我国青贮玉米发展起步较晚，起点较低[4]，种植规模远小于欧美等畜牧业发达的国家，2017年我国人均青贮面积占有量仅约为多数欧美国家的10%[4]，且欧美等发达国家对青贮玉米的研究更为丰富和系统[5⇓⇓⇓-9]，而我国关于其的研究多集中在产量和品质上[10]，有关青贮玉米植株氮素积累及转移分配规律的报道相对较少。臧贺藏等[11]研究表明，当施氮量在300kg/hm2以下时，玉米的氮素积累量随施氮量增加呈增加趋势；米娜瓦尔·艾买提等[12]研究提出，相同施氮水平下，虽然植株氮素积累量随着生育期的推进表现为上升趋势，但青贮玉米植株的氮含量表现为随着生育期推进而下降。刘佳敏等[13]研究表明，在一定范围内随着施氮量增加，玉米氮素在转运过程中更多地滞留在秸秆中，很难转运至籽粒。
为了明确青贮玉米植株氮素积累转运规律，本研究以先玉335为试验品种，设置6个施氮水平，研究不同施氮水平对玉米植株氮素积累量、转运量、转运率、氮肥利用率及产量的影响，旨在促进青贮玉米需氮量和供氮量平衡，提高氮肥利用率，对内蒙古中部地区农业生产节约成本和提高玉米产量提供理论依据及实践基础。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2018-2019年在内蒙古自治区农牧业科学院试验地（111°40′ E，40°45′ N，海拔1040m）进行。该试验地土壤为褐壤土，前茬作物为糜子，属中温带大陆性季风气候，年均气温约7℃，无霜期113~134d。2018年全年降水量580mm，其中7月份降雨频繁，2019年全年降水量412mm，2年月平均气温均在7月份最高，达24℃。
1.2 试验设计
设0（N0，CK）、120（N8）、180（N12）、240（N16）、300（N20）、360kg N/hm2（N24）6个氮肥处理，其中以不施氮肥N0作为对照（CK），每个处理3次重复，播种密度为75 000株/hm2，小区面积28m2，行距0.6m，区组间距1m，四周设置1m宽保护行。分别于2018年5月4日和2019年4月23日播种，所有处理施入等量的磷肥[138kg P/hm2，(NH4)2HPO4]以及钾肥（38.25kg K/hm2，K2O），氮肥选用树脂包衣尿素（含氮量约45%），所有肥料均作为基肥在播前施入，后期不再追肥，灌溉方式为滴灌。
1.3 测定指标及方法
分别在苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期及收获期测定青贮玉米植株各器官（茎、叶、苞叶、籽粒、穗轴）全氮含量和干物质量，收获期测定青贮产量。
1.3.1 器官干、鲜重
每个小区随机选取3株，称其茎、叶、果穗、苞叶鲜重。然后将各器官置于105℃恒温箱中杀青30min后，80℃烘干至恒重，称其干物质量。
1.3.2 产量
在青贮玉米籽粒乳线达到1/2时，从地上部20cm处全株刈割。生物鲜重按小区称重，折合成公顷产量；生物产量测定是从各小区随机取10株玉米用烘箱105℃杀青30min后，60℃烘干至恒重，折合成公顷产量。
1.3.3 氮素含量
用全自动凯氏定氮仪测定氮含量，称取0.25g磨碎的植物器官样品于消煮管，加入催化剂和浓硫酸混匀，放入消煮炉，设置时间、温度等参数，消煮完成后冷却至室温；打开水阀后将凯氏定氮仪接通电源，仪器开机并自检，放入空消化管预热；在设置界面输入稀释液、碱液体积等参数并编号，开始测样，每个消煮管完成后，手动换样；测定结束后，清洗仪器，最后关掉电源和水阀。
1.4 指标计算
1.5 数据处理
利用Microsoft Excel 2010进行数据处理，利用IBM SPSS Statistics 25.0进行方差分析，利用GraphPad Prism 8进行绘图。
2 结果与分析
2.1 不同氮素水平对植株氮素积累量的影响
氮肥施入对玉米各生育期氮素积累具有显著影响（P<0.05）（表1）。2018年降雨量大，有助于玉米干物质的形成，因此，2018年玉米整株氮素积累量高于2019年，而且随着生育期的延长，各施氮处理整株氮素积累呈逐渐升高的趋势，氮素积累量均在收获期时达到最大值，且各施氮处理整株氮素积累量均显著高于N0处理，2018和2019年分别比N0处理高出了87.13%~119.34%和51.38%~68.48%。收获期，2018年N16和N20处理氮素积累量较高，分别为5.00和5.20g，2019年N16和N24氮素积累量最高，分别为3.80和3.83g（图1）。各处理苗期到拔节期植株氮素平均积累速率较低，拔节期到抽雄期最高，抽雄期后又变缓（表2）。
表1 整株及各器官氮素积累量的方差分析
Table 1
| 部位 Position | 项目 Item | 2018 | 2019 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 苗期 Seedling stage | 拔节期 Jointing stage | 大喇叭口期 Big flared stage | 抽雄期 Tasseling stage | 收获期 Harvest stage | 苗期 Seedling stage | 拔节期 Jointing stage | 大喇叭口期 Big flared stage | 抽雄期 Tasseling stage | 收获期 Harvest stage | |||
| 整株 Whole plant | F | 4.04 | 4.55 | 21.07 | 36.59 | 35.58 | 10.81 | 8.16 | 21.41 | 9.73 | 9.15 | |
| P | * | * | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ||
| 茎Stem | F | 2.40 | 7.70 | 15.67 | 9.91 | 20.40 | 6.02 | 16.69 | 17.52 | 64.25 | 2.52 | |
| P | ns | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ||
| 叶Leaf | F | 4.88 | 3.40 | 17.41 | 14.24 | 55.51 | 12.30 | 3.06 | 13.41 | 5.84 | 13.27 | |
| P | * | * | ** | ** | ** | ** | * | ** | ** | ** | ||
| 苞叶Bract | F | 22.23 | 8.42 | 9.84 | 1.72 | |||||||
| P | ** | ** | ** | ns | ||||||||
| 果穗Ear | F | 9.91 | 20.41 | 2.18 | 7.08 | |||||||
| P | ** | ** | ns | ** | ||||||||
| 籽粒Grain | F | 19.40 | 9.15 | |||||||||
| P | ** | ** | ||||||||||
| 穗轴Cob | F | 88.95 | 2.22 | |||||||||
| P | ** | ns | ||||||||||
“*”代表P < 0.05，差异显著；“**”代表P < 0.01，差异极显著；“ns”代表P > 0.05，差异不显著，下同
“*”represents P < 0.05, the difference is significant;“**”represents P < 0.01, the difference is extremely significant;“ns”represents P > 0.05, the difference is not significant, the same below
图1
图1
不同施氮水平下青贮玉米整株氮素积累量
不同小写字母表示0.05水平差异显著，下同
Fig.1
Nitrogen accumulation of whole plant in silage maize under different nitrogen levels
The different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level, the same below
表2 植株各生育时期氮素平均积累速率
Table 2
| 处理 Treatment | 2018 | 2019 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 苗期―拔节期 Seedling- jointing stage | 拔节期― 大喇叭口期 Jointing- big flared stage | 大喇叭口期― 抽雄期 Big flared- tasseling stage | 抽雄期― 收获期 Tasseling- harvest stage | 苗期― 拔节期 Seedling- jointing stage | 拔节期― 大喇叭口期 Jointing- big flared stage | 大喇叭口期― 抽雄期 Big flared- tasseling stage | 抽雄期― 收获期 Tasseling- harvest stage | ||
| N0 | 0.02 | 0.01 | 0.06 | 0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.06 | 0.01 | |
| N8 | 0.03 | 0.07 | 0.04 | 0.03 | 0.02 | 0.06 | 0.08 | 0.01 | |
| N12 | 0.04 | 0.07 | 0.04 | 0.03 | 0.02 | 0.06 | 0.07 | 0.02 | |
| N16 | 0.04 | 0.06 | 0.10 | 0.03 | 0.02 | 0.06 | 0.09 | 0.01 | |
| N20 | 0.05 | 0.07 | 0.08 | 0.04 | 0.04 | 0.07 | 0.06 | 0.01 | |
| N24 | 0.03 | 0.07 | 0.08 | 0.03 | 0.03 | 0.09 | 0.07 | 0.01 | |
施入氮肥对各生育期茎和收获期果穗的氮素积累产生了极显著影响（P<0.01）（2018年苗期茎除外），对各生育期叶和抽雄期苞叶的氮素积累产生了显著影响（P<0.05）（表1）。
随着生育期的推进，氮素在植株茎和叶内的积累量均呈现先升高后降低的趋势（图2）。苗期N8等低氮处理有利于茎叶的氮素积累；拔节期茎叶在N16~N20处理下氮素积累量最高，它们分别比同年的N0处理高出130%~175%和60%~61%；大喇叭口期植株需氮量大，茎叶在N20和N24高氮处理下氮素积累量最高，但积累速率开始变缓，2018年茎施氮处理的氮素积累量基本在该生育期达到最大值，而2019年茎则全部在抽雄期达到峰值；抽雄期茎在N16处理下明显高于其余处理，叶2年各施氮均处理明显高于未施氮处理，但各施氮处理间差异不显著；收获期茎叶在N16~N24处理的氮素积累量高于同生育期的N8和N12处理。整个生育期中茎2年的氮素积累量均在N16处理下最高，分别为1.15和0.82g，叶2年的氮素积累量分别在N16和N24处理下最高，分别为1.53和1.50g，且2019年叶在N16处理的氮素积累量也仅次于N24处理。
图2
图2
植株各器官在各生育期的氮素积累量
从左到右依次为处理N0，N8，N12，N16，N20，N24
Fig.2
The accumulation of nitrogen in each organ of the plant at each growth stage
From left to right: N0, N8, N12, N16, N20, N24
抽雄期苞叶氮素积累量明显高于收获期，抽雄期N20~N24处理高于其余各处理，2年积累量最高，分别为0.41和0.56g，表明较高的氮素水平更有利于苞叶氮素的积累。
表3 不同氮素水平下氮素积累量在各器官中分配比例
Table 3
| 年份Year | 处理 Treatment | 植株氮素积累量 Plant nitrogen accumulation (g) | 籽粒氮素积累量 Grain nitrogen accumulation (g) | 收获期氮素在各器官的分配 Distribution ratio of nitrogen in various organs during harvest (%) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 茎Stem | 叶Leaf | 苞叶Bract | 籽粒Grain | 穗轴Cob | ||||
| 2018 | N0 | 2.37c | 1.72b | 7.96a | 15.53bc | 1.47c | 72.33ab | 2.71b |
| N8 | 4.31b | 3.26a | 6.72a | 14.06c | 1.63c | 75.66a | 1.94c | |
| N12 | 4.43b | 3.30a | 6.63a | 14.77c | 1.70c | 74.56a | 2.34b | |
| N16 | 5.01a | 3.44a | 7.79a | 17.82ab | 3.81a | 68.66c | 1.91c | |
| N20 | 5.12a | 3.53a | 8.09a | 17.16bc | 4.18a | 68.04c | 2.52b | |
| N24 | 4.54ab | 3.15a | 7.28a | 19.77a | 3.20ab | 65.84c | 3.71a | |
| 2019 | N0 | 2.27b | 1.65b | 7.30a | 13.72b | 2.21a | 72.57a | 4.20a |
| N8 | 3.44a | 2.47a | 6.52a | 17.07a | 1.92ab | 71.07a | 2.78b | |
| N12 | 3.63a | 2.61a | 7.34a | 17.33a | 1.33ab | 71.89a | 2.11c | |
| N16 | 3.80a | 2.69a | 7.66a | 17.92a | 1.54ab | 70.53a | 2.35bc | |
| N20 | 3.53a | 2.53a | 8.45a | 16.26a | 1.23b | 71.55a | 2.51bc | |
| N24 | 3.83a | 2.73a | 7.18a | 17.13a | 2.03ab | 71.31a | 2.35bc | |
不同小写字母表示0.05水平差异显著，下同
The different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level, the same below
2.2 不同氮素水平对植株各器官氮素分配和转移的影响
收获期各器官的氮素分配比例整体表现为籽粒>叶>茎>穗轴>苞叶（表3），表明器官中籽粒的氮素分配比例2018和2019年各处理的平均值分别为70.85%和71.49%，显著高于其他器官，且施氮处理中N8和N12处理籽粒氮素比例较高，分别为75.66%和71.89%，后随着施氮量的增加，籽粒氮素分配比例逐渐降低，表明氮素水平过高，植株氮素会滞留在营养器官中，不利于向籽粒氮素的分配；叶和苞叶在N16、N20和N24处理中氮素分配比例高于其他处理；不同施氮水平对植株茎的氮素分配比例影响不显著。
植株营养器官转运量表现为叶>茎>苞叶（表4），植株茎2年均在N16处理时转运量最大，分别比N0处理高出297.02%和177.36%，说明施入氮肥能显著增加茎的氮素转运量，且N16处理最有利于茎氮素的转运；叶和苞叶2018年为N12处理转运量最大，2019年分别在N24和N20处理下转运量最大，2018年营养器官总氮素转运量为N12>N16>N24，2019年营养器官总氮素转运量为N24>N20>N16，由于气候差异，2019年对高氮处理的响应优于2018年，但在N16处理下2年均能达到较高的氮素转运量。结合表3可得，施入一定的氮肥并不一定能提高籽粒的氮素分配比例，但能显著提高植株的氮素积累量和营养器官的氮素转运量，从而能提高籽粒的氮素含量，提高产量。
表4 不同氮素水平下营养器官的氮素转运状况
Table 4
| 指标 Index | 年份Year | 器官 Organ | 处理Treatment | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N0 | N8 | N12 | N16 | N20 | N24 | ||||
| 氮素转移量Nitrogen transfer amount (g) | 2018 | 茎 | 0.19c | 0.54b | 0.54b | 0.76a | 0.52b | 0.76a | |
| 叶 | 0.49bc | 0.60ab | 0.81a | 0.64ab | 0.62ab | 0.56ab | |||
| 苞叶 | 0.14b | 0.19ab | 0.27a | 0.17b | 0.19ab | 0.15b | |||
| 总量 | 0.82c | 1.33b | 1.62a | 1.57ab | 1.33b | 1.47ab | |||
| 2019 | 茎 | 0.19c | 0.32b | 0.32b | 0.53a | 0.35b | 0.31b | ||
| 叶 | 0.76ab | 0.70abc | 0.46c | 0.58bc | 0.65abc | 0.85a | |||
| 苞叶 | 0.20d | 0.36c | 0.47ab | 0.37bc | 0.50a | 0.49a | |||
| 总量 | 1.15c | 1.38abc | 1.25bc | 1.48abc | 1.50ab | 1.65a | |||
| 氮素转运率nitrogen transfer rate (%) | 2018 | 茎 | 50.61b | 65.04a | 64.75a | 66.07a | 55.34b | 68.72a | |
| 叶 | 57.11a | 49.88ab | 54.76ab | 41.77abc | 40.71bc | 37.26cd | |||
| 苞叶 | 79.81a | 72.79a | 78.05a | 47.43b | 46.94b | 49.62b | |||
| 整株 | 58.11ab | 57.56ab | 60.99a | 51.56bc | 46.57c | 50.49c | |||
| 2019 | 茎 | 52.38a | 58.99a | 54.18a | 64.66a | 54.58a | 53.41a | ||
| 叶 | 70.90a | 54.32bc | 41.96c | 45.59bc | 53.37bc | 55.92b | |||
| 苞叶 | 80.04b | 84.74ab | 90.42a | 86.48ab | 91.90a | 86.29ab | |||
| 整株 | 68.58a | 61.20ab | 56.54b | 58.98b | 62.26ab | 61.89ab | |||
| 氮素转运对籽粒的贡献率 Contribution rate of nitrogen transport to grain (%) | 2018 | 茎 | 11.48cd | 16.51b | 16.33b | 22.07a | 14.81bc | 24.52a | |
| 叶 | 28.98a | 18.49b | 24.26ab | 18.63b | 17.47b | 17.93b | |||
| 苞叶 | 8.20a | 5.75ab | 8.04a | 4.90b | 5.46ab | 4.88b | |||
| 合计 | 48.66a | 40.75a | 48.63a | 45.60a | 37.74a | 47.33a | |||
| 2019 | 茎 | 11.60b | 13.45ab | 12.18b | 20.01a | 14.69ab | 11.44b | ||
| 叶 | 46.17a | 28.58bc | 17.89c | 21.47bc | 26.74bc | 31.13b | |||
| 苞叶 | 12.31b | 14.80ab | 18.05a | 13.84b | 20.52a | 17.78a | |||
| 合计 | 70.08a | 56.83ab | 48.12b | 55.32ab | 61.95ab | 60.35ab | |||
| 收获指数Harvest index (%) | 2018 | 72.52b | 75.66a | 74.56a | 68.66c | 68.04c | 65.84c | ||
| 2019 | 72.57a | 71.70a | 71.89a | 70.53a | 71.55a | 71.31a | |||
氮素转运率反映了各营养器官的转运能力，茎的氮素转运率与转运量规律一致，2年均为N16处理转运率最高，分别达到66.07%和64.66%，而N20和N24高氮处理则会降低茎的氮素转运效率；叶各施氮处理的氮素转运率普遍低于N0处理，所以施入氮肥会降低植株叶的氮素转运率；苞叶2年均在N12处理时达到较高水平，转运率分别为78.05%和90.42%，总营养器官氮素转运率在各处理间差异不显著。
营养器官的氮素转运对籽粒的贡献主要体现在茎和叶中，N16处理下茎的氮素转运对籽粒的贡献率最高；叶各施氮处理的贡献率均低于N0处理，但其明显高于苞叶的贡献率（表4）。总营养器官转运对籽粒的贡献率各处理间差异不显著，且均以N0处理贡献率最高，这说明施入氮肥降低了营养器官转运量占籽粒氮素积累量的比例，也表明施入氮肥增加营养器官氮素转运量的同时，也增加了植株籽粒花后的氮素同化量。
2年N0处理的收获指数都较高，各施氮处理随着施氮量的增加收获指数呈现先升高后降低的趋势，其中N8和N12处理的收获指数均高于同年的N16、N20和N24处理，2年分别以N8和N12处理最高，分别为75.66%和71.89%，说明施氮量过高不利于提高植株的收获指数。
2.3 不同氮素水平对植株产量及氮素利用效率的影响
表5表明，氮肥施入对玉米植株产量和氮肥利用率产生了显著影响（P<0.05），表明各施肥处理的生物产量显著高于N0处理，2年分别在N20和N16处理下产量最高，达31.50和27.09t/hm2，分别比N0处理高出了56.16%和30.03%。
表5 不同氮素水平下植株产量及氮素利用率
Table 5
| 年份Year | 处理 Treatment | 产量 Yield (t/hm2) | 氮肥农学利用率 Nitrogen agronomic efficiency (%) | 氮肥偏生产力 Nitrogen partial factor productivity (%) | 氮肥吸收效率 Nitrogen absorption efficiency (%) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2018 | N0 | 20.18b | － | － | － | |
| N8 | 31.46a | 94.00a | 262.13a | 2.69a | ||
| N12 | 28.18a | 44.46b | 156.54b | 1.85b | ||
| N16 | 30.65a | 43.65b | 127.70c | 1.57c | ||
| N20 | 31.51a | 37.77b | 105.02d | 1.30d | ||
| N24 | 29.96a | 27.17b | 83.22e | 0.99e | ||
| F | 16.89 | 12.69 | 137.33 | 152.35 | ||
| P | ** | ** | ** | ** | ||
| 2019 | N0 | 21.31b | － | － | － | |
| N8 | 25.55a | 35.32a | 212.88a | 2.15a | ||
| N12 | 24.47ab | 17.58a | 135.95b | 1.51b | ||
| N16 | 27.09a | 24.08a | 112.86c | 1.19c | ||
| N20 | 25.71a | 14.66a | 85.69d | 0.89d | ||
| N24 | 24.69ab | 9.39a | 68.58d | 0.80d | ||
| F | 2.35 | 1.69 | 65.61 | 43.12 | ||
| P | * | ns | ** | ** | ||
2019年不同施氮处理下的氮肥农学利用率低于2018年，但2年的变化趋势均为随着施氮量的增加而下降，其中N12和N16处理实现了较好的氮肥利用率，N16处理2018年的氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥吸收效率分别为43.65%、127.70%和1.57%，2019年分别为24.08%、112.86%和1.19%。
3 讨论
3.1 青贮玉米植株氮素积累的时空变化特征
3.1.1 整株氮素积累变化规律
通过分析青贮玉米不同生育时期各器官的氮素积累发现，植物在不同的生育时期吸收氮素速率有所不同，在生长初期积累较慢，随着生育期的推进，植株氮素积累加快，营养器官的氮素积累量在大喇叭口期到抽雄期达到峰值，同时植株由营养生长向生殖生长转变，抽雄期后籽粒氮素迅速积累，而茎和叶等器官的氮素积累量则逐渐减小，氮素在植株体内发生转移。这一规律与前人[15⇓-17]研究一致，但是积累量的多少及快慢会受到施氮水平及其他因素的影响[11-12,18]，本研究中，不同氮素水平对植株的氮素积累量产生了显著影响，试验表明2年施氮处理的氮素积累量比N0处理分别高出87.13%~119.34%，51.38%~68.48%，吕广德等[15]研究也表明，施入氮肥能显著提高玉米整株氮素积累量，罗上轲等[19]研究认为，施氮量可显著影响玉米各生育期氮素积累量。本研究中，N16~N24处理有利于玉米整株氮素积累，这一结论与臧贺藏等[11]和王健等[20]对先玉335氮素利用特性的研究结果一致。
3.1.2 各器官氮素积累变化规律
张经廷等[17]研究表明，玉米茎鞘和叶片的氮素积累随施氮量的增加呈单峰曲线（240kg N/hm2以下），本研究显示，茎和叶中氮素积累量会随施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势，与前人[15]研究基本一致。同一植株器官在不同生育期的氮素积累量对氮素水平的响应也有差异，本研究中苗期N8等低氮处理利于各器官氮素积累，拔节期到大喇叭口期，N16和N20处理利于茎叶的氮素积累，N24等高氮处理则有利于苞叶氮素积累，抽雄期后N12~N20等处理则有利于籽粒的氮素积累，可见，多数植株器官在N16和N20处理下的氮素积累状况较好，且由于苞叶在整株中占比较小，因此综合各器官不同生育时期对氮素水平的响应表明，N16和N20这2个处理最有利于植株氮素的积累。
3.2 不同氮素水平对青贮玉米氮素转运的影响
张经廷等[17]研究表明，收获期氮素在各器官中的分配比例一致，受施氮水平影响不显著，其中籽粒氮素积累量最高，籽粒的氮素分配比例为65%~ 70%，而本研究中可达70%以上，差异可能由地域和品种不同所致。前人[21]认为，玉米各器官氮素转运量随施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势，本试验中2018年茎、叶、苞叶的氮素转运量与此趋势相同，但2019年叶和苞叶的氮素转运量为单增趋势。植株2年茎的氮素转运率均在N16处理最高，而苞叶的氮素转运率在N0处理最高，这表明施入氮肥会增加营养器官的氮素转运量，但会不同程度地降低各器官的氮素转运率。总的营养器官转运量和转运率在2018年呈单峰曲线，而2019年总转运量呈现单增趋势，这一年间差异可能由于2018年植株生长后期出现多雨天气，土壤发生淋溶，养分减少，使得2019年植株在高氮处理下氮素积累及转运状况更佳。
植株从营养生长向生殖生长转变时，氮素主要由茎和叶转运至籽粒[17]，在N16处理时2年茎的籽粒贡献率分别达22.07%和20.01%，叶在各施氮处理下的籽粒贡献率2年分别为17.47%~28.98%和17.89%~46.17%，张峰等[22]研究认为，茎叶对籽粒的贡献率表现为随着施氮量的增加呈下降趋势，本研究中规律不明显。总的营养器官氮素转运对籽粒的贡献率在各处理间差异不显著，其中以N0处理最高，由于籽粒的氮素积累包括自身积累和营养器官转运两部分，因此结合施氮处理籽粒氮素积累量远高于未施氮处理的籽粒氮素积累量可知，施入氮肥还能明显促进籽粒自身的氮素积累。另外植株在N12处理的收获指数较高，随着施氮量的增加，收获指数呈下降趋势，说明高氮抑制了营养器官向生殖器官氮素的转运，从而降低了植株的收获指数，这与刘佳敏等[13]和何萍等[23]研究结果一致。
3.3 不同氮素水平对青贮玉米产量和氮素利用率的影响
氮素是玉米作物需求最大的元素之一，氮肥的施入有效地增加了土壤的营养成分，进而增强植株对土壤氮素的吸收和利用，大量研究[24⇓⇓⇓-28]表明，施入适量氮肥能显著提高植株产量，本试验中2年分别在N20和N16处理产量最高，分别为31.50t/hm2和27.09t/hm2；不管是施氮量还是产量均比甘肃兰州[24]和河北[25]等地区高，因此说明该地青贮玉米的种植适合较高的施氮量。另外，不同施氮水平对氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥吸收效率均产生了显著影响[29]，本试验中它们均随着施氮量的增加呈下降趋势，这与王怡针[30]的研究结果一致。可见过量地施入氮肥会制约植株对营养成分的吸收，这不利于植株的生长发育，另一方面，从经济角度来看，过量施入氮肥增加了成本，甚至引发生态环境问题，因此，在实际生产中应综合经济效益、生态效益和社会效益合理施用氮肥，高效利用氮肥。
4 结论
不同施氮水平会对植株的氮素积累量产生显著影响，植株在不同生育时期对氮素的需求有所差异。综合玉米整株及各器官不同生育时期对于氮素水平的响应表明，N16和N20处理最利于植株氮素积累。收获期籽粒在各器官中的氮素分配比例最高，达70%以上，施入氮肥会增加营养器官的氮素转运量，但会不同程度降低各器官的氮素转运率，对叶的影响最为显著。氮素转运对籽粒贡献主要体现在茎和叶中，同时施入氮肥可明显促进籽粒自身的氮素积累，但N24等高氮处理会抑制营养器官向生殖器官的氮素转运，从而降低植株的收获指数。且施入适量氮肥能显著提高植株产量，2018和2019年分别在N20和N16处理时收获最高产量，但氮肥利用率会随着施氮量的增加而下降，N12和N16处理实现了较好的氮肥利用率。
综合比较各施氮处理不同生育期的氮素积累及转运情况，同时考虑实际生产中获得较高产量及适当提高肥料利用率的需求，得出N16处理（240kg N/hm2）为内蒙古呼和浩特地区较适宜的施氮水平。
参考文献
The effect on dairy cow performance of adding molasses sugar beet feed to immature forage maize at ensiling or prior to feeding
DOI:10.1016/j.anifeedsci.2006.11.002 URL [本文引用: 1]
The effect of Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) applications on the silage maize (Zea mays L.) yield in different irrigation regimes
DOI:10.1016/j.ejsobi.2010.06.002 URL [本文引用: 1]
Effects of N application on agronomic and environmental parameters in silage maize production on sandy soils
DOI:10.1016/S0378-4290(98)00086-0 URL [本文引用: 1]
Corn silage versus grain sorghum silage as a supplement to growing steers grazing high quality pastures: Effects on performance and ruminal fermentation
DOI:10.1016/j.anifeedsci.2005.08.010 URL [本文引用: 1]
Replacement of corn silage with cassava foliage silage in the diet of lactating dairy cows: Milk composition and economic evaluation
不同密氮模式下高产玉米品种籽粒产量与氮素利用特性研究
DOI:10.7668/hbnxb.2017.03.030
[本文引用: 3]
为给玉米高产高效栽培提供科学依据，在大田试验条件下，选用郑单958和先玉335为材料，在每个品种下设置2个种植密度（6.75，8.25万株/hm<sup>2</sup>）和4个施氮水平（0，180，240，300 kg/hm<sup>2</sup>），研究了种植密度和施氮水平下2个高产玉米品种籽粒产量和氮素吸收利用特性。结果表明：在相同密度水平下，2个玉米品种籽粒产量、氮素积累量和蛋白质产量均随施氮量增加总体呈现增加趋势，氮素利用效率则降低；在相同施氮水平下，2个玉米品种籽粒产量、氮素积累量和蛋白质产量均随密度的增加总体呈现增加趋势，氮素利用效率则降低。在不同密氮组合下，先玉335的籽粒产量、氮素积累量、蛋白质产量及氮素利用效率均高于郑单958。本研究条件下，2个玉米品种在密度为8.25万株/hm<sup>2</sup>，施氮量为240 kg/hm<sup>2</sup>组合下，均可以同步协调实现籽粒产量、蛋白质产量和氮素利用效率的协调统一。
不同氮高效玉米品种对氮素的吸收转运和代谢研究
DOI:10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2800
[本文引用: 1]
为研究不同氮高效型品种的氮素代谢调控机制,本试验以高氮高效型玉米品种先玉335和低氮高效型玉米品种京农科728为试材,设置5个施氮水平120、180、240、300、360 kg·hm<sup>-2</sup>,以本地大田生产施氮量360 kg·hm<sup>-2</sup>为对照(NCK),探讨不同基因型玉米植株氮素转运、氮代谢关键酶活性和关键酶基因表达对减施氮肥的响应特征。结果表明,当施氮量为240~300 kg·hm<sup>-2</sup>时,先玉335各生育时期氮含量较高,平均产量达到较高水平;当施氮量为180~240 kg·hm<sup>-2</sup>时,京农科728各生育时期氮含量较高,平均产量达到较高水平。在低氮条件下,相较于先玉335,京农科728的硝酸还原酶(NR)、亚硝酸盐还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、天冬酰胺合成酶(AS)均可保持较高的活性。相较于拔节期,京农科782在大喇叭口期的NR基因相对表达量显著上调;大喇叭口至灌浆期,两品种的GOGAT1和GOGAT2基因均显著上调;抽雄吐丝和灌浆期,京农科728中的GS1-3基因相对表达量显著上调;灌浆期,先玉335的GS1-3基因表达量显著上调。相较于拔节期,在其他生育期,两品种的GS1-4基因相对表达量均显著下调。相较于拔节期,京农科728在灌浆期的AS1和AS3基因相对表达量显著上调。相较于其他各生育时期,先玉335在拔节期的AS1基因显著上调。本研究结果证明了氮代谢关键酶基因对不同氮高效型品种的氮素吸收调控存在显著差异。本研究为了解不同氮高效型品种的氮素吸收调控特征提供了理论依据。
