d), 比普通尿素处理早, 且在生长后
期一直保持较高含量。播种后 82 d (开花后 30 d)开
始, 各处理叶绿素含量快速下降。从开花期至成熟
期, 低地力水平下 U、CRU60和 CRU30处理的果穗
叶叶绿素含量降幅分别为 51.2%、35.9%和 43.1%;
高地力水平下分别为 37.0%、35.8%和 39.4%。叶片
氮含量在开花后的变化趋势与叶绿素含量变化趋势
类似, 施用控释尿素处理玉米生育后期仍然保持较
高的叶绿素含量和叶氮含量, 且下降缓慢; 其中以
CRU60 处理在高地力水平下维持叶片氮浓度缓慢下
降的效果更明显。
2238 作 物 学 报 第 37卷


图 4 不同地力水平下控释尿素对果穗叶叶绿素和叶片氮含量
的影响
Fig. 4 Effect of CRU on chlorophyll content and nitrogen
content in ear leaf of maize under different soil fertilities
LF: 低地力; HF: 高地力。
LF: low soil fertility; HF: high soil fertility.

3 讨论
不断提高单产是满足我国日益增长的玉米需求
的根本途径, 增施氮肥是玉米产量水平迅速提高的
重要因素之一[3-4]。但随施氮量增加, 玉米生产中普
遍出现肥效降低、损失提高、环境风险增大等问题。
而控释肥料的最大优点是养分释放规律与作物的需
肥规律基本一致, 一次施肥就能满足作物全生育期
对养分的需求, 提高产量和肥料利用率的同时减轻
对环境的污染[6-7,15,28]。土壤基本养分状况是合理施
肥的基础[24], 前人基于普通肥料的研究表明, 高肥
力土壤氮肥应以追施为主, 低肥力土壤则应以基施
氮肥为主[29]。理论上, 控释尿素逐步释放相当于追
肥[6-7], 显然不同地力水平要求施用不同释放期的控
释肥料。本研究表明, 不同释放期的控释尿素均显
著增加夏玉米干物质积累 , 其中低地力水平下以
CRU30增产效果显著, 比 CRU60和 U 处理的地上部
生物量分别增加 18.9%和 25.2%; 高地力水平下以
CRU60处理增产效果显著, 比 CRU30和 U 处理的地
上部生物量分别增加 10.7%和 18.2%; 而且低地力
水平下施肥增产效应大于高地力水平。更重要的是,
施用控释尿素促进了开花后光合产物积累的相对比
例(图 1), 说明控释尿素有利于籽粒灌浆。前人研究
也认为, 不同包膜材料控释复合肥减量 50%施用也
能显著增加开花后干物质向籽粒的转运[21], 本研究
则从另一角度证明不同释放期的控释尿素促进干物
质积累的同时, 明显增加了干物质向籽粒的分配比
例。通过作物生长广义模型进一步分解地上部干物
质积累过程, 发现各生长参数在低地力水平下, 释
放期较短的控释尿素处理(CRU30)最高, 增加生长活
跃期 , 延缓衰老; 高地力水平下 , 则以释放期较长
的控释尿素处理(CRU60)最高, 缩短生长活跃期, 促
进成熟(表 2)。同时, 施用控释肥明显改善了果穗性
状, 低地力水平下施用释放期较短而高地力水平下
施用释放期较长的控释尿素作用效果更明显, 主要
是穗粒数和千粒重显著增加。玉米生产中, 长期以
来强调补追攻粒氮肥(约占总施氮量 20%)的主流观
点也支持我们的研究结果[30]。前人总结认为, 控释
肥在玉米生产中尚未得以大面积推广, 主要因其价
格是同品种普通肥料的 1.5 倍以上[15]; 但最近的夏
玉米大田试验表明, 不同包膜控释肥用量减少 25%
时, 经济效益平均提高 4.0%~9.4%[21]。由此可见, 不
同释放期的控释尿素完全可以替代普通尿素肥料应
用于不同地力条件下的玉米生产 , 且增产效果显
著。
目前, 普遍认为禾谷类作物经济产量的 60%以
上来自开花后到成熟期的光合代谢产物, 开花后的
光合功能直接影响到籽粒产量[31]。而作物的产量基
本取决于光合机构的大小和效率[32-33], 所以提高个
体源器官的数量和性能是增加光合产物的基础。本
研究进一步从开花后光合物质生产的生理特征分析,
发现控释肥明显改善了玉米的光合性能, 尤其是控
释尿素处理使得植株开花后仍然保持较高的叶面积
和光合速率且较普通尿素处理下降缓慢, 有利于生
产更多的光合产物。低地力水平下施用释放期较短
而高地力水平下施用释放期较长的控释尿素更有利
于改善生育后期的光合性能, 其内在原因是叶片在
生长后期保持较高的叶绿素含量和叶氮含量, 且下
降缓慢, 有利于维持玉米叶片碳代谢关键酶活性处
于较高水平[34-35], 这是维持较高光合功能的生理基
础。
本研究主要阐释了不同地力水平下控释尿素对
玉米物质生产及光合特性的影响。显然, 控释肥的
应用效果除了受不同地力水平的影响外 , 还受“肥
料-土壤-作物”系统中土壤温度、湿度、微生物以及
玉米品种等因素对养分释放的影响。因为土壤是液、
固、气三相共存的非均质体, 其物理、化学和生物
过程必然影响到控释肥养分的释放和释放出的养分
的形态及有效性; 而作物根系特征与施肥点之间的
第 12期 王永军等: 不同地力水平下控释尿素对玉米物质生产及光合特性的影响 2239


养分浓度梯度必然存在差异, 进而影响肥效[36]。为
更好指导控释肥的应用, 这些问题都值得进一步研
究。
4 结论
基肥一次性施入时, 低地力水平下施用释放期
较短而高地力水平下施用释放期较长的控释尿素增
产效果显著, 尤其增加了开花后光合产物的积累量
和干物质向籽粒的分配比例。施用控释尿素增产 ,
主要是增加了千粒重和穗粒数, 其生理基础是低地
力水平下 CRU30、高地力水平下 CRU60 处理使玉
米开花后叶面积、光合速率、叶绿素及叶片氮含量
维持显著较高的水平。

致谢: 感谢中国农业科学院农业资源与农业区划研
究所赵秉强研究员提供不同释放期的控释尿素。
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