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滴灌施肥与秸秆还田对玉米产量形成及水氮利用效率的调控效应

马迪  
【摘要】:科学合理的施用氮肥是进一步提高玉米产量和氮肥利用效率,减少氮肥过度使用造成的资源浪费与环境污染的重要措施。秸秆还田措施及氮肥的施用方式和施入量对作物产量及氮肥利用效率有显著的影响。滴灌施肥是以点的方式向作物周围湿润土壤,肥料随水分施入根区附近,维持根区较高的含水量和耕层养分含量,减少养分的淋溶损失,提高水分和养分的利用效率。然而,关于滴灌施肥与秸秆还田对玉米产量形成、土壤水氮分布规律及其利用效率的调控效应尚缺乏系统深入研究。为此,本研究于2016-2017年在黄淮海夏玉米主产区的河南省新乡县中低地力产田,以玉米杂交品种郑单958为试验材料,研究了不同施氮水平下施肥方式和秸秆处理方式对土壤水氮空间分布、玉米干物质和氮素积累及产量和氮素利用效率的影响,分析了滴灌施肥与秸秆还田对夏玉米产量形成、土壤水氮分布规律及其利用效率的调控机理。主要研究结果如下:1.滴灌施肥与秸秆还田显著提高夏玉米产量和水氮利用效率。在等量氮肥施用下,滴灌施肥与秸秆还田互作处理显著提高了玉米的产量,高于其他处理10.0%-28.0%;其中施肥量在375kg/hm2水平下滴灌施肥与秸秆还田处理的产量最高,为11.4 t/hm2,比漫灌处理增加28.0%,产量的提高主要是通过增加穗粒数和千粒重来实现的,滴灌施肥与秸秆还田处理较漫灌处理分别增加24.8%和4.6%。滴灌施肥与秸秆还田显著提高水分利用效率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥表观利用率,比漫灌处理分别增加75.8%、4.1%、5.6%和62.1%。2.滴灌施肥与秸秆还田互作显著增加了玉米整个生育时期的干物质积累,尤其是花后干物质积累。滴灌施肥与秸秆还田处理主要是通过增加玉米整个生育时期的叶面积指数,降低花后叶面积指数的下降速率,同时显著增加玉米各层叶片的叶绿素含量,使叶片保持较高的光合作用,同化更多的光合产物,使干物质积累量增加,同时也促进了籽粒干物质积累量的增加。3.滴灌施肥与秸秆还田处理显著增加了玉米各生育时期的氮素吸收与积累,在成熟期比漫灌处理平均增加36.3%。植株氮素积累速率最快的时期为12叶期至开花期,氮素积累速率为38.0 mg plant-1d-1,其次是开花期至乳熟期,氮素积累速率为35.0 mg plant-1d-1。滴灌施肥与秸秆还田处理显著增加了乳熟期至成熟期氮素积累速率,较漫灌处理平均增加14.1%。在玉米各器官的氮素分配中,滴灌施肥与秸秆还田处理成熟期籽粒的氮素积累量最大,为141.7 kg/hm2,增加6.0%-14.0%。4.滴灌施肥与秸秆还田处理显著提高玉米各个生育时期0-60 cm土层含水量,较其他处理平均增加22.0%-217.0%,而在60-100 cm土层中,滴灌施肥与秸秆还田处理较漫灌处理含水量显著降低,减少了水分向深层土壤的渗漏损失。滴灌施肥与秸秆还田处理能维持根区土壤较高的供氮能力,显著增加土壤中20-40 cm土层中全氮含量,增幅为5.0%-63.0%。同时,也增加了20-40 cm土层有机质和速效钾的含量,分别增加48.0%-168.1%和23.2%-98.0%。综上,滴灌施肥与秸秆还田通过改善土壤水分和氮素分布,增加浅层根区土壤水氮和有机质、速效钾等的含量,同时维持玉米生育后期充足的氮素供应,促进植株氮素积累增加,从而提高花后叶面积指数和干物质积累量,最终提高玉米产量和水氮素利用效率。


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