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青贮玉米(Zea mays L.)是国家“粮改饲”政策主推的饲草料作物,具有高产、优质、抗逆性强、耐储藏等特点,是支撑畜牧业发展的重要饲草资源。合理施用氮肥与农田氮素优化管理是饲草作物丰产优质栽培及绿色高效生产的重要措施。陇东旱塬区是甘肃省发展畜牧业的重要区域,然而该区域内青贮玉米栽培的施氮效应及合理施氮量尚不明晰,限制了其提质增效潜力的进一步发挥。鉴于此,本研究以“豫青贮23”为试验材料,于2019~2020年连续2年在甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站进行了青贮玉米施氮效应田间定位试验。试验共设0、70、140、210和280 kg N·hm-2(N0、N70、N140、N210和N280)5个施氮处理,探究了不同施氮量对青贮玉米干物质产量、饲用品质、水分利用效率、氮肥利用效率以及氮素表观平衡特征的影响机制,综合评估了不同施氮处理下青贮玉米的生产效益与环境效应,旨在确定陇东旱塬区青贮玉米适宜的氮肥用量,为研究区青贮玉米高产优质栽培及化肥减量增效提供理论依据及技术参考。主要研究结果如下:(1)在农艺性状及干物质积累方面,施氮可以通过增加青贮玉米的株高、茎粗、叶面积指数(LAI)和归一化植被指数(NDVI)增加其干物质产量。2019年和2020年收获期,青贮玉米株高最高的处理分别是N210(323.5 cm)和N140(323.3 cm),茎粗最大的处理分别是N280(25.6 mm)和N210(28.3 mm)。两年试验中,N210处理下青贮玉米群体LAI最高,N280处理下NDVI最高。青贮玉米干物质积累总体上表现为随施氮量增加先增加后降低的趋势,且在N210处理下达到最大,2019年和2020年分别为22.0和23.2 t·hm-2,较不施氮处理分别显著增加了11.9%和16.4%。氮肥施用量对青贮玉米茎叶比、干物质分配和根系形态特征无显著影响。(2)在植株含水量与饲用品质方面,施氮对青贮玉米植株含水量无显著影响,但显著提高了青贮玉米的粗蛋白含量和粗灰分含量,降低了中性、酸性洗涤纤维含量。其中N210和N280处理下青贮玉米粗蛋白含量最高,中性、酸性洗涤纤维含量较低,其相对饲用价值(RFV)整体较高。2019年,N210和N280处理下RFV均为126.9,较N0处理显著提高了20.3%和20.2%;2020年,N210和N280处理下RFV分别152.1和161.3,较N0处理分别显著高了22.6%和30.0%。(3)在蒸散耗水及水分利用效率(WUE)方面,2019年和2020年收获期,N0处理下0~200 cm土层平均土壤含水量分别为19.8%和24.6%,土壤储水量为512.9和636.4 mm,土壤含水量与储水量均高于其他处理;N140处理生育期内的作物蒸散耗水量最大,较N0增加了9.6%和24.9%。2019年与2020年收获期干物质水分利用效率均以N210处理处最高,分别为45.7和65.0 kg·hm-2·mm-1,比N0处理分别提高了3.7%和8.7%。2019年N280处理下粗蛋白水分利用效率最高,为0.7 kg·hm-2·mm-1,比N0处理提高了28.0%;2020年N210处理下粗蛋白水分利用效率最高,为0.9 kg·hm-2·mm-1,比N0处理提高了23.5%。(4)在氮素积累及氮肥利用效率方面,随着施氮量的增加,青贮玉米氮素累积量逐渐增加,土壤硝态氮累积量呈指数增加,氮肥利用效率则逐渐降低。2019年青贮玉米地上部氮素累积量在N280处理达到最大(315.2 kg·hm-2),2020年在N210处理达到最大(307.2 kg·hm-2);2019和2020年,青贮玉米氮肥农艺效率(AE)和氮肥生理效率(PE)呈线性下降趋势,两年平均值分别由N70处理的22.3 kg·kg-1和67.0 kg·kg-1下降至N280处理的11.5 kg·kg-1和32.7 kg·kg-1,氮肥偏生产力(PFP)呈对数下降趋势,两年平均值分别由N70处理的301.1 kg·kg-1下降至N280处理的78.2 kg·kg-1。此外,基于两年的氮素表观平衡特征分析发现,施氮量越大,土壤残留氮和表观氮损失量越高。其中,土壤氮残留由N70处理下的143.2 kg·hm-2增加到N280处理下的291.7 kg·hm-2,表观氮损失由N70处理下的52.4 kg·hm-2增加到N70处理下的212.3 kg·hm-2。综合两年试验数据并通过回归分析发现,青贮玉米干物质产量在施氮量为244.4 kg N·hm-2时达到最大(22.1 t·hm-2),而青贮玉米种植的经济效益则在施氮量为195.1 kg N·hm-2时达到最大(26076.5元·hm-2)。与最大产量施氮量(244.4kg N·hm-2)相比,最大经济效益施氮量(195.1 kg N·hm-2)使土壤氮素表观损失量和土壤硝态氮积累量分别减少了19.4%和19.0%,而氮肥偏生产力提高了24.5%。因此,在陇东旱塬区,初步推荐青贮玉米生产的适宜施氮量为195 kg N·hm-2。