吉林农业大学高强教授团队在控释尿素混施技术实现玉米增产的机制研究方面取得新进展

近日，吉林农业大学高强教授团队在农林科学一区Top期刊《European Journal of Agronomy》发表题为Mixture of controlled-release and normal urea to improve maize root development, post-silking plant growth, and grain filling的研究论文。2020级硕士研究生郑春雨为论文的第一作者，团队青年教师王寅教授为论文的通讯作者，研究工作得到了国家自然科学基金、吉林省自然科学基金等项目资助。

大量研究发现，控释尿素与普通尿素以适宜比例掺混后一次性基施技术（The mixture of controlled-release urea and normal urea, MCU），可有效满足玉米生育期内的氮素需求，减少氮素损失从而提高玉米产量和氮肥利用效率，是传统分次施氮技术的有效替代，在当前农村劳动力紧张的情况下更受到广大农户青睐。而且，相比全部采用控释尿素的方法，MCU方法大幅降低了肥料成本，同时减轻了前期不利气候条件对肥料氮释放造成的负面影响，具有显著的经济和环境效益优势。但是，目前有关MCU方法实现玉米增产的机制研究还相对不足。

本研究通过在黏土和沙土上设置持续三年的田间试验，明确了玉米籽粒产量在两个土壤类型上对不同控释尿素混施比例的响应特征，选择有代表性的四个处理（N0、MCU0%、MCU30%、MCU60%）详细研究了根系形态、花后植株干物质累积与氮素吸收、籽粒灌浆特性及其与产量的关系，以探讨MCU方法对玉米产量的影响机制及调控途径。研究结果显示，两个土壤类型上玉米籽粒产量均随MCU比例的增加呈现抛物线型的响应特征，并均在30%比例获得最高产量。MCU30%处理前期适量的氮素供应增加了干物质向根系的转运分配，促进了根系生长，产生更多和更长的冠根并增加了侧根长，从而显著提高了总根长。MCU30%处理发育较好的根系在后期充足的氮素供应条件下，显著增加了花后植株的氮素吸收从而延迟了叶片衰老，提高了花后干物质生产及其对籽粒灌浆的支持，最终增加了粒重和籽粒产量。相关性分析也证实，根系形态是MCU方法调控玉米生长和后期氮素获取的关键指标。MCU30%通过优化根系生长和形态，有效提高了花后氮素吸收而降低了营养器官的氮素转移，从而维持了较高的绿叶面积及功能，保证了灌浆过程中源-库器官之间的碳氮平衡，促进了籽粒灌浆而实现高产。本研究增进了对MCU方法影响玉米花后生长和产量形成机制的理解，为基于根系调控的作物氮素优化管理策略提供了重要依据。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.eja.2023.126994