不同灌水量下尿素添加適宜氮肥增效劑促進夏玉米灌漿增產

李澳旗，張 俊，崔曉路，趙 璐，劉 杰 ，胡田田

（西北農林科技大學旱區農業水土工程教育部重點實驗室，楊凌 712100）

0 引言

水分和氮素是保證作物正常生長發育必需的兩個控制因素，二者之間存在密切的相互作用，對作物產量和品質的形成具有重要作用。適量施用氮肥可以提高作物產量和水分利用效率，而過量施用氮肥會破壞作物營養生長與生殖生長的平衡，從而導致產量減少，還會使氮肥通過氨揮發、硝化-反硝化等途徑損失進入環境，加劇環境污染的同時威脅人體健康[1-2]。灌水量過大或過小均會影響作物對氮素的吸收，從而影響作物產量[3]。因此，如何通過水氮協同管理，在促進農作物穩產增收的同時，減少氮肥用量，降低環境風險已經成為中國集約化農業綠色生產亟待解決的難題。

近年來，采用氮肥增效劑調控肥料氮素的轉化已成為提高氮肥利用效率、減少氮素流失的一種有效途徑[4]。常用的氮肥增效劑主要是脲酶抑制劑與硝化抑制劑。脲酶抑制劑能抑制土壤脲酶的活性，減緩尿素的水解過程、降低氨揮發，延長氮肥供應時間；硝化抑制劑能抑制硝化過程，減少硝酸鹽的淋溶損失、降低N2O 的排放量[5]。兩者的配合施用能夠延緩尿素水解，使其水解產物NH4+在土壤中存留更長時間、還可以降低氨揮發及減少N2O的排放等[6]。氮肥增效劑的作用不僅受溫度、濕度等的影響，也受土壤水分等因素的影響[7]。

夏玉米產量的形成主要取決于灌漿這一重要的生長發育過程[8]。灌漿過程易受水分、土壤營養狀況和環境溫度等環境因素的影響[9]，目前研究主要集中在施氮量[10]、水分脅迫[11]和溫度[12]等方面。針對氮肥增效劑對玉米灌漿和產量的影響也有學者進行了研究：張盼盼等[13]發現氮肥減施條件下添加硝化抑制劑可以增強玉米灌漿期氮素代謝能力，提高玉米的籽粒質量。ZHANG等[14]利用15N 標記方法分析了脲酶抑制劑（N-(n-butyl)thiophosphoric triamide）在吉林黑土玉米田上的應用效果，發現添加脲酶抑制劑對玉米的產量無顯著影響?？梢?，前人關于氮肥增效劑對玉米產量的影響研究未曾考慮水分變化的影響，主要集中在水分或氮肥增效劑等單一因素，而且，也缺乏對籽粒灌漿這一內在過程的影響研究，而關于灌水水平和氮肥增效劑類型雙因素對夏玉米灌漿特征的綜合影響尚鮮見報道。

為此，本文以夏玉米為研究對象，開展不同灌水水平和氮肥增效劑類型的田間試驗，采用Richards 方程模擬夏玉米籽粒灌漿過程，研究灌水水平和氮肥增效劑類型對夏玉米各灌漿特征參數的調控效應，分析不同處理對夏玉米干物質轉運和產量的影響，以期為水氮協同管理和氮肥增效劑的合理施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022 年6—10 月在西北農林科技大學旱區農業水土工程教育部重點實驗室節水灌溉試驗站（108°24′E，34°20′N）進行，該站海拔506 m，屬于暖溫帶季風半濕潤氣候區，年平均溫度為12.9 ℃，多年平均降水量635 mm，主要集中在7、8、9 月，年平均蒸發量1 500 mm。該試驗區土壤質地為重壤土，0～100 cm 土層的田間持水率為24.58%（質量含水率），平均干容重為1.42 g/cm3，凋萎系數為8.5%，0～20 cm 土層的土壤pH 值為8.14，有機質含量為12.02 g/kg，全氮含量為0.89 g/kg，速效磷含量為8.18 mg/kg，堿解氮55.3 mg/kg。該地區地下水埋深較深，向上補給量忽略不計。試驗期間氣象要素如圖1 所示。2022 年試驗期間日最高氣溫出現在播種后21 d，達40.2 ℃，最大降雨量出現在播種后93 d，達31.2 mm。

圖1 試驗期間降雨量和氣溫日變化Fig.1 Daily variation of precipitation and air temperature during the experiment

1.2 試驗設計

以灌水量和氮肥增效劑類型為試驗因素，采用裂區設計，試驗方案見表1。其中灌水量為主區，氮肥增效劑類型為副區?？紤]了當季降水量條件下的充分、非充分灌溉，灌水量設2 個灌溉定額，分別為40 mm（W1）和60 mm（W2）；副區在單施尿素（U）的基礎上添加不同類型氮肥增效劑：脲酶抑制劑（本試驗選用最常用的 NBPT，正丁基硫代磷酰三胺 N -(n-butyl)thiophosphoric triamide）、硝化抑制劑（本試驗選用最常用的DCD，雙氰胺 Dicyandiamide）、雙效抑制劑選用（NBPT+DCD）。共8 個處理，各3 次重復。

表1 試驗方案Table 1 Test scheme

每個試驗小區長5.5 m，寬3.6 m，面積19.8 m2，共24 個小區，各小區隨機排列。供試夏玉米品種為鄭單958，種植行距60 cm，株距24 cm，播種密度70 922 株/hm2。于6 月17 日播種，10 月10 日收獲，全生育期共計102 d。

所有處理氮、磷、鉀肥用量相同，分別為180 kg/hm2（以N 計）、90 kg/hm2（以P2O5計）、60 kg/hm2（以K2O 計），氮、磷、鉀肥的供體分別是尿素（含N 46%）、過磷酸鈣和氯化鉀，均一次性基施。3 種氮肥增效劑由索爾維中國公司生產提供，均按推薦使用量使用。NBPT 為藍色液體，密度：1.12 kg/L，每噸尿素建議添加量：3 kg；DCD 為藍色液體，密度：1.17 kg/L，每噸尿素建議添加量5.85 kg；NBPT+DCD 為無色液體，密度：1.17 kg/L，每噸尿素建議添加量5.85 kg。氮肥增效劑與尿素拌勻后也作為基肥一次施入，撒施后翻埋入土。灌水方式為管灌，分別于6 月21 日和8 月15 日灌水，W1 水平每次灌20 mm，W2 水平每次灌40 mm。

1.3 測定項目及方法

百粒質量的測定：于夏玉米吐絲剛開始時，將每個小區吐絲一致的植株掛牌標記，從吐絲1 d 開始每隔5 d 采一次樣，共采樣6 次。每次采樣從標記植株中隨機選取3 個大小均勻的果穗，剝下中部籽粒，去除非完整籽粒后混合均勻，隨機數出100 粒，放入烘箱內105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒質量，用萬分之一天平稱量并記錄百粒質量。

干物質質量：于吐絲期和成熟期每小區隨機選取長勢一致的植株3 株，立即將植株按莖鞘、葉和籽粒等器官分開。在105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒質量后稱質量。

營養器官干物質轉運量為吐絲期與成熟期營養器官干質量的差值；營養器官干物質轉運率為營養器官干物質轉運量占吐絲期營養器官干質量的百分比；營養器官干物質對籽粒的貢獻率為營養器官干物質轉運量占成熟期籽粒干質量的百分比。

產量的測定：每小區收獲中間2 行，并剔除兩端各0.5 m，消除邊際效應的影響，風干后脫粒，以測定產量（按14% 標準質量含水率折算產量）和產量構成因素（穗長、穗粗、穗行數、行粒數、穗粒數和百粒質量）。

1.4 基于Richards 模型描述灌漿過程的方法

玉米籽粒灌漿過程模擬多采用Logistic 模型[15-17]，但Logistic 模型是Richards 模型的一種特殊形式，后者較前者多一個決定曲線形狀的參數N，Richards 模型可塑性強，擬合度高，能更好地描述籽粒灌漿過程[18]。因此，本文采用Richards 模型研究不同灌水量下氮肥增效劑添加對玉米籽粒灌漿過程的影響規律。

1.4.1 模型擬合

使用Richards 方程對夏玉米籽粒灌漿過程進行描述[19]，對夏玉米籽粒灌漿過程進行擬合，用決定系數R2對模型進行評價，其范圍為[0,1]，越接近1 表明模型的擬合度越高。Richards 方程為：

式中t為吐絲后天數，d；W為t對應的百粒質量，g；A為理論上灌漿結束時的百粒質量，g，B為初級參數；K為生長速率參數；N為形狀參數[20]。

1.4.2 灌漿特征參數

籽粒灌漿速率（g/d）方程[20]為

當t=0 時，得到起始生長勢R0如下：

對Richards 方程求二階導數，得灌漿速率變化率R'為

當R'=0 時，得籽粒灌漿速率達到最大值的時間Tmax（d）為

將Tmax代入公式（4）可以得到最大灌漿速率Vmax(g/d)為

活躍灌漿期天數即5%A～95%A的天數[18]（D/d）。

1.4.3 灌漿階段

灌漿速率方程兩個拐點[18]的灌漿時間t1和t2為

百粒質量達99%A時為實際灌漿終期t3為

1.5 數據處理

使用Excel 2021 對數據進行處理與統計分析；使用SPSS 23.0 軟件進行方差分析，使用LSD 法（α=0.05）多重比較，采用OriginPro 2023 軟件作圖和Nonlinear擬合。

2 結果與分析

2.1 夏玉米產量及其構成

水分和氮肥增效劑對夏玉米產量及產量構成因素的影響如表2 所示。

表2 不同處理下夏玉米產量及其構成Table 2 Yield and its composition of summer maize under different treatments

氮肥增效劑類型對夏玉米籽粒產量及其構成（百粒質量除外）的影響均達顯著或極顯著水平，灌水水平僅對籽粒產量和百粒質量的影響達顯著或極顯著水平，二者交互作用對籽粒產量、穗長、百粒質量、行粒數、穗粒數的影響達顯著或極顯著水平。兩個灌水水平下，3 種氮肥增效劑下夏玉米的籽粒產量均顯著高于U。相同氮肥增效劑類型下，W2 水平下的夏玉米籽粒產量均較W1 有所提高，NBPT、DCD、NBPT+DCD、U 分別提高6.55%、5.36%、10.53%和6.07%。說明增加灌水量至60 mm，可使氮肥增效劑的增產效果增強，且對NBPT+DCD 的增產效果最為明顯。兩個灌水水平下，NBPT+DCD 和DCD 均較NBPT 表現出更大的增產幅度?？傮w而言，W2 水平下，DCD 和NBPT+DCD 這兩個處理的籽粒產量最高。

與W1 水平相比，W2 顯著增加了DCD 和NBPT+DCD 處理夏玉米的百粒質量，而這兩個處理的籽粒產量也最高。W1 水平下，3 種氮肥增效劑的百粒質量與U差異不顯著；W2 水平下，僅DCD 的百粒質量顯著大于U，NBPT 和NBPT+DCD 與U 差異不顯著。

W1 水平下，DCD 和NBPT+DCD 的穗長顯著大于U，NBPT 與U 無顯著差異；W2 水平下，NBPT 和NBPT+DCD 的穗長顯著大于U，DCD 與U 無顯著差異。較高的灌水量有利于提高NBPT 的穗長，但不利于DCD 的穗長提高。NBPT+DCD 和U 在兩個灌水水平下的穗長無顯著差異。W1 水平下，不同氮肥增效劑類型下穗粗差異不顯著，而W2 水平下以NBPT 和NBPT+DCD 處理最高，U 和DCD 相對較小。這說明DCD 在提升夏玉米穗粗上未體現效果。較U 相比，所有氮肥增效劑均未體現提高穗行數的效果。

W1 水平下，3 種氮肥增效劑較U 相比，均顯著提高了夏玉米的行粒數；W2 水平下，NBPT+DCD 和NBPT的行粒數顯著大于U，DCD 和U 無顯著差異。較高的灌水量有利于增加NBPT 的行粒數，對NBPT+DCD 的行粒數增加無明顯效果，不利于DCD 行粒數的增加。W1水平下，NBPT+DCD 和NBPT 的穗粒數顯著大于U，DCD 和U 無顯著差異；W2 水平下，僅NBPT 的穗粒數顯著大于U。NBPT 在增加夏玉米行粒數和穗粒數上較DCD 和NBPT+DCD 的效果更為明顯。從產量構成來講，NBPT 增產更多的表現為提升夏玉米的行粒數、穗粒數，而DCD 和NBPT+DCD 表現在增加夏玉米的百粒質量。

2.2 不同灌水水平和氮肥增效劑類型下夏玉米籽粒灌漿Richards 模型的擬合分析

由Richards 模型模擬不同灌水水平和氮肥增效劑類型下夏玉米籽粒質量增長動態過程，模擬后得到的參數結果見表3。各處理決定系數R2均在0.99 以上，表明用Richards 模型擬合不同灌水水平和氮肥增效劑下夏玉米籽粒百粒質量動態過程是可行的。Richards 模型擬合的夏玉米籽粒百粒質量增長動態過程見圖2。各處理下籽粒增長曲線均呈“慢—快—趨緩”的增長趨勢。

圖2 不同灌水水平和氮肥增效劑類型下夏玉米籽粒灌漿Richards 擬合曲線Fig.2 Richards fitting curves of grain filling of summer maize under different water levels and nitrogen synergist types

灌水水平對理論上灌漿結束時最終百粒質量（A）的影響達顯著水平（P＜0.05），氮肥增效劑類型與灌水水平的交互效應對A的影響達極顯著水平（P＜0.01）。與W1 水平相比，W2 僅顯著增加NBPT+DCD 處理的A，增幅27.47%。W1 水平下，DCD 的A顯著高于U，而NBPT+DCD 和NBPT 與U 無顯著差異；W2 水平下，3種氮肥增效劑間差異顯著，但僅有NBPT+DCD 的A顯著高于U。由于初級參數（B）、生長速率參數（K）、形狀參數（N）3 個參數為Richards 模型的基礎參數，作為夏玉米籽粒灌漿的評判標準進行量化分析意義不大，因此本文未進行分析。

2.3 籽粒灌漿特征參數分析

表4 為根據初始參數計算出的夏玉米灌漿特征參數。氮肥增效劑類型和灌水水平×氮肥增效劑類型對起始生長勢（R0）的影響都達極顯著水平（P＜0.01）；灌水水平和氮肥增效劑類型對達到最大灌漿速率的時間（Tmax）達到顯著水平（P＜0.05），二者的交互作用達到極顯著水平（P＜0.01）；灌水水平×氮肥增效劑類型對最大灌漿速率（Vmax）達顯著水平（P＜0.05）；灌水水平和灌水水平×氮肥增效劑類型對灌漿期持續時間（T）的影響都達顯著水平（P＜0.05）；氮肥增效劑及二者交互作用對平均灌漿速率的影響達顯著水平（P＜0.05）；灌水水平和氮肥增效劑類型及二者交互作用對活躍灌漿期天數（D）的影響均達顯著水平（P＜0.05）。

與U 相比，僅在W2 水平下DCD 的R0有顯著提高W1 水平下，相較于U，DCD 未能有效提高R0；W2 水平下，DCD 的R0顯著高于其他處理，說明DCD 在較高的灌水水平下能顯著提高夏玉米起始生長勢，其胚乳細胞分裂較快，相較于其他3 種處理灌漿開始時間早，另2 種氮肥增效劑未表現出優勢。

與W1 水平相比，W2 顯著推遲了達到最大灌漿速率Tmax，平均推遲2.71 d。2 個灌水水平下，DCD、NBPT+DCD 和U 的Tmax均沒有顯著差異，但W1 水平下這3 個處理分別比NBPT 早1.691、1.957 和1.440 d 而在W2 水平下則都比NBPT 有所延遲。NBPT 下，兩個灌水水平Tmax幾乎相同；其余處理下則表現為W2 水平Tmax比W1晚3.164～4.245 d。W1 處理下NBPT 在較低的灌水水平下較其他處理晚，增加灌水量也未改變Tmax，而增加灌水量對DCD、NBPT+DCD 和U 對Tmax均有延遲效果。

W1 水平下，DCD 和NBPT+DCD 的Vmax顯著大于U，NBPT 與U 無顯著差異；W2 水平下，3 種氮肥增效劑的Vmax均顯著大于U。W1 處理下DCD、W2 處理下NBPT+DCD 和DCD 的Vmax顯著大于其他處理。說明DCD 在兩個灌水水平下的Vmax均較高，而NBPT+DCD在較高的灌水水平下才能使其發揮提高Vmax的優勢。增加灌水量并未提高U 的Vmax，但提高了NBPT 的Vmax。

W2 水平下DCD 和U 的平均灌漿速率略小于W1，NBPT 表現為相反，NBPT+DCD 在兩個灌水水平下無顯著差異。說明較高的灌水量僅能提升NBPT 的平均灌漿速率。W1 水平下，DCD 和NBPT+DCD 的平均灌漿速率顯著大于U 和NBPT，分別較U 提高19.67%和10.59%；W2 水平下，3 種氮肥增效劑的平均灌漿速率均顯著大于U。

DCD、NBPT+DCD 和U 在W2 水平下的T較W1下分別增加了10.47、5.92 和5.91 d，NBPT 在兩個灌水水平下表現相同。說明較高的灌水量對NBPT 在延長灌漿期持續時間的效果并未起到明顯作用。W1 水平下，3 種氮肥增效劑與U 處理的T差異均不顯著；W2 水平下，NBPT+DCD、DCD 和U 差異不顯著，但NBPT 顯著小于U。

與W1 水平相比，W2 顯著延長了除NBPT 之外的其他處理的活躍灌漿期天數D。較高的灌水量對DCD和NBPT+DCD 延長D的效果優于U。W2 水平下的NBPT+DCD 的D顯著大于其他處理，說明較高的灌水量下尿素添加NBPT+DCD 能夠顯著提高夏玉米活躍灌漿期天數。

綜上，灌水水平的影響更多表現在較高的灌水水平能延長夏玉米總灌漿時間和活躍灌漿期天數，氮肥增效劑對夏玉米灌漿的促進作用更多表現在提高其平均灌漿速率?？偟膩碚f，較高的灌水量下尿素添加硝化抑制劑和雙效抑制劑夏玉米的總灌漿時間較長和平均灌漿速率較高。

2.4 籽粒灌漿速率動態變化及不同灌漿階段分析

如圖3 所示，不同處理下籽粒灌漿速率均隨著灌漿進程的推進先增大后減小。較高的灌水水平下灌漿后期（吐絲后16～26 d）的灌漿速率仍能保持在0.859～1.066 g/d 的較高水平；兩個灌水水平下DCD 和NBPT+DCD 的灌漿速率曲線基本始終在U 上方，對應著灌漿速率大于U。

圖3 不同處理夏玉米籽粒灌漿速率動態Fig.3 Dynamics of grain filling rate of summer maize for different treatments

表5 為根據Richards 模型擬合的夏玉米灌漿各階段灌漿特征參數。灌水水平對灌漿快增期持續天數T2和灌漿緩增期平均灌漿速率的影響達顯著水平（P＜0.05），氮肥增效劑類型對灌漿快增期持續天數和平均灌漿速率的影響達顯著水平（P＜0.05），灌水水平×氮肥增效劑類型對灌漿各階段的持續天數和灌漿速率均達顯著水平（P＜0.05）。

表5 不同處理下夏玉米籽粒各階段灌漿持續天數和灌漿速率Table 5 Grain filling duration days and rates in different stages of summer maize under different

W1 水平下，NBPT 的T1較U 相比顯著延長，DCD、NBPT+DCD 和U 無顯著差異；NBPT+DCD 的灌漿漸增期平均灌漿速率顯著大于U，DCD 和U 無顯著差異，NBPT顯著小于U。W2 水平下，NBPT+DCD 的T1顯著大于其他處理，NBPT 和U 無顯著差異，DCD 顯著小于U；NBPT和DCD 的籽粒灌漿漸增期平均灌漿速率無顯著差異但顯著大于U?？梢?，在灌漿漸增期，NBPT+DCD 在W1 水平下主要提高灌漿速率，而在W2 水平下既延長灌漿持續天數又提高了灌漿速率。

兩個灌水水平下的轉運率無顯著差異。從氮肥增效劑類型來看，各處理的莖鞘+葉片的轉運率由大到小依次為NBPT+DCD,NBPT,DCD,U3 種氮肥增效劑的轉運率依次比U 大45.33%、23.42%和19.58%。NBPT+DCD在兩個灌水水平下的莖鞘+葉片的轉運率無顯著差異。NBPT+DCD 和NBPT 下莖鞘+葉片的籽粒貢獻率均顯著大于U；DCD 與U 無顯著差異。相較于DCD 和U，NBPT+DCD 和NBPT 下籽粒的充實更多來源于莖鞘+葉片。

從氮肥增效劑類型來看，DCD 和NBPT+DCD 的籽粒灌漿快增期平均灌漿速率顯著大于U。W1 水平下，NBPT 的T2較U 相比顯著延長，DCD、NBPT+DCD 和U 無顯著差異；W2 水平下，DCD 的T2顯著大于U。W1 水平下，NBPT 的籽粒灌漿快增期平均灌漿速率顯著小于其他處理；W2 水平下則顯著大于其他處理?？梢?，W2 更有利于提高NBPT 的籽粒灌漿快增期平均灌漿速率，W1 更有利于其延長灌漿持續天數，其他處理則表現了相反的規律。

在籽粒灌漿緩增期，較W1 水平相比，W2 顯著增加了DCD 與U 的T3及NBPT 與NBPT+DCD 的平均灌漿速率。W1 水平下，3 種氮肥增效劑的T3與U 無顯著差異；DCD 的平均灌漿速率顯著高于其他處理。W2 水平下，僅DCD 的T3顯著高于U，平均灌漿速率表現為3 種氮肥增效劑均顯著大于U，而NBPT+DCD 和DCD顯著大于NBPT。NBPT+DCD 的平均灌漿速率最大，結合其他兩個階段的灌漿速率處于較低水平說明這一處理主要是通過提升灌漿緩增期的灌漿速率來提升整體灌漿速率。DCD 在W2 水平下更有利于夏玉米延長灌漿持續時間和提高灌漿速率。W2+DCD 總的灌漿時間最長，且優化了3 個灌漿階段的時長比例，灌漿快增期和緩增期的灌漿時間最長，灌漿速率較高。

2.5 營養器官干物質轉運分析

夏玉米莖鞘和葉片轉運量和轉運率受氮肥增效劑和灌水水平×氮肥增效劑類型的影響達顯著水平（P＜0.05）；夏玉米莖鞘+葉片對籽粒的貢獻率受灌水水平和氮肥增效劑的影響達顯著水平或極顯著水平。由表6 可知，各處理貯存在莖鞘的同化物的轉運量及對籽粒貢獻率都超過葉片，說明干物質轉運對籽粒產量的貢獻主要來源于莖鞘，不同處理的轉運率表現不同。兩個灌水水平下的轉運率無顯著差異。從氮肥增效劑類型來看，各處理的莖鞘+葉片的轉運率由大到小依次為NBPT+DCD,NBPT,DCD,U 3 種氮肥增效劑的轉運率依次比U 大45.33%、23.42%和19.58%。NBPT+DCD 在兩個灌水水平下的莖鞘+葉片的轉運率無顯著差異。NBPT+DCD 和NBPT 下莖鞘+葉片的籽粒貢獻率均顯著大于U；DCD 與U 無顯著差異。相較于DCD 和U，NBPT+DCD 和NBPT 下籽粒的充實更多來源于莖鞘+葉片。

2.6 籽粒灌漿特征參數與產量及其構成相關性分析

將籽粒灌漿特征參數與產量和產量構成因素進行相關性分析見表7。穗長、穗粗、穗行數、行粒數和穗粒數與籽粒灌漿參數之間的相關性較小，未達到顯著水平，僅百粒質量與T、T2和T3呈顯著正相關；說明百粒質量主要受灌漿持續時間影響，且受灌漿快增期和緩增期的灌漿持續時間影響最大?？梢哉f明，W2+DCD 的百粒質量最大，是由于其灌漿時間最長。產量與T呈顯著正相關，與籽粒灌漿緩增期平均灌漿速率呈極顯著正相關，說明提高夏玉米灌漿緩增期的灌漿速率且延長其總的灌漿時間有利于產量的提升。

表7 不同籽粒灌漿特征參數與產量及其構成相關性Table 7 Correlation between different grain filling characteristic parameters with yield and its composition

3 討論

3.1 起始生長勢

籽粒灌漿起始勢R0能夠反映其受精子房的生長潛勢，R0值與胚乳細胞分裂速度成正比，與分裂周期成反比，籽粒灌漿越早開始啟動表現為R0值越大[21]。本研究中，供試兩個灌水水平下夏玉米籽粒灌漿的R0無顯著差異，可能與兩個灌水水平間的差異不夠大有關。已有研究發現，重度水分脅迫會降低作物的R0[22]，猜測是本研究中W1 水平未對夏玉米造成水分脅迫。硝化抑制劑可以減緩NH4+向NO2-和NO3-轉化的速率，提升土壤中微生物對肥料氮的固持作用[23]。本研究中DCD 的R0最高，說明施用DCD 時，玉米灌漿啟動早，優先得到光合產物。其本質是DCD 通過抑制亞硝化細菌的活性，阻止NH4+-N的第一步氧化，從而減少NO2-的累積，進而抑制NO3-的形成[24]，使氮素長時間以NH4+的形態存留在土壤中，更好地被作物吸收利用，促進光合作用，使籽粒發育前期擁有充足的“源”，因此R0最高。脲酶抑制劑通過延緩尿素水解，延長尿素的擴散時間[25]，從而降低土壤中NH4+的濃度和氨揮發損失[26]。但脲酶抑制劑的作用時間一般較短[27]，到吐絲時尿素的水解已經完全不受影響，甚至還有可能促進其他途徑如硝化和反硝化過程的N 損失[28]，此時玉米葉片光合產物的輸出量下降，對光合器官產生了反饋抑制作用[29]，導致“枯本竭源”，這可能是本研究中NBPT 的R0最低的原因。氮肥增效劑的施用量可能也會影響其效果，減少NBPT 的劑量是否增加R0，仍需進一步研究。DCD 水溶性強，易被微生物利用，其作用效果受水分影響很大[30]，本研究中W2+DCD 處理的R0最大，說明較高的灌水量可以使DCD 更好地發揮效果。

3.2 籽粒灌漿速率與灌漿持續時間

有兩種谷物產量與籽粒灌漿過程關系的理論：一種是產量的主要決定因素是灌漿速率[31]；另一種是產量的主要決定因素是籽粒灌漿的持續時間[32]。這兩個性狀受品種遺傳特性和環境因素的影響。有研究表明，不同品種的玉米灌漿啟動快慢不同，灌漿活躍期也不同[33-34]。梁海燕等[35]認為適度干旱脅迫可促進小麥籽粒灌漿速率，但重度干旱脅迫會顯著降低小麥籽粒灌漿速率。劉占軍等[36]得出不同氮肥管理對吉林春玉米生長發育和籽粒灌漿的影響不同。本研究發現，不同灌水水平和氮肥增效劑類型對灌漿期持續時間和灌漿速率均有明顯影響。

本研究中，灌漿持續時間與籽粒質量呈顯著正相關（表7）。已有研究表明，水分脅迫會縮短作物灌漿持續時間[37]。本研究中較高的灌水水平推遲了籽粒達到最大灌漿速率的時間，同時也延長了灌漿期持續時間（表4），水分在灌漿初期對擴充“庫”起著重要作用，說明充足的水分供應使籽粒胚的體積不受限制，籽粒灌漿有足夠大的“庫”。在較高的灌水水平下，施用DCD延長了總的灌漿期持續時間，可能是因為施用硝化抑制劑能提高作物體內NH4+-N 含量和灌漿期NO3--N 含量[38]，有利于夏玉米對氮素的吸收利用。受灌水和氮肥增效劑交互作用的影響，結合W2+DCD 處理的起始生長勢最大即最早開始啟動籽粒灌漿，因此較其他處理優先得到光合產物，有充足的時間灌漿，吐絲后到達最大灌漿速率的天數較長，結合該處理平均灌漿速率較快、灌漿時間最長，認為W2+DCD 與其他處理相比，更能促進灌漿，進而提高玉米籽粒的充實度和產量。有研究表明，土壤通氣性、抑制劑用量和土壤水分含量對硝化抑制劑的抑制效果影響較大[39]，本試驗條件下，W2 更有利于DCD抑制硝化作用，保持源庫暢通，源器官制造的光合產物快速運往庫。

籽粒灌漿進程由灌漿漸增期（T1）、快增期（T2）和緩增期（T3）3 個階段構成，優化灌漿期3 個階段的時長比例，縮短漸增期，增加籽粒灌漿快增期和緩增期向庫容轉運物質的持續時間，可提高玉米產量[40]。本研究中灌水水平和氮肥增效劑主要影響夏玉米灌漿快增期和緩增期的灌漿時長。W2 水平下玉米的籽粒灌漿快增期、緩增期持續時間要顯著高于W1，這與玉米灌漿后期對水分需求量大[41]有關。相較于其他處理，W2+DCD 的T1較短，T2和T3最長，說明其通過減少漸增期天數、增加快增期及緩增期天數來優化灌漿期3 段時長比例，進而維持玉米生長后期較高的灌漿活性，使其能夠保持較高的灌漿速率，最終提高夏玉米籽粒質量。

3.3 干物質轉運和產量

產量的形成主要來自花前貯藏物質的轉運和花后功能葉片的光合產物積累[42]。吐絲前營養器官同化物的轉運是籽粒灌漿的重要物質來源[43]。水分是物質吸收、運輸的介質，從而對同化物的轉運產生影響。有研究得出[44]，不同的水分條件下作物的干物質轉運率不同，在本研究中，兩個灌水水平下的干物質轉運率接近，可能與兩個水分梯度差異較小有關。三種氮肥增效劑的干物質轉運率均大于U，原因可能是，施用氮肥增效劑后土壤中氮素存留時效得以延長[45]，作物氮素生理代謝增強，能夠更好地協調氮代謝和碳代謝之間的關系，庫源互饋作用使營養器官中大量干物質向籽粒轉運[46]。有研究表明，施用硝化抑制劑的處理可以提高玉米在灌漿期維持較高的光合效率[14]，提高玉米吐絲后體內游離氨基酸、可溶性蛋白含量和主要器官氮積累量[47]。本研究中DCD 轉運率及對籽粒的貢獻率均較小，但DCD 的產量大于NBPT，說明DCD 的產量更多的來源于吐絲后的同化產物，而非營養器官的物質轉運[48]。

穗粒數和百粒質量是作物產量的重要組成部分。在本研究中，水分和氮肥增效劑的增產效果也體現在穗粒數的提高和百粒質量的增加，增產原因可能是氮肥增效劑通過聚能網中的高分子物質與尿素發生作用，將施肥點周圍土壤中的養分活化并富集[49]，在玉米根部形成充分的養分庫促進了根系生長，使玉米可以更高效的吸收和利用水分和養分，提高穗位葉光合能力，在保持較高且穩定的光合作用的同時，改善了葉片活性氧產生及清除之間的平衡關系，延緩葉片衰老[9]，阻止生育后期葉面積的急劇縮小，延緩葉片同化光合產物能力減弱的趨勢，促進同化物向玉米籽粒中轉移[50]，增加籽粒質量進而提高作物產量。本研究發現灌水量從40 mm 增加至60 mm，可使氮肥增效劑的增產效果增強。其原因可能是灌溉量的增加提高了土壤含水量，有利于氮肥增效劑的溶解、遷移與擴散[51]，從而促進夏玉米根系對土壤養分的吸收和主動運輸。大量研究證實，在中國蔬菜[52]和玉米[53]等不同作物生產系統中，氮肥配施硝化抑制劑在提高氮肥利用率的同時可以增加作物產量。在本研究中，相同的灌水水平下，DCD 處理下籽粒質量顯著高于其他處理，產量最高。

中國土壤類型眾多，氮肥增效劑的作用效果可能因土壤類型而不同，同時還應考慮灌水水平帶來的不同影響。因此，要結合當地的土壤類型、氣候條件、生態環境和栽培管理條件等，進一步揭示氮肥增效劑的作用機理與效果，因地制宜選擇最佳氮肥增效劑類型，加快氮肥增效劑在中國推廣應用的進程。

4 結論

為探索不同灌水水平下添加氮肥增效劑對夏玉米籽粒灌漿和產量形成的影響規律，本文通過田間試驗結合Richards 模型，發現不同灌水量下尿素添加適宜氮肥增效劑能夠促進夏玉米灌漿進而提高產量，結果表明：

1）3 種氮肥增效劑的添加均使夏玉米營養器官干物質轉運率較單施尿素增大，且雙效抑制劑（NBPT+DCD）和脲酶抑制劑（NBPT）的轉運率大于硝化抑制劑（DCD）。3 種氮肥增效劑均可提高夏玉米產量，以DCD 和NBPT+DCD 的效果優于NBPT。增加灌水量至60 mm，可使氮肥增效劑的增產效果增強，NBPT、DCD 和NBPT+DCD的產量分別提高了6.55%、5.36%和10.53%。

2）3 種氮肥增效劑較單施尿素均可提高夏玉米平均灌漿速率，且NBPT+DCD 和DCD 提高了灌漿快增期的灌漿速率。兩個灌水水平相比較，W2（灌溉定額60 mm）水平推遲了達到最大灌漿速率的時間，使夏玉米灌漿緩增期仍能夠保持較高的灌漿速率，通過延長灌漿快增期的灌漿時間進而延長總的灌漿持續時間。

3）W2+DCD 處理能夠有效提高夏玉米籽粒灌漿的起始生長勢，其總灌漿期持續時間延長且優化了灌漿期3 段時長比例，最大灌漿速率和各階段平均灌漿速率均較高，能夠有效提高產量，是本試驗中灌水水平和氮肥增效劑類型的最佳組合。