氮肥减量与有机肥配施对玉米干物质积累及产量的调控机理

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0463

中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (2): 7-16.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0463

氮肥减量与有机肥配施对玉米干物质积累及产量的调控机理

陈海龙¹(), 陈朝辉²(), 魏廷邦³

¹ 张掖市甘州区农畜产品质量检测服务中心，甘肃张掖 734000
² 兰州新区现代农业投资集团有限公司，兰州 730314
³ 甘肃省农业工程技术研究院，甘肃武威 733006

收稿日期:2024-07-07 修回日期:2024-10-21 出版日期:2025-01-13 发布日期:2025-01-13
通讯作者:
陈朝辉，男，1992年出生，甘肃灵台人，农艺师，本科，主要从事设施作物和干旱区作物栽培研究与推广工作。通信地址：730314 甘肃省兰州市皋兰县中川镇碧桂园新城之光7幢1单元2202室，Tel：0931-5117976，E-mail：chenzh434@163.com。
作者简介:
陈海龙，男，1985年出生，甘肃张掖人，高级农艺师，本科，主要从事旱地作物栽培研究与推广工作。通信地址：734000 甘肃省张掖市滨河新区甘州区农业农村局，Tel：0936-8212469，E-mail：Hailongchen2024@163.com。
基金资助:
甘肃省自然科学基金项目“水肥耦合对盐碱地向日葵生理特性和根区养分的调控机理”(23JRRH0014)

Regulation Mechanism of Nitrogen Fertilizer Reduction Combined with Organic Fertilizer on Dry Matter Accumulation and Yield of Maize

CHEN Hailong¹(), CHEN Zhaohui²(), WEI Tingbang³

¹ Ganzhou District Agricultural and Livestock Product Quality Testing Service Center, Zhangye, Gansu 734000
² Agricultural Investment Company in Lanzhou New Area, Lanzhou 730314
³ Gansu Academy of Agricultural Engineering Technology, Wuwei, Gansu 733006

Received:2024-07-07 Revised:2024-10-21 Published:2025-01-13 Online:2025-01-13

摘要/Abstract

摘要：

为探究氮肥和有机肥配施对玉米生育期光合速率、干物质积累量、氮肥利用率和产量的影响。本研究以‘沃玉3号’为研究对象，于2022—2023年在河西绿洲开展田间试验，采用裂区设计，以氮肥施用量[不施氮(N₀，CK)、传统施氮(N₁，360 kg/hm²)、减量15%施氮(N₂，306 kg/hm²)、减量30%施氮(N₃，252 kg/hm²)]为主区，以有机肥施用量[O₁ (3500.00 kg/hm²)、O₂ (3000.00 kg/hm²)、O₃ (2500.00 kg/hm²)]为裂区，测定玉米生育期内的光合速率、叶绿素含量、干物质积累量、氮肥利用率和产量等指标。结果表明：在相同氮肥用量下，N₂O₂处理玉米生育期的光合速率较N₂O₁、N₂O₃处理提高17.91%、10.59%；N₂O₂处理玉米生育期的蒸腾速率较N₂O₁、N₂O₃处理提高19.13%、18.46%；N₂O₂处理玉米生育期的气孔导度较N₂O₁、N₂O₃处理提高20.13%、26.62%；N₂O₂处理玉米生育期的叶绿素含量较N₂O₁、N₂O₃处理提高18.73%、9.77%；N₂O₂处理玉米生育期的V_max较N₂O₁、N₂O₃处理提高13.79%、17.84%；N₂O₂处理玉米生育期的生物产量较N₂O₁、N₂O₃处理提高7.14%、6.78%；N₂O₂处理玉米的籽粒产量较N₂O₁、N₂O₃处理提高18.77%、20.14%；N₂O₂处理玉米生育期的氮肥利用率较N₂O₁、N₂O₃处理提高15.68%、8.02%。综合表明，在资源短缺的河西绿洲灌区，氮肥减量15% (306 kg/hm²，N₂)与有机肥(3000.00 kg/hm²，O₂)配施可替代部分氮肥，具有较高的养分供给潜力，玉米稳产效果最好。

关键词: 氮肥减量, 有机肥, 玉米, 干物质积累特征, 产量, 光合速率, 河西绿洲

Abstract:

The study aims to explore the effects of nitrogen fertilizer and organic fertilizer combination on photosynthesis, dry matter accumulation, nitrogen use efficiency and yield of maize during the growth period. In this research, the cultivar ‘Woyu No.3’ was applied as research material. A split plot field experiment was conducted from 2022 to 2023 in Hexi Oasis Irrigation Area of Gansu Province. Four nitrogen fertilizer applications, i.e. without N application (N₀, CK), traditional N fertilizer application (N₁), 15% N fertilizer reduction (N₂) and 30% N fertilizer reduction (N₃), were set as the main plot, and three organic fertilizer applications, namely 3.5×10³ (O₁), 3.0×10³ (O₂) and 2.5×10³ (O₃) kg/hm², were used as the split plot. Photosynthetic, chlorophyll relative content, dry matter accumulation, nitrogen use efficiency and yield were determined. The result showed that, under the level of same nitrogen application in growth stages of maize, compared with the N₂O₁ and N₂O₃ treatments, the photosynthetic rate and transpiration rate and stomatal conductance under the N₂O₂ treatments were increased by 17.91%, 10.59% and 19.13%, 18.46% and 20.13%, 26.62%. Compared with the N₂O₁ and N₂O₃ treatments, the chlorophyll value and V_max and biological yield under the N₂O₂ treatments were increased by 18.73%, 9.77% and 13.79%, 17.84% and 7.14%, 6.78%. Compared with the N₂O₁ and N₂O₃ treatments, the grain yields and nitrogen use efficiency under the N₂O₂ treatments were increased by 18.77%, 20.14% and 15.68%, 8.02%. In summary, in the Hexi Oasis Irrigation Area with resource shortage, the reduction of N fertilizer by 15 % (306 kg/hm², N₂) combined with organic fertilizer (3000.00 kg/hm², O₂) could replace part of N fertilizer, which had high nutrient supply potential and the best effect on maize yield stability.

Key words: nitrogen fertilizer reduction, organic fertilizer, maize, dry matter accumulation, yield, photosynthetic rate, Hexi Oasis

陈海龙, 陈朝辉, 魏廷邦. 氮肥减量与有机肥配施对玉米干物质积累及产量的调控机理[J]. 中国农学通报, 2025, 41(2): 7-16.

CHEN Hailong, CHEN Zhaohui, WEI Tingbang. Regulation Mechanism of Nitrogen Fertilizer Reduction Combined with Organic Fertilizer on Dry Matter Accumulation and Yield of Maize[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(2): 7-16.

图/表 7

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年份	月份	平均高温/℃	平均低温/℃	能见度/ km	风速/(km/h)	总降雨量/mm
2022	1	-1.0	-17.0	29.6	7.7	0.1
	2	9.0	-6.0	17.2	9.3	0.0
	3	17.0	1.0	22.9	8.5	0.0
	4	27.0	11.0	27.6	10.9	15.3
	5	28.0	17.0	25.9	7.7	41.1
	6	30.0	16.0	28.6	11.6	79.1
	7	30.0	16.0	27.2	11.1	5.7
	8	26.0	12.0	22.1	11.8	7.2
	9	19.0	4.0	18.8	15.2	2.0
	10	15.0	-2.0	18.4	11.3	0.8
	11	1.0	-13.0	17.3	8.5	2.0
	12	2.0	-15.0	13.9	8.2	0.0
2023	1	-1	-18	24.6	7.5	1.1
	2	6	-11	22.3	7.6	2.1
	3	14	-3	40.9	9.6	0.0
	4	16	3	23.4	13.4	15.3
	5	23	10	25.3	13.9	23.5
	6	29	15	24.2	13.2	19.8
	7	31	16	20.0	14.1	43.2
	8	29	16	21.3	14.4	0.3
	9	25	11	19.4	11.4	3.4
	10	18	4	16.2	9.1	41.1
	11	8	-6	31.3	9.4	7.1
	12	2	-12	22.6	7.9	0.0

年份	月份	平均高温/℃	平均低温/℃	能见度/ km	风速/(km/h)	总降雨量/mm
2022	1	-1.0	-17.0	29.6	7.7	0.1
	2	9.0	-6.0	17.2	9.3	0.0
	3	17.0	1.0	22.9	8.5	0.0
	4	27.0	11.0	27.6	10.9	15.3
	5	28.0	17.0	25.9	7.7	41.1
	6	30.0	16.0	28.6	11.6	79.1
	7	30.0	16.0	27.2	11.1	5.7
	8	26.0	12.0	22.1	11.8	7.2
	9	19.0	4.0	18.8	15.2	2.0
	10	15.0	-2.0	18.4	11.3	0.8
	11	1.0	-13.0	17.3	8.5	2.0
	12	2.0	-15.0	13.9	8.2	0.0
2023	1	-1	-18	24.6	7.5	1.1
	2	6	-11	22.3	7.6	2.1
	3	14	-3	40.9	9.6	0.0
	4	16	3	23.4	13.4	15.3
	5	23	10	25.3	13.9	23.5
	6	29	15	24.2	13.2	19.8
	7	31	16	20.0	14.1	43.2
	8	29	16	21.3	14.4	0.3
	9	25	11	19.4	11.4	3.4
	10	18	4	16.2	9.1	41.1
	11	8	-6	31.3	9.4	7.1
	12	2	-12	22.6	7.9	0.0

年份	处理	光合速率/ [μmol CO₂/(m²·s)]	蒸腾速率/ [mmol H₂O/(m²·s)]]	气孔导度/ [mol/(m²·s)]	叶绿素含量 SPAD
2022	N₀O₁	20.05±1.01 g	5.94±0.52 f	0.06±0.01 f	27.04±2.05 h
	N₀O₂	22.47±0.62 f	6.25±0.24 ef	0.07±0.02 f	29.53±1.11 g
	N₀O₃	20.05±0.37 g	6.03±0.55 f	0.09±0.02 e	30.08±3.55 g
	N₁O₁	26.63±0.75 de	6.42±1.46 e	0.11±0.03 d	37.89±3.71 f
	N₁O₂	28.93±0.51 cd	7.66±0.46 c	0.12±0.03 cd	42.32±1.86 d
	N₁O₃	25.57±1.02 e	7.23±1.04 d	0.09±0.01 e	41.74±2.58 de
	N₂O₁	32.02±0.10 b	7.65±0.76 c	0.15±0.01 b	47.02±3.65 c
	N₂O₂	37.46±0.06 a	9.25±0.28 a	0.18±0.02 a	55.64±4.08 a
	N₂O₃	33.16±1.25 b	8.36±0.89 b	0.14±0.01 b	50.01±1.49 b
	N₃O₁	27.94±0.35 d	7.12±0.16 d	0.12±0.03 cd	40.21±2.59 e
	N₃O₂	30.14±1.17 c	8.27±0.06 b	0.15±0.01 b	42.66±1.23 d
	N₃O₃	26.08±0.50 e	7.06±1.08 d	0.13±0.02 c	42.69±2.17 d
2023	N₀O₁	18.73±1.56 d	5.34±1.15 c	0.04±0.01 d	25.489±2.84 d
	N₀O₂	21.07±1.68 d	6.39±0.05 c	0.06±0.03 d	28.52±1.33 d
	N₀O₃	19.27±2.04 d	6.11±0.11 c	0.08±0.02 cd	27.08±1.07 d
	N₁O₁	25.41±0.55 c	6.85±0.62 bc	0.10±0.01 c	36.82±2.75 c
	N₁O₂	27.63±0.78 bc	8.01±0.68 b	0.13±0.01 bc	40.96±4.01 bc
	N₁O₃	25.91±1.91 c	7.56±0.46 bc	0.11±0.01 c	39.22±2.52 c
	N₂O₁	31.08±1.39 b	8.24±0.92 b	0.16±0.02 ab	45.28±3.45 b
	N₂O₂	36.94±1.05 a	9.68±0.55 a	0.19±0.03 a	53.95±1.28 a
	N₂O₃	34.11±2.73 ab	7.62±1.31 bc	0.15±0.01 b	49.82±3.73 ab
	N₃O₁	26.19±0.83 c	6.39±1.08 c	0.11±0.02 c	39.66±1.08 bc
	N₃O₂	29.66±0.64 bc	8.16±0.76 b	0.16±0.01 ab	41.08±3.86 bc
	N₃O₃	27.03±2.11 c	7.03±0.88 bc	0.14±0.02 bc	39.83±2.77 bc
	显著性(P值)
	氮肥用量(N)	*	*	*	*
	有机肥用量(O)	*	*	*	*
	氮肥用量(N)×有机肥用量(O) 有机肥用量（O）	*	*	*	*

年份	处理	光合速率/ [μmol CO₂/(m²·s)]	蒸腾速率/ [mmol H₂O/(m²·s)]]	气孔导度/ [mol/(m²·s)]	叶绿素含量 SPAD
2022	N₀O₁	20.05±1.01 g	5.94±0.52 f	0.06±0.01 f	27.04±2.05 h
	N₀O₂	22.47±0.62 f	6.25±0.24 ef	0.07±0.02 f	29.53±1.11 g
	N₀O₃	20.05±0.37 g	6.03±0.55 f	0.09±0.02 e	30.08±3.55 g
	N₁O₁	26.63±0.75 de	6.42±1.46 e	0.11±0.03 d	37.89±3.71 f
	N₁O₂	28.93±0.51 cd	7.66±0.46 c	0.12±0.03 cd	42.32±1.86 d
	N₁O₃	25.57±1.02 e	7.23±1.04 d	0.09±0.01 e	41.74±2.58 de
	N₂O₁	32.02±0.10 b	7.65±0.76 c	0.15±0.01 b	47.02±3.65 c
	N₂O₂	37.46±0.06 a	9.25±0.28 a	0.18±0.02 a	55.64±4.08 a
	N₂O₃	33.16±1.25 b	8.36±0.89 b	0.14±0.01 b	50.01±1.49 b
	N₃O₁	27.94±0.35 d	7.12±0.16 d	0.12±0.03 cd	40.21±2.59 e
	N₃O₂	30.14±1.17 c	8.27±0.06 b	0.15±0.01 b	42.66±1.23 d
	N₃O₃	26.08±0.50 e	7.06±1.08 d	0.13±0.02 c	42.69±2.17 d
2023	N₀O₁	18.73±1.56 d	5.34±1.15 c	0.04±0.01 d	25.489±2.84 d
	N₀O₂	21.07±1.68 d	6.39±0.05 c	0.06±0.03 d	28.52±1.33 d
	N₀O₃	19.27±2.04 d	6.11±0.11 c	0.08±0.02 cd	27.08±1.07 d
	N₁O₁	25.41±0.55 c	6.85±0.62 bc	0.10±0.01 c	36.82±2.75 c
	N₁O₂	27.63±0.78 bc	8.01±0.68 b	0.13±0.01 bc	40.96±4.01 bc
	N₁O₃	25.91±1.91 c	7.56±0.46 bc	0.11±0.01 c	39.22±2.52 c
	N₂O₁	31.08±1.39 b	8.24±0.92 b	0.16±0.02 ab	45.28±3.45 b
	N₂O₂	36.94±1.05 a	9.68±0.55 a	0.19±0.03 a	53.95±1.28 a
	N₂O₃	34.11±2.73 ab	7.62±1.31 bc	0.15±0.01 b	49.82±3.73 ab
	N₃O₁	26.19±0.83 c	6.39±1.08 c	0.11±0.02 c	39.66±1.08 bc
	N₃O₂	29.66±0.64 bc	8.16±0.76 b	0.16±0.01 ab	41.08±3.86 bc
	N₃O₃	27.03±2.11 c	7.03±0.88 bc	0.14±0.02 bc	39.83±2.77 bc
	显著性(P值)
	氮肥用量(N)	*	*	*	*
	有机肥用量(O)	*	*	*	*
	氮肥用量(N)×有机肥用量(O) 有机肥用量（O）	*	*	*	*

年份	处理	Logistic方程	R²		V_max
2022	N₀O₁	Y=25243.76/(1+e^4.83-0.072^t)	0.98		456.57±23.11 e
	N₀O₂	Y=29291.24/(1+e^4.85-0.069^t)	0.95		506.11±56.37 cd
	N₀O₃	Y=26349.34/(1+e^4.81-0.068^t)	0.96		448.52±68.93 e
	N₁O₁	Y=26530.95/(1+e^4.90-0.073^t)	0.96		482.72±17.48 d
	N₁O₂	Y=32019.67/(1+e^4.58-0.072^t)	0.96		577.31±58.39 a
	N₁O₃	Y=31070.67/(1+e^4.21-0.066^t)	0.97		516.04±73.01 c
	N₂O₁	Y=35635.30/(1+e^3.80-0.058^t)	0.99		519.26±11.06 c
	N₂O₂	Y=36951.70/(1+e^3.95-0.064^t)	0.98		592.23±22.18 a
	N₂O₃	Y=35099.65/(1+e^3.87-0.057^t)	0.95		496.35±8.47 cd
	N₃O₁	Y=31015.74/(1+e^4.07-0.065^t)	0.96		504.67±22.17 cd
	N₃O₂	Y=33015.53/(1+e^4.79-0.067^t)	0.98		548.88±37.69 b
	N₃O₃	Y=31058.00/(1+e^4.13-0.063^t)	0.94		488.43±78.25 d
2023	N₀O₁	Y=25067.39/(1+e^5.59-0.080^t)	0.99		504.43±34.92 c
	N₀O₂	Y=28534.71/(1+e^5.25-0.074^t)	0.96		524.55±82.02 bc
	N₀O₃	Y=26141.99/(1+e^5.28-0.077^t)	0.95		500.46±22.18 c
	N₁O₁	Y=31069.09/(1+e^4.34-0.068^t)	0.98		527.92±42.95 b
	N₁O₂	Y=34273.57/(1+e^4.44-0.066^t)	0.99		564.77±33.26 a
	N₁O₃	Y=32182.16/(1+e^4.22-0.062^t)	0.96		498.52±52.23 c
	N₂O₁	Y=34295.94/(1+e^3.82-0.059^t)	0.99		503.99±21.04 c
	N₂O₂	Y=37504.22/(1+e^3.73-0.061^t)	0.99		572.21±5.92 a
	N₂O₃	Y=34996.09/(1+e^3.83-0.056^t)	0.94		491.83±8.25 c
	N₃O₁	Y=30283.86/(1+e^4.22-0.067^t)	0.96		509.53±44.01 c
	N₃O₂	Y=33971.26/(1+e^4.25-0.062^t)	0.97		522.42±38.61 bc
	N₃O₃	Y=33012.48/(1+e^4.19-0.063^t)	0.98		521.88±61.02 bc
	显著性(P值)
氮肥用量(N)		—		*
有机肥用量(O)		—		*
氮肥用量(N)×有机肥用量(O)		—		*

氮肥减量与有机肥配施对玉米干物质积累及产量的调控机理

Regulation Mechanism of Nitrogen Fertilizer Reduction Combined with Organic Fertilizer on Dry Matter Accumulation and Yield of Maize

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处理	基肥				追肥
处理	有机肥	氮肥	磷肥	钾肥	大喇叭口期	开花期
N₀O₁	3500	0	160	40	0	0
N₀O₂	3000	0	160	40	0	0
N₀O₃	2500	0	160	40	0	0
N₁O₁	3500	108	160	40	180	72
N₁O₂	3000	108	160	40	180	72
N₁O₃	2500	108	160	40	180	72
N₂O₁	3500	91.8	160	40	153	61.2
N₂O₂	3000	91.8	160	40	153	61.2
N₂O₃	2500	91.8	160	40	153	61.2
N₃O₁	3500	75.6	160	40	126	50.4
N₃O₂	3000	75.6	160	40	126	50.4
N₃O₃	2500	75.6	160	40	126	50.4

年份	处理	生物产量	籽粒产量
2022	N₀O₁	26069.03±189.35 f	8563.18±297.38 e
	N₀O₂	29326.74±91.65 e	8859.64±136.52 e
	N₀O₃	27874.37±326.46 e	8655.14±178.17 e
	N₁O₁	28562.74±422.85 e	9536.14±156.73 de
	N₁O₂	32139.13±165.72 cd	11298.64±253.45 c
	N₁O₃	31086.48±225.46 d	10069.53±325.45 d
	N₂O₁	35643.13±365.42 b	12698.41±435.75 b
	N₂O₂	36987.27±256.46 a	13689.58±254.42 a
	N₂O₃	35198.42±241.33 b	11256.41±342.75 c
	N₃O₁	31054.47±204.48 d	10968.83±107.95 cd
	N₃O₂	33058.38±169.85 c	12125.67±221.43 bc
	N₃O₃	32057.71±122.72 cd	11586.29±204.74 c
2023	N₀O₁	25072.71±171.66 g	8341.54±371.68 c
	N₀O₂	28552.82±124.78 e	8694.71±327.65 bc
	N₀O₃	26155.28±274.79 f	8514.16±214.58 bc
	N₁O₁	31068.32±155.52 d	9266.46±524.61 bc
	N₁O₂	34278.38±254.73 b	11058.49±237.88 b
	N₁O₃	32175.72±137.85 c	9854.59±366.75 bc
	N₂O₁	34323.13±82.38 b	11085.49±511.74 b
	N₂O₂	37973.26±322.75 a	14559.16±367.18 a
	N₂O₃	35003.83±169.71 b	12257.31±257.64 ab
	N₃O₁	30324.97±243.67 d	11008.67±157.68 b
	N₃O₂	34011.03±198.52 b	12588.73±246.85 ab
	N₃O₃	32956.22±211.43 c	11095.37±200.73 b
	显著性(P值)
	氮肥用量(N)	*	*
	有机肥用量(O)	*	*
	氮肥用量(N)×有机肥用量(O)	*	*

指标	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	X₆	X₇
X₁	1	0.944^**	0.943^**	0.963^**	0.931^**	0.702^*	0.942^**
X₂		1	0.946^**	0.934^**	0.983^**	0.643^*	0.970^**
X₃			1	0.921^**	0.931^**	0.771^**	0.962^**
X₄				1	0.931^**	0.630^*	0.938^**
X₅					1	0.600^*	0.971^**
X₆						1	0.679^*
X₇							1

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