免耕覆蓋有效提高夏玉米產(chǎn)量及水氮利用效率

田肖肖，呂慎強，張亮，李娜，孫曉，景建元，王林權(quán)*，李厚華

免耕覆蓋有效提高夏玉米產(chǎn)量及水氮利用效率

田肖肖1，呂慎強1，張亮1，李娜1，孫曉1，景建元1，王林權(quán)1*，李厚華2

（1 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100；2 陜西省漢中市農(nóng)科所，陜西漢中 723002）

【目的】在旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，保護性耕作因具有保持水土、增產(chǎn)增收的優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注，但其效應(yīng)因地域環(huán)境、氣候條件和栽培體系而異。本研究比較了半濕潤易旱區(qū)旋耕壟作、免耕和免耕覆蓋 3 種保護性耕作方式對夏玉米產(chǎn)量及水、氮利用效率的影響，為本地區(qū)篩選優(yōu)化保護性耕作方式提供技術(shù)支撐。 【方法】試驗于 2014 年和 2015 年 6～10 月份在陜西關(guān)中地區(qū)進行。采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為旋耕壟作 (RT)、免耕 (NT)和免耕覆蓋 (NTM) 3 種保護性耕作方式；副區(qū)為施氮 (N230) 和不施氮 (N0) 2 個施氮處理。 【結(jié)果】1) 與免耕和旋耕壟作相比，免耕覆蓋處理可提高夏玉米耕層土壤生育期內(nèi)含水量，降低高溫季節(jié)耕層土壤溫度，具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，兩年籽粒產(chǎn)量平均值的增幅分別為 13.2% 和 41.8%；2) 與旋耕壟作相比，免耕和免耕覆蓋處理可顯著降低夏玉米耗水量、增加地上部吸氮量，提高夏玉米的水、氮利用效率。其中，免耕和免耕覆蓋的水分利用效率較旋耕壟作分別顯著增加 7.1 和 10.3 kg/(hm2· mm)，氮肥利用率分別增加 3.8 百分點和 10.1 百分點；3) 與不施氮相比，施氮能夠促進夏玉米生長，提高地上部吸氮量、產(chǎn)量及水分利用效率，施氮各處理籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的平均值較不施氮處理顯著提高 49.5% 和 50.5%。 【結(jié)論】免耕和免耕覆蓋尤其是免耕覆蓋可有效調(diào)節(jié)土壤水熱變化，解決本地區(qū)夏玉米生產(chǎn)中苗期干旱少雨導(dǎo)致的土壤水分匱乏問題，提高夏玉米籽粒產(chǎn)量及水氮利用效率。

夏玉米；耕作；氮；水分利用效率；氮肥利用率

我國西北地區(qū)降水稀少且分布不均，水土流失問題嚴重[1]。干旱缺水與水土流失成為限制旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境改善的關(guān)鍵因素[2]。為了保護環(huán)境和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保護性耕作受到廣泛關(guān)注[3–6]。一般認為，保護性耕作是指在盡可能減少土壤擾動的前提下，通過改變微地形、土壤物理性狀和增加地表覆蓋等技術(shù)手段，用以保持水土和培肥地力的一種綜合技術(shù)體系，其主要形式包括壟作、少免耕、深松以及殘茬、秸稈覆蓋等[5, 7–8]。

大部分研究集中在保護性耕作方式的保墑蓄水和增產(chǎn)增收效應(yīng)上[9–12]，而有關(guān)不同保護性耕作方式和施氮處理對作物水、氮利用效率影響的研究較少[13]。此外，由于地域間氣候和耕作制度的差異，保護性耕作方式的表現(xiàn)也不盡相同。在黃土高原南部冬小麥種植區(qū)的保護性耕作試驗表明，相較于常規(guī)耕作方式，壟作具有一定的增產(chǎn)效果[14]；而在寧夏南部冬小麥種植區(qū)的試驗發(fā)現(xiàn)，壟作比傳統(tǒng)耕作方式減產(chǎn) 71%[15]。在冬小麥–春玉米輪作制度中試驗發(fā)現(xiàn)，無論何種施肥處理，作物產(chǎn)量和水分利用效率均表現(xiàn)為免耕大于翻耕[13]；而連續(xù) 6 年的春玉米種植試驗顯示，免耕玉米平均產(chǎn)量和水分利用效率，較翻耕分別提高 6.1% 和 9.7%[16]。因此，保護性耕作方式的篩選應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H生產(chǎn)情況，以期達到簡約栽培、環(huán)保高效的目的。

本文針對本地區(qū)夏玉米生產(chǎn)中水分不足等問題，通過 2 年大田試驗分析比較不同保護性耕作方式和施氮處理對夏玉米生育期內(nèi)耕層土壤水分和溫度、籽粒產(chǎn)量及水氮利用效率的影響，旨在為半濕潤易旱區(qū)篩選適宜的保護性耕作方式提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于 2014 年和 2015 年的 6～10 月在陜西省楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)教育部旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程重點實驗室灌溉試驗站 (E108°04′02″、N34°17′38″，海拔 520 m) 進行。該區(qū)域位于黃土高原南部，屬半濕潤易旱區(qū)，年均降雨量 550～600 mm，且主要集中在 7～9 月，年均氣溫 13℃。2014 年和 2015 年夏玉米實際生長時間分別為 111 d 和 115 d，總降雨量分別為 380.7 mm 和 278.2 mm，平均空氣相對濕度分別為 70.6% 和 71.4%，平均氣溫分別為 23.9℃ 和22.9℃ (圖 1)。

試驗地土壤類型為旱耕土墊人為土 (紅油土)。耕層土壤 (0—20 cm) 主要理化性質(zhì)：有機質(zhì)含量為17.30 g/kg，速效氮含量為 25.03 mg/kg，速效磷含量為 25.98 mg/kg，速效鉀含量為 138.67 mg/kg，全氮含量為 1.83 g/kg，全磷含量為 1.05 g/kg，全鉀含量為 19.03 g/kg，pH 為 8.07 (1∶2.5 土水比)。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗為田間小區(qū)試驗，小區(qū)面積為 20 m2(4 m × 5 m)。試驗采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為 3 種保護性耕作方式 (旋耕壟作、免耕和免耕覆蓋)，副區(qū)為 2 個施氮處理 (施氮和不施氮處理，即 N230 和 N0)，并設(shè)置3 次重復(fù)。施氮處理的施氮量為 230 kg/hm2。各處理均施用 P2O560 kg/hm2和 K2O 100 kg/hm2作為底肥。

玉米供試品種為秦龍 11。分別在 2014 年 6 月11 日和 2015 年 6 月 17 日進行播種，2014 年 10 月 1日和 2015 年 10 月 10 日收獲。供試肥料為尿素 (含N ≥ 46.6%)、過磷酸鈣 (含 P2O5≥ 16%) 和氯化鉀(含 K2O ≥ 60%)?；适┯玫木唧w時間為 2014 年 6月 16 日和 2015 年 7 月 3 日。在玉米拔節(jié)期進行第一次追肥，具體時間為 2014 年 8 月 4 日和 2015 年 8月 8 日；在玉米抽雄期進行第二次追肥，具體時間為 2014 年 8 月 15 日和 2015 年 8 月 17 日。

具體栽培措施為：

圖1 夏玉米生長季降雨、相對濕度及日均氣溫Fig. 1 Precipitation, relative humidity and daily average temperature in summer maize growing seasons

1) 旋耕壟作 (RT)前茬小麥?zhǔn)斋@后，對試驗小區(qū)進行旋耕滅茬作業(yè)，旋耕深度約為 10 cm。采用播種機 (2BYFSF-3 型) 適時播種 (播種深度約為 5 cm)，并于夏玉米拔節(jié)前人工起壟。磷、鉀肥作為底肥一次施入，氮肥分為三次分別作為基肥、拔節(jié)期追肥和抽雄期追肥施入 (各占施氮總量的 1/3)。施肥方式為溝施，開溝深度約為 10 cm，施入肥料后及時覆土。不施氮小區(qū)只施底肥，不施氮肥。適時噴施農(nóng)藥對夏玉米田間雜草和病蟲害進行防治。

2) 免耕栽培 (NT)前茬小麥?zhǔn)斋@后，不進行任何耕作，硬茬直播，留茬高度約為 15 cm。其他田間管理措施與上同。

3) 免耕覆蓋栽培 (NTM)播種后對免耕秸稈覆蓋 (NTM) 小區(qū)進行秸稈覆蓋 (秸稈長度約為 5 cm，用量為 5000 kg/hm2，來源為上茬作物冬小麥)。其他田間管理措施與上同。

1.3 測定指標(biāo)與方法

土壤水分：分別于夏玉米播種前和收獲后使用土鉆采集各處理 0—2 m 土壤樣品，每 20 cm 為一層，用以計算夏玉米的水分利用效率；并定期采集各處理耕層 (0—20 cm) 土壤，以觀測生育期耕層土壤水分動態(tài)。采集到的土壤樣品采用烘干法測定含水量。

土壤溫度：用直角溫度計測定夏玉米生育期內(nèi)耕層 (0—20 cm) 土壤溫度。

夏玉米籽粒產(chǎn)量：在玉米成熟后，每小區(qū)隨機采集 10 個玉米果穗，脫粒烘干后稱重計產(chǎn)，按照 14%的倉儲含水量標(biāo)準(zhǔn)換算成玉米籽粒產(chǎn)量。

植株全氮：在玉米成熟后每小區(qū)采集兩株具有代表性的玉米植株制成混合樣，烘干粉碎后用 H2SO4-H2O2消煮，連續(xù)流動分析儀 (AA3，BRAN + LUEBBE，Germany) 測定全氮，用以計算地上部吸氮量。

1.4 主要計算公式

土壤含水量的計算公式為：

式中：ω 為土壤干基含水量 (%)，m1為濕土質(zhì)量，m2為烘干土質(zhì)量。

農(nóng)田耗水量 (ETa) 的計算采用農(nóng)田水分平衡法，具體公式為：

式中：ETa為農(nóng)田耗水量 (mm)，I 為時段內(nèi)灌水量(mm)，P 為時段內(nèi)有效降水量 (mm)，U 為地下水通過毛管作用上移補給作物水量 (mm)，R 為地表徑流量 (mm)，F(xiàn) 為補給地下水量 (mm)，ΔW 為土壤儲水變化量，即土壤貯水消耗量。本試驗地地勢平坦，可視地表徑流為零；地下水埋深 4 m 以下，可視為地下水補給量為零；降水入滲深度不超過 2 m，可視深層滲漏為零，R、U、F 值可以忽略不計。

水分利用效率 (WUE) 按以下公式計算：

式中：WUE 為水分利用效率 [kg/(hm2·mm)]，GY 為籽粒干重 (kg/hm2)，ETa為農(nóng)田耗水量 (mm)。

地上部吸氮量 (kg/hm2) 的計算公式為：

地上部吸氮量 = 地上部生物量 × 植株全氮含量

氮肥利用率 (NUE) 采用差值法進行計算，具體計算公式為：

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2003 進行處理，應(yīng)用SAS 8.1 對數(shù)據(jù)進行裂區(qū)試驗設(shè)計方差分析和多重比較 (LSD 法)，所有圖采用 OriginPro 2015 制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方式對夏玉米籽粒產(chǎn)量的影響

耕作方式、施氮和生長季對夏玉米籽粒產(chǎn)量均具有顯著影響 (表 1)。與免耕和旋耕壟作相比，免耕覆蓋可顯著提高夏玉米籽粒產(chǎn)量。在 2014 和 2015生長季，3 種保護性耕作方式的夏玉米籽粒產(chǎn)量平均值表現(xiàn)為免耕覆蓋 > 免耕 > 旋耕壟作，各耕作處理間差異顯著。其中，免耕覆蓋處理的籽粒產(chǎn)量為6792 kg/hm2，相較于免耕的 6002 kg/hm2和旋耕壟作的 4789 kg/hm2，分別顯著增加 790 kg/hm2和 2003 kg/hm2，增產(chǎn)幅度為 13.2% 和 41.8%。

與不施氮 (N0) 相比，施氮 (N230) 可顯著提高夏玉米籽粒產(chǎn)量 (表 1)。2014 和 2015 生長季施氮各處理夏玉米籽粒產(chǎn)量的平均值為 7024 kg/hm2，與不施氮的 4698 kg/hm2相比，顯著提高 2326 kg/hm2，提升幅度為 49.5%。此外，2014 生長季夏玉米籽粒平均產(chǎn)量為 6330 kg/hm2，較 2015 生長季的 5392 kg/hm2，顯著增加 938 kg/hm2，增加幅度為 17.4% (表 1)。

2.2 不同處理方式對夏玉米耗水量的影響

耕作方式和生長季均對夏玉米水分消耗具有顯著影響，施氮的影響不顯著，且 3 者具有顯著的交互作用 (表 2)。3 種保護性耕作方式的農(nóng)田耗水量表現(xiàn)為免耕 < 免耕覆蓋 < 旋耕壟作，分別為 219 mm、221 mm 和 248 mm。其中，免耕和免耕覆蓋處理的夏玉米農(nóng)田耗水量要顯著低于旋耕壟作，但免耕和免耕覆蓋處理之間差異不顯著。相較于旋耕壟作，免耕和免耕覆蓋處理的夏玉米農(nóng)田耗水量分別降低29 mm 和 27 mm。

各施氮處理 (N230) 的農(nóng)田耗水量平均值為 231 mm，僅比不施氮的 227 mm 增加 4 mm，方差分析表明施氮對農(nóng)田耗水量影響不顯著。此外，與 2015 生長季的 211 mm 相比，2014 生長季夏玉米農(nóng)田耗水量為 248 mm，顯著增加 37 mm。

2.3 不同處理方式對夏玉米地上部吸氮量的影響

耕作方式、施氮和生長季對夏玉米地上部吸氮量均具有顯著影響，且三者具有顯著的交互作用 (表 3)。3 種保護性耕作方式的夏玉米地上部吸氮量表現(xiàn)為免耕覆蓋 > 免耕 > 旋耕壟作，且各耕作處理間差異顯著。其中，免耕覆蓋處理的夏玉米地上部吸氮量為107.0 kg/hm2，較免耕的 91.9 kg/hm2和旋耕壟作的71.2 kg/hm2，分別顯著提高 15.1 kg/hm2和 35.8 kg/hm2。

表1 耕作、施氮和生長季對夏玉米籽粒產(chǎn)量的影響Table1 Effect of tillage, nitrogen treatments and growing seasons on grain yields of summer maize

表2 耕作、施氮和生長季對夏玉米耗水量的影響Table2 Effect of tillage, nitrogen treatments and growing seasons on water consumption of summer maize

表3 不同處理方式夏玉米地上部吸氮量Table 3 Above-ground N uptake of summer maize under different treatments and growing seasons

與不施氮 (N0) 相比，施氮 (N230) 可顯著提高夏玉米地上部吸氮量。施氮各處理的地上部吸氮量平均值為 121.8 kg/hm2，比不施氮的 58.3 kg/hm2顯著提高 63.5 kg/hm2。此外，2014 生長季各處理地上部吸氮量的平均值為 98.3 kg/hm2，比 2015 生長季的 81.8 kg/hm2顯著增加 16.5 kg/hm2。

2.4 不同處理方式對夏玉米水分利用效率的影響

耕作方式和施氮及其交互作用均可顯著影響夏玉米的水分利用效率，而耕作方式與生長季，施氮與生長季之間無交互作用 (表 4)。3 種保護性耕作方式的水分利用效率表現(xiàn)為免耕覆蓋 > 免耕 > 旋耕壟作，各耕作處理之間差異顯著。免耕覆蓋處理的水分利用效率為 26.8 kg/(hm2·mm)，較免耕和旋耕壟作處理分別顯著增加 3.2 kg/(hm2·mm) 和 10.3 kg/(hm2·mm)；免耕較壟作增加了 7.1 kg/(hm2·mm)。

施氮能夠提高夏玉米的水分利用效率，施氮各處理水分利用效率的平均值為 26.8 kg/(hm2·mm)，與不施氮的處理相比，顯著提高 9.0 kg/(hm2·mm)。2014 和 2015 的水分利用效率差異不顯著。

2.5 不同處理方式對夏玉米氮肥利用率的影響

耕作和生長季及其交互作用可顯著影響夏玉米氮肥利用率 (表 5)。3 種耕作方式的夏玉米氮肥利用率表現(xiàn)為免耕覆蓋 > 免耕 > 旋耕壟作。免耕覆蓋處理的氮肥利用率為 33.1%，較免耕和旋耕壟作的分別顯著增加 6.3 和 10.1 百分點。

表4 不同處理和生長季夏玉米水分利用效率Table 4 Water use efficiency of summer maize under different treatments and growing seasons

表5 不同耕作和生長季夏玉米氮肥利用率Table5 Nitrogen use efficiency of summer maize under different tillage and growing seasons

由于降雨等氣候因素的影響，2014 生長季各處理氮肥利用率的平均值要顯著高于 2015 生長季。其中，2014 生長季的氮肥利用率為 32.1%，相較于2015 年的顯著提高 9.0 個百分點。

2.6 不同處理方式對耕層土壤水分和溫度的影響

由于施氮和生長季對耕層土壤水分和溫度影響較小，本文只分析討論耕作方式對夏玉米耕層土壤水分和溫度的影響。

在夏玉米生育期內(nèi)，3 種保護性耕作方式耕層土壤水分動態(tài)整體表現(xiàn)為免耕覆蓋 > 免耕、旋耕壟作(圖 2)。其中，免耕覆蓋處理與免耕、旋耕壟作間土壤含水量的差異主要發(fā)生在玉米拔節(jié)期之前；在玉米拔節(jié)期以后，這種差異逐漸減小。這主要是因為在夏玉米拔節(jié)期以后降水增多，且免耕和免耕覆蓋小區(qū)殘茬秸稈分解加快，使各耕作方式土壤含水量之間的差異逐漸減少。

相較于旋耕壟作，免耕和免耕覆蓋處理表現(xiàn)出較好的保持土壤水分的能力。在 2014 和 2015 夏玉米生長季，旋耕壟作土壤含水量較低且變化急劇，免耕和免耕覆蓋的土壤含水量較高且變化平穩(wěn)。其中，2014 和 2015 生長季免耕覆蓋處理的土壤含水量變幅分別為 15.8%～26.2% 和 11.5%～23.2%，免耕為 13.7%～25.2% 和 9.6%～22.8%，旋耕壟作為9.0%～25.1% 和 7.6%～21.0%。

與旋耕壟作相比，免耕和免耕覆蓋處理表現(xiàn)出降低土壤耕層溫度的效應(yīng) (圖 2)。其中，免耕覆蓋處理降低地溫的效果更為明顯，免耕次之。免耕和免耕覆蓋處理的降溫效應(yīng)主要表現(xiàn)在夏玉米苗期，在夏玉米拔節(jié)期以后這種降溫效應(yīng)逐漸減弱，各處理耕層土壤溫度之間相差不大。這主要是因為隨著夏玉米生育時期的推進，作物殘茬和秸稈逐漸分解，加之農(nóng)田郁閉度增加，太陽對地面的輻射逐漸減少，此時土壤溫度的變化主要受氣溫的影響，使各耕作處理之間土壤溫度的差異進一步變小。

圖2 夏玉米生育期內(nèi)耕層土壤含水量、土壤溫度動態(tài)變化Fig. 2 Soil moisture and temperature variations in 0–20 cm layer during the growth period of summer maize[注（Note）：RT—旋耕壟作 Rotary and ridge tillage；NT—免耕 No-tillage；NTM—免耕覆蓋 No-tillage with mulching；數(shù)值為各耕作方式2 個施氮量平均值，誤差棒代表標(biāo)準(zhǔn)差 Data are mean of different nitrogen applications in the tillage methods and error bars represent standard deviations.]

在 2014 和 2015 夏玉米生長季，旋耕壟作處理下的土壤溫度較高且變化急劇，免耕和免耕覆蓋處理的土壤溫度較低且變化平穩(wěn)。其中，2014 和 2015 生長季旋耕壟作處理下的土壤溫度變化范圍分別為 18.7～37.4℃ 和 17.5～33.9℃，免耕為 18.7～35.3℃ 和 16.9～32.0℃，免耕覆蓋為 18.3～31.0℃ 和 17.5～29.6℃。

3 討論

耕作方式可調(diào)節(jié)土壤水肥氣熱，從而影響夏玉米產(chǎn)量和水氮利用效率[9, 11, 17]。相較于旋耕壟作，免耕和免耕覆蓋均可顯著提高夏玉米籽粒產(chǎn)量及水、氮利用效率，且免耕覆蓋的增產(chǎn)效果優(yōu)于免耕 (表 1)。其中，不論施氮與否，免耕覆蓋的產(chǎn)量和水分利用效率均顯著高于壟作；而免耕在不施氮 (N0) 條件下具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，在施氮 (N230) 時增產(chǎn)效應(yīng)不顯著 (表 6)。

免耕和免耕覆蓋的增產(chǎn)效應(yīng)主要歸功于免耕和免耕覆蓋具有調(diào)節(jié)土壤溫度和保水保墑的作用。玉米根系在地溫 20～24℃ 范圍內(nèi)生長最為適宜，夏玉米苗期土壤溫度較高時降低耕層土溫有利于根系深扎[18]。免耕和免耕覆蓋小區(qū)中殘茬和秸稈的存在可減少太陽對地面輻射，降低土壤溫度。免耕及免耕覆蓋處理均可降低 7 月份地溫，其中免耕覆蓋處理降溫效果更好，降幅達 5～8℃ (圖 2)。

表6 2014 和 2015 生長季不同處理夏玉米籽粒產(chǎn)量 (kg/hm2) 和水分利用效率 [kg/(hm2·mm)]Table6 Summer maize yield and water use efficiency (WUE) under different treatments in 2014 and 2015

殘茬和秸稈覆蓋物可減少夏玉米株間無效蒸發(fā)，促進植株對水分的利用。在夏玉米苗期 (7 月份)，免耕和免耕覆蓋小區(qū)中的殘茬和秸稈覆蓋物可有效抑制土壤水分蒸散，提高耕層土壤含水量，且免耕覆蓋優(yōu)于免耕處理 (圖 2)。其次，免耕和免耕覆蓋可改善土壤結(jié)構(gòu)[19]，增加降雨入滲率[20–21]和土壤儲水量[22–23]。夏玉米拔節(jié)期 (8 月初)至灌漿期 (9 月初)是當(dāng)?shù)亟涤昙?，免耕覆蓋處理的耕層土壤含水量要高于旋耕壟作，且變幅較小 (圖 2)，這有利于滿足玉米需水關(guān)鍵時期的水分需求。免耕覆蓋處理可減少棵間裸土蒸發(fā)，促進植株生長，增加植株蒸騰[24]，進而提高水分利用效率 (表 6)。

施肥對夏玉米籽粒產(chǎn)量和水分利用效率具有顯著影響 (表 1，表 4)。由于施氮可顯著增加夏玉米籽粒產(chǎn)量 (表 1)，而農(nóng)田耗水量增加不顯著 (表 2)，使得夏玉米水分利用效率顯著提高，且施氮和耕作方式間具有交互效應(yīng) (表 4)。此外，施氮可影響耕作處理的增產(chǎn)效果。在不施氮條件下，免耕和免耕覆蓋均具有顯著的增產(chǎn)效果；在施氮 230 kg/hm2條件下，免耕覆蓋處理增產(chǎn)效果顯著，而免耕不顯著 (表 6)。與籽粒產(chǎn)量相似，施氮亦可影響耕作處理對夏玉米水分利用效率的提升。在不施氮條件下，免耕和免耕覆蓋均可顯著提高夏玉米水分利用效率；在施氮230 kg/hm2條件下，免耕對水分利用效率的提升效果則受到降雨量的影響 (表 6)。

生長季降雨可顯著影響夏玉米籽粒產(chǎn)量及氮肥利用率 (表 1，表 5)。2014 夏玉米生長季降雨總量比2015 生長季多 102.5 mm，夏玉米籽粒產(chǎn)量較 2015生長季有顯著提高 (表 1)，2014 生長季氮肥利用率顯著高于 2015 生長季 (表 5)。這是由于降水可促進植株生長和氮素吸收利用 (表 4)，從而提高了氮肥利用率[25]。然而，2014 和 2015 生長季水分利用效率差異并不顯著 (表 3)。這與陳宇等[26]的研究結(jié)果一致，在降雨量為 250～450 mm 范圍內(nèi)，夏玉米的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素隨模擬降雨量增加而增大，但降雨量對水分利用效率影響較小。此外，本研究發(fā)現(xiàn) 2014生長季 3 種耕作方式的氮肥利用率差異不顯著，而2015 生長季免耕和免耕覆蓋的氮肥利用率顯著高于壟作。這主要是因為 2015 生長季降雨少，水分成為玉米生長和氮素吸收利用的主要限制因素，保水性能優(yōu)異的免耕覆蓋處理有利于植株生長和氮素吸收利用，從而提高了氮肥利用率。

4 結(jié)論

免耕和免耕覆蓋尤其是免耕覆蓋可有效調(diào)節(jié)土壤水熱變化，有利于解決本地區(qū)夏玉米生產(chǎn)中苗期干旱少雨導(dǎo)致的土壤水分匱乏問題，提高夏玉米籽粒產(chǎn)量及水氮利用效率，同時可解決秸稈焚燒問題。因此，可在關(guān)中平原及類似地區(qū)夏玉米生產(chǎn)中推廣免耕覆蓋技術(shù)。

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No-tillage with straw mulching could increase grain yield, water and nitrogen use efficiencies of summer maize

TIAN Xiao-xiao1, Lü Shen-qiang1, ZHANG Liang1, LI Na1, SUN Xiao1, JING Jian-yuan1, WANG Lin-quan1*, LI Hou-hua2
( 1 College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2 Hanzhong Agricultural Science Institute, Hanzhong, Shaanxi 723002, China )

【Objectives】Conservation tillage has been

wide attention in agriculture of arid and semiarid regions due to its advantages in conserving soil and water and increasing yield. But its effects vary owing to landscapes, climate condition and cultivation system. The aim of the study was to investigate the adaption of three conservation practices in the semi-humid and sensitive to drought area and to provide theoretical basis and technical foundation for selection and optimum of conservation tillage practices in similar areas. 【Methods】The experiment was conducted in Guanzhong Plain, Shaanxi, China from June 2014 to October 2015. The field experiment was in asplit-plot design, and three tillage methods, rotary and ridge tillage (RT), no-tillage (NT) and no-tillage with straw mulching (NTM) were assigned to the main plot and nitrogen levels (N230 and N0) were the subplot. 【Results】1) Compared to the NT and RT treatment, the average moisture contents in the cultivation layer (0–20 cm) of the NTM treatments in summer maize growing season were increased, the temperature was decreased and yields were increased significantly, and the average yields of the NTM treatments in the two years were increased (P<0.05) by 13.2% and 41.8% respectively. 2) The NT and NTM treatments could cut down water consumption, increase the amount of nitrogen uptake and improve the water and nitrogen use efficiencies ofsummer maize significantly. Compared to the RT treatment, the water use efficiencies of the NT and NTM treatments in the 2 years were increased by 7.1 and 10.3 kg/(hm2·mm) (P<0.05), respectively, and the nitrogen use efficiencies were increased by 3.8 and 10.1 percentage points (P<0.05), respectively. 3) Compared with the N0 treatment, the N230 treatment could promote growth of summer maize, and increase the amount of nitrogen uptake, grain yield and water use efficiency. The average of grain yield and water use efficiency for the N230 in the two years were increased by 49.5% and 50.5% (P<0.05), respectively. 【Conclusions】The no-tillage with straw mulching could increase grain yield, water and nitrogen use efficiencies and adapt to summer maize practice in the semi-humid and sensitive to drought areas.

summer maize; tillage; nitrogen; water use efficiency; nitrogen use efficiency

2016–07–25 接受日期：2016–12–06

國家科技支撐計劃項目地（2015BAC02B00）；國家自然科學(xué)基金項目（41371300, 41501310）資助。作者簡介：田肖肖（1990—），男，河北邯鄲人，碩士研究生，主要從事玉米栽培與水肥高效利用研究。

E-mail：tianxiaoxiao0516@163.com。 *通信作者 E-mail：linquanw@nwsuaf.edu.com