全 文 ：中国生态农业学报 2012年 12月 第 20卷 第 12期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Dec. 2012, 20(12): 1594−1598


* 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2009CB118602)和中德合作项目(DGF gk1070)资助
** 通讯作者: 王璞(1957—), 博士, 教授, 主要从事作物高产和资源高效利用研究。E-mail: wangpu@cau.edu.cn
王云奇(1985—), 硕士研究生, 主要从事作物高产和资源高效利用研究。E-mail: wyqay163@163.com
收稿日期: 2012−04−03 接受日期: 2012−08−12
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.01594
施氮模式对夏玉米产量和籽粒灌浆的影响*
王云奇 1 陶洪斌 1 王 璞 1** 郭步庆 1 鲁来清 2 张 丽 1 尤桂芸 2
(1. 中国农业大学农学与生物技术学院 北京 100193; 2. 中国农业大学吴桥试验站 吴桥 061800)
摘 要 为进一步明确夏玉米在基肥和拔节期施肥的基础上增施吐丝肥的增产机理, 于 2011年在中国农业大
学吴桥试验站布置了田间试验。共设置 4种施氮模式: 即模式Ⅰ, 施氮量 90 kg·hm−2(播前 90 kg·hm−2); 模式Ⅱ,
施氮量 190 kg·hm−2(播前 150 kg·hm−2+拔节 40 kg·hm−2); 模式Ⅲ, 施氮量 250 kg·hm−2(播前 90 kg·hm−2+拔节
160 kg·hm−2); 模式Ⅳ, 施氮量 300 kg·hm−2(播前 50 kg·hm−2+拔节 150 kg·hm−2+吐丝 100 kg·hm−2)。本研究对比
分析了不同施氮模式对夏玉米产量和籽粒灌浆的影响。结果表明, 在施基肥和拔节肥的基础上, 再追施吐丝肥,
与不施吐丝肥的模式相比, 其吐丝后 11~20 d、21~30 d、31~40 d内, 每天增加的枯叶数分别减少 0.01~0.02片、
0.01~0.05 片、0.02~0.04 片; 吐丝后穗位叶 SPAD 值的峰值有所提高, 灌浆中后期 SPAD 值下降延缓; 模式Ⅳ
与模式Ⅲ相比灌浆速率峰值提高 8.5%, 籽粒体积得到显著提高。夏玉米吐丝后籽粒的吸氮量显著提高(模式Ⅳ
籽粒吸氮峰值分别是模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的 1.65倍、1.45倍、1.31倍), 氮收获指数增加 2.5~13.3个百分点, 穗粒
数增加。与穗粒数相比, 吐丝期增施氮肥(模式 )Ⅳ 对千粒重的促进更显著, 可改善夏玉米产量因子和部分穗部
性状, 与模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相比, 分别增产 200 kg·hm−2、300 kg·hm−2、400 kg·hm−2。夏玉米增施吐丝肥可以延
缓吐丝后光合面积下降, 从而为籽粒灌浆提供较多的源, 最终提高粒重和产量。
关键词 夏玉米 氮肥 吐丝肥 SPAD值 氮收获指数 灌浆速率 粒重 产量
中图分类号: S274.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)12-1594-05
Effect of nitrogen application patterns on yield and grain-filling
of summer maize
WANG Yun-Qi1, TAO Hong-Bin1, WANG Pu1, GUO Bu-Qing1, LU Lai-Qing2, ZHANG Li1, YOU Gui-Yun2
(1. College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China;
2. Wuqiao Experiment Station, China Agricultural University, Wuqiao 061800, China)
Abstract A field experiment was conducted in Wuqiao Experimental Station of China Agricultural University in 2011. Four nitro-
gen (N) application patterns were compared: N application rate of 90 kg·hm−2 before sowing (NAT I); N application rate of 190
kg·hm−2 with 150 kg·hm−2 before sowing and 40 kg·hm−2 at jointing (NAT II); N application rate of 250 kg·hm−2 with 90 kg·hm−2
before sowing and 160 kg·hm−2 at jointing (NAT III); and N application rate of 300 kg·hm−2 with 50 kg·hm−2 before sowing, 150
kg·hm−2 at jointing and 100 kg·hm−2 at silking (NAT IV). The objective of the study was to throw in-depth light on how the mecha-
nisms of N application at silking stage in addition to basal and jointing N fertilization increase summer maize yield. Yield and
grain-filling rates of summer maize were also analyzed. The results showed that N application at silking stage in addition to basal and
jointing N fertilization (NAT IV) reduced the number of dead leaves. Leaf senesces rates were 0.01~0.02 leaf·d−1, 0.01~0.05 leaf·d−1,
0.02~0.04 leaf·d−1, respectively, less than those of N treatments without silking N fertilization at 11~20 d, 21~30 d, 31~40 d after
silking. Ear leaf SPAD peak value was somewhat higher in NAT IV than that of other treatments, and the reduction of SPAD at mid-
dle and later filling stage was delayed. Furthermore, peak of NAT IV filling rate improved by 8.5% over that of NAT Ⅲ and with
simultaneous increase in grain volume. Maize grain N uptake after silking significantly improved in NAT IV (grain nitrogen absorp-
tion peak in NAT IV was 1.65, 1.45 and 1.31 times than those of NAT Ⅰ, NATⅡ and NAT Ⅲ, respectively). N harvest index was
2.5%~13.3% greater in NAT IV than in the other treatments. Compared to kernel per ear, grain weight was more affected by N appli-
第 12期 王云奇等: 施氮模式对夏玉米产量和籽粒灌浆的影响 1595


cation at silking stage. Both ear traits and yield formation were improved under NAT IV, and yield increased by 200 kg·hm−2, 300
kg·hm−2 and 400 kg·hm−2, respectively compared with NAT I, II, III. It was concluded that silking fertilization in summer maize delayed
decreasing of photosynthetic area after silking. This provided more grain filling source that in turn improved grain weight and yield.
Key words Summer maize, Nitrogen, Silking fertilization, SPAD, Nitrogen harvest index, Grain-filling rate, Grain weight, Yield
(Received Apr. 3, 2012; accepted Aug. 12, 2012)
玉米是我国第一大粮食作物 [1], 因此玉米高产
是一个永恒的话题。Jahnson 等[2]和 Engledow 等[3]
把产量分解为几个构成因素: 产量=穗数×穗粒数×
粒重。在农业生产中, 这 3 个产量构成因素中的穗
数和穗粒数是最容易调整的 [4], 穗数是由种植密度
控制的, 前人已做了大量有关种植密度对产量影响
的研究, 结果表明当种植密度增加到一定程度, 产
量就会下降 [5−6], 所以粒重就成为进一步增产的限
制因子。在黄淮海夏玉米区, 玉米生长季节短, 后期
的阴雨寡照天气多 , 农民有早收的习惯 , 因此 , 灌
浆速率是影响玉米产量的一个重要因素[7]。戴纳德
等 [8]研究表明, 玉米实际灌浆期和有效灌浆长短与
籽粒产量呈显著正相关。李绍长等[9]研究表明, 同一
品种籽粒重的差异是由灌浆速度决定的, 而不同品
种粒重差异则是由灌浆持续期的长短所造成。氮肥
是玉米生长发育过程中需求量最大的营养元素[10−11],
对提高玉米产量有重要作用。但是, 实际生产中普
遍存在“一炮轰”和过量施肥现象, 不仅肥料利用率
低 , 而且容易造成吐丝后脱肥 , 使籽粒大量败育 ,
严重影响籽粒灌浆, 最终限制粒重的增加。本文选
用不同的施氮量和施氮时期, 系统研究了夏玉米吐
丝后穗位叶 SPAD 值、枯叶数的动态变化过程和籽
粒灌浆过程, 以期说明吐丝期增施氮肥对玉米植株
生长发育和产量的影响, 为节肥高产提供理论依据
和技术指导。
1 材料与方法
1.1 试验设计
供试夏玉米品种为“郑单 958”, 试验于 2011年 6—
10 月在中国农业大学吴桥试验站 (37°41 ′02″N,
116°37′23″E)进行。6月 21日播种, 10月 7日收获。
该试验站位于黑龙港流域中部, 供试土壤为中壤土,
0~20 cm土层内养分含量分别为: 有机质 55.6 mg·kg−1,
全氮 0.98 g·kg−1, 速效氮 23.2 mg·kg−1, 速效磷 5.8
mg·kg−1, 速效钾 132.6 mg·kg−1。
氮肥为普通尿素(含 N 46%), 磷肥为过磷酸钙
(含 P2O5 16%)105 kg·hm−2(以 P2O5计), 钾肥为硫酸
钾(含 K2O 50%)120 kg·hm−2(以 K2O计)。磷肥、钾
肥作为基肥一次性施入。试验处理如表 1 所示, 每
处理设 4次重复, 小区面积 6 m×10 m, 株距 20.2 cm,
行距 60 cm, 种植密度为 82 500株·hm−2。
1.2 测定项目及方法
叶绿素相对含量(SPAD 值)测定: 在吐丝期每个
小区选定代表性的 5 株, 在吐丝期、吐丝后 10 d、
20 d、30 d、40 d、50 d, 采用日本美能达公司生产
的 SPAD值-502型叶绿素仪测量穗位叶 SPAD值, 每
片叶测 10点(左右各 5点)。
枯叶调查: 在吐丝期每个小区选定 5 株代表性
植株, 分别在吐丝期及吐丝后 10 d、20 d、30 d、40
d、50 d调查枯叶数, 黄色叶面积占整个叶片的 50%
及 50%以上视为枯叶。
灌浆速率测定: 在抽丝前选取生长健壮、整齐
一致、有代表性的植株 30~40 株挂牌标记, 待雌穗
从叶鞘中露出时将标记植株雌穗套袋。抽丝后人工
统一授粉, 分别在授粉后 10 d、20 d、30 d、40 d、
50 d 选取有代表性的果穗 3 穗, 分别取穗下部籽粒
(从基部起向上数 10粒)、中部籽粒(从基部起 10~20
粒)、上部籽粒(除去下部、中部的剩余籽粒), 各部
位籽粒分别混合后随机取样, 以 100 粒为单位称量

表 1 试验处理
Table 1 Experiment treatments kg·hm−2
施氮时期 Nitrogen application period 处理
Treatment
施氮模式 Nitrogen application pattern
播前 Before sowing 拔节 Jointing stage 吐丝 Silking stage
总量
Total nitrogen
Ⅰ 基肥 Basic fertilizer 90 0 0 90
Ⅱ 基肥+拔节低氮
Basal fertilizer + low nitrogen at jointing stage
150 40 0 190
Ⅲ 基肥+拔节高氮
Basic fertilizer + high nitrogen at jointing stage
90 160 0 250
Ⅳ 基肥+拔节肥+吐丝肥
Basal + jointing + silking fertilizer
50 150 100 300

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籽粒的鲜重; 用量筒排水法测量籽粒体积; 在 105 ℃
下杀青 15~20 min, 然后于 80 ℃烘至恒重, 称籽粒
干重。
全氮测定: 将吐丝后 10 d、20 d、30 d、40 d、
50 d用于测量灌浆速率的籽粒、成熟期的植株样和
籽粒进行粉碎, 采用半微量凯氏定氮法测定全氮。
氮收获指数=成熟期籽粒含氮量/成熟期地上部总吸
氮量。
测产: 每个小区收获中间 4 行果穗, 称总鲜重,
按平均鲜穗重选取 20 穗(20 穗重量=小区收获果穗
总鲜重/总穗数×20), 测定含水率, 计算产量(按 14%
折算含水率)。
1.3 数据分析
采用 SAS version 8e 软件和 Microsoft Excel
2007进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 施氮模式对夏玉米产量和产量构成的影响
由表 2 可知, 模式Ⅳ与模式Ⅲ相比穗行数增加
0.2 行, 施吐丝肥的模式(模式Ⅳ)与不施模式相比秃
尖长缩短 0.2~0.4 cm, 出籽率增加 0.3%~1.7%, 4种施
氮模式的行粒数和穗长差异不显著; 穗粗为模式Ⅰ<
模式Ⅱ=模式Ⅲ≈模式Ⅳ。可见, 吐丝期施氮可以改
善夏玉米穗行数、秃尖长、出籽率等穗部性状。
由表 3可知, 与模式Ⅰ、Ⅱ相比, 增施吐丝肥的
模式Ⅳ显著提高了夏玉米的穗粒数; 模式Ⅳ的千粒
重显著高于其余模式, 其中穗粒数比不施吐丝肥的
模式Ⅱ多 13.7粒。模式Ⅳ的千粒重分别比不施吐丝
肥的模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ高 9.2 g、8.3 g、5.8 g。模式Ⅳ
的产量显著高于其他模式。模式Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的
氮收获指数依次增大。可见, 在穗数一致的条件下,
吐丝期增施氮肥减少了籽粒发育过程败育籽粒数 ,
穗粒数增加, 但与穗粒数相比, 吐丝期增施氮肥对
千粒重的提高更显著。在吐丝期增施氮肥改善了夏
玉米产量因子和部分穗部性状(表 2), 与单施基肥的
模式Ⅰ相比增产 200 kg·hm−2, 与模式Ⅱ、Ⅲ相比分
别增产 300 kg·hm−2、400 kg·hm−2。吐丝期增施氮肥
与吐丝期不施氮肥相比氮收获指数增加 2.5~13.3 个
百分点。
2.2 施氮模式对夏玉米灌浆速率和成熟期籽粒体
积的影响
由图 1 可见, 模式Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ籽粒灌浆趋势大
致呈先升高后降低趋势, 而模式Ⅰ呈 M 型的变化趋
势。前三者灌浆高峰出现在吐丝后 21~30 d, 后者出
现在吐丝后 11~20 d, 而且在 41~50 d出现了第 2个
灌浆峰值, 且小于前一个峰值。在玉米吐丝期增施
氮肥后, 显著提高了籽粒的灌浆峰值, 吐丝后 31~40
d的灌浆速率得到显著提高。结果表明, 吐丝期增施
氮肥(模式Ⅳ)与吐丝期不施氮肥的模式(模式Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ)相比能促进籽粒灌浆, 其中模式Ⅳ与模式Ⅲ相比
灌浆速率峰值提高 8.5%, 从而显著提高籽粒千粒重
(表 3)。
图 1显示, 夏玉米吐丝期增施氮肥(模式Ⅳ), 使
夏玉米的成熟期籽粒体积显著高于吐丝期不施氮肥
的模式(模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ), 另外模式Ⅲ的籽粒体积显
著高于模式Ⅰ、Ⅱ。模式Ⅳ在吐丝期增施氮肥使成

表 2 不同施氮模式对夏玉米穗部性状的影响
Table 2 Effects of different nitrogen application patterns on ear formation of summer maize
处理
Treatment
穗行数
Row number per ear
行粒数
Kernels per row
穗粗
Ear diameter (cm)
穗长
Ear length (cm)
秃尖长
Bare top length (cm)
出籽率
Seed rate (%)
Ⅰ 14.9±0.4a 29.7±1.0a 2.9±3.4b 13.7±0.0a 0.6±0.1b 81.0±0.4a
Ⅱ 14.9±0.3a 29.5±1.2a 5.1±0.1a 13.9±0.3a 0.7±0.0a 79.6±1.4b
Ⅲ 14.7±0.6b 30.8±1.9a 5.1±0.1a 14.4±0.7a 0.5±0.2c 80.1±0.8a
Ⅳ 14.9±0.2a 30.3±2.2a 5.1±0.2a 14.6±0.8a 0.3±0.1d 81.3±1.8a
同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05), 下同。Different small letters in the same column mean significant difference among
treatments at 0.05 level, the same below.

表 3 不同施氮模式对夏玉米产量及产量要素的影响
Table 3 Effects of different nitrogen application patterns on yield components and yield of summer maize
处理
Treatment
收获穗数
Ear number (ear·hm−2)
穗粒数
Kernels per ear
千粒重
1000-kernel weight (g)
产量
Yield (kg·hm−2)
氮收获指数
Nitrogen harvest index (%)
Ⅰ 66 666±780.53 442.9±28.15b 288.6±7.14c 8 500±431.19b 39.1±0.01ab
Ⅱ 66 388±723.76 438.5±10.99c 289.5±11.50bc 8 400±722.05bc 36.0±0.03c
Ⅲ 63 472±710.61 452.5±27.50a 292.0±9.11b 8 300±397.49c 39.8±0.01a
Ⅳ 64 629±800.68 452.2±30.50a 297.8±22.75a 8 700±1 040.08a 40.8±0.04a
第 12期 王云奇等: 施氮模式对夏玉米产量和籽粒灌浆的影响 1597


熟期籽粒体积提高 5.5%~12.8%(与不施吐丝肥的模
式相比)。可见, 吐丝期施氮对籽粒胚乳细胞的分化
和发育非常有利, 能够形成较大的籽粒体积。
2.3 施氮模式对夏玉米籽粒吸氮动态和穗位叶
SPAD值动态的影响
模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的吸氮速率随时间的推移
而升高(图 2)。吐丝期施氮使模式Ⅳ吐丝后 50 d的吸
氮速率显著大于不施吐丝肥的模式, 除吐丝后 10 d、
20 d、30 d模式Ⅳ的吸氮量与其余模式差异不显著
外, 其余时期模式Ⅳ的吸氮量均显著大于不施吐丝
肥的模式(模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。可见, 夏玉米吐丝期增
施氮肥可显著提高夏玉米吐丝后籽粒的吸氮量(模
式Ⅳ籽粒吐丝后 50 d的吸氮量分别是模式Ⅰ、Ⅱ和
Ⅲ的 1.65倍、1.45倍和 1.31倍), 从而提高氮收获指
数(表 3)。
夏玉米的穗位叶是夏玉米灌浆的功能叶, 其叶
绿素含量与籽粒灌浆速率相关。各模式吐丝后穗位
叶 SPAD 值大致呈先升高后降低的变化趋势, 但各
模式的峰值出现时间不同, 模式Ⅰ的峰值出现在吐
丝后 20 d, 其余 3个模式的峰值在吐丝后 10 d出现;
吐丝期施氮的模式Ⅳ显著增大了其峰值(图 2)。吐丝
期、吐丝后 10 d时模式Ⅲ的 SPAD值显著高于模式
Ⅰ, 吐丝后 20 d, 模式Ⅳ穗位叶的 SPAD值最大, 吐
丝后 40 d与吐丝后 50 d各模式的 SPAD值存在显著
差异, 模式Ⅳ、Ⅱ高于其余模式。可见, 吐丝期施氮
可以提高吐丝后穗位叶 SPAD 值的峰值, 延缓灌浆
中后期 SPAD 值的下降, 维持吐丝后穗位叶高效的
光合作用, 促进籽粒灌浆(图 1), 增加粒重(表 3)。
2.4 施氮模式对夏玉米吐丝后枯叶数变化的影响
吐丝后 11~40 d 各模式每天增加的枯叶数存在
显著差异, 吐丝后 11~20 d, 模式Ⅲ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅱ每
天增加的枯叶数依次减小(表 4); 吐丝期施氮的模式
与不施氮的模式相比显著减小了吐丝后 21~40 d 每
天增加的枯叶数(表 4); 在吐丝后 41~50 d, 模式Ⅳ
每天增加的枯叶数显著小于模式Ⅰ、Ⅱ(表 4)。可见,
吐丝期施氮可以延缓吐丝后叶片的衰老, 其中吐丝
后 11~20 d、21~30 d、31~40 d, 模式Ⅳ每天增加的
枯叶数分别比不施吐丝肥的模式减少 0.01~0.02 片



图 1 不同施氮模式对夏玉米灌浆速率和成熟期籽粒体积的影响
Fig. 1 Effects of different nitrogen application patterns on grain filling rate and volume of mature maize grain



图 2 施氮模式对籽粒的吸氮动态和吐丝后穗位叶 SPAD值动态的影响
Fig. 2 Effects of different nitrogen application patterns on dynamics of grain nitrogen absorption and SPAD value of summer maize
ear-leaf after silking
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表 4 不同施氮模式对夏玉米吐丝后枯叶数增加的影响
Table 4 Increasing of number of summer maize dried leaves after silking under different nitrogen application patterns leaf·d−1
吐丝后天数 Days after silking (d)
处理 Treatment
11~20 21~30 31~40 41~50
Ⅰ 0.04±0.004b 0.04±0.004b 0.08±0.008c 0.13±0.013a
Ⅱ 0.02±0.002d 0.06±0.006a 0.10±0.010a 0.13±0.013a
Ⅲ 0.05±0.005a 0.02±0.002c 0.09±0.009b 0.04±0.004c
Ⅳ 0.03±0.003c 0.01±0.001d 0.06±0.006d 0.12±0.012b

(模式Ⅱ除外)、0.01~0.05 片、0.02~0.04 片; 延缓了
叶面积指数(leaf area index)下降(本文未做分析), 保
证较强的光合作用, 进而提高籽粒的灌浆速率(图 1)
和粒重(表 3)。
3 讨论与结论
本试验用夏玉米品种“郑单 958”进行研究, 结果
表明在玉米吐丝期增施氮肥能够增加千粒重, 显著
提高籽粒体积。吐丝期增施氮肥主要提高了籽粒灌
浆高峰的峰值, 形成较大的籽粒体积, 从而提高了
粒重[12]。吐丝期增施氮肥的模式使夏玉米籽粒的氮
素积累表现为, 在灌浆前期积累较快, 灌浆后期明
显减慢, 这可能对获得较高的籽粒产量非常有利。
Pollmer等[13]也认为氮吸收速度快、吸收持续期长、
氮转移量大是高产高蛋白玉米的生理基础。所以 ,
在一定公顷粒数和穗数的基础上, 吐丝期增施氮肥
能够较好地协调玉米高产和优质的矛盾。
本研究发现吐丝期增施氮肥显著提高了夏玉米
粒重, 这对于华北地区作物的高产稳产栽培具有重
要价值, 因为粒重不稳是黄淮海地区夏玉米产量出
现年际间大幅度波动的主要原因。夏玉米灌浆时间
短, 再加上黄淮海地区灌浆期阴雨寡照天气多和农
民早收的习惯 , 因此增施吐丝肥 , 加快籽粒灌浆 ,
对提高该地区夏玉米产量非常必要。崔俊明等[14]也
认为在高产栽培条件下粒重是影响玉米产量的主要
因素, 增加粒重对产量的再提高起主导作用, 因为
在农业生产中增密增产的理念已经得到广泛应用 ,
所以目前应把提高粒重作为玉米超高产研究的主攻
方向, 本研究从氮肥角度做了有益的尝试。
有关氮肥运筹对玉米生长发育和产量的影响前
人[15−17]做了大量研究。与千粒重关系密切的是吐丝
肥, 氮肥分 3 次施用有利于增强籽粒灌浆强度, 增
施粒肥可以延长叶片寿命, 提高成熟期叶面积指数[4]。
王宜伦等[18]研究表明, 增施吐丝肥可提高穗粒数和
百粒重, 最终提高产量; 本研究表明与穗粒数相比,
吐丝期增施氮肥对千粒重的促进更显著, 吐丝期增
施氮肥改善了夏玉米产量因子和部分穗部性状, 与
不施吐丝肥的模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相比分别增产 200
kg·hm−2、300 kg·hm−2、400 kg·hm−2。总之, 夏玉米
的基肥、拔节肥和吐丝肥对增加穗粒数、千粒重, 促
进灌浆、籽粒吸氮, 延缓叶片衰老均有极其重要的
意义, 生产应力争“三肥”配合施用。
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