小麥秸稈還田方式對輪作玉米干物質(zhì)累積分配及產(chǎn)量的影響

殷 文馮福學(xué)趙 財 于愛忠 柴 強(qiáng)胡發(fā)龍 郭 瑤

甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 甘肅蘭州 730070

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小麥秸稈還田方式對輪作玉米干物質(zhì)累積分配及產(chǎn)量的影響

殷 文**馮福學(xué)**趙 財 于愛忠 柴 強(qiáng)*胡發(fā)龍 郭 瑤

甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 甘肅蘭州 730070

摘 要：研究茬口對輪作作物的產(chǎn)量貢獻(xiàn)及干物質(zhì)積累與分配規(guī)律的影響， 對于優(yōu)化作物高產(chǎn)高效栽培理論和技術(shù)具有重要意義。本研究在甘肅河西綠洲灌區(qū)， 通過田間試驗， 研究了前茬小麥不同秸稈還田方式（25 cm 高茬收割免耕， NTSS； 25 cm高茬等量秸稈覆蓋免耕， NTS； 25 cm高茬等量秸稈翻壓， TIS； 低茬收割翻耕， CT）對輪作玉米干物質(zhì)積累和分配及產(chǎn)量的影響， 以期為該區(qū)前茬小麥輪作玉米生產(chǎn)模式提供優(yōu)化依據(jù)。結(jié)果表明， 與 CT相比， NTSS、NTS、TIS提高了玉米抽穗后干物質(zhì)的積累量， 兩年平均高4.8%～12.7%， NTS較NTSS、TIS具有更高的干物質(zhì)累積作用； NTSS、NTS、TIS可提高玉米葉、莖、鞘對籽粒的貢獻(xiàn)率， 提高幅度平均為 12.8%～25.0%、6.3%～11.3%、18.3%～78.4%， 其中 NTS較 NTSS、TIS提高作用更突出。NTSS、NTS、TIS提高了玉米的籽粒產(chǎn)量， 增幅為11.3%～17.5%， 其中NTS兩年籽粒產(chǎn)量最高， 分別達(dá)到13 470 kg hm-2和13 274 kg hm-2， 較TIS高5.6%～9.0%； 穗粒數(shù)增加是小麥秸稈還田提高輪作玉米產(chǎn)量的主要原因。同時NTS獲得較高的收獲指數(shù)， 提高比例為6.4%～8.4%， 說明 NTS較其他處理增產(chǎn)的另一原因是提高了收獲指數(shù)。本研究表明， 其前茬小麥秸稈覆蓋結(jié)合免耕（NTS）可作為綠洲灌區(qū)優(yōu)化后茬玉米干物質(zhì)累積規(guī)律及獲得高產(chǎn)的理想耕作措施。

關(guān)鍵詞：秸稈還田； 輪作； 干物質(zhì)分配； 產(chǎn)量； 收獲指數(shù)

本研究由國家自然科學(xué)基金項目（31360323）， 國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研項目（201503125-3）和國家科技支撐計劃項目（2012BAD14B10）資助。

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China （31360323）， the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest （201503125-3）， and National Key Technology Support Program of China （2012BAD14B10）.

第一作者聯(lián)系方式∶ 殷文， E-mail∶ yinwentx@126.com； 馮福學(xué)， E-mail∶ fengfuxue@163.com

**同等貢獻(xiàn)（Contributed equally to this work）

URL∶ http∶//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160311.1605.012.html

玉米作為糧飼兼用作物， 在解決溫飽、保障糧食安全和飼料安全等方面發(fā)揮著重要作用［1］， 研究與區(qū)域自然資源和生產(chǎn)習(xí)慣相吻合的高效種植制度， 對推動玉米生產(chǎn)高效發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。西北綠洲灌區(qū)氣候適宜、雨熱同期、光照充足， 為玉米的種植提供了天然的優(yōu)越條件， 但在玉米生產(chǎn)過程中存在連作病蟲害嚴(yán)重等問題， 嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)業(yè)的發(fā)展［2］。而作物輪作倒茬作為一種可持續(xù)的農(nóng)業(yè)種植模式， 通過改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、平衡土壤養(yǎng)分、減少病蟲草害， 達(dá)到作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)， 提高農(nóng)業(yè)資源轉(zhuǎn)化率［3-4］， 為此， 如何在玉米生產(chǎn)過程中充分發(fā)揮輪作倒茬的作用， 是當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要研究方向之一。作物生長發(fā)育過程中， 源庫關(guān)系的協(xié)調(diào)平衡發(fā)展， 是作物獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)， “源”的大小對“庫”的建成及其潛力的發(fā)揮具有明顯的作用， “庫”原有的生產(chǎn)潛力能否轉(zhuǎn)化為最終的籽粒產(chǎn)量取決于同化“源”的供應(yīng)量［5］， 因此探討前茬小麥秸稈還田對后茬玉米源庫關(guān)系的影響， 對于充分發(fā)揮玉米增產(chǎn)優(yōu)勢具有重要意義。另外， 西北綠洲灌區(qū)是我國水資源最為短缺的地區(qū)之一， 而且農(nóng)業(yè)用水占有比例大， 因此， 亟待優(yōu)化種植制度以研發(fā)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)。相關(guān)研究表明， 少耕秸稈還田具有保墑蓄水、抑制蒸發(fā)、減少徑流和保持水土的功能， 同時具有改善土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)地溫、增加產(chǎn)量和提高水分利用效率等作用［6-7］。鑒于少耕秸稈還田在提高作物產(chǎn)量及資源利用率方面的顯著作用， 以及輪作增產(chǎn)和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢， 這些技術(shù)在提高干旱地區(qū)農(nóng)田資源利用效率方面得到了深入研究和應(yīng)用［4，6］。縱觀作物生長發(fā)育規(guī)律， 光合產(chǎn)物的累積特征及其有效分配是決定資源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素， 研究特定管理措施下的作物光合產(chǎn)物累積、分配規(guī)律， 可為作物高產(chǎn)高效栽培提供重要理論和實踐依據(jù)。因此，本研究在典型干旱綠洲灌區(qū)將小麥秸稈還田與地膜覆蓋組裝集成在玉米栽培模式中， 重點探討前茬小麥秸稈還田及耕作方式對后茬玉米產(chǎn)量及生育后期干物質(zhì)累積與分配規(guī)律的影響， 以期為區(qū)域內(nèi)發(fā)展高產(chǎn)玉米栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)綠洲農(nóng)業(yè)科研教學(xué)基地（37o30′N， 103o5′E）位于河西走廊東端， 屬寒溫帶干旱氣候區(qū)，年平均氣溫 7.2℃， ≥0℃和≥10℃的積溫分別為3513.4℃和2985.4℃； 日照時數(shù)2945 h。該區(qū)玉米播種比例大于30%， 普遍連作， 耕作以傳統(tǒng)深翻耕為主。

1.2 試驗設(shè)計

設(shè)小麥25 cm高茬收割立茬免耕（NTSS）、25 cm高茬等量秸稈覆蓋免耕（NTS）、25 cm高茬等量秸稈翻壓（TIS）、傳統(tǒng)低茬收割翻耕（CT） 4種茬口處理，次年輪作玉米， 形成小麥-玉米輪作體系。各處理 3次重復(fù)， 裂區(qū)排列。2009年布置預(yù)備試驗， 建立不同留茬高度及秸稈還田方式， 2010年與2012年度測定輪作玉米的相關(guān)指標(biāo)， 2010與2012年屬于相同年型， 氣候條件相似， 測定數(shù)據(jù)具有代表性。

玉米播種日期分別為2010年4月22日與2012 年4月20日， 收獲日期分別為2010年9月28日與2012年10月2日。播種密度為82 500株 hm-2， 小區(qū)面積48 m2。傳統(tǒng)耕作前茬小麥?zhǔn)斋@后翻耕， 翌年撒施底肥， 然后耙耱、覆膜； 秸稈還田免耕小麥高茬收割后免耕， 翌年撒施底肥， 然后旋耕、耙耱、覆膜；4月下旬穴播點種。在玉米出苗后， 二至三葉期間苗，四至五葉期定苗， 其他管理措施同高產(chǎn)田。

供試玉米（Zea mays L.）品種為武科2號?？偸┘兊?50 kg hm-2， 按基肥∶大喇叭口期追肥∶灌漿期追肥=3∶6∶1分施； 純P2O5225 kg hm-2， 全作基肥。灌溉制度為冬儲灌1200 m3hm-2， 拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄吐絲期、開花期、灌漿期分別灌水900、750、900、750、750 m3hm-2。

1.3 測定指標(biāo)與計算方法

1.3.1 干物質(zhì) 玉米抽穗后， 從各小區(qū)每隔約20 d （4個生育時期∶ 吐絲期、灌漿期、蠟熟期、完熟期）用“S”型法取5株玉米， 分為葉片、莖稈、鞘、穗4個部分， 于105℃下殺青1 h后， 在80℃下烘24 h至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量， 并計算營養(yǎng)器官的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量（DTA）、轉(zhuǎn)運(yùn)率（DTR）、營養(yǎng)器官對籽粒貢獻(xiàn)率（GCR）［8］。

營養(yǎng)器官的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量（DTA， kg）=該器官最大干重-該器官成熟時干重

營養(yǎng)器官的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率（DTR， %）=［（該器官最大干重-該器官成熟時干重）/該器官最大干重］× 100%；

營養(yǎng)器官對籽粒貢獻(xiàn)率（GCR， %）=［（該器官最大干重-該器官成熟時干重）/籽粒干重］×100%。

1.3.2 產(chǎn)量及收獲指數(shù) 單獨收獲每小區(qū)， 測定生物產(chǎn)量（BY）和籽粒產(chǎn)量（GY）， 計算收獲指數(shù)（HI）。HI=GY/BY

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Microsoft Excel 2007整理、匯總數(shù)據(jù)， 用SPSS17.0進(jìn)行方差分析、顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理玉米地上部干物質(zhì)累積及分配特性

2.1.1 干物質(zhì)積累動態(tài) 2010和2012年度玉米吐絲期， 3種秸稈還田處理（NTSS、NTS、TIS）的干物質(zhì)累積量較CT高5.0%～17.5%， NTS較NTSS高3.5%～9.7% （圖1）。說明免耕小麥秸稈覆蓋還田利于后茬玉米生長前期干物質(zhì)的累積。灌漿期與蠟熟期，NTSS、NTS、TIS輪作玉米的干物質(zhì)累積量較 CT分別高5.8%～18.1%與5.5%～12.7%； 灌漿期NTS較NTSS高6.6%～8.9%。

由于玉米灌漿期之后NTSS處于快速增長階段，至完熟期， 與 NTS的干物質(zhì)累積量相當(dāng)， 使得完熟期， NTSS、NTS、TIS較CT高4.0%～11.5%， NTS、NTSS較TIS高4.7%～6.7%。說明免耕秸稈還田可促進(jìn)后茬玉米的生長發(fā)育， 提前達(dá)到旺盛生長期。縱觀 3個生育時期， 免耕小麥秸稈還田處理明顯加快了干物質(zhì)積累速率。

圖1 不同處理玉米的干物質(zhì)積累動態(tài)Fig.1 Dynamics of dry matter accumulation of maize in different treatments

圖2 不同處理玉米各器官干物質(zhì)分配比率Fig.2 Dry matter distribution ratio in different organs of maize under different treatments

2.1.2 地上部干物質(zhì)分配特性 作物干物質(zhì)的累積是籽粒產(chǎn)量的基礎(chǔ)， 而通過研究各器官干物質(zhì)的分配可優(yōu)化作物籽粒產(chǎn)量形成過程。玉米隨著生育時期的推進(jìn)， 葉、莖、鞘的干物質(zhì)分配比率逐漸降低， 而穗部逐漸增大（圖2）， 即干物質(zhì)分配呈前期擴(kuò)源后期增庫的變化規(guī)律； 但是前茬小麥秸稈還田結(jié)合免耕對后茬玉米各處理干物質(zhì)分配具有促進(jìn)作用。2010與2012年度， 玉米吐絲期， 3種秸稈還田處理（NTSS、NTS、TIS）穗部干物質(zhì)分配高于傳統(tǒng)耕作處理（CT）， 達(dá)到 4.0%～12.6%， NTS較NTSS、TIS具有更高的穗部干物質(zhì)分配， 高3.7%～14.3%。

灌漿期與蠟熟期， NTSS、NTS輪作玉米的穗部干物質(zhì)分配均高于CT， 平均高3.0%～7.5%； 2010年，NTS較之NTSS、TIS具有更高的提高玉米穗部干物質(zhì)分配的作用， 高3.7%～6.4%。

由于玉米灌漿期之后， NTSS處于快速增長階段，穗部干物質(zhì)分配明顯加快， 至完熟期與NTS的穗部干物質(zhì)分配量相當(dāng)， 使得完熟期 NTSS、NTS、TIS 較CT平均高3.8%～5.9%， 3種秸稈還田處理中NTS作用明顯。說明免耕秸稈還田可促進(jìn)后茬玉米穗部干物質(zhì)的分配， NTS作用突出， 是玉米獲得較高籽粒產(chǎn)量的適宜茬口管理及耕作措施。

2.1.3 小麥秸稈還田對輪作玉米不同器官干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響 2010與2012年度， 2個免耕秸稈還田處理（NTSS、NTS）玉米葉片對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率較傳統(tǒng)耕作（CT）高11.9%～31.1%， NTS比NTSS、TIS具有更高的葉片對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率， 達(dá)到 4.7%～23.2% （表1）。NTSS、NTS、TIS處理玉米莖對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率較CT高2.7%～13.9%， NTS比TIS高3.6%～6.0%。與葉片、莖轉(zhuǎn)運(yùn)特征相似， 3種秸稈還田處理玉米鞘對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率較 CT提高了17.7%～83.5%， NTS較NTSS、TIS高38.4%～56.0%。因此， 25 cm高秸稈覆蓋結(jié)合免耕（NTS）是提高玉米各器官對籽粒貢獻(xiàn)的適宜茬口管理措施。

2.2 不同處理的籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量效益機(jī)制分析

2.2.1 產(chǎn)量表現(xiàn) 與傳統(tǒng)耕作相比， 小麥秸稈還田顯著提高了輪作玉米的籽粒產(chǎn)量（圖 2）， 2個試驗?zāi)甓雀?4.5%～17.5%， 增產(chǎn)效果顯著。3種秸稈還田處理中均以小麥秸稈25 cm高茬等量覆蓋免耕處理（NTS）的籽粒產(chǎn)量最高， 分別達(dá)到13 470 kg hm-2與13 247 kg hm-2， 較TIS提高5.7%～9.0%。由此說明前茬小麥秸稈25 cm高茬等量覆蓋結(jié)合免耕有利于提高玉米籽粒產(chǎn)量。

前茬小麥秸稈還田對輪作玉米光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的影響具有差異（圖3）， 但2010與2012年度NTS的收獲指數(shù)均高于 CT， 提高比例為 5.4%～8.4%， 說明25 cm高秸稈覆蓋結(jié)合免耕（NTS）是提高玉米光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的適宜茬口管理措施。

表1 不同處理玉米各器官干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)及對籽粒的貢獻(xiàn)率Table 1 Dry matter translocation and contribution rate to grain yield of every organ in maize in different treatments

2.2.2 產(chǎn)量效益機(jī)制分析 2010與 2012年度，不同秸稈還田及耕作方式下， 輪作玉米籽粒產(chǎn)量與穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重的相關(guān)分析和通徑分析結(jié)果表明， 玉米籽粒產(chǎn)量與上述指標(biāo)均呈顯著正相關(guān)（表2）。通過籽粒產(chǎn)量與上述指標(biāo)的直接通徑系數(shù)可以看出， 不同秸稈還田及耕作方式對輪作玉米籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響為穗粒數(shù)＞穗數(shù)＞千粒重； 通過籽粒產(chǎn)量與上述指標(biāo)的間接通徑系數(shù)可以看出， 穗數(shù)通過粒重對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最大， 穗粒數(shù)通過穗數(shù)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大， 粒重通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。由此說明， 適宜的耕作及小麥秸稈還田方式主要是通過提高輪作玉米穗粒數(shù)來提高籽粒產(chǎn)量。

圖3 不同處理玉米的產(chǎn)量及收獲指數(shù)Fig.3 Yield and harvest index of maize under different treatments

表2 不同處理玉米籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量因素的相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)Table 2 Correlation coefficient and path coefficient of maize between grain yield and yield components， respectively

3 討論

干物質(zhì)是作物光合作用產(chǎn)物的最高形式， 其積累和分配與籽粒產(chǎn)量有密切關(guān)系。因此， 它一直是高產(chǎn)栽培研究的重點， 也是揭示高產(chǎn)機(jī)制的重要方面。眾多研究認(rèn)為， 作物產(chǎn)量實質(zhì)上是通過光合作用直接或間接形成的， 并取決于光合產(chǎn)物的積累與分配［9-10］。通過農(nóng)藝措施的改良， 如施肥、交替灌溉等優(yōu)化作物干物質(zhì)的積累與分配規(guī)律是作物獲得高產(chǎn)的重要方式之一［11-12］。本研究表明， 自玉米抽穗后， 隨著生長發(fā)育的推進(jìn)， 其葉片、葉鞘、莖稈等器官干物重由高到低遞減， 而穗部籽粒干物重由低到高遞增， 其中， 前茬小麥秸稈還田輪作玉米的生長速率高于傳統(tǒng)耕作， 各營養(yǎng)器官的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)均高于傳統(tǒng)耕作， 特別是前茬小麥25 cm高茬等量秸稈覆蓋免耕處理（NTS）尤為突出。

玉米干物質(zhì)在各營養(yǎng)器官的分配隨生長發(fā)育中心的轉(zhuǎn)移而變化， 研究表明， 小喇叭口期之前主要分配在葉片中， 小喇叭口期至開花散粉期主要分配在葉片、莖稈中， 開花散粉之后則轉(zhuǎn)向果穗， 供籽粒生長發(fā)育， 因而在春玉米栽培上， 前期要促進(jìn)根、葉的生長， 中期要壯稈和擴(kuò)大綠葉面積， 并促進(jìn)光合產(chǎn)物合理地向籽粒轉(zhuǎn)移［13］。因此， 本研究通過前茬小麥秸稈還田輪作玉米， 使得玉米吐絲前干物質(zhì)主要分配在葉片、莖稈、葉鞘中， 而吐絲之后主要轉(zhuǎn)向穗部籽粒灌漿， 其中， 前茬 25 cm高茬等量秸稈覆蓋免耕處理（NTS）在玉米吐絲前促進(jìn)了干物質(zhì)向各營養(yǎng)器官的運(yùn)轉(zhuǎn)， 而吐絲后又加快了穗部籽粒灌漿， 利于高產(chǎn)。

免耕小麥秸稈還田輪作玉米可優(yōu)化干物質(zhì)的分配及轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)律。在春玉米一生中， 籽粒大部分是后期葉片光合作用的產(chǎn)物， 這部分占完熟期籽粒重的74.4%～85.0%； 另一部分來源于前期植株光合作用貯存于葉片、葉鞘和莖稈的養(yǎng)分， 到灌漿階段轉(zhuǎn)移到籽粒， 這一部分只占籽粒重的 15.0%～25.6%， 表明前期促葉壯稈擴(kuò)大源的供應(yīng)能力固然重要， 但后期保證玉米龐大的綠色葉面積對籽粒產(chǎn)量的作用更大。本研究中， 從玉米生育后期， 各器官對籽粒的貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為前茬小麥秸稈還田輪作玉米高于傳統(tǒng)翻耕處理， 尤其是前茬小麥 25 cm高茬等量秸稈覆蓋免耕（NTS）對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最大， 說明小麥秸稈還田處理可促進(jìn)各器官干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移，特別是覆蓋免耕的作用最大。同時， 傳統(tǒng)耕作處理各器官對籽粒的貢獻(xiàn)率最低， 一是因為葉片的早衰（如 CT處理）， 影響后期光合產(chǎn)物的形成， 進(jìn)而影響產(chǎn)量； 二是可能由于植株體內(nèi)養(yǎng)分不足（秸稈還田可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量［14-15］）和“源”與“庫”關(guān)系不協(xié)調(diào)，最終表現(xiàn)為“源”向籽粒“庫”轉(zhuǎn)移光合產(chǎn)物較少， 進(jìn)而明顯影響產(chǎn)量的提高； 三是可能由于單一的地膜覆蓋往往造成玉米根區(qū)極端高的土壤溫度， 特別是玉米吐絲開花至灌漿期， 導(dǎo)致玉米根系早衰， 影響產(chǎn)量［16］。這一結(jié)果目前在國內(nèi)外還未見報道， 有待進(jìn)一步探討。

從熱量平衡分析得知， 由于秸稈覆蓋減少了蒸發(fā)耗水， 從而增大了土壤濕度［17-18］， 另外， 土壤含水量高低直接影響熱量的傳遞。本研究中， 前茬小麥秸稈還田可優(yōu)化土壤溫度、濕度［19］， 達(dá)到優(yōu)化輪作玉米的干物質(zhì)分配規(guī)律， 使得前茬小麥秸稈還田促進(jìn)了后茬玉米各營養(yǎng)器官干物質(zhì)向籽粒的運(yùn)轉(zhuǎn)；同時， 提高了穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素，特別是覆蓋免耕處理的穗數(shù)明顯高于其他處理， 提高了玉米的雙穗率， 而傳統(tǒng)耕作處理的穗數(shù)明顯低于秸稈還田， 其原因還需進(jìn)一步研究。因而， 前茬小麥秸稈還田提高了后茬玉米的籽粒產(chǎn)量， 兩年度高于傳統(tǒng)處理 11.3%～17.5%， 前茬小麥高茬收割免耕提高了收獲指數(shù)， 較傳統(tǒng)耕作高 5.4%～8.4%， 并且隨著少耕輪作年限的延長， 收獲指數(shù)的提高作用更明顯。

玉米干物質(zhì)積累、分配及轉(zhuǎn)移是由自身生理生化變化所決定， 同時又受土壤營養(yǎng)狀況的影響， 個體干物質(zhì)在各器官中積累與分配均隨生長中心的轉(zhuǎn)移而變化。本研究的輪作倒茬可優(yōu)化土壤微生物種群結(jié)構(gòu)、維持土壤微生物的多樣性， 給土壤提供較好的植物多樣性， 對其土壤酶活性有較好的影響，改變了玉米個體的營養(yǎng)狀況， 有利于玉米生長， 從而使干物質(zhì)的分配及轉(zhuǎn)運(yùn)量不同， 其實質(zhì)就是對玉米植株個體代謝強(qiáng)度的影響， 但對“源”與“庫”關(guān)系的影響還需進(jìn)一步研究， 是未來玉米栽培研究的重點方向之一。

4 結(jié)論

免耕小麥秸稈還田可優(yōu)化輪作玉米干物質(zhì)的積累與分配特性， 提高玉米葉、莖、鞘對籽粒的貢獻(xiàn)率， 較傳統(tǒng)耕作處理“源與庫”關(guān)系更加協(xié)調(diào)。前茬小麥秸稈還田有利于后茬玉米產(chǎn)量和收獲指數(shù)的提高，其中秸稈還田覆蓋結(jié)合免耕（NTS）對后茬玉米的增產(chǎn)效果更高， 其高產(chǎn)主要歸因于穗粒數(shù)的提高。小麥秸稈還田輪作玉米是本試區(qū)玉米可持續(xù)生產(chǎn)的可行模式， 其中前茬小麥秸稈覆蓋結(jié)合免耕（NTS）可作為綠洲灌區(qū)優(yōu)化后茬玉米干物質(zhì)累積規(guī)律及獲得高產(chǎn)的理想耕作措施。

References

［1］戴景瑞， 鄂立柱.我國玉米育種科技創(chuàng)新問題的幾點思考.玉米科學(xué)， 2010， 18（1）∶ 1-5 Dai J R， E L Z.Scientific and technological innovation of maize breeding in China.Maize Sci， 2010， 18（1）∶ 1-5 （in Chinese with English abstract）

［2］盧秉林， 包興國， 張久東， 胡志橋， 楊新強(qiáng)， 曹衛(wèi)東， 楊文玉，李全福.河西綠洲灌區(qū)玉米與綠肥間作模式對作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響.中國土壤與肥料， 2014， （2）∶ 67-71 Lu B L， Bao X G， Zhang J D， Hu Z Q， Yang X Q， Cao W D， Yang W Y， Li Q F.Effects of different intercropping systems of corn and green manure on crop yield and economic benefit in Hexi Oasis Irrigation.China Soils Fert， 2014， （2）∶ 67-71 （in Chinese with English abstract）

［3］G??b T， ?cigalska B， ?abuz B.Effect of crop rotation on the root system morphology and productivity of triticale （× Triticosecale Wittm）.J Agric Sci， 2014， 152∶ 642-654

［4］Grandy A S， Porter G A， Erich M S.Organic amendment and rotation crop effects on the recovery of soil organic matter and aggregation in potato cropping systems.Soil Sci Soc Am J， 2002， 66∶1311-1319

［5］李明， 李文雄.玉米產(chǎn)量形成與源庫關(guān)系.玉米科學(xué)， 2006，14（2）∶ 67-70 Li M， Li W X.Relationship between maize yield formation and source-sink.Maize Sci， 2006， 14（2）∶ 67-70 （in Chinese with English abstract）

［6］Monneveux P， Quillerou R， Sanchez1 C， Lopez-Cesati J.Effect of zero tillage and residues conservation on continuous maize cropping in a subtropical environment.Plant Soil， 2006， 279∶95-105

［7］Sun H Y， Shao L W， Liu X W， Miao W F， Chen S Y， Zhang X Y.Determination of water consumption and the water-saving potential of three mulching methods in a jujube orchard.Eur J Agron，2012， 43∶ 87-95

［8］楊國虎， 李建生， 羅湘寧， 王承蓮.干旱條件下玉米葉面積變化及地上干物質(zhì)積累與分配的研究.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2005， 33（5）∶ 27-32 Yang G H， Li J S， Luo X N， Wang C L.Studies on leaf area change and above-ground dry material accumulation and distribution of maize in different droughts.J Northwest A&F Univ（Nat Sci Edn）， 2005， 33（5）∶ 27-32 （in Chinese with English abstract）

［9］Bidinger F， Musgrave R， Fischer R.Contribution of stored pre-anthesis assimilate to grain yield in wheat and barley.Nature，1977， 270∶ 431-433

［10］駱蘭平， 于振文， 王東， 張永麗， 石玉.土壤水分和種植密度對小麥旗葉光合性能和干物質(zhì)積累與分配的影響.作物學(xué)報，2011， 37∶ 1049-1059 Luo L P， Yu Z W， Wang D， Zhang Y L， Shi Y.Effects of planting density and soil moisture on flag leaf photosynthetic characteristics and dry matter accumulation and distribution in wheat.Acta Agron Sin， 2011， 37∶ 1049-1059 （in Chinese with English abstract）

［11］李青軍， 張炎， 胡偉， 孟鳳軒， 馮廣平， 胡國智， 劉新蘭.氮肥運(yùn)籌對玉米干物質(zhì)積累、氮素吸收分配及產(chǎn)量的影響.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2011， 17∶ 755-760 Li Q J， Zhang Y， Hu W， Meng F X， Feng G P， Hu G Z， Liu X L.Effects of nitrogen management on maize dry matter accumulation， nitrogen uptake and distribution and maize yield.Plant Nutr Fert Sci， 2011， 17∶ 755-760 （in Chinese with English abstract）

［12］農(nóng)夢玲， 魏貴玉， 李伏生.不同時期根區(qū)局部灌溉對玉米干物質(zhì)積累和水氮利用的影響.玉米科學(xué)， 2012， 20（5）∶ 115-120 Nong M L， Wei G Y， Li F S.Effect of partial root-zone irrigation at different growth stages on dry mass accumulation and water and nitrogen use of maize.Maize Sci， 2012， 20（5）∶ 115-120 （in Chinese with English abstract）

［13］李利利， 張吉旺， 董樹亭， 劉鵬， 趙斌， 楊今勝.不同株高夏玉米品種同化物積累轉(zhuǎn)運(yùn)與分配特性.作物學(xué)報， 2012， 38∶1080-1087 Li L L， Zhang J W， Dong S T， Liu P， Zhao B， Yang J S.Characteristics of accumulation， transition and distribution of assimilate in summer maize varieties with different plant height.Acta Agron Sin， 2012， 38∶ 1080-1087 （in Chinese with English abstract）

［14］Monneveux P， Quillerou E， Sanchez1 C， Lopez-Cesati J.Effect of zero tillage and residues conservation on continuous maize cropping in a subtropical environment.Plant Soil， 2006， 279∶ 95-105

［15］Roldan A， Carabaca F， Hernandez M T， Garcia C， Sanchez-Brito C， Velasquez M， Tiscareno M.No-tillage， crop residue additions and legume cover cropping effects on soil quality characteristics under maize in Patzcuaro watershed （Mexico）.Soil Till Res， 2003，72∶ 65-73

［16］Sekhon N， Hira G， Sidhu A， Thind S.Response of soybean （Glycine max Mer.） to wheat straw mulching in different cropping seasons.Soil Use Manage， 2005， 21∶ 422-426

［17］李靜靜， 李從鋒， 李連祿， 丁在松， 趙明.苗帶深松條件下秸稈覆蓋對春玉米土壤水溫及產(chǎn)量的影響.作物學(xué)報， 2014， 40∶1787-1796 Li J J， Li C F， Li L L， Ding Z S， Zhao M.Effect of straw mulching on soil temperature， soil moisture and spring maize yield under seedling strip subsoiling.Acta Agron Sin， 2014， 40∶1787-1796 （in Chinese with English abstract）

［18］朱自璽， 方文松， 趙國強(qiáng)， 鄧天宏， 付祥軍.麥秸和殘茬覆蓋對夏玉米農(nóng)田小氣候的影響.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2000， 18（2）∶19-24 Zhu Z X， Fang W S， Zhao G Q， Deng T H， Fu X J.Effects of straw and residue mulching on microclimate of summer corn field.Agric Res Arid Areas， 2000， 18（2）∶ 19-24 （in Chinese with English abstract）

［19］Chai Q， Yu J H， Yin W， Zhao C， Hu F L， Gan Y T.Integrated double-mulching practices optimizes soil temperature and improves soil water utilization in arid environments.In∶ Proceedings of the 5th International Symposium for Farming Systems Design.Mentpellier， France∶ European Society for Agronomy， 2015.pp 31-32

DOI：10.3724/SP.J.1006.2016.00751

*通訊作者（

Corresponding author）∶ 柴強(qiáng)， E-mail∶ chaiq@gsau.edu.cn

收稿日期Received（）∶ 2015-11-07； Accepted（接受日期）∶ 2016-03-02； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）∶ 2016-03-11.

Effects of Wheat Straw Returning Patterns on Characteristics of Dry Matter Accumulation， Distribution and Yield of Rotation Maize

YIN Wen**， FENG Fu-Xue**， ZHAO Cai， YU Ai-Zhong， CHAI Qiang*， HU Fa-Long， and GUO Yao
Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science/Agronomy College， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China

Abstract：Research on the response of dry matter accumulation， distribution and yield of crops to previous straw returning usually plays an important role for optimizing cropping systems.In this investigation， a field experiment was carried out in typical oasis irrigation region， to determine the characteristics of dry matter distribution and yield of rotated maize with four previous wheat straw treatments， including 25 cm no tillage with straw standing （NTSS）； 25 cm no tillage with straw covering （NTS）； 25 cm tillage with straw incorporation （TIS）； and conventional tillage （CT）.The results showed that， compraed with CT， NTSS， NTS， TIS significantly increased dry matter accumulation by an average of 4.8% to 12.7% after maize heading stage in two years； and improved contribution rate to grain yield （i.e.GCR） of maize by an average of 12.8% to 25.0% from leaf， 6.3% to 11.3% from stem，and 18.3% to 78.4% from sheath， respectively.Especially， NTS had more improvement than NTSS， TIS.The grain yield of maize was 11.3% to 17.5% higher in the three straw returning treatments than in CT check.NTS exhibited the most significant effect of improving yield， reaching 13 470 and 13 274 kg ha-1in two study years， which was 5.6% to 9.0% higher than that of TIS due to the increase of kernel number per spike.Meanwhile， NTS had the best effect on increasing harvest index， which was increased by 6.4% to 8.4% during the two study years， and resulted in a high grain yield.Our results showed that NTS treatment is recommended as the best feasible cultural method to optimize dry matter accumulation， distribution and obtain high yield for rotatedmaize in the oasis irrigation region.

Keywords：Straw returning； Rotation； Dry matter distribution； Yield； Harvest index