濉溪縣秸稈覆蓋模式下減施氮肥對玉米生長發育及產量的影響

周維軍 張愛華

（1濉溪縣農業綜合行政執法大隊，安徽濉溪 235100；2濉溪縣四鋪鎮農業綜合服務站，安徽濉溪 235100）

玉米是我國第二大作物，是重要的糧食作物、經濟作物、飼料作物、工業原料作物，用途廣泛，市場需求量保持持續增加的態勢，在國民經濟發展中意義重大。如何實現玉米的高產穩產顯得尤為重要。近些年，隨著耕地面積的減少，玉米的增產出現了瓶頸問題。多年來，農民傾向于通過大量施肥來實現高產，尤其是氮肥的施入量大，在帶來一定增產的同時也導致水體富營養化、地下水污染、土壤板結等生態環境問題，已嚴重阻礙了農業的可持續發展，也對人類的生存環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業生產中氮肥利用率較低，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作物增產等方面優勢明顯。目前，秸稈覆蓋技術已經在各國農業生產中廣泛應用，是調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區之一，當地年均降水量偏少、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、土壤水分蒸發快，整體上對玉米產量進一步提高不利。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分、提高氮肥的利用效率[7-8]，目前在我國北方旱區農業生產中廣泛應用。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藝性狀、干物質積累量、產量等指標的影響，以期為濉溪縣玉米生產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業科學院楊柳試驗站玉米田進行；試驗地土壤質地為砂姜黑土，0～20 cm土層內pH值為7.5左右，有機質含量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+當地常規施氮（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+常規施氮（350 kg/hm2）作為對照（CK）。 3 次重復，共計12個小區，隨機區組排列，小區面積為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]。其余田間管理與當地常規玉米田一致[10]。統一在10月8日收獲。

1.5 調查內容及方法

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，各重復小區內隨機選擇5個點用土鉆法取0～20、20～40 cm土層內的土壤，各處理各層土樣在室內風干，將雜質去除，經過粉碎后過篩（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 玉米農藝性狀及產量測定。在各處理玉米處于吐絲期時，各重復小區內隨機選擇5株具有代表性的玉米植株進行莖粗、株高、穗位高等主要農藝性狀及單株干物質量的調查統計，各處理各重復數據最后取平均值分析[12]。

各處理玉米成熟后，在各小區進行調查，結合平均穗重法進行考種，測量穗長、穗粗、穗粒數、千粒重等；各小區單獨收獲與測量，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、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+常規施氮處理田間土壤全氮含量高于對照未覆蓋秸稈+常規施氮（CK），其余處理均低于對照未覆蓋秸稈+常規施氮（CK）。

2.2 不同處理對玉米植株吐絲期主要農藝性狀及單株干物質積累量的影響

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，其余指標均表現出降低趨勢，均以秸稈覆蓋+常規施氮處理為最高，穗位高、莖粗、干物質積累量分別較不覆蓋秸稈+常規施氮（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、增加植株的干物質積累量，有利于實現高產。

表2 不同處理玉米植株吐絲期主要農藝性狀及單株干物質積累量

2.3 不同處理對玉米成熟期主要性狀以及產量的影響

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+常規施氮處理（CK），秸稈覆蓋+常規施氮、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+常規施氮處理（CK）細；穗長的變化趨勢同穗粗一致，表現為秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理＞未覆蓋秸稈+常規施氮處理（CK）＞秸稈覆蓋+常規施氮處理＞秸稈覆蓋+氮肥減量40%處理；穗粒數以秸稈覆蓋+常規施氮處理為最多，達到730.1粒，其次是對照不覆蓋秸稈+常規施氮（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+常規施氮處理（CK）增加0.70%，差異不明顯，較秸稈覆蓋+常規施氮處理增加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，氮肥施用量大可能對玉米苗期植株的生長產生不利影響，進而在一定程度上造成減產。在本試驗條件下，秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理較不覆蓋秸稈+常規施肥處理（CK）玉米稍有增產，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，保墑效果好。本試驗結果表明，以秸稈覆蓋+常規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（主要農藝性狀）的生長、干物質的積累、產量的形成有較好的促進作用[16-17]。玉米產量形成的物質基礎即為干物質的積累，在一定程度上直接影響產量的高低。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調的產量結構、增加產量，以秸稈覆蓋+氮肥減量20%處理產量最高，雖較未覆蓋秸稈+常規施氮處理增產不明顯，但較秸稈覆蓋的其他2個處理有明顯的增產。建議在濉溪縣玉米生產中推廣秸稈覆蓋+氮肥減量20%模式。