地下滴灌下不同灌溉水量和氮水平对青贮玉米的农艺响应：对产量和水分利用效率的影响

《Plants》：Agronomic Response of Silage Maize to Varying Irrigation Water and Nitrogen Levels Under Subsurface Drip Irrigation: Implications for Yield and Water Use Productivity

　　

过量或不适时的氮（N）肥施用会增加硝酸盐淋溶及相关环境风险。这项为期两年的田间研究评估了三种灌溉制度与四种施氮量对地下滴灌（SDI）条件下青贮玉米生物量产量、水分生产率和经济性能的联合效应。灌溉处理为充分灌溉（I1）、I1的50%（亏缺灌溉，I2）和I1的120%（过量灌溉，I3）；施氮处理为0（N0）、140（N1）、210（N2）和280 kg N ha^?1（N3）。试验于2022年和2023年生长季采用随机完全区组裂区设计，设置3次重复。季节性灌溉量在2022年为198～471 mm，2023年为214～470 mm。N1I2处理在两个生长季均持续获得最高的鲜饲草产量（2022年和2023年分别为109,520和112,330 kg ha^?1），同时用水量约为I1灌溉量的一半。该处理还产生了最高的水分生产率和灌溉水生产率，2022年分别为42.4和55.3 kg m^?3，2023年分别为44.4和52.5 kg m^?3。根据部分预算分析，N1I2产生了最高净利润（2022年为31,941.83 USD ha^?1，2023年为28,500.08 USD ha^?1），相对利润比分别为4.17和11.48。在本研究的土壤、气候和价格条件下，施用140 kg N ha^?1并以充分灌溉量的50%进行亏缺灌溉，可在生物量生产、灌溉水利用和经济收益之间实现最佳平衡。

青贮玉米（Zea mays L.）作为全球广泛种植的谷类作物之一，其高生物量和优良的发酵特性使其成为反刍动物饲粮的重要组成部分。玉米生产对水分和氮素（N）高度依赖，二者共同影响细胞扩张、叶绿素形成、光合作用与生物量积累。氮缺乏会限制叶面积发育和辐射截获，而过量施氮则会诱发倒伏、延迟成熟、降低氮利用效率并增加环境损失。农业用水约占全球淡水取水量的70%，气候变化进一步加剧了干旱风险和大气蒸发需求，使水资源不足成为可持续生产的核心限制因素。同时，由于硝酸盐向根系移动主要依赖蒸腾驱动的质流通量，土壤水分状况也直接影响作物氮吸收。目前多数研究集中于籽粒玉米和常规灌溉，而针对地下滴灌（SDI）下青贮玉米的灌溉-氮素互作研究仍不充分，尤其是地中海气候条件下的区域性技术与经济证据有限。青贮玉米在收获期、生物量分配及养分累积上不同于籽粒玉米，其季节性氮需求和水分利用模式也有差异，因此亟需确定SDI下该作物的适宜水氮组合。基于此，研究人员在土耳其安塔利亚的Bat? Akdeniz农业研究所（BATEM）开展了为期两年的田间试验，设置三个灌溉水平（充分灌溉I1、50%亏缺I2、120%过量I3）和四个施氮水平（N0、N1、N2、N3，分别为0、140、210、280 kg N ha^?1），比较了青贮玉米的鲜饲草产量、干物质产量、水分生产率（WP）、灌溉水生产率（IWP）和经济效益。结果显示，N1I2处理（140 kg N ha^?1 + 50%亏缺灌溉）在两个生长季均表现最优，在实现最高产量的同时节约了约一半灌溉水，并获得最高水分生产率和净利润。该研究表明，在试验的土壤与气候条件下，中等施氮配合适度亏缺灌溉是兼顾产量、资源效率和经济收益的有效策略，为水资源紧缺地区青贮玉米的精准水肥管理提供了科学依据。该论文发表在《Plants》。

主要技术方法方面，研究人员采用随机完全区组裂区设计，灌溉为主区、施氮为副区，重复3次；供试材料为BATEM注册的Pehlivan 07品种，试验地点为BATEM试验站（36°56′29″ N, 30°53′04″ E；海拔11 m）。试验采用埋深40 cm的SDI系统，利用频域反射（FDR）探针和烘干称重法监测0–120 cm土壤水分，以土壤水分平衡法计算作物蒸散量（ETc），并用冠层覆盖度（Pc）修正灌溉与蒸散计算；使用LI-COR LI-3000A叶面积仪测定叶面积指数（LA