東北春玉米高產(chǎn)與養(yǎng)分高效綜合管理

王永軍，呂艷杰，劉慧濤，邊少鋒，王立春

東北春玉米高產(chǎn)與養(yǎng)分高效綜合管理

王永軍1,2，呂艷杰1,2，劉慧濤1，邊少鋒1，王立春1,2

（1吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/玉米國家工程實驗室，長春 130033；2吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長春 130118）

東北春玉米區(qū)是我國最大的玉米產(chǎn)區(qū)，主要包括黑、吉、遼三省和內(nèi)蒙古東部（赤峰、通遼、呼倫貝爾和興安盟），常年種植面積約15 732萬hm2，總產(chǎn)量為10 335萬t左右，分別占全國玉米總播種面積的37.3%和總產(chǎn)的40.2%[1]，對保障國家糧食安全具有無可替代的作用[2-3]。在當(dāng)今世界人口迅速增長、農(nóng)業(yè)用地數(shù)量與質(zhì)量矛盾日益突出的全球背景下，糧食總產(chǎn)進一步增加必須依靠單產(chǎn)水平的不斷提高[4-6]。然而，東北黑土地農(nóng)田長期玉米連作，產(chǎn)量不斷提高主要依賴化肥大量投入，有機物料投入嚴重不足，土壤“重用輕養(yǎng)”，導(dǎo)致耕層結(jié)構(gòu)劣化、水肥保供能力急劇下降，土壤質(zhì)量退化嚴重，土地產(chǎn)出效率和農(nóng)業(yè)投入品的資源利用效率長期處于較低水平[2-3, 6-7]。面對上述問題與挑戰(zhàn)，探索產(chǎn)量和資源效率協(xié)同提高的關(guān)鍵過程、驅(qū)動機制及調(diào)控途徑，既是作物栽培學(xué)領(lǐng)域的基本內(nèi)涵，又是常話常新的研究熱點。

玉米產(chǎn)量形成過程是一個作物群體生產(chǎn)過程[8-10]，毫無疑問也是主要針對高產(chǎn)和資源高效這一矛盾協(xié)調(diào)統(tǒng)一的生產(chǎn)系統(tǒng)綜合管理過程。因此，除品種、氣候、病蟲草害防控與非生物災(zāi)害消減等產(chǎn)量形成與保護因素外，種植密度和養(yǎng)分管理是玉米栽培學(xué)中最活躍的兩大因素。氮、磷、鉀三元素是玉米生產(chǎn)過程中最重要的大量元素，其吸收與利用直接影響作物生長發(fā)育狀況，進而影響產(chǎn)量與效率[2, 11]，歷來受到國內(nèi)外廣大學(xué)者的廣泛關(guān)注。

發(fā)達國家以土壤培肥為核心的有機物料因地制宜還田與輪耕休閑技術(shù)無疑是黑土地持續(xù)利用的有效途徑[3,12]，但不適于我國必須保證糧食持續(xù)增產(chǎn)、農(nóng)民不斷增收的基本國情。前人不斷探索和優(yōu)化適于不同生態(tài)類型區(qū)的種植模式和養(yǎng)分綜合管理方式，能夠同步實現(xiàn)大幅度提高谷物產(chǎn)量、養(yǎng)分資源利用效率和保護環(huán)境[7,10,13-16]。這些相關(guān)研究成果大面積應(yīng)用，在相當(dāng)長一段時期內(nèi)，為我國高強度連作條件下的糧食增產(chǎn)、提質(zhì)增效和環(huán)境友好等多目標協(xié)調(diào)統(tǒng)一提供了有力的科技支撐。

由于作物生長發(fā)育與環(huán)境因子的互作關(guān)系，玉米生產(chǎn)過程具有鮮明的區(qū)域特色[17-19]。種植業(yè)追求的高產(chǎn)高效目標，實質(zhì)上是更加高效、精確地匹配品種和環(huán)境因子，并進行有效技術(shù)措施干預(yù)的綜合結(jié)果。我國東北春玉米區(qū)自南向北的積溫隨緯度增加逐漸降低，適宜熟期品種的選擇極其重要[20]，而自東向西隨經(jīng)度梯度變化自然降水逐漸減少，由濕潤和半濕潤雨養(yǎng)區(qū)漸次向半干旱灌溉區(qū)過度，水分管理成為玉米生產(chǎn)中最重要的調(diào)控技術(shù)措施[21-22]。與我國其他主產(chǎn)區(qū)圍繞品種選擇、群體調(diào)控、耕作措施、養(yǎng)分及水分管理等[23-27]方面，開展的不同種植模式玉米高產(chǎn)與養(yǎng)分高效研究相比，東北春玉米的種植模式多樣性更強，對適于不同生態(tài)類型區(qū)高產(chǎn)與養(yǎng)分高效技術(shù)的需求更加迫切，但研究進展卻相對薄弱。

吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米栽培生理生態(tài)研究團隊，自“九五”以來，多年堅持立足東北區(qū)，圍繞高產(chǎn)群體質(zhì)量提升、土壤肥沃耕層構(gòu)建、養(yǎng)分與水分資源高效管理[2-3, 12, 22]，致力于玉米“SPA（土壤-作物-氣候）”系統(tǒng)綜合管理理論與技術(shù)創(chuàng)新，在逐步破解玉米高產(chǎn)、高效、綠色發(fā)展的理論與技術(shù)難題方面，取得了較大的研究進展。本欄目以“東北春玉米高產(chǎn)與養(yǎng)分高效綜合管理”專題的形式刊發(fā)4篇文章，其中，《減源對不同密度春玉米開花后干物質(zhì)及氮、磷、鉀積累轉(zhuǎn)運的影響》針對當(dāng)前玉米密植增產(chǎn)中群體調(diào)控與氮磷鉀養(yǎng)分吸收、利用這一重要關(guān)系，通過葉源調(diào)控手段，解析了高密度玉米群體葉片冗余特征，發(fā)現(xiàn)適度調(diào)減葉源能夠促進營養(yǎng)器官干物質(zhì)和氮、磷、鉀營養(yǎng)元素向籽粒的轉(zhuǎn)運，顯著提高籽粒產(chǎn)量，是春玉米進一步高產(chǎn)和養(yǎng)分高效的有效途徑。《綜合農(nóng)學(xué)管理模式對春玉米產(chǎn)量和養(yǎng)分累積特征的影響》針對東北半濕潤雨養(yǎng)區(qū)不同栽培方式、種植密度和肥料運籌等主要栽培措施整合的管理模式，研究了綜合農(nóng)學(xué)管理模式下對春玉米產(chǎn)量和養(yǎng)分累積特征的影響，提出了合理增密（70 000株/hm2）、優(yōu)化化肥用量（N、P2O5、K2O分別為225 、90、90 kg·hm-2）和施用時期、增施有機肥（15 000 kg·hm-2）、補充中微肥（150 kg·hm-2），結(jié)合土壤深松，實現(xiàn)了產(chǎn)量和養(yǎng)分效率協(xié)同提高?！稏|北半干旱區(qū)滴灌施肥條件下高產(chǎn)玉米干物質(zhì)與養(yǎng)分積累分配特性》一文針對東北半干旱區(qū)覆膜滴灌施肥條件下不同栽培模式，由于覆膜改變了玉米生長發(fā)育，其養(yǎng)分吸收利用特征亦發(fā)生相應(yīng)變化，滴灌施肥異于常規(guī)施肥的科學(xué)問題，闡明了不同栽培模式玉米干物質(zhì)與養(yǎng)分積累動態(tài)、轉(zhuǎn)運與分配的調(diào)控效應(yīng)及其與產(chǎn)量形成之間的關(guān)系，為東北半干旱區(qū)玉米滴灌施肥高產(chǎn)高效栽培提供了參考依據(jù)。為進一步確定東北半干旱區(qū)玉米覆膜滴灌條件下的適宜磷肥用量，通過作物產(chǎn)量與磷素吸收利用、土壤磷濃度變化和收支平衡等角度綜合分析，《覆膜滴灌條件下基于玉米產(chǎn)量和土壤磷素平衡的磷肥適用量研究》一文系統(tǒng)比較了不同磷肥用量的綜合效應(yīng)，得出磷肥優(yōu)化量參考值為88—97 kg·hm-2，兼顧了高產(chǎn)和土壤磷素平衡，為區(qū)域玉米水肥一體化技術(shù)的發(fā)展提供了依據(jù)。希望上述論文的發(fā)表能夠起到拋磚引玉的作用，帶動更多科技工作者開展東北區(qū)春玉米高產(chǎn)高效相關(guān)理論與技術(shù)研究，促進區(qū)域玉米生產(chǎn)科技水平提升，助力“東北糧倉”建設(shè)。

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Integrated Management of High-yielding and High Nutrient Efficient Spring Maize in Northeast China

WANG Yongjun1, 2, Lü Yanjie1, 2, LIU Huitao1, BIAN Shaofeng1, Wang Lichun1, 2

(1Institute of Agricultural Resources and Environment, Jilin Academy of Agricultural Sciences/State Engineering Laboratory of Maize, Changchun 130033;2College of Agronomy, Jilin Agricultural University, Changchun 130118)

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.004

2019-10-03；

2019-10-14

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0300103，2017YFD0300603）、吉林省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（CXGC2017JQ006）、國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-02-16）

王永軍，Tel：0431-87063941；E-mail：yjwang2004@126.com

（責(zé)任編輯 楊鑫浩）