分層施肥對(duì)渭北旱塬密植春玉米根系及產(chǎn)量的影響

玉米是中國主要的糧食作物，也是重要的飼料和工業(yè)原料。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示2023年全國玉米播種面積44218.9千公頃，占全國糧食總播種面積的 37.17% ；玉米總產(chǎn)量為28884.2萬t^[1] ，占全國糧食總產(chǎn)的 41.54% ，在中國糧食安全中占有重要地位。肥料是農(nóng)作物的“糧食”，施肥是農(nóng)作物高產(chǎn)的關(guān)鍵[2。然而，由于農(nóng)民缺乏科學(xué)施肥指導(dǎo)，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)，肥料施用量偏高、施肥方法不合理，導(dǎo)致作物產(chǎn)量不高，資源浪費(fèi)，肥料利用效率普遍較低[3]。近年來在糧食主產(chǎn)區(qū)開展的大量研究工作表明，中國平均施用每千克氮素增產(chǎn)玉米 10kg 左右，大田生產(chǎn)中可能更低[4-5]。與國際上每千克化肥氮素（N）平均增產(chǎn)水稻 22kg 小麥 18kg 、玉米 24kg 相比較[]，當(dāng)前中國每千克氮素平均增產(chǎn)糧食的量大約是國際上增產(chǎn)量的一半，氮素的當(dāng)季作物回收率也顯著低于國際平均水平[7]。值得注意的是，1980 年至今的三十幾年間，中國糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)了近85% ，但化肥施用量卻增長(zhǎng)了4.5倍，化肥施用量的增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過糧食產(chǎn)量的增速[8]。因此，提高肥料利用效率，提升農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝融合水平，是中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是糧食作物生產(chǎn)亟待解決的問題，不僅有利于環(huán)境保護(hù)，且對(duì)現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。

目前有關(guān)緩釋肥和分層施肥對(duì)玉米根系生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，國內(nèi)外學(xué)者做了大量研究[9-27]施用緩釋肥料是減少施肥次數(shù)的重要途徑，并且能增加作物產(chǎn)量[9-10]。玉米專用緩釋肥減少了肥料養(yǎng)分損失，提高了肥料養(yǎng)分利用率[11-13]。張博等[14]和任翠蓮等[15]認(rèn)為，緩釋肥促進(jìn)了夏玉米對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收利用，尤其可以顯著提高氮肥利用率，保證土壤后期速效氮的供應(yīng)，從而增加玉米干物質(zhì)的積累量。張培蘋[16]認(rèn)為，玉米施用緩釋肥主要通過增加穗粒數(shù)和粒質(zhì)量實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。此外研究發(fā)現(xiàn)，玉米分層配比施用化肥較種肥 + 追肥模式增產(chǎn)效果顯著，增產(chǎn)率達(dá) 6.8%～36.4%^[17] 。深施氮肥更有利于促進(jìn)根系生長(zhǎng)，優(yōu)化根系空間分布，增加下層根系體積，尤其是20～40cm 的施肥深度，顯著提高籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率[18-20]。與淺層施肥相比，深層施肥可以有效促進(jìn)根系下扎，減少因揮發(fā)或淋失而造成的損失，利于吸收和利用深層土壤養(yǎng)分及水分，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量與氮磷鉀肥利用的協(xié)同提升[21-23]。張美微等[24]認(rèn)為，分層施肥方式主要是通過提高玉米植株葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累，達(dá)到增產(chǎn)效果。也有研究顯示肥料施人過深會(huì)增加氮素淋失，無法被作物高效吸收利用，施入過淺則會(huì)造成肥料在農(nóng)田耕層分布不均勻，易揮發(fā)損失[25-26]。卜明娜等[7]認(rèn)為，分層深施肥對(duì)于作物的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，相較于常規(guī)淺層施肥主要通過誘導(dǎo)根系下扎，緩解土壤水分與養(yǎng)分在空間錯(cuò)位造成的不利影響，促進(jìn)了作物對(duì)營養(yǎng)元素和水分的吸收，從而提高產(chǎn)量。這些研究結(jié)果表明分層施肥可以提高產(chǎn)量，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)田養(yǎng)分管理提供了一定的理論和實(shí)踐依據(jù)，將分層施肥技術(shù)引入渭北旱塬玉米產(chǎn)區(qū)，從而量化分層施肥對(duì)玉米農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響，為渭北旱塬玉米生產(chǎn)合理高效地施用化肥提供理論依據(jù)。

黃土高原是中國傳統(tǒng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，渭北旱塬是黃土高原地區(qū)重要的玉米生產(chǎn)基地，該地區(qū)土壤貧瘠、肥力低下、作物產(chǎn)量低。長(zhǎng)期以來，大量施用化肥顯著提高了該地區(qū)糧食產(chǎn)量，但對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展也造成了一系列不利影響[28-29]。在渭北旱塬，玉米種植面積20 多萬公頃，存在肥料利用效率偏低現(xiàn)象，該區(qū)域肥料施用適中的農(nóng)戶僅占 32.3% ，同時(shí)偏高與較高施氮量農(nóng)戶占 49.1%^[7] ，造成肥料的大量浪費(fèi)。因此，為提高當(dāng)?shù)胤柿侠眯?，提升農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝融合水平，依據(jù)前人研究結(jié)果，利用新的玉米密植高產(chǎn)“5335”機(jī)械化播種技術(shù)，即種植密度5000株/ 667m² ，深松深度 30cm ，化肥3層分施，機(jī)械進(jìn)地一次完成深松、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓5項(xiàng)作業(yè)工序。該技術(shù)具有減少作業(yè)工序、提高作業(yè)效率、降低作業(yè)成本、增加作物產(chǎn)量等顯著作用，屬于玉米增產(chǎn)增效機(jī)械化技術(shù)。本試驗(yàn)探討了渭北旱塬旱作農(nóng)業(yè)試驗(yàn)地條件下，分層施肥精播簡(jiǎn)化種植對(duì)不同玉米品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀的影響，為玉米生產(chǎn)合理高效地施用化肥提供理論依據(jù)。進(jìn)一步驗(yàn)證分層施肥對(duì)春玉米在栽培、管理、提產(chǎn)、增效、最佳密度等基礎(chǔ)之上分析總結(jié)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育的特征特性，為春玉米大田生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的科學(xué)理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2023年5—11月在陜西省渭南市澄城縣趙莊鎮(zhèn)楊家隴村玉米試驗(yàn)地（ 109^°56^′E .35^°19^′N） 進(jìn)行，試驗(yàn)地年均氣溫 13.5°C ，年平均降水 572.9mm ，主要集中在4月一8月。試驗(yàn)田為旱地，地勢(shì)平坦，土壤肥力水平中等。

1. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，為研究分層施肥對(duì)密植春玉米根系和產(chǎn)量性狀的影響，設(shè)置施肥方式為主因素，施肥方式為不分層、分層施肥，品種為副因素，玉米品種為‘陜單650’和‘鄭單 ₉₅₈， ，‘鄭單958因其廣泛的推廣面積和優(yōu)異的產(chǎn)量表現(xiàn)，在歷年大面積推廣中占據(jù)重要地位，‘陜單650’為近幾年選育的新品種，在密植條件下展現(xiàn)出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的潛力。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，分別為處理1：分層施肥，品種‘陜單 650^′ ；處理2：不分層施肥，品種‘陜單 650^′ ；處理3：分層施肥，品種‘鄭單 958^′ ；處理4：不分層施肥，品種‘鄭單958’。每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積為 240m² 。試驗(yàn)地四周設(shè)置不小于 2m 的保護(hù)行，處理間無行間路，無樹木、圍墻等建筑物遮擋。

試驗(yàn)于2023年5月13日整地，玉米種植密度為5000株/ 667m² ，分層施肥選用戶縣雙永2BSQFJ-4型玉米深松全層施肥“5335\"精良播種機(jī)，該機(jī)械為等量分層施肥，施肥深度分別為 6～ 10cm?20cm?30cm 。肥料用量分別為氮肥（N）300kg/hm² ，磷肥 （P₂O₅）100kg/hm² ，鉀肥（20 （K₂O）150kg/hm² 。5月14日進(jìn)行播種，6月1日化學(xué)除草一次，6月28日、7月24日一噴多促兩次，進(jìn)行病蟲害防治。具體管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)基本相同。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1植株生長(zhǎng)生理指標(biāo)在玉米成熟期測(cè)定株高、穗位高、穗位系數(shù)和莖粗，每處理重復(fù)3次。用卷尺測(cè)定株高、穗位高和莖粗，穗位系數(shù) 穗位高/株高。

1.3.2植株單株生物量干質(zhì)量和產(chǎn)量在玉米成熟期測(cè)定地上生物量干質(zhì)量、根系生物量干質(zhì)量 、0～20cm 和 gt;20cm 土層中根系生物量干質(zhì)量和產(chǎn)量，每處理重復(fù)3次。每個(gè)重復(fù)人工進(jìn)行2m 深的土壤剖面，用剪刀按植株莖 + 葉、根、穗軸 + 苞葉和籽粒將植株分為4部分，清洗土壤后，晾干裝入信封，分別于 105^°C 的烘箱中殺青，并在75°C 下干燥至恒量，用電子天平稱量各組織生物量干質(zhì)量。玉米收獲后記錄每穗粒數(shù)和每行粒數(shù)，測(cè)量穗長(zhǎng)和禿尖長(zhǎng)，風(fēng)干脫粒后，最終折算成含水率為 14% 的籽粒百粒質(zhì)量和產(chǎn)量。

1.3.3植株肥料利用效率氮肥偏生產(chǎn)力計(jì)算公式如下：氮肥偏生產(chǎn)力 （kg/kg）= 籽粒產(chǎn)量（kg/hm²） /施氮量 ?kg/hm² ）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理；采用Ori-gin2021進(jìn)行方差分析和圖形制作；采用單因素（one-wayANOVA）和FisherLSD法進(jìn)行方差分析和顯著性標(biāo)記，Person法進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1分層施肥對(duì)不同春玉米品種收獲期株高、穗位高、穗位系數(shù)和莖粗的影響

由圖1可知，4種處理在玉米株高中沒有明顯差異，分層施肥和品種對(duì)玉米株高的影響都不顯著 （Pgt;0.05） 。分層施肥對(duì)玉米穗位高的影響雖不顯著 （Pgt;0. 05） ，但都小幅度降低了兩品種玉米的穗位高。品種對(duì)玉米穗位高的影響較為顯著 ?Plt;0.05） ，‘鄭單958'的穗位高顯著高于‘陜單 650⁹（Plt;0.05） 。分層施肥對(duì)玉米穗位系數(shù)的影響不顯著（ ：Pgt;0.05： 。品種對(duì)玉米穗位系數(shù)有顯著影響（ ?Plt;0.05） ，‘鄭單958'的穗位系數(shù)顯著高于‘陜單650 （Plt;0.05） 。分層施肥對(duì)玉米莖粗的影響較為顯著（ ?Plt;0.05 ），分層施肥顯著增加了兩品種玉米的莖粗 （Plt;0.05） ，且‘陜單 650^′ 莖粗增加的幅度大于‘鄭單 ₉₅₈， 。品種對(duì)玉米莖粗的影響也較為顯著 （Plt;0.05） ，‘鄭單958的莖粗大于‘陜單 650^′ 。表明分層施肥能夠使玉米穗位系數(shù)減小，莖粗增加，且在‘陜單650中的表現(xiàn)更好。

2.2分層施肥對(duì)不同春玉米品種收獲期根系生物量和地上生物量及根冠比的影響

由圖2可知，分層施肥對(duì)玉米的根系生物量干質(zhì)量有顯著的影響（ ?Plt;0. 05） ，‘陜單650和‘鄭單958’的根系生物量干質(zhì)量分別增加43.75%.39.24% ，而品種間沒有顯著的差異1 ?Pgt;0.05） 。分層施肥增加了兩品種玉米的地上生物量，在‘鄭單985中增加的幅度更大，對(duì)鄭單985的地上生物量有顯著影響（ （Plt;0. 05） ，而品種間沒有顯著差異（ Pgt;0.05） 。由圖3可知，分層施肥使‘陜單650’的根冠干質(zhì)量比顯著增加（ Plt;0.05） ，對(duì)‘鄭單 958^′ 沒有顯著影響（ Pgt; 0.05），這是由于分層施肥使‘鄭單958的地上生物量的增幅大于根系生物量的增幅。而在品種間，兩品種不分層施肥之間有著顯著差異（ Plt; 0.05），‘鄭單958’的根冠干質(zhì)量比顯著大于‘陜單650 （Plt;0.05） ，兩品種分層施肥之間沒有顯著差異 （Pgt;0.05） 。

2.3分層施肥對(duì)不同春玉米品種不同土層根系生物量的影響

由圖4可知，分層施肥對(duì) 0～20cm 土層內(nèi)的玉米根系生物量有顯著影響（ Plt;0. 05 ，使兩品種玉米 0～20cm 土層內(nèi)的根系生物量都減小，品種間沒有顯著差異 ?Pgt;0.05? 。分層施肥顯著增加了玉米 gt;20cm 土層內(nèi)的根系生物量（ Plt; 0.05），‘陜單650'增加的幅度小于‘鄭單 ₉₅₈， ，品種間沒有顯著差異 （Pgt;0.05） ，‘陜單650在 gt;20 cm土層內(nèi)的根系生物量大于‘鄭單 ₉₅₈， 。將 0～ 20cm 土層的根系稱為表層根系， gt;20cm 的根系稱為深層根系。可見，分層施肥處理減少了表層根系的生物量，促進(jìn)深層根系的生長(zhǎng)。

2.4分層施肥對(duì)不同春玉米品種穗部性狀和產(chǎn)量的影響

由表1可知，不同處理玉米穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)差異不顯著 （Pgt;0. 05） ，分層施肥和品種對(duì)兩玉米品種的穗行數(shù)沒有顯著影響（ Pgt;0.05 ，穗長(zhǎng)和穗行數(shù)表現(xiàn)趨勢(shì)一致，均為分層施肥處理高于不分層施肥處理，‘陜單650高于‘鄭單 ₉₅₈， 。分層施肥顯著增加了‘陜單650'的行粒數(shù)和穗粒數(shù)（ Plt; 0.05），對(duì)‘鄭單958的行粒數(shù)和穗粒數(shù)沒有顯著影響（ ?Pgt;0. 05） ，品種對(duì)玉米的行粒數(shù)和穗粒數(shù)沒有顯著影響 ?Pgt;0.05） 。分層施肥使兩玉米品種的百粒質(zhì)量和產(chǎn)量顯著提高 （Plt;0.05） ，陜單650'產(chǎn)量提高 43.49% ，‘鄭單 958^′ 產(chǎn)量提高27.09% ，品種對(duì)玉米的百粒質(zhì)量有顯著影響（ Plt;0.05 ），表現(xiàn)為‘鄭單 ₉₅₈， 的百粒質(zhì)量大于‘陜單 650^? ，而品種對(duì)玉米產(chǎn)量沒有顯著影響C Pgt;0.05） ?？梢?，分層施肥處理能夠有效提高春玉米的產(chǎn)量，并且‘陜單650’的產(chǎn)量提升幅度更大。

2.5分層施肥對(duì)不同春玉米品種氮肥偏生產(chǎn)力的影響

由圖5可知，分層施肥顯著增加了玉米的氮肥偏生產(chǎn)力（ ?Plt;0. 05） ，分別使‘陜單650’和‘鄭單958'的氮肥偏生產(chǎn)力提高 43.49%.27.09% 品種間沒有顯著差異 （Pgt;0.05） 。

2.6產(chǎn)量與玉米生物性狀的相關(guān)性

由表2可知，玉米產(chǎn)量與根冠比、根系生物量 .gt;20cm 土層根系生物量、莖粗、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)和穗粒數(shù)均呈顯著（ Plt;0.05 或極顯著 ?Plt;0.01） 正相關(guān)；根冠比與 0～20cm 土層根系生物量、 gt;20cm 土層根系生物量、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)和穗粒數(shù)呈正相關(guān)，但無顯著差異中 ?Pgt;0.05） ；根系生物量與根冠比、 gt;20cm 土層根系生物量、莖粗、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、穗粒數(shù)均呈顯著C ?Plt;0. 05） 或極顯著（ ?Plt;0. 01? 正相關(guān)； 0～20 cm土層根系生物量與產(chǎn)量， .gt;20cm 土層根系生物量和穗粒數(shù)均呈顯著（ Plt;0， 05^? 或極顯著1 Plt;0.01） 負(fù)相關(guān)，與穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)和禿尖長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)，但無顯著差異 （Pgt;0，05）;gt;20 cm土層根系生物量與穗行數(shù)、穗粒數(shù)均呈顯著0 ?Plt;0.05） 或極顯著（ Plt;0.01） 正相關(guān)，與莖粗、莖粗、穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)均呈正相關(guān)，但無顯著差異0 （Pgt;0.05） 。

其中，產(chǎn)量、根冠比、根系生物量和 gt;20cm 土層根系生物量?jī)蓛芍g均呈正相關(guān)，產(chǎn)量、根冠比、根系生物量和 gt;20cm 土層根系生物量均與莖粗、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)和穗粒數(shù)呈正相關(guān)，產(chǎn)量、根系生物量和 gt;20cm 土層根系生物量均與0～20cm 土層根系生物量呈負(fù)相關(guān)。

3討論

3.1分層施肥對(duì)不同春玉米品種株高、穗位高和莖粗的影響

當(dāng)前，增加種植密度被認(rèn)為是提高玉米產(chǎn)量最有效的栽培措施之一，研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的增加，玉米株高、穗位高呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，但是密植條件下莖稈生長(zhǎng)，對(duì)同化物的競(jìng)爭(zhēng)增強(qiáng)，減弱了植株的抗倒伏能力，使粒質(zhì)量顯著下降[30-32]。株高增加和穗位高升高都會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量心升高，同時(shí)基部節(jié)間伸長(zhǎng)、變細(xì)，機(jī)械組織厚度降低，最終玉米抗倒伏能力下降[33]，進(jìn)而產(chǎn)量降低。因此密植條件下株高和穗位高的適當(dāng)降低有助于高產(chǎn)量的獲得。本研究結(jié)果表明，在密植條件下分層施肥處理能使兩品種玉米的穗位高降低，穗粒數(shù)增加，產(chǎn)量升高，對(duì)株高無影響，說明分層施肥可以通過降低穗位高和穗位系數(shù)，減弱莖稈對(duì)同化物的競(jìng)爭(zhēng)，并且可縮短“源一庫\"距離，使更多同化物向雌穗分配，最終提升穗粒數(shù)和產(chǎn)量[34-35]。同時(shí)在不同處理下‘陜單650’的穗位系數(shù)小于‘鄭單958’，這是因?yàn)閮蓚€(gè)品種的株高在不同處理下無顯著差異 （Pgt;0.05） ，而‘陜單650'的穗位高在不同處理下都要比‘鄭單958低，說明‘陜單650'有更高的抗倒伏能力。莖粗與玉米抗倒伏能力密切相關(guān)[31]。本研究結(jié)果表明，分層施肥對(duì)‘陜單650的莖粗有顯著影響（ Plt;0.05） ，陜單650莖粗在分層施肥處理下增大的幅度大于‘鄭單958’。說明分層施肥可以增大玉米莖粗，有利于干物質(zhì)向穗部轉(zhuǎn)移和增強(qiáng)抗倒伏能力[36]，同時(shí)密植條件下分層施肥對(duì)提高‘陜單 650^′ 的抗倒伏能力明顯于‘鄭單 ₉₅₈， 。因此，在渭北旱塬春玉米密植條件下更推薦選擇‘陜單 650^′ ，有助于降低倒伏的風(fēng)險(xiǎn)，高產(chǎn)的同時(shí)獲得穩(wěn)產(chǎn)。

3.2分層施肥對(duì)不同春玉米品種根系和地上生物量的影響

根系是作物吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，在土壤剖面的生長(zhǎng)和形態(tài)分布狀況關(guān)系到作物對(duì)水肥的利用及其地上部植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量[37-38]。作物根干質(zhì)量越重、根莖越粗，根系的錨固力越強(qiáng)，使得對(duì)作物地上部的支持力越大[39]。有研究表明，深松打破土壤犁底層，增加土壤孔隙度，降低容重，提高蓄水保肥性能，改善通透性，利于作物扎根，增產(chǎn)效果顯著[40-41]。本試驗(yàn)采用深松分層施肥技術(shù)，研究結(jié)果表明，深松分層施肥處理下兩玉米品種的根系生物量和地上生物量都增加，這與宮宇等[1的研究結(jié)果一致，分層施肥為玉米全生育期提供充足的養(yǎng)分供給，并有利于根系的發(fā)育，使得玉米在中后期仍具有較強(qiáng)的干物質(zhì)生產(chǎn)能力，并且不容易發(fā)生根倒伏。就兩個(gè)品種相比，分層施肥沒有改變‘陜單650的地上生物量，而使‘鄭單958'顯著增加（ Plt;0.05^? ，這就使得‘陜單650的根冠比在分層施肥處理下顯著提高（ Plt; 0.05），‘鄭單958'的根冠比略顯下降（ ?Pgt;0.05） ，表明分層施肥處理對(duì)‘陜單650’根系的影響程度大于地上部，對(duì)‘陜單 650^′ 深層根系發(fā)育的促進(jìn)效果更明顯，抗根倒伏和蓄水保肥能力也更強(qiáng)。

根系分布在養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量形成中起著重要作用。前人研究發(fā)現(xiàn)，由于淺層根系之間對(duì)養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)激烈，表層土壤中根系的過度積累不利于作物生長(zhǎng)[18，42]。深松處理后，玉米根系在 0～20 cm土層的比例降低，在 20cm 以下土層中的比例更高，這更有利于玉米根系對(duì)深層土壤中的水分及養(yǎng)分的吸收，從而促進(jìn)玉米高產(chǎn)[43-44]。Li等[45]發(fā)現(xiàn)深氮施肥顯著提高了 40～100cm 土壤深度的根系比例，促進(jìn)了更深的生根，增加了深層根系生物量的分布，促進(jìn)了根系衰老的延緩，在生長(zhǎng)后期保持了大量的根系生物量。本研究結(jié)果表明，深松分層施肥處理改變了玉米根系在不同土層的分布比例，使兩個(gè)不同品種玉米 0～20cm 土層內(nèi)的根系生物量都減小，而顯著增加了 gt;20cm 土層內(nèi)的根系生物量（ Plt;0. 05） ，有效促進(jìn)了密根區(qū)下移，有效減少了根系在表層土壤中的積累，刺激了深層根系的生長(zhǎng)，與Liu等[46的研究結(jié)果一致。從品種上看，‘陜單650在不同處理下其 0～ 20cm 土層中的根系生物量小于‘鄭單 958^′，gt;20 cm土層中的根系生物量大于‘鄭單 958^′ ，表明“陜單650’根系在深層有更強(qiáng)的吸收水分和養(yǎng)分能力。因此在渭北旱塬采用分層施肥技術(shù)可以促進(jìn)玉米深層根系發(fā)育，還可以最大幅度提高深層水分和養(yǎng)分的吸收利用。

3.3不同處理對(duì)不同春玉米品種籽粒產(chǎn)量和肥料利用效率的影響

玉米產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒質(zhì)量構(gòu)成，在一定的密度條件下，穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大于穗數(shù)和粒質(zhì)量[47]。本研究結(jié)果表明，分層施肥處理下兩個(gè)玉米品種的穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量都增加，從而產(chǎn)量顯著提高 （Plt;0. 05） 。但兩品種玉來的產(chǎn)量增加的幅度和原因有所不同，分層施肥后陜單 650^′ 產(chǎn)量增加 43.49% ，主要是因?yàn)樾辛?shù)和穗粒數(shù)的顯著增加（ Plt;0.05） ，而‘鄭單958產(chǎn)量增加 27.09% ，主要是因?yàn)榘倭Ｙ|(zhì)量的顯著增加 （Plt;0.05） 。在相關(guān)性分析中，產(chǎn)量、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)和穗粒數(shù)與根冠比、根系生物量和 gt;20cm 土層根系生物量均呈正相關(guān)，與 0～ 20cm 土層根系生物量呈負(fù)相關(guān)，表明玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成與根系生物量和不同土層根系生物量分布密切相關(guān)，在分層施肥處理下增強(qiáng)深層土壤中根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，提高玉米防倒伏能力和肥料利用效率，從而提高產(chǎn)量。張麗[43]、Li等[45]和Liu等[46]的研究認(rèn)為深層土壤根系生物量的增加有利于產(chǎn)量的提高，這些結(jié)論與本研究結(jié)果相符。

目前，施肥氮素管理不當(dāng)阻礙了氮肥利用率的提高，并逐漸成為大氣和水體中最大的氮素來源[48]。研究發(fā)現(xiàn)，氮肥深施對(duì)玉米的生長(zhǎng)發(fā)育有積極影響，可以提高玉米產(chǎn)量，提高肥料利用效率[49]。表層施肥促進(jìn)根系竟?fàn)?，而深層施肥促進(jìn)根系向下生長(zhǎng)[50]。 w_u 等[51]觀察到分層帶施肥提高了土壤-植物-大氣系統(tǒng)中氮的轉(zhuǎn)移和利用效率，有效地減少了肥料中的氮損失，氮利用效率顯著提高了 9.6%～16.7% 。本研究結(jié)果表明，分層施肥顯著提高玉米的氮肥偏生產(chǎn)力，使‘陜單650'和‘鄭單 ₉₅₈， 的氮肥偏生產(chǎn)力分別提高43.49%.27.09% ，與前人研究結(jié)果相比，有更高的提升幅度。部分原因可能是表層施肥導(dǎo)致氮肥在表層土壤中積累，分層施肥增加了氮肥在深層土壤中的分布[52]，可降低表層氮肥濃度過高導(dǎo)致微生物過量耗氮和揮發(fā)損失的風(fēng)險(xiǎn)[52-53]，此外，可能與分層施肥后較多的深層根系有關(guān)（圖4），分層施肥促進(jìn)根系下扎[50]，增強(qiáng)根系吸收，從而提高肥料利用效率，減少資源浪費(fèi)。

4結(jié)論

分層施肥能夠有效降低不同玉米品種穗位高和穗位系數(shù)，促進(jìn)根系發(fā)育，擴(kuò)大在深層土層中的根系分布，同時(shí)提高肥料利用效率和產(chǎn)量。分層施肥后兩個(gè)品種之間的產(chǎn)量和肥料利用效率差異不顯著，但是分層施肥處理后‘陜單650有更強(qiáng)的抗倒伏能力。渭北旱塬春玉米種植密度有較大提升的空間，在密植條件下，建議采用分層施肥技術(shù)，同時(shí)選用具備耐密抗倒伏的品種，分層施肥的效果可能受到土壤和降雨等因素的影響，因此，未來需要進(jìn)一步深入研究，推動(dòng)該技術(shù)不斷熟化落地。

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Effects of Layered Fertilization on Root System and Yield of Spring Maize in Weibei Dry Highland Region

LIU Wangtao1，ZHAO Xiaoru2，JIA Huimin2，ZHANG Miaomiao2 ， QIN Xiaoliang 2 and XUE Jiquan2

（1.Agricultural Technology Extension Center of Chengcheng County，Chengcheng Shaanxi 7152oo，China; 2.College of Agriculture，Northwest Aamp;.F University，Yangling Shaanxi7121oo，China）

Abstract This study investigated the effects of layered fertilization on the root system and yield of densely cultivated spring maize in Weibei Dry Highland region. The goal was to provide a theoretical basis for optimizing fertilization strategies to enhance maize productivity and efficiency. The experiment，conducted from May to November 2023 in Chengcheng County，Weinan City，Shaanxi Province，tested two fertilization methods （non-layered and layered） using two maize varieties （‘Shaandan 650^? and‘Zhengdan 958^′ ）. The key agronomic traits，root development，and grain yield were measured. The results indicated that layered fertilization did not significantly affect plant height，ear height，or ear position coefficient in either variety. However，‘Shaandan 650^′ exhibited a lower ear height and ear position coefficient，and stronger lodging resistance than‘Zhengdan 958^′ . Layered fertilization significantly increased aboveground and root biomass （ Plt;0. 05 ）forboth varieties.This technique also reduced the proportion of root biomass in the 0-20cm surface soil layer while promoting deeper root development （ ：gt;20cm ）.‘Shaandan 650^? had a higher proportion of deep root biomass than‘Zhengdan 958^′ . Layered fertilization also led to significant yield improvements，with ‘Shaandan 650^? and‘Zhengdan 958^′ showing yield increases of 43.49% and 27.09% ，respectively， compared to those under non-layered fertilization. These gains were primarily attributed to increased 100-grain massand kernel count per ear. Furthermore，layered fertilization significantly enhanced the partial factor productivity of nitrogen in both maize varieties. Correlation analysis revealed that maize yield negatively correlated with root biomass in the 0-20cm soil layer but positively correlated with root biomass below 20cm . In conclusion， layered fertilization effectively promotes deep root growth， improves lodging resistance，and enhances yield and fertilizer use efficiency in spring maize. For dense planting in Weibei Dry Highland region ，adopting layered fertilization and selecting lodging-resistant varieties are recommended.

Key WordsLayered fertilization; Spring maize;Root system；Yield;Agronomic traits

Received 2024-07-22 Returned 2024-10-22

Foundation item Key Agricultural Core Technology Research Project of Shaanxi Province （No. 2023NYGG001，No.2024NYGG001）； Key Research and Development Plan of Shaanxi Province （No. 2022LLRH-07）.

First author LIU Wangtao，male， senior agronomist. Research area： crop cultivation technology and its application. E-mail： liuwangtaoxuyan@163.com

Corresponding authorXUE Jiquan，male，bachelor，professor. Research area：maize high yield and high efficiency. E-mail：xjq2934@163.com

QIN Xiaoliang，male，Ph.D， professor. Research area： efficient utilization of water and fertilizer in maize production. E-mail： xiaoliangqin2oo6@163.com

（責(zé)任編輯：成敏Responsibleeditor：CHENGMin）