濉溪县秸秆覆盖模式下减施氮肥对玉米生长发育及产量的影响

周维军 张爱华

（1濉溪县农业综合行政执法大队，安徽濉溪 235100；2濉溪县四铺镇农业综合服务站，安徽濉溪 235100）

玉米是我国第二大作物，是重要的粮食作物、经济作物、饲料作物、工业原料作物，用途广泛，市场需求量保持持续增加的态势，在国民经济发展中意义重大。如何实现玉米的高产稳产显得尤为重要。近些年，随着耕地面积的减少，玉米的增产出现了瓶颈问题。多年来，农民倾向于通过大量施肥来实现高产，尤其是氮肥的施入量大，在带来一定增产的同时也导致水体富营养化、地下水污染、土壤板结等生态环境问题，已严重阻碍了农业的可持续发展，也对人类的生存环境及人体健康带来了威胁[1]。一直以来，过量的氮肥施入导致我国农业生产中氮肥利用率较低，一般仅为30%～40%，低于世界氮肥平均利用率（40%～60%）[2]。

秸秆覆盖技术（即在土壤的表面覆盖一层作物秸秆、残茬等）在改善土壤生物化学特性以及实现作物增产等方面优势明显。目前，秸秆覆盖技术已经在各国农业生产中广泛应用，是调控土壤管理的有效技术之一[3-4]。

濉溪县是我国夏玉米主产区之一，当地年均降水量偏少、水资源短缺，且分布上存在时间及空间的差异，土壤昼夜温差较大、土壤水分蒸发快，整体上对玉米产量进一步提高不利。秸秆覆盖对土壤肥力、水分、热量、透气性均有较好的改善效果[5-6]，且有利于土壤更好地吸收养分、提高氮肥的利用效率[7-8]，目前在我国北方旱区农业生产中广泛应用。本文基于秸秆覆盖模式下，研究了不同氮肥施入水平对玉米田间土壤含氮量、含水量以及玉米主要农艺性状、干物质积累量、产量等指标的影响，以期为濉溪县玉米生产中推广秸秆覆盖后合理确定氮肥的施用量提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年进行，选择在濉溪县的安徽省农业科学院杨柳试验站玉米田进行；试验地土壤质地为砂姜黑土，0～20 cm土层内pH值为7.5左右，有机质含量10.89 g/kg，碱解氮含量52.11 mg/kg，有效磷含量9.78 mg/kg，速效钾含量127.19 mg/kg。

1.2 供试材料

供试玉米品种选择郑单958。供试秸秆覆盖材料选择长度为10～15 cm的小麦秸秆，提前粉碎并自然风干。

1.3 试验设计

试验共设4个处理，分别为秸秆覆盖+当地常规施氮（350kg/hm2）、秸秆覆盖+氮肥减量 20%（280kg/hm2）、秸秆覆盖+氮肥减量40%（210 kg/hm2）、以未覆盖秸秆+常规施氮（350 kg/hm2）作为对照（CK）。 3 次重复，共计12个小区，随机区组排列，小区面积为18 m2（6 m×3 m）。

1.4 试验实施

各处理秸秆覆盖量保持一致，均为15 t/hm2，在玉米苗期开始覆盖。2020年6月6日播种，各处理玉米的种植密度均为5万株/hm2。玉米生长期间基肥施磷肥（P2O5）200 kg/hm2、氮肥总量（总氮量为试验设计的氮肥施用量）的4/7、钾肥150 kg/hm2，进入大喇叭口期后施入各处理剩余3/7的氮肥作为追肥[7，9]。其余田间管理与当地常规玉米田一致[10]。统一在10月8日收获。

1.5 调查内容及方法

1.5.1 土壤含水量和含氮量测定。在各处理玉米处于大喇叭口期、吐丝期时，各重复小区内随机选择5个点用土钻法取0～20、20～40 cm土层内的土壤，各处理各层土样在室内风干，将杂质去除，经过粉碎后过筛（孔径为0.25 mm）[11]，采取铝盒烘干法进行土壤含水量的测定；同时，还采取凯氏定氮法进行大喇叭口期土壤全氮含量的测定。

1.5.2 玉米农艺性状及产量测定。在各处理玉米处于吐丝期时，各重复小区内随机选择5株具有代表性的玉米植株进行茎粗、株高、穗位高等主要农艺性状及单株干物质量的调查统计，各处理各重复数据最后取平均值分析[12]。

各处理玉米成熟后，在各小区进行调查，结合平均穗重法进行考种，测量穗长、穗粗、穗粒数、千粒重等；各小区单独收获与测量，各处理最后取3次重复的平均值分析[13]。

2 结果与分析

2.1 不同处理对玉米田间土壤含水量及全氮含量的影响

由表1可知，与未覆盖秸秆处理相比，3个秸秆覆盖处理土壤含水量在玉米大喇叭口期、吐丝期均有所增加，0～20、20～40 cm土层内的变化趋势均一致，表明秸秆覆盖处理有利于减少土壤水分蒸发、提高土壤含水量。玉米大喇叭口期，0～20 cm土层秸秆覆盖+常规施氮处理土壤含水量最高，其次是秸秆覆盖+氮肥减量20%处理；20～40 cm土层秸秆覆盖+常规施氮处理土壤含水量最高，其次是秸秆覆盖+氮肥减量40%处理。玉米吐丝期的各土层土壤含水量变化趋势同大喇叭口期。

表1 不同处理玉米田土壤含水量及全氮含量

进入大喇叭口期后，0～20 cm土层内秸秆覆盖处理的土壤全氮含量均高于未覆盖秸秆处理，且随着氮肥施用量减少，土壤全氮含量减少，表明秸秆覆盖处理在较短的时间内可以明显提高0～20 cm土层土壤含氮量；20～40 cm土层秸秆覆盖+常规施氮处理田间土壤全氮含量高于对照未覆盖秸秆+常规施氮（CK），其余处理均低于对照未覆盖秸秆+常规施氮（CK）。

2.2 不同处理对玉米植株吐丝期主要农艺性状及单株干物质积累量的影响

由表2可知，秸秆覆盖的3个处理玉米穗位高、株高、茎粗以及干物质积累量均高于未覆盖秸秆处理，且随着氮肥施入量的降低，除了株高以外，其余指标均表现出降低趋势，均以秸秆覆盖+常规施氮处理为最高，穗位高、茎粗、干物质积累量分别较不覆盖秸秆+常规施氮（CK）增加21.7 cm、1.79 mm、33.5 g/株左右，株高以秸秆覆盖+氮肥减量20%处理最高，较对照不覆盖秸秆+常规施氮（CK）增加11.7 cm。由此可知，秸秆覆盖处理可以促进玉米植株的株高及穗位高生长、增加植株的干物质积累量，有利于实现高产。

表2 不同处理玉米植株吐丝期主要农艺性状及单株干物质积累量

2.3 不同处理对玉米成熟期主要性状以及产量的影响

由表3可知，穗粗以秸秆覆盖+氮肥减量20%处理最粗，达到54.14 mm，其次是对照不覆盖秸秆+常规施氮处理（CK），秸秆覆盖+常规施氮、秸秆覆盖+氮肥减量40%这2个处理穗粗均较对照不覆盖秸秆+常规施氮处理（CK）细；穗长的变化趋势同穗粗一致，表现为秸秆覆盖+氮肥减量20%处理＞未覆盖秸秆+常规施氮处理（CK）＞秸秆覆盖+常规施氮处理＞秸秆覆盖+氮肥减量40%处理；穗粒数以秸秆覆盖+常规施氮处理为最多，达到730.1粒，其次是对照不覆盖秸秆+常规施氮（CK），以秸秆覆盖+氮肥减量40%处理为最少；百粒重的变化趋势同穗粗、穗长一致；玉米产量以秸秆覆盖+氮肥减量20%处理为最高，达到8 067.2 kg/hm2，较对照不覆盖秸秆+常规施氮处理（CK）增加0.70%，差异不明显，较秸秆覆盖+常规施氮处理增加5.52%，差异显著。由此可知，在秸秆覆盖处理下，适当减少氮肥施用量利于增产，氮肥施用量大可能对玉米苗期植株的生长产生不利影响，进而在一定程度上造成减产。在本试验条件下，秸秆覆盖+氮肥减量20%处理较不覆盖秸秆+常规施肥处理（CK）玉米稍有增产，但差异未达到显著水平，表明秸秆覆盖模式下可以适当减少氮肥用量20%。

表3 不同处理玉米植株成熟期主要性状及产量

3 结论与讨论

土壤含水量适宜有利于更好地矿化固定土壤中的氮肥，使之更好地被作物吸收；氮肥施用量适宜有利于减少土壤中水分的散失[14-15]。秸秆覆盖处理有利于增加土壤耕作层的含水量，分析原因在于秸秆覆盖对降雨有较高的入渗率，且减少了土壤水分的蒸发，保墒效果好。本试验结果表明，以秸秆覆盖+常规施氮处理土壤保水效果最好，提高土壤全氮含量的效果最明显，表明秸秆覆盖对土壤保水增氮效果明显，有着更好的水肥互促和耦合效应。

秸秆覆盖并施用适量氮肥对玉米植株（主要农艺性状）的生长、干物质的积累、产量的形成有较好的促进作用[16-17]。玉米产量形成的物质基础即为干物质的积累，在一定程度上直接影响产量的高低。本试验条件下，玉米处于吐丝期时，在秸秆覆盖处理条件下，随着氮肥施用量的增加，玉米株高大致表现出逐渐增加的趋势，且均较未覆盖秸秆处理高；在氮肥为常规施用量的基础上，秸秆覆盖处理玉米株高、茎粗等均有所增加；秸秆覆盖模式下适量减少氮肥施用量更加利于形成协调的产量结构、增加产量，以秸秆覆盖+氮肥减量20%处理产量最高，虽较未覆盖秸秆+常规施氮处理增产不明显，但较秸秆覆盖的其他2个处理有明显的增产。建议在濉溪县玉米生产中推广秸秆覆盖+氮肥减量20%模式。