《Agronomy Journal》：Supplemental nitrogen nanofertilizer doses in maize following soybean: Physiological, nutritional, biochemical, and agronomic responses
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近年来，纳米肥料作为提高玉米（Zea mays L.）产量的手段日益受到关注。然而，关于玉米在大豆（Glycine max (L.) Merr.）之后轮作时纳米肥料有效性的信息仍然有限。因此，本研究旨在评估补充氮纳米肥料对大豆后茬玉米的生理、营养、生化及农艺变
近年来，纳米肥料作为提高玉米（Zea mays L.）产量的手段日益受到关注。然而，关于玉米在大豆（Glycine max (L.) Merr.）之后轮作时纳米肥料有效性的信息仍然有限。因此，本研究旨在评估补充氮纳米肥料对大豆后茬玉米的生理、营养、生化及农艺变量的影响。2022年至2024年，在巴西中西部地区开展了田间试验，采用随机完全区组设计，设置6次重复和5个处理，对应于玉米追随大豆种植时MIST-N纳米肥料的施用剂量（0-对照，1.0，2.0，3.0和4.0 L ha?1）。补充氮纳米肥料剂量对大多数农艺、生理或生化变量并未产生一致且显著的影响。在降水条件有利的作物年度（2024年），作物表现出较大的叶面积和籽粒产量，且不受纳米肥料的影响。在降雨较少的作物年度（2022年），补充纳米肥料剂量增加至1.6 L ha?1 MIST-N时，促进了植株变矮、穗数增加、籽粒蛋白质含量和产量提高。本研究结果使我们得出结论：当玉米在大豆之后种植时，不应提出氮纳米肥料使用的通用性建议。
**论文解读：补充氮纳米肥料对大豆后茬玉米生理、营养、生化及农艺性状的影响**
### 1. 研究背景与问题
玉米（*Zea mays* L.）是全球产量最大的谷物，在巴西中西部农业中占据核心地位，主要用作食品、饲料和乙醇生产的原料。该地区占巴西谷物总产量的56%，而氮（N）有效性是决定玉米产量潜力的关键限制因子之一。然而，传统氮肥管理存在显著缺陷：氮在土壤中迁移性强，易通过淋洗、挥发等途径损失，导致氮利用效率低下，尤其在苗期限制植株吸收。为应对这些气候与营养挑战，纳米肥料因具有纳米尺度颗粒（<100 nm）、高比表面积和可控释放特性，被认为是传统粒状氮肥的有前景替代方案。然而，在巴西中西部典型的大豆—玉米轮作系统中，玉米多在2月大豆收获后播种，作物生长后期常遭遇水分胁迫，限制根系对养分的吸收和产量形成。尽管已有其他国家报道纳米肥料对作物的益处，但其在该特定轮作体系中的长期田间效应尚缺乏系统验证。因此，本研究旨在通过连续三年的田间试验，评估补充叶面喷施氮纳米肥料（MIST-N）对大豆后茬玉米生理、营养、生化及农艺变量的影响，并检验其是否能在降雨下降条件下提高玉米产量和品质。
### 2. 主要技术方法
研究人员在巴西戈亚斯州里奥韦尔迪（17°40′33″ S，50°56′23″ W，海拔800 m）的免耕系统中，于2022—2024年连续三个冬季开展了田间试验。试验采用随机完全区组设计，六次重复，设置五种MIST-N剂量（0、1.0、2.0、3.0、4.0 L ha?1），叶面喷施，所有处理均补充100 kg ha?1尿素形态的矿质氮。供试杂交种为P3858 PWU，播种日期分别为2月16日（2022年）、2月15日（2023年）和2月5日（2024年）。研究测定了开花期的叶绿素荧光参数（OJIP曲线）、叶绿素指数、叶面积，成熟期的农艺性状（产量、穗数、千粒重等），以及叶片和籽粒的养分含量、可溶性糖、淀粉和蛋白质含量。采用线性混合效应模型、典型判别分析和回归模型进行统计分析。
### 3. 研究结果
#### 3.1 农艺变量
多数农艺性状未受MIST-N剂量的一致影响，但部分变量表现出年度依赖性响应。籽粒产量在2024年最高（平均9692 kg ha?1），仅在2022年检测到显著剂量效应，最大产量（8286 kg ha?1）在1.6 L ha?1 MIST-N时获得，比对照增加约18%。2023年和2024年无显著产量响应。茎直径随剂量增加在三年中持续下降，最小值出现在3.2 L ha?1时（20.1 mm）。株高在2022年线性下降，2023年稳定，2024年线性增加。2022年穗数随剂量增加而增加（每L ha?1增加1375穗），但籽粒数、千粒重、叶面积、穗指数和株群密度均不受纳米肥料显著影响。
#### 3.2 营养变量
营养变量对MIST-N表现出最强的响应，但年度间不一致。叶片钾含量在2023年随剂量线性下降，而2024年保持不变。籽粒磷浓度在2023年显著线性增加，2024年则下降。叶片铁含量在2023年增加，2024年减少；叶片锌和籽粒锰在2024年随剂量下降，2023年无显著变化。叶片和籽粒中镁、硫、氮、钙等元素含量大多不受剂量影响，但年度间差异显著。典型判别分析表明，营养变量（N、P、K、Mg、S、Cu、Fe、Zn）对处理区分的贡献最大。
#### 3.3 生理和生化变量
生理变量（叶绿素a、b指数，电子传递效率，性能指数，能量吸收和耗散效率）各年均未受MIST-N剂量的显著影响，主要差异源于年度条件。叶绿素a和b指数在2023年较高（54.2和25.8），2024年较低（40.2和14.1）。2023年的电子传递效率（0.51）和性能指数（3.09）高于2024年（0.34和1.14）。籽粒蛋白质含量在2023年随剂量线性增加（每L ha?1增加0.26%），2024年呈二次曲线趋势，最大值8.5%出现在2.0 L ha?1。叶片和籽粒的可溶性糖含量在2024年高于2023年，而叶片淀粉含量则相反（2023年209 mg g?1，2024年173 mg g?1）。籽粒淀粉含量（约450—600 g kg?1）和光系统II能量参数均不受纳米肥料影响。
### 4. 讨论与结论
讨论部分指出，MIST-N纳米肥料的效应强烈依赖于季节性水分状况。在降雨较少的2022年，纳米肥料通过减少穗败育、增加有效穗数，并可能改善氮素利用效率，使产量增加约18%。而在降雨充足的2024年，玉米依靠更大的叶面积和更优的源库关系获得高产，纳米肥料无额外增益。大豆残茬提供的氮素矿化可能掩盖了外源氮纳米肥的效应。营养变量对纳米肥料的响应虽最为敏感，但方向因年份而异，表明其并非稳定的直接生物学效应，而更可能受水分亏缺驱动的养分扩散、根系吸收和转运过程调控。研究人员强调，纳米氮肥的农艺有效性不能一概而论，具有高度的环境依赖性。
**研究结论**：补充氮纳米肥料（MIST-N）剂量未影响冬季玉米的大多数农艺、生理和生化变量，其功效高度依赖于季节性水分可用性。在有利降雨条件下（2024年），无论纳米肥料剂量如何，玉米均表现出更高的叶面积和籽粒产量，即使叶绿素和性能指数较低。环境条件调控了纳米肥料剂量对叶片和籽粒营养含量的影响。在降雨较少的年份（2022年），补充氮纳米肥料剂量增加至1.6 L ha?1时，促进了植株变矮、穗数最多、籽粒蛋白质含量和产量提高。因此，在大豆后茬玉米生产中，不应提出氮纳米肥料的通用性使用建议。
