秸稈還田與氮肥減施對旱地春玉米產(chǎn)量及生理指標(biāo)的影響

張建軍，黨翼，趙剛，樊廷錄*，王磊，程萬莉，李尚中，王淑英，雷康寧，張朝偉*

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070;2.甘肅省旱作區(qū)水資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070)

秸稈還田以及氮肥使用方法是目前平衡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)[1]?；蕦ΡＷC糧食安全非常重要，特別是氮肥對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)高達(dá)30%～50%[2]。秸稈還田不僅可培肥地力，而且能提高土壤的抗旱保墑能力，對涵養(yǎng)土壤水分及提高作物產(chǎn)量等方面具有良好的作用[3]。同時(shí)，秸稈還田配施氮肥在解決旱作農(nóng)田“耕層變淺”“土壤緊實(shí)”“有效耕層土壤減少”等問題方面意義重大[4]。然而，為了有效應(yīng)對近年提出的到2020年化肥使用量零增長行動(dòng)方案及十九大報(bào)告中有關(guān)綠色生態(tài)循環(huán)發(fā)展理念，提出了合理利用有機(jī)養(yǎng)分資源，有機(jī)無機(jī)相結(jié)合，部分替代化肥減量綠色增效目標(biāo)及長期過量或不合理施肥導(dǎo)致的肥料利用率低和生態(tài)環(huán)境污染等問題成為農(nóng)業(yè)科技界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。減量施氮正是基于此背景下發(fā)展起來的一種高效施氮方式。已有研究表明：施入土壤中的氮肥50%以上通過氮素?fù)p失途徑進(jìn)入大氣和水體中，造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，如溫室效應(yīng)增加、水體富營養(yǎng)化等[5]。

秸稈還田在改善農(nóng)田土壤水分條件、土壤蓄水保墑能力和增加作物產(chǎn)量及穩(wěn)產(chǎn)性等方面已被許多研究所證實(shí)[6-7]。然而，秸稈在許多旱作區(qū)并沒有得到充分利用，特別是西北黃土旱塬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，玉米(Zeamays)秸稈數(shù)量及其養(yǎng)分資源量大，秸稈集中焚燒現(xiàn)象普遍，既污染了環(huán)境又浪費(fèi)了資源，如何依據(jù)地域特點(diǎn)，充分合理利用秸稈養(yǎng)分資源，是實(shí)現(xiàn)化肥減施綠色增效的重要途徑，必將成為未來西北黃土旱塬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)主流技術(shù)。

近年來學(xué)者們的研究集中在等量施氮水平下秸稈還田的培肥增產(chǎn)效應(yīng)[8-11]，而對隴東旱塬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)降水特征條件下，秸稈還田與減量施氮對旱地玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、生理指標(biāo)等方面的影響研究較少。因此，本研究針對隴東旱塬區(qū)季節(jié)性降水分配不均，自然降水與玉米需水錯(cuò)位的生產(chǎn)實(shí)際問題，研究秸稈還田與減量施氮對旱地春玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、水分利用及生理生態(tài)指標(biāo)的影響，旨在探明改變施肥方式對春玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)積累及生理指標(biāo)等方面的影響，為秸稈還田與氮肥減施在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)秸稈的循環(huán)利用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2016-2018年在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所鎮(zhèn)原旱地農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站(35°29′42″ N，107°29′36″ E)進(jìn)行，土壤類型為發(fā)育良好的覆蓋黑壚土。該區(qū)年均降水量540 mm，其中7-9月占60%，年蒸發(fā)量1532 mm，年均氣溫8.3 ℃，無霜期170 d，海拔1279 m，為暖溫帶半濕潤偏旱大陸性季風(fēng)氣候，屬典型的旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。2016、2017和2018年玉米生育期降水量分別為284.8、440.2和501.3 mm，但2017年正值玉米開花授粉和灌漿初期的7月中旬到下旬降水42.5 mm，較2016和2018年同期的103.3和137.7 mm分別減少58.9%和69.1%，干旱影響籽粒灌漿，玉米生理成熟比2016和2018年早8～10 d(表1)。

表1 2016-2018年玉米生育期及旬降水量Table 1 Precipitation during maize growth period in 2016-2018 (mm)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)6個(gè)處理：1)常規(guī)施氮(F，225 kg·hm-2)；2)秸稈還田(TS，9000 kg·hm-2)；3)F+TS； 4)80% F+TS；5)60% F+TS；6)CK，不施氮磷肥，不還田。3次重復(fù)，小區(qū)面積4.4 m×5.0 m=22.0 m2。種植方式為寬膜全地面覆蓋，地膜為普通聚乙烯膜，幅寬1.2 m，厚度0.01 mm。玉米品種先玉335，為耐密、抗逆性好的高產(chǎn)品種。種植行距55.0 cm，株距22.5 cm，8行區(qū)，密度7.5萬株·hm-2。4月下旬播種，人工穴播，每穴保1苗，8月下旬至9月上旬收獲。常規(guī)施氮 (當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶普遍用量) 和秸稈按試驗(yàn)設(shè)計(jì)用量[覆膜前人工粉碎3～5 cm，耕層 (0～25 cm) 翻壓還田]，磷肥 (含P2O516%的過磷酸鈣) 1000 kg·hm-2覆膜前一次性施入耕層 (0～25 cm)土壤，整個(gè)生育期不再追施氮肥。2016和2017年還田玉米秸稈氮含量分別為6.3和6.7 g·kg-1，其他栽培管理措施同一般高產(chǎn)田。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1測定方法 1)土壤水分測定：采用土鉆人工分層取土，烘干稱重法測定，分別在玉米播種和收獲時(shí)由地表向下依次取0～200 cm土層土壤，每20 cm作為一個(gè)取樣層，先稱濕土重，在105 ℃恒溫下烘干12 h后稱干土重，計(jì)算含水量(%)。

2)產(chǎn)量測定：收獲前，每小區(qū)選擇長勢均勻一致處作為采樣區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)按整行逐株取30株測產(chǎn)，脫粒后用谷物水分測定儀(PM-8188-A，北京布拉德科技發(fā)展有限公司)測定含水量，然后換算成標(biāo)準(zhǔn)含水量(14%)下的產(chǎn)量。另每小區(qū)取10株調(diào)查穗行數(shù)、行粒數(shù)，計(jì)算穗粒數(shù)，并測定百粒重。

3)干物質(zhì)積累量：在玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、收獲期各處理分別選取3株具有代表性植株的地上部分，置于樣品袋中于105 ℃烘箱殺青30 min，85 ℃烘至恒重，冷卻至室溫后用百分之一天平稱量。

4)光合參數(shù)測定：2018年于春玉米拔節(jié)期，從每個(gè)小區(qū)選擇長勢一致的植株3株，采用便攜式光合系統(tǒng)測定儀LI-6400，在晴天上午9:00-11:00，測定玉米功能葉葉片凈光合速率(photosynthetic rate,Pn)，同時(shí)得到氣孔導(dǎo)度(stomata conductance，Gs)、蒸騰速率(transpiration rate，Tr)、胞間二氧化碳濃度(intercellular CO2concentration，Ci)等光合參數(shù)，每片葉重復(fù)讀取3個(gè)觀測值，取其平均值作為1個(gè)測定值。

5)冠層溫度(canopy temperature，CT)：2018年于春玉米拔節(jié)期，采用國產(chǎn)BAU-1型手持式紅外測溫儀選擇晴朗無云的天氣測定冠層溫度，分辨率為0.1 ℃，響應(yīng)時(shí)間為2～3 s，測定時(shí)視場角取5°，手持測溫儀置于1.5 m高度左右，以30°瞄準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)中間的冠層，測定點(diǎn)為群體生長一致、有代表性的部位。為減少測定誤差, 每個(gè)小區(qū)重復(fù)測定30次，平均值作該次測定的CT值。

6)葉片葉綠素相對含量(soil and plant analyzer development，SPAD)測定：2018年于春玉米拔節(jié)期，選擇晴朗無陰雨的上午(9:00-11:00)，用SPAD分析儀(SPAD-5200)測定春玉米功能葉SPAD讀數(shù)值，每小區(qū)讀取25 次，取其平均值作為1個(gè)測定值。

1.3.2計(jì)算公式 1)作物生育期耗水量[12](evapotranspiration，ET，mm)：ET=W1-W2+P。式中:W1、W2分別為播種前和收獲后土壤貯水量(mm)，P為作物生育期降水量(mm)，通過campbell cr1000(美國)自動(dòng)氣象站記錄儀獲得。

2)作物水分利用效率[13](water use efficiency,WUE，kg·hm-2·mm-1)：WUE=Y/ET。式中：Y為含水量14%時(shí)玉米籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)，ET為作物耗水量(mm)。

3)土壤貯水量[14](soil water storage，W，mm)：W=10×h×a×b。式中:h為土層深度(cm)，a是土壤容重 (g·cm-3)，b是土壤質(zhì)量含水量(%)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、表格制作和作圖，采用DPS 7.01統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析(ANVOA)，利用LSD法多重比較(P=0.05和0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理玉米產(chǎn)量及水分利用效率變化

與常規(guī)施氮(F)及秸稈還田(TS)相比，秸稈還田配施不同比例氮肥在不同年份均能提高春玉米產(chǎn)量，但處理間存在一定差異(表2)。3年變化趨勢均表現(xiàn)為80% F+TS>60% F+TS>F+TS>F>TS>CK，產(chǎn)量高低與生育期降水量及降水時(shí)期有關(guān)(表1)。 80% F+TS、60% F+TS、F+TS、F、TS、CK平均產(chǎn)量分別為11899.5、11109.5、10825.5、10631.5、9536.0和8099.0 kg·hm-2，其中80% F+TS、60% F+TS、F+TS較F分別提高了11.9%、4.5%和1.8%，差異不顯著，較TS分別提高了24.8%、16.5%和13.5%，僅80% F+TS與TS差異顯著，較CK分別提高了46.9%、37.2%和33.7%，差異顯著。

在秸稈還田條件下，減量施氮與常規(guī)施氮相比，均能不同程度提高春玉米產(chǎn)量，差異不顯著，3年均以減氮 20%增產(chǎn)效果最佳，再進(jìn)一步增加減氮量，即減氮 40%，產(chǎn)量增加幅度減少，但仍高于常規(guī)施氮。80% F+TS、60% F+TS平均產(chǎn)量較F+TS分別增加9.9%和2.6%，差異不顯著，較CK增加46.9%和37.2%，差異顯著。

水分利用效率與產(chǎn)量變化趨勢一致，秸稈還田配施不同比例氮肥在不同年份均能提高春玉米水分利用效率，其變化順序?yàn)?0% F+TS>60% F+TS>F+TS>F>TS>CK，但處理間存在一定差異，其中80% F+TS、60% F+TS、F+TS平均水分利用效率較F和TS分別提高了13.7%、9.0%、5.1%和26.0%、20.8%、16.5%，較CK分別提高了52.4%、46.1%、40.8%。而對秸稈還田配施不同比例氮肥的80% F+TS、60% F+TS 來說，減氮均能提高不同年份水分利用效率，以減氮20%處理水分利用效率變化最為明顯，其次為減氮40%，均高于常規(guī)施氮處理，但同一年份處理間差異不顯著，其中80% F+TS、60% F+TS平均水分利用效率較F+TS分別提高了8.2%和3.7%。

2.2 不同處理玉米產(chǎn)量構(gòu)成變化

結(jié)果顯示(表2)：產(chǎn)量構(gòu)成中穗粒數(shù)不同年份均表現(xiàn)為秸稈還田配施不同比例氮肥高于秸稈(TS)和氮肥 (F)單施處理，其中80% F+TS、60% F+TS、F+TS平均穗粒數(shù)較F和TS分別增加了8.4%、4.9%、2.4%和12.6%、8.9%、6.3%，較CK提高了20.5%、16.5%、13.7%，而秸稈還田與不同比例氮肥配施較常規(guī)施氮均不同程度增加了穗粒數(shù)，相同年份差異不顯著，其中80% F+TS、60% F+TS平均穗粒數(shù)較F+TS分別提高了5.9%、2.4%。百粒重處理間變化不明顯，從平均值來看，其變化順序?yàn)?0% F+TS>60% F+TS>F+TS>F>TS>CK，其中80% F+TS和60% F+TS較 F+TS、F、TS、CK分別增加了2.9%、3.5%、9.1%、10.6%和1.6%、2.2%、7.8%、9.2%，而80% F+TS較60% F+TS增加了1.3%。

表2 不同處理玉米產(chǎn)量性狀及水分利用效率變化Table 2 Change of maize yield component and water use efficiency in different treatments

注：同列不同小寫字母表示在5%水平差異顯著,下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences at 5% level， the same below.

2.3 不同生育期0～2 m土層土壤貯水量變化

不同處理0～2 m土層土壤貯水量在玉米抽雄期和收獲期差異顯著，其他生育期差異不顯著(表3)。玉米生育前期(播種至苗期) 秸稈還田與覆膜的雙重保墑效應(yīng)可有效改善0～2 m土層土壤貯水量，秸稈還田較氮肥單施(F)土壤貯水量增幅為1.0%～3.0%，較CK增幅為2.5%～4.7%。玉米進(jìn)入拔節(jié)期后，耗水量逐漸增加，表現(xiàn)為各處理土壤貯水量均有所下降，秸稈還田表現(xiàn)出明顯的蓄水保墑效應(yīng)，較F處理增幅為1.5%～7.7%。抽雄期土壤貯水量的增加與階段降水量(拔節(jié)至抽雄降水309.4 mm)有關(guān)，仍然表現(xiàn)為秸稈還田處理具有較高的土壤貯水量。灌漿期是玉米籽粒形態(tài)建成的關(guān)鍵時(shí)期，也是耗水量最大時(shí)期，此時(shí)表現(xiàn)為秸稈還田與減氮20%和40%處理土壤貯水量低于常規(guī)施氮，差異不顯著，為80% F+TS、60% F+TS較F+TS土壤貯水量分別降低0.9%、3.5%。收獲期降水補(bǔ)充及灌漿后期玉米耗水量的減少，使各處理土壤貯水量得到恢復(fù)，差異顯著，其中80% F+TS 處理土壤貯水量顯著低于其他處理，較 60% F+TS、F+TS、F、TS、CK分別減少了0.8%、4.1%、5.5%和6.4%，其次為60% F+TS處理，較F+TS、F、TS、CK分別減少了3.3%、4.8%、5.7%和10.6%，土壤貯水量的降低與產(chǎn)量增加有關(guān)。

表3 不同生育時(shí)期0～2 m土層土壤貯水量變化(2018 年)Table 3 Change of soil water storage of 0-2 m soil layer in different duration period (2018) (mm)

2.4 不同處理玉米干物質(zhì)積累變化

圖1 不同生育時(shí)期平均干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)Fig.1 Dynamic of average dry-matter accumulation of different growing stage

從不同生育時(shí)期單株干物質(zhì)3年平均積累量來看(圖1)，其變化順序?yàn)?80% F+TS>60% F+TS>F+TS>F>TS>CK，其中80% F+TS處理苗期干物質(zhì)積累較其他處理增幅為31.1%～147.1%，拔節(jié)期為22.8%～123.6%，抽雄期為9.8%～68.5%，灌漿期為9.8%～68.5%，收獲期為8.2%～65.2%；60%F+TS苗期增幅為5.1%～88.5%，拔節(jié)期為5.5%～82.1%，抽雄期為6.8%～53.5%，灌漿期為3.4%～44.0%，收獲期為6.0%～52.7%。

2.5 不同處理玉米拔節(jié)期生理生態(tài)指標(biāo)變化

由表4可知，秸稈還田與不同比例氮肥配施較秸稈(TS)或氮肥(F)單獨(dú)施用能明顯增加春玉米拔節(jié)期凈光合速率，與CK差異顯著，其中80% F+TS、60% F+TS、F+TS較 F和TS 分別提高了20.5%、8.4%、4.8%和28.0%、17.1%、13.8%，較CK分別提高了140.1%、108.5%和100.6%。而秸稈還田與不同氮肥配施處理間變化順序?yàn)?0% F+TS>60% F+TS>F+TS，差異不顯著。其中80% F+TS較60% F+TS、F+TS分別增加了15.2%、19.7%，60% F+TS較F+TS增加了3.9%。氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率均表現(xiàn)為秸稈還田配施不同比例氮肥處理高于F和TS，其中氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率處理80% F+TS較F和TS分別提高了82.8%、45.0%、45.0%和96.3%、45.5%、46.8%，處理60% F+TS分別提高了58.6%、23.6%、25.0%和70.4%、24.0%、26.6%，處理F+TS分別提高了31.0%、16.0%、8.8%和40.7%、16.4%、10.1%，而不同氮肥配施比例間變化順序均為80% F+TS>60% F+TS>F+TS，其中氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率處理80% F+TS較60% F+TS和F+TS分別提高了15.2%、17.4%、16.0%和39.5%、25.0%、33.3%，處理60% F+TS較F+TS分別提高了21.0%、6.5%、14.9%。葉片葉綠素相對含量(SPAD)秸稈還田配施不同比例氮肥處理間差異不顯著，以80% F+TS處理最高，較60% F+TS、F+TS、F、TS、CK分別提高了5.8%、7.2%、8.7%、21.5%和22.9%，60% F+TS較F+TS、F、TS、CK分別提高了1.4%、2.8%、14.9%和16.1%。冠層溫度秸稈還田配施不同比例氮肥處理間差異不顯著，顯著高于TS和CK，以80% F+TS最高，其次為60% F+TS，其中80% F+TS較60% F+TS、F+TS、F、TS、CK分別提高了0.1%、0.8%、1.7%、4.5%和5.1%，處理60% F+TS較F+TS、F、TS、CK分別提高了0.7%、1.6%、4.4%和4.9%。

表4 不同處理玉米拔節(jié)期生理生態(tài)指標(biāo)變化(2018年)Table 4 Change of physiological and ecological indicator of jointing stage in different treatments (2018)

注：表中同列數(shù)據(jù)后對應(yīng)的不同大小寫字母分別表示1%和5%水平差異顯著。

Note: Different capital and lowercase letters in the same column indicate significant differences at 1% and 5% level， respectively.

3 討論

3.1 秸稈還田配施不同比例氮肥對春玉米干物質(zhì)積累及生理指標(biāo)的影響

光合作用是作物干物質(zhì)積累的主要來源，而干物質(zhì)是作物器官分化、產(chǎn)量形成的前提[15]。李廷亮等[16]研究認(rèn)為，增施氮肥可改善作物的光合性能，促進(jìn)干物質(zhì)積累，但超過一定量后增產(chǎn)效果不明顯。本研究結(jié)果表明，與F+TS相比，秸稈翻壓還田與減量20%～40%氮肥配施可以提高玉米不同生育時(shí)期干物質(zhì)積累量，以減氮20%效果最佳，其次為減氮40%處理。

葉片凈光合速率和葉綠素相對含量(SPAD 值)是衡量作物光合作用和能力的重要指標(biāo)[17]。段魏巍等[18]與高玉紅等[19]研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量增加，穗位葉凈光合速率(Pn)和葉綠素含量(Chl)增加。張麗麗等[20]研究認(rèn)為，灌漿期內(nèi)施氮量為180 kg·hm-2處理光合速率顯著高于75 kg·hm-2。SPAD值可直觀反映作物葉片葉綠素濃度，進(jìn)而反映玉米植株氮素供應(yīng)狀況。李潮海等[21]研究認(rèn)為，氮肥可以顯著提高SPAD值。吳雅薇等[22]認(rèn)為施氮可以顯著提高灌漿結(jié)實(shí)期玉米葉片葉綠素含量。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，秸稈翻壓還田與減量20%～40%氮肥配施能提高玉米拔節(jié)期葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度及SPAD值，這與已有研究結(jié)果不盡一致，原因是在隴東黃土旱塬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，由于降水季節(jié)性分配不均，降水與需水錯(cuò)位，氮肥肥效的發(fā)揮受水分條件的限制，再加上秸稈還田與地膜覆蓋雙重蓄水保水作用，以水促肥，故表現(xiàn)出氮肥減施提高了春玉米光合性能和 SPAD值。

3.2 秸稈還田配施不同比例氮肥對春玉米產(chǎn)量的影響

眾多研究表明，適當(dāng)減少氮肥施用量不會對作物產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響[23-25]。汪軍等[26]指出，秸稈還田條件下合理配施氮肥能夠明顯改善土壤養(yǎng)分狀況，但氮肥用量不宜過高。李錦等[27]認(rèn)為，與常規(guī)施氮相比，減氮15%有一定增產(chǎn)效果，作物周年籽粒產(chǎn)量可提高7.2%，且30%減氮并未顯著減少小麥(Triticumaestivum)和玉米籽粒產(chǎn)量以及小麥秸稈產(chǎn)量。而李恩堯等[28]認(rèn)為，氮磷常規(guī)施肥減量20%范圍內(nèi)對玉米產(chǎn)量無顯著影響，但減量30%表現(xiàn)減產(chǎn)。而對于季節(jié)性多變降水不能預(yù)測的隴東黃土旱塬，氮肥肥效的發(fā)揮一定程度上受到水分條件的限制，氮肥的過量施用必然加劇氮素?fù)p失，在保證作物需肥的基礎(chǔ)上，適量減少氮肥用量可以降低氮肥損失。秸稈還田可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤保水保肥性。本研究3年結(jié)果表明，秸稈翻壓還田與減量20%～40%氮肥配施表現(xiàn)出不同程度的增產(chǎn)，平均產(chǎn)量較常規(guī)施氮增幅在2.6%～9.9%，但在減氮20%的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步增加減氮量，即減氮40%，產(chǎn)量增加幅度減小，但仍高于常規(guī)施氮處理，產(chǎn)量增加是通過提高產(chǎn)量構(gòu)成中的穗粒數(shù)和百粒重來實(shí)現(xiàn)的。原因可能是秸稈含有豐富的營養(yǎng)元素，被微生物分解后可為土壤直接補(bǔ)充氮素，再加上秸稈顯著的穩(wěn)溫、保水作用也有利于土壤氮素的積累。

3.3 秸稈還田配施不同比例氮肥對春玉米水分利用特性的影響

國內(nèi)對秸稈直接還田或者作為旱地覆蓋保水的主要措施使用已有多年研究歷史，積累了大量的資料和研究成果。對于西北旱地春玉米生產(chǎn)的重要挑戰(zhàn)是通過科學(xué)的管理措施來提高玉米水分利用效率，而作物增產(chǎn)關(guān)鍵在于提高土壤供水能力及水分利用效率。旱地季節(jié)性多變降水不能預(yù)測，但栽培技術(shù)能高效集雨并合理利用[29]。Tisdall 等[30]認(rèn)為秸稈還田與化肥配合施用，可以調(diào)控土壤水分，達(dá)到很好的水肥耦合效果，其主要通過調(diào)整作物耗水結(jié)構(gòu)來提高水分利用效率。本研究結(jié)果表明：秸稈還田與減量20%～40%氮肥配施均能不同程度提高春玉米水分利用效率，增幅為3.7%～8.2%。

張忠學(xué)等[31]認(rèn)為秸稈還田對土壤剖面水分的影響范圍可達(dá)2 m，但其保水效果會隨土壤深度的增加而減小。張素瑜等[32]研究表明，在輕旱和適宜土壤水分條件下，秸稈粉碎翻壓還田可以改善土壤水分狀況，增加土壤貯水量。張哲等[33]研究認(rèn)為玉米不同生育時(shí)期的土壤蓄水效果與秸稈還田配施氮素水平有密切關(guān)系。侯賢清等[34]認(rèn)為，秸稈還田配施不同氮肥用量在春玉米生育前期不利于保水，而生育中后期0～100 cm土層土壤貯水量均高于秸稈還田不施氮肥處理。本研究結(jié)果顯示： 與F+TS相比，秸稈還田與減量20%～40%氮肥配施能提高抽雄前土壤貯水量，抽雄后土壤貯水量逐漸下降，雖然收獲期有所恢復(fù)，但仍以減氮20%～40%處理土壤貯水量顯著最低，降幅為3.3%～4.1%，貯水量的高低與產(chǎn)量增加相關(guān)，這與侯賢清等[34]研究結(jié)論不盡一致。說明秸稈還田的保水效果應(yīng)考慮降水階段及降水量，這需要做進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

秸稈翻壓還田與減量20%～40%氮肥配施能夠不同程度提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率，差異不顯著，以減氮20%效果最佳，其次為減氮40%，平均產(chǎn)量和水分利用效率較F+TS增幅為2.6%～9.9%和3.7%～8.2%。在玉米整個(gè)生育期，與TS和F相比，秸稈還田與一定比例的氮肥配施均能提高抽雄前土壤貯水量，抽雄后土壤貯水量逐漸下降，直至收獲期。同時(shí)，秸稈翻壓還田與減量20%～40%氮肥配施提高了玉米全生育期干物質(zhì)積累量，優(yōu)化了產(chǎn)量構(gòu)成，改善了春玉米拔節(jié)期葉片光合性能及SPAD值。因此，在隴東黃土旱塬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，60%～80% F+TS處理即秸稈翻壓還田與氮肥減量20%～40%的配施方式是該地區(qū)最佳施氮種植模式。