土壤耕作和施肥方式对夏玉米干物质积累与产量的影响

【目的】改善土壤耕作方式和氮肥施用技术是进一步提高玉米产量和氮肥利用效率的重要措施。本研究拟通过分析浅旋、免耕和条带深松3种耕作方式下缓释肥和常规施肥对夏玉米干物质积累、转运及光合特性的影响,阐明其产量及氮肥效率差异形成的生理过程。【方法】试验于2013—2014年在河南新乡进行。采用裂区设计,耕作方式为主区,设浅旋耕作(rotary tillage,R),免耕直播(no-tillage,N)和条带深松(sub-soiling,S)3种耕作方式;肥料类型为副区,设缓释肥(slow release fertilizer,SRF)和常规施肥(conventional compound fertilizer,CCF)2个处理。【结果】与传统施肥和土壤耕作方式比,施用缓释肥与条带深松耕作均能维持植株开花后较高的叶面积指数和光合速率,且条带深松与缓释肥耦合处理的值最大。成熟期,3种耕作方式下,缓释肥处理叶面积指数降幅两年平均分别低于常规施肥处理7.5%(N)、9.7%(R)和11.8%(S);缓释肥处理净光合速率降幅两年平均分别低于常规施肥处理7.3%(N)、11.5%(R)和16.8%(S)。条带深松耕作下缓释肥处理LAI高于其他处理16.0%—47.9%,穗位叶光合速率较其他处理高14.5%—52.3%。花后较高的叶面积指数和光合速率可促进玉米中后期干物质积累速率及积累持续期的增加,从而显著提高花后光合产物的积累量及同化量。3种耕作方式下,缓释肥处理花后干物质同化量较常规施肥处理两年平均分别提高1.5%(N)、21.4%(R)和24.4%(S);缓释肥处理花后干物质积累量较常规施肥处理两年平均分别提高11.0%(N)、12.2%(R)和17.0%(S)。其中条带深松耕作与缓释肥耦合处理花后干物质积累量和同化量显著高于其他处理,两年平均增幅分别为13.4%—28.9%和17.4%—39.6%。玉米花后干物质积累及同化量的增加是玉米籽粒产量提高的主要原因。因此,施用缓释肥通过增加千粒重,条带深松耕作通过增加收获穗数分别显著提高夏玉米产量;条带深松与缓释肥耦合处理产量显著高于其他处理,增幅为9.2%—23.2%。【结论】条带深松满足了作物对氮素的空间要求,缓释肥满足了作物对氮素的时间要求,施用缓释肥并结合条带深松,可有效调控土壤的养分供应状况,提高土壤氮素供应与作物需氮的时空吻合度,有利于实现黄淮海区夏玉米高产高效及生态安全生产的目标。