降低基肥/追肥比例优化氮肥施用提升雨养区饲用玉米产量、品质及资源利用效率

为解决雨养农业区水资源匮乏与氮肥施用不合理导致的产量波动、氮素利用效率(NUE)低下及环境污染等问题，研究人员通过两年田间试验系统研究了4种施氮量(0-270 kg hm-2)与2种基追比(2:8和4:6)对饲用玉米生长、干物质(DM)产量、饲用品质及水分生产力(WP)的影响。研究发现180 kg hm-2施氮量配合2:8基追比可同步实现高产(19.0 t hm-2)、优质(GI达16.2 MJ d-1)、高效(WPDM提升7.3%)和环保(减少13.8%氮需求)，为半干旱区农牧结合系统提供了优化施肥方案。

　　

在全球气候变化背景下，雨养农业区面临着水资源短缺与施肥管理不当的双重挑战。黄土高原作为中国重要的旱作农业区，40%的耕地依赖天然降水，而当地农民为追求高产往往过量施用氮肥，这不仅造成资源浪费，还导致土壤硝态氮(NO₃-N)累积、地下水污染等环境问题。饲用玉米作为畜牧业的重要饲料来源，其产量和品质直接关系到农牧系统的可持续发展。然而，现有研究多聚焦于籽粒玉米，针对饲用玉米的氮肥优化研究仍存在空白。

为破解这一难题，中国农业科学院的研究团队在甘肃庆阳国家草地农业生态系统野外科学观测研究站开展了为期两年(2021-2022)的田间试验。研究设置了4个施氮水平(0、90、180、270 kg hm^-2)和2种基肥与追肥比例(2:8和4:6)，系统评估了不同处理对饲用玉米品种"豫青贮23"的生长指标、产量形成、饲用品质及资源利用效率的影响。

研究采用多维度检测技术体系：通过LAI-2000冠层分析仪动态监测叶面积指数(LAI)；采用凯氏定氮法测定植株氮含量；运用范氏纤维分析法(Van Soest法)检测中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量；建立土壤水分平衡方程计算水分消耗量(WC)；通过自动化化学分析仪(Smart-chem 450)测定土壤硝态氮累积量。创新性地引入饲料等效单位(FEU)和分级指数(GI)等综合评价指标，从营养学角度量化饲用价值。

【植物生长与干物质产量】
研究发现施氮量显著影响株高和茎粗发育(P<0.01)，180 kg hm^-2处理使LAI在开花期达到峰值5.2。干物质(DM)产量呈先增后降趋势，180 kg hm^-2配合2:8基追比时达最大值19.0 t hm^-2，较4:6比例增产16.7%。值得注意的是，2021年降水分布更利于氮肥吸收，该年度DM产量较2022年平均提高21.3%，揭示水分-养分协同效应的重要性。

【饲用品质特征】
粗蛋白(CP)含量随施氮量增加显著提升(P<0.001)，180 kg hm^-2处理CP含量达89.4 g kg^-1，但继续增氮至270 kg hm^-2未产生额外效益。2:8基追比使分级指数(GI)提高25.8%，表明降低基肥比例有助于改善饲料代谢能值(16.2 MJ d^-1)。中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量对氮肥响应不显著，证实纤维组分主要受遗传因素调控。

【水分利用特征】
土壤水分动态监测显示，不施氮处理(N₀)在0-200 cm土层的储水量(SWS)显著高于施肥处理(P<0.05)，证实氮肥促进作物水分消耗。水分生产力(WP)指标呈现"180>270≈90>0"的规律，其中WP_FEU在180 kg hm^-2+2:8处理下达21.6 kg hm^-2 mm^-1，优化水氮配比可使每毫米降水多生产0.74个饲料等效单位。

【氮素利用效率】
氮肥偏生产力(PFP_N)和回收效率(RE_N)随施氮量增加线性下降(P<0.001)。2:8基追比使RE_N提高136.7%，显著减少深层土壤NO₃-N累积(0-200 cm减少28.6 kg hm^-2)。值得注意的是，追肥比例增加使达到最大N吸收量的施氮阈值降低37.7%，证实生育后期供氮对提高氮素利用的关键作用。

通过建立二次回归模型，研究首次量化了雨养区饲用玉米的最佳施肥参数：180 kg hm^-2施氮量配合2:8基追比，可在保证产量品质的同时，使水分生产力(WP_DM)和氮肥回收效率(RE_N)分别达到51.3 kg hm^-2 mm^-1和38.4%。这一成果为黄土高原及类似生态区提供了可推广的"减量增效"施肥模式，其创新性体现在：①突破传统"重基肥"观念，明确V3-V6阶段追肥占比80%的生理优势；②建立FEU产量与WP_FEU新指标，打通农艺措施与畜牧生产的评价链条；③揭示降水分布对水氮协同效应的调控机制，为应对气候变化提供管理依据。

该研究发表于农林科学一区期刊《Agricultural Water Management》，其提出的"降基肥、控总量、重追肥"技术模式，已在甘肃雨养农业区开展示范推广，为实现"藏粮于技"战略提供了重要科技支撑。未来研究需结合长期定位试验，进一步验证该模式在不同降水年型的稳定性，并探索基于物联网的精准追肥技术装备开发。