SAS | 海南大学热带农林学院巨晓棠课题组分析中国玉米百千克籽粒地上部吸氮量的空间差异及驱动因素

       玉米是重要的谷类作物，在粮食安全方面发挥着至关重要的作用。玉米产量约占中国粮食总产量的40%，是播种面积最大的粮食作物。施用化肥，特别是氮肥，是保证玉米高产稳产的重要措施，氮肥对作物产量和品质的形成起着关键作用。不合理施氮不仅难以提高玉米产量，还会造成环境污染，危害粮食安全。因此，研究确定兼顾粮食高产和环境友好的合理施氮量推荐方法具有重要意义。

       该研究将中国分为东北、西北、华北平原、长江中下游平原、西南和东南6大农作区，搜集1980—2022年发表的349篇符合要求的文献，通过数据统计分析不同区域和不同产量水平条件下的玉米百千克籽粒地上部吸氮量（N₁₀₀），并分析采用统一和区域化的N₁₀₀计算出的理论施氮量差异，采用皮尔逊相关系数（Pearson correlation coefficient）、随机森林（random forest）模型和整合分析（Meta-analysis）方法分析气候、土壤和施肥因素对玉米N₁₀₀的影响，揭示导致中国玉米N₁₀₀空间差异的原因。

玉米籽粒产量、地上部吸氮量和N₁₀₀的频数分布

       数据结果显示，在优化处理条件下，中国春玉米N₁₀₀显著低于夏玉米，分别为2.21和2.46;不同农业生态区玉米N₁₀₀存在显著差异，分别为2.19（东北春玉米）、2.12（西北春玉米）、2.54（西北夏玉米）、2.45（华北夏玉米）、2.77（长江中下游春玉米）、2.38（长江中下游夏玉米）和2.39（西南玉米区）。依据本研究全国玉米平均N₁₀₀（2.34）计算的理论施氮量与采用区域化的N₁₀₀计算得到的理论施氮量相差-22—31 kg N·hm^-2。

       分析后发现：地上部吸氮量、产量、年均气温是影响玉米N₁₀₀的最重要因素；N₁₀₀随产量增加呈显著二次曲线降低的趋势（P<0.01），籽粒产量可以很好地预测N₁₀₀；品种显著影响玉米N₁₀₀，中国常见的玉米品种郑单958、先玉335和登海605的N₁₀₀分别为2.42、2.12和2.39，新品种玉米N₁₀₀显著低于老品种；施用氮肥显著增加了玉米N₁₀₀，且在施氮量200—300 kg N·hm^-2时，施氮肥引起的N₁₀₀增加效应最大；单施缓控释肥、深施氮肥、减少氮肥基施比例以及增加施氮次数均显著增加了玉米N₁₀₀。

优化处理下不同农业生态区玉米的籽粒产量、地上部吸氮量和N₁₀₀

       综上，中国不同农业生态区玉米N₁₀₀存在显著性差异，北方春玉米N₁₀₀显著低于南方夏玉米。N₁₀₀与作物产量呈显著的二次曲线负相关关系，可以用作物产量来预测N₁₀₀。新品种玉米N₁₀₀显著低于老品种。年均气温、年均降雨量和施氮量是影响玉米N₁₀₀的主要因素，且均与玉米N₁₀₀呈正相关关系。缓控释肥单施、氮肥深施、减少氮肥基施比例以及增加施氮次数均显著增加了玉米N_100。在计算不同农业生态区玉米理论施氮量时，应充分考虑N₁₀₀在不同区域的差异，以得到更加准确的推荐施氮量。

论文链接：

《中国玉米百千克籽粒地上部吸氮量的空间差异及驱动因素》

引用本文：

王丹丹, 陈焕轩, 张翀, 巨晓棠. 中国玉米百千克籽粒地上部吸氮量的空间差异及驱动因素[J]. 中国农业科学, 2023, 56(20): 3996-4009.

WANG DanDan, CHEN HuanXuan, ZHANG Chong, JU XiaoTang. Spatial Differences and Driving Factors of Aboveground Nitrogen Uptake in Per Hundred Kilograms Grain of Maize in China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(20): 3996-4009.