濉溪縣秸稈覆蓋模式下減施氮肥對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

周維軍 張愛華

（1濉溪縣農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法大隊，安徽濉溪 235100；2濉溪縣四鋪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務站，安徽濉溪 235100）

玉米是我國第二大作物，是重要的糧食作物、經(jīng)濟作物、飼料作物、工業(yè)原料作物，用途廣泛，市場需求量保持持續(xù)增加的態(tài)勢，在國民經(jīng)濟發(fā)展中意義重大。如何實現(xiàn)玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)顯得尤為重要。近些年，隨著耕地面積的減少，玉米的增產(chǎn)出現(xiàn)了瓶頸問題。多年來，農(nóng)民傾向于通過大量施肥來實現(xiàn)高產(chǎn)，尤其是氮肥的施入量大，在帶來一定增產(chǎn)的同時也導致水體富營養(yǎng)化、地下水污染、土壤板結等生態(tài)環(huán)境問題，已嚴重阻礙了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也對人類的生存環(huán)境及人體健康帶來了威脅[1]。一直以來，過量的氮肥施入導致我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥利用率較低，一般僅為30%～40%，低于世界氮肥平均利用率（40%～60%）[2]。

秸稈覆蓋技術（即在土壤的表面覆蓋一層作物秸稈、殘茬等）在改善土壤生物化學特性以及實現(xiàn)作物增產(chǎn)等方面優(yōu)勢明顯。目前，秸稈覆蓋技術已經(jīng)在各國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用，是調(diào)控土壤管理的有效技術之一[3-4]。

濉溪縣是我國夏玉米主產(chǎn)區(qū)之一，當?shù)啬昃邓科?、水資源短缺，且分布上存在時間及空間的差異，土壤晝夜溫差較大、土壤水分蒸發(fā)快，整體上對玉米產(chǎn)量進一步提高不利。秸稈覆蓋對土壤肥力、水分、熱量、透氣性均有較好的改善效果[5-6]，且有利于土壤更好地吸收養(yǎng)分、提高氮肥的利用效率[7-8]，目前在我國北方旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用。本文基于秸稈覆蓋模式下，研究了不同氮肥施入水平對玉米田間土壤含氮量、含水量以及玉米主要農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量等指標的影響，以期為濉溪縣玉米生產(chǎn)中推廣秸稈覆蓋后合理確定氮肥的施用量提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年進行，選擇在濉溪縣的安徽省農(nóng)業(yè)科學院楊柳試驗站玉米田進行；試驗地土壤質(zhì)地為砂姜黑土，0～20 cm土層內(nèi)pH值為7.5左右，有機質(zhì)含量10.89 g/kg，堿解氮含量52.11 mg/kg，有效磷含量9.78 mg/kg，速效鉀含量127.19 mg/kg。

1.2 供試材料

供試玉米品種選擇鄭單958。供試秸稈覆蓋材料選擇長度為10～15 cm的小麥秸稈，提前粉碎并自然風干。

1.3 試驗設計

試驗共設4個處理，分別為秸稈覆蓋+當?shù)爻Ｒ?guī)施氮（350kg/hm2）、秸稈覆蓋+氮肥減量 20%（280kg/hm2）、秸稈覆蓋+氮肥減量40%（210 kg/hm2）、以未覆蓋秸稈+常規(guī)施氮（350 kg/hm2）作為對照（CK）。 3 次重復，共計12個小區(qū)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為18 m2（6 m×3 m）。

1.4 試驗實施

各處理秸稈覆蓋量保持一致，均為15 t/hm2，在玉米苗期開始覆蓋。2020年6月6日播種，各處理玉米的種植密度均為5萬株/hm2。玉米生長期間基肥施磷肥（P2O5）200 kg/hm2、氮肥總量（總氮量為試驗設計的氮肥施用量）的4/7、鉀肥150 kg/hm2，進入大喇叭口期后施入各處理剩余3/7的氮肥作為追肥[7，9]。其余田間管理與當?shù)爻Ｒ?guī)玉米田一致[10]。統(tǒng)一在10月8日收獲。

1.5 調(diào)查內(nèi)容及方法

1.5.1 土壤含水量和含氮量測定。在各處理玉米處于大喇叭口期、吐絲期時，各重復小區(qū)內(nèi)隨機選擇5個點用土鉆法取0～20、20～40 cm土層內(nèi)的土壤，各處理各層土樣在室內(nèi)風干，將雜質(zhì)去除，經(jīng)過粉碎后過篩（孔徑為0.25 mm）[11]，采取鋁盒烘干法進行土壤含水量的測定；同時，還采取凱氏定氮法進行大喇叭口期土壤全氮含量的測定。

1.5.2 玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量測定。在各處理玉米處于吐絲期時，各重復小區(qū)內(nèi)隨機選擇5株具有代表性的玉米植株進行莖粗、株高、穗位高等主要農(nóng)藝性狀及單株干物質(zhì)量的調(diào)查統(tǒng)計，各處理各重復數(shù)據(jù)最后取平均值分析[12]。

各處理玉米成熟后，在各小區(qū)進行調(diào)查，結合平均穗重法進行考種，測量穗長、穗粗、穗粒數(shù)、千粒重等；各小區(qū)單獨收獲與測量，各處理最后取3次重復的平均值分析[13]。

2 結果與分析

2.1 不同處理對玉米田間土壤含水量及全氮含量的影響

由表1可知，與未覆蓋秸稈處理相比，3個秸稈覆蓋處理土壤含水量在玉米大喇叭口期、吐絲期均有所增加，0～20、20～40 cm土層內(nèi)的變化趨勢均一致，表明秸稈覆蓋處理有利于減少土壤水分蒸發(fā)、提高土壤含水量。玉米大喇叭口期，0～20 cm土層秸稈覆蓋+常規(guī)施氮處理土壤含水量最高，其次是秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理；20～40 cm土層秸稈覆蓋+常規(guī)施氮處理土壤含水量最高，其次是秸稈覆蓋+氮肥減量40%處理。玉米吐絲期的各土層土壤含水量變化趨勢同大喇叭口期。

表1 不同處理玉米田土壤含水量及全氮含量

進入大喇叭口期后，0～20 cm土層內(nèi)秸稈覆蓋處理的土壤全氮含量均高于未覆蓋秸稈處理，且隨著氮肥施用量減少，土壤全氮含量減少，表明秸稈覆蓋處理在較短的時間內(nèi)可以明顯提高0～20 cm土層土壤含氮量；20～40 cm土層秸稈覆蓋+常規(guī)施氮處理田間土壤全氮含量高于對照未覆蓋秸稈+常規(guī)施氮（CK），其余處理均低于對照未覆蓋秸稈+常規(guī)施氮（CK）。

2.2 不同處理對玉米植株吐絲期主要農(nóng)藝性狀及單株干物質(zhì)積累量的影響

由表2可知，秸稈覆蓋的3個處理玉米穗位高、株高、莖粗以及干物質(zhì)積累量均高于未覆蓋秸稈處理，且隨著氮肥施入量的降低，除了株高以外，其余指標均表現(xiàn)出降低趨勢，均以秸稈覆蓋+常規(guī)施氮處理為最高，穗位高、莖粗、干物質(zhì)積累量分別較不覆蓋秸稈+常規(guī)施氮（CK）增加21.7 cm、1.79 mm、33.5 g/株左右，株高以秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理最高，較對照不覆蓋秸稈+常規(guī)施氮（CK）增加11.7 cm。由此可知，秸稈覆蓋處理可以促進玉米植株的株高及穗位高生長、增加植株的干物質(zhì)積累量，有利于實現(xiàn)高產(chǎn)。

表2 不同處理玉米植株吐絲期主要農(nóng)藝性狀及單株干物質(zhì)積累量

2.3 不同處理對玉米成熟期主要性狀以及產(chǎn)量的影響

由表3可知，穗粗以秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理最粗，達到54.14 mm，其次是對照不覆蓋秸稈+常規(guī)施氮處理（CK），秸稈覆蓋+常規(guī)施氮、秸稈覆蓋+氮肥減量40%這2個處理穗粗均較對照不覆蓋秸稈+常規(guī)施氮處理（CK）細；穗長的變化趨勢同穗粗一致，表現(xiàn)為秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理＞未覆蓋秸稈+常規(guī)施氮處理（CK）＞秸稈覆蓋+常規(guī)施氮處理＞秸稈覆蓋+氮肥減量40%處理；穗粒數(shù)以秸稈覆蓋+常規(guī)施氮處理為最多，達到730.1粒，其次是對照不覆蓋秸稈+常規(guī)施氮（CK），以秸稈覆蓋+氮肥減量40%處理為最少；百粒重的變化趨勢同穗粗、穗長一致；玉米產(chǎn)量以秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理為最高，達到8 067.2 kg/hm2，較對照不覆蓋秸稈+常規(guī)施氮處理（CK）增加0.70%，差異不明顯，較秸稈覆蓋+常規(guī)施氮處理增加5.52%，差異顯著。由此可知，在秸稈覆蓋處理下，適當減少氮肥施用量利于增產(chǎn)，氮肥施用量大可能對玉米苗期植株的生長產(chǎn)生不利影響，進而在一定程度上造成減產(chǎn)。在本試驗條件下，秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理較不覆蓋秸稈+常規(guī)施肥處理（CK）玉米稍有增產(chǎn)，但差異未達到顯著水平，表明秸稈覆蓋模式下可以適當減少氮肥用量20%。

表3 不同處理玉米植株成熟期主要性狀及產(chǎn)量

3 結論與討論

土壤含水量適宜有利于更好地礦化固定土壤中的氮肥，使之更好地被作物吸收；氮肥施用量適宜有利于減少土壤中水分的散失[14-15]。秸稈覆蓋處理有利于增加土壤耕作層的含水量，分析原因在于秸稈覆蓋對降雨有較高的入滲率，且減少了土壤水分的蒸發(fā)，保墑效果好。本試驗結果表明，以秸稈覆蓋+常規(guī)施氮處理土壤保水效果最好，提高土壤全氮含量的效果最明顯，表明秸稈覆蓋對土壤保水增氮效果明顯，有著更好的水肥互促和耦合效應。

秸稈覆蓋并施用適量氮肥對玉米植株（主要農(nóng)藝性狀）的生長、干物質(zhì)的積累、產(chǎn)量的形成有較好的促進作用[16-17]。玉米產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎即為干物質(zhì)的積累，在一定程度上直接影響產(chǎn)量的高低。本試驗條件下，玉米處于吐絲期時，在秸稈覆蓋處理條件下，隨著氮肥施用量的增加，玉米株高大致表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，且均較未覆蓋秸稈處理高；在氮肥為常規(guī)施用量的基礎上，秸稈覆蓋處理玉米株高、莖粗等均有所增加；秸稈覆蓋模式下適量減少氮肥施用量更加利于形成協(xié)調(diào)的產(chǎn)量結構、增加產(chǎn)量，以秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理產(chǎn)量最高，雖較未覆蓋秸稈+常規(guī)施氮處理增產(chǎn)不明顯，但較秸稈覆蓋的其他2個處理有明顯的增產(chǎn)。建議在濉溪縣玉米生產(chǎn)中推廣秸稈覆蓋+氮肥減量20%模式。