绿肥还田结合减量施氮对玉米干物质积累分配及产量的影响

2023-04-10王鹏飞于爱忠王玉珑苏向向李悦吕汉强柴健杨宏伟

中国农业科学 2023年7期

王鹏飞，于爱忠，王玉珑，苏向向，李悦，吕汉强，柴健，杨宏伟

王鹏飞，于爱忠，王玉珑，苏向向，李悦，吕汉强，柴健，杨宏伟

甘肃农业大学农学院/甘肃省干旱生境作物学重点实验室，兰州 730070

【】分析绿洲灌区玉米干物质积累分配特征及籽粒产量对绿肥还田结合减量施氮的响应，以期为该区域发展高产、高效玉米生产技术提供理论依据。【】田间试验于2020―2021年在甘肃河西绿洲灌区进行，研究绿肥还田结合不同的减氮比例（绿肥还田结合减量施氮0%，N100；绿肥还田结合减量施氮10%，N90；绿肥还田结合减量施氮20%，N80；绿肥还田结合减量施氮30%，N70；绿肥还田结合减量施氮40%，N60）对玉米干物质积累分配及产量的影响。【】拔节期后N80和N90处理地上干物质积累量显著高于N70和N60处理，至成熟期N80处理较N70和N60处理提高了13.3%—23.2%，N90处理较N70和N60处理提高了13.9%—23.7%，N100、N90、N80处理间无显著差异；N80处理较N70和N60处理玉米地上干物质最大增长速率和平均增长速率显著提高了9.5%—21.2%、13.0%—23.2%，N90处理较N70和N60处理显著提高了10.2%—21.8%、13.9%—23.7%，二者均有效延缓了吐丝期至灌浆期玉米地上干物质积累速率的降低，而且N80处理较N70和N60处理干物质最大增长速率出现的天数提前了2.44和2.77 d，N90处理较N70和N60处理提前了1.92和2.3 d；在成熟期，N80和N90处理较N70和N60处理促进了玉米穗部干物质分配，有效提高了花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率，同时N80处理花后干物质积累量较N70和N60处理分别提高12.2%和20.4%，N90处理较N70和N60处理分别提高12.4%和20.5%，差异显著。N100、N90、N80处理间玉米籽粒产量无显著差异，但N80处理玉米籽粒产量较N70和N60处理分别增加16.8%和27.4%，N90处理较N70和N60处理分别提高17.4%和27.9%，差异显著。【】豆科绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理增加了玉米地上干物质积累量和积累速率，促进了成熟期穗部干物质的分配，提高了花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率，可作为绿洲灌区获得玉米高产的推荐施氮方式。

绿肥；氮肥；干物质积累；干物质分配；产量

0 引言

【研究意义】氮素是作物生长的必需营养元素[1]，合理的施用氮肥可有效促进玉米的生长发育和产量形成[2-3]，然而过度依赖化学氮肥，不仅使作物增产效果降低，同时造成了温室气体排放、养分流失等一系列问题[4-5]。因此，探讨减少化学氮肥投入的同时保证玉米稳增产是玉米生产中亟待解决的科学问题。【前人研究进展】绿肥作为一种优质生物肥源[6]，具有固氮活磷、改土培肥的功效[7]，对促进后茬作物生长发育、提高产量、改善品质具有重要作用[8-10]。研究发现，植株干物质积累分配与转移特性是决定作物产量高低的关键，作物高产是源库关系协调平衡发展的结果[11-12]，紫云英还田结合减量施氮20%显著提高了拔节期后的水稻地上部干物质积累量，最终稻谷产量增加5.3%—7.5%[13-14]；针对小麦的研究亦有相同规律，绿肥还田配施氮肥可促进小麦生育后期干物质向籽粒转移，最终增产7.9%—11.27%[15-16]。由此可见，绿肥还田结合减量施氮具有提高作物干物质积累分配及产量的潜力。【本研究切入点】在干旱绿洲灌区，对于玉米干物质积累、籽粒产量对绿肥还田结合减量施氮响应方面的研究不足，这在一定程度上致使区域玉米生产施氮制度优化缺乏必要的理论指导依据。西北绿洲灌区光热充足，雨热同期，为玉米的种植提供了天然的优越条件，但由于长期连作而导致的病虫害等问题不利于玉米产业的发展，利用夏休闲期复种豆科绿肥，在充分利用自然资源的同时还可打破同科作物连作障碍。因此，在麦玉轮作系统中，探讨绿肥还田结合减量施氮对玉米干物质积累特征及籽粒产量的影响，对实现玉米高产高效发展具有重要意义。【拟解决的关键问题】本研究在绿洲灌区传统小麦-玉米轮作模式下，重点探讨麦后复种豆科绿肥并还田结合减量施氮对后茬玉米产量及干物质积累与分配特征的影响，以期为该区域发展高产、高效玉米生产技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

田间试验于2019—2021年在甘肃农业大学绿洲农业综合试验站（103°5′E，37°30′N）进行，该区位于河西走廊东端，属寒温带大陆性干旱气候区，平均海拔1 776 m，多年平均降雨量为156 mm，年蒸发量2 400 mm，年平均气温7.3℃，年日照时数2 945 h。土壤类型属于灌漠土，试区平均土层厚度为110 cm。田间试验布设前，0—30 cm平均土壤容重为1.44 g·cm-3，平均pH为8.2，有机碳含量为11.3 g·kg-1，全氮、速效磷、速效钾含量分别为0.94 g·kg-1、29.2 mg·kg-1和152 mg·kg-1，主栽作物为小麦和玉米，耕作以传统深翻耕为主。

1.2 试验设计

试验始于2019年3月，种植模式为小麦-箭筈豌豆→玉米复种轮作，每年7月份春小麦收获后翻耕复种箭筈豌豆（），于10月份箭筈豌豆盛花期，采用秸秆还田机粉碎并均匀覆盖于每个小区之上，翌年，玉米播前旋耕后覆膜平作玉米，2019年绿肥氮素含量为 4.28%，还田量为34 600 kg·hm-2，2020年绿肥氮素含量为4.84%，还田量为39 400 kg·hm-2。试验采用完全随机区组设计，设置5个处理，每个处理5次重复，小区面积78 m2（13 m×6 m）。具体处理及施肥制度如表1所示。

表1 不同试验处理的施肥制度

为了消除年际气候因子变异对试验结果造成的影响，采用双轮作序列。玉米播种日期分别为2020年4月25日与2021年4月23日，收获日期分别为2020年9月28日与2021年9月23日。玉米播种密度为82 500株/hm2，行距40 cm；箭筈豌豆播量为75 kg·hm-2，条播，行距15 cm。

试验选用玉米品种为先玉335，春小麦品种为宁春4号，绿肥为兰箭2号。玉米采用膜下滴灌水肥一体化技术，水表计量灌溉，总灌水定额405 mm，按照6﹕5﹕6﹕5﹕5比例在玉米拔节期、大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆初期、灌浆中期进行灌溉；春小麦生育期内总灌水量为240 mm，在小麦苗期、孕穗期、灌浆期分别灌水75、90和75 mm；箭筈豌豆生育期内总灌水量为160 mm，在苗期、现蕾期分别灌水70和90 mm；肥料种类：氮肥为尿素，磷肥为磷酸二铵，复种绿肥不施肥。

1.3 测定指标与计算方法

1.3.1 干物质积累量玉米出苗后15 d开始取样，每隔15—20 d取样一次。每小区在同一地膜覆盖带内用S形法选取10株玉米，在105℃烘箱中杀青0.5 h，然后调至80℃恒温连续烘干至恒重，测其干重。

1.3.2 群体生长率玉米某一生育时期的干物质积累量与上一生育时期的干物质积累量的差值除以间隔天数，表示为CGR=（D2-D1）/（T2-T1）。式中，CGR表示玉米的群体生长率（kg·hm-2·d-1）；D1和D2分别为T1和T2时期玉米的干物质积累量。

采用Logistic方程通过回归分析拟合玉米地上干物质积累动态，并计算其最大干物质积累速率及最大积累速率出现的时间[17]。

1.3.3 干物质转运参照Cox等[18]的方法，计算以下指标：

花前干物质转运量（kg·hm-2）=开花期营养器官干物质积累量-成熟期营养器官干物质积累量；

花前干物质转运率（%）=（开花期营养器官干物质积累量-成熟期营养器官干物质积累量）／开花期营养器官干物质积累量×100%；

花前营养器官干物质转运对籽粒干物质积累贡献率（%）=（开花期营养器官干物质积累量-成熟期营养器官干物质积累量）／籽粒干物质积累量×100%；

花后干物质积累量（kg·hm-2）=成熟期干物质积累量-开花期干物质积累量；

花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率（%）=1-花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率。

1.3.4 产量将每小区单独收获测定籽粒产量。

1.4 数据统计

数据采用Microsoft Excel 2021整理汇总、SigmaPlot 14.0作图，使用SPSS 23.0统计分析软件进行方差分析并通过回归分析拟合Logistic方程，运用Duncan法进行显著性检验。

2 结果

2.1 绿肥还田结合减量施氮对玉米地上部干物质积累特征的影响

2.1.1 干物质积累量动态 2年试验结果表明，绿肥还田结合减量施氮对玉米地上干物质积累动态影响显著（图1）。玉米主要生育时期有拔节期（出苗后30—60 d）、大喇叭口期（出苗后60—75 d）、抽雄期（出苗后75—90 d）、吐丝期（出苗后90—115 d）、灌浆期（出苗后115—130 d）、成熟期（出苗后130—150 d）。在玉米苗期至拔节期（出苗后0—30 d），各处理玉米平均干物质积累量无显著差异（＞0.05）。在拔节期至灌浆期（30—115 d），N70和N60处理较N100处理玉米平均干物质积累量分别降低11.8%和22.8%，N100、N90、N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60处理分别提高13.5%和24.3%，N80处理较N70和N60处理分别提高12.5%和23.4%（＜0.05）。蜡熟期至完熟期（130—150 d），N70和N60处理较N100处理玉米平均干物质积累量分别降低13.6%和23.5%，N100、N90、N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60处理分别提高13.9%和23.7%，N80处理较N70和N60处理分别提高13.3%和23.2%（＜0.05）。从玉米整个生育期来看，绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理（N90、N80）玉米干物质积累量与正常施肥处理（N100）无显著差异，而较其他减量施氮处理（N70、N60）则显著提高，为绿肥还田结合减量施氮后产量形成提供了干物质积累保障。

2.1.2 干物质积累速率动态 2年试验结果表明，绿肥还田结合减量施氮对玉米地上干物质积累速率动态影响显著（图2）。苗期至拔节期（出苗后0—30 d），不同处理间玉米地上干物质积累速率无显著差异（＞0.05）。随着玉米生育时期的逐步推进，各处理地上部干物质积累速率逐步增加，大喇叭口期至吐丝期（60—90 d），各处理玉米地上干物质积累速率均达到了最高值，其中N70和N60处理较N100处理分别降低9.0%和19.7%，N100、N90、N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60处理分别提高13.3%和23.5%，N80处理较N70和N60处理分别提高10.7%和21.3%（＜0.05）。吐丝期过后，各处理玉米地上部干物质积累速率明显降低，吐丝期至灌浆期（90—115 d），N70和N60处理较N100处理干物质积累速率分别降低了9.5%和19.3%，N100、N90、N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60处理分别提高10.5%和19.9%，N80处理较N70和N60处理分别提高9.6%和19.5%（＜0.05）。当玉米生长至完熟期，各处理间玉米地上部干物质积累速率均无显著差异。纵观玉米全生育期，绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理（N90、N80）与正常施肥处理（N100）干物质积累速率无显著差异，而较其他处理（N70、N60）不仅提高了拔节期后的玉米地上部干物质积累速率，而且减缓了吐丝期至灌浆期玉米地上部干物质积累速率的降低，为玉米获得高产奠定了基础。

N100、N90、N80、N70、N60处理依次为减少常规施氮量（360 kg·hm-2）的0%、10%、20%、30%、40%；误差线表示标准差（n=5）。下同

图2 不同处理下玉米地上干物质积累速率动态

2.1.3 干物质最大增长速率及其出现的天数 2个试验年份各处理玉米地上部干物质积累量（）依据出苗后天数（）的动态过程均可用Logistic方程加以回归描述（2＞0.99，表2）。2个试验年度内，绿肥还田结合减量施氮对玉米地上部最大干物质增长速率（max）、平均增长速率（mean）以及最大增长速率出现的天数（50）影响显著。N70和N60处理干物质平均增长速率较N100处理分别降低13.6%和23.5%，N100、N90与N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60处理分别提高13.9%和23.7%，N80处理较N70和N60处理分别提高13.3%和23.2%（＜0.01）。玉米地上干物质最大增长速率及其出现的天数也呈现与干物质平均增长速率相同的趋势，其中N70和N60处理干物质最大增长速率较N100处理分别降低8.8%和20.5%，N100、N90和N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60分别提高10.2%和21.8%，N80处理较N70和N60处理分别提高9.5%和21.2%（＜0.01）。N70和N60处理干物质最大增长速率出现的天数较N100处理推迟2.35和2.68 d，N100、N90和N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60处理提前1.92和2.3 d，N80处理较N70和N60处理提前2.44和2.77 d（＜0.01）。由上述分析可知，与N70、N60处理相比，绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理（N90、N80）增大了玉米干物质最大增长速率，维持了较长时期的干物质积累天数，增加了干物质积累量。

2.2 绿肥还田结合减量施氮对玉米地上部干物质分配与转运的影响

2.2.1 不同处理下玉米成熟期干物质分配绿肥还田结合减量施氮对玉米成熟期干物质分配影响显著（图3）。干物质在成熟期的各器官中的分配比例为穗＞茎＞叶。2020年，N70和N60处理较N100处理穗部干物质降低17.4%和26.2%，N100、N90、N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60提高15.4%和25.7%，N80处理较N70和N60提高15.6%和24.5%（＜0.05）；N60处理的茎秆干物质显著低于其他处理。2021年，N70和N60处理较N100处理穗部干物质降低16.2%和26.4%，N100、N90、N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60提高15.5%和24.5%，N80处理较N70和N60提高14.1%和24.6%（＜0.05）；叶片和茎秆干物质呈现与穗部相同趋势。说明绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理（N90、N80）能有效提高玉米成熟期干物质在穗部的分配。

表2 不同处理下玉米地上干物质积累的Logistic方程回归分析

N100、N90、N80、N70、N60处理依次为减少常规施氮量（360 kg·hm-2）的0%、10%、20%、30%、40%。不同小写字母表示处理间在＜0.01水平上差异显著。下同

The N reduction rates in treatments N100, N90, N80, N70 and N60 were 0%, 10%, 20%, 30% and 40% of the conventional N rate 360 kg·hm-2. Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments at 0.01 probability level. The same as below

不同小写字母表示处理间在P＜0.05水平上差异显著。下同

2.2.2 不同处理下玉米营养器官干物质转运绿肥还田结合减量施氮对玉米营养器官干物质转运影响显著（表3）。2个试验年度内，N70和N60处理的花前干物质转运量（DMR）、花前干物质转运率（DMRE）、花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率（DMRCG）均显著低于其他处理，N100、N90和N80处理间均无显著差异。在开花后，N70和N60处理的花后干物质积累量（DMA）较N100处理分别降低14.3%和22.3%，N100、N90和N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60分别提高12.4%和20.5%，N80处理较N70和N60处理分别提高12.2%和20.4%（＜0.05）。说明绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理（N90、N80）能有效提高花前营养器官干物质转运对籽粒的贡献率及花后干物质积累量，为玉米获得高产奠定基础。

表3 不同处理下玉米开花前后营养器官干物质转运及对籽粒干物质积累的影响

DMR：干物质转运量；DMRE：干物质转运率；DMRGG：干物质转运对籽粒干物质积累贡献率；DMA：干物质积累量；DMAC：干物质积累对籽粒干物质积累贡献率

DMR: Dry matter remobilization; DMRE: Dry matter remobilization efficiency; DMRCG: Contribution of dry matter remobilization to grain; DMA: Dry matter accumulation; DMAC: Contribution of dry matter accumulation to grain

2.3 绿肥还田结合减量施氮对玉米籽粒产量的影响

2年试验结果表明，绿肥还田结合减量施氮对玉米籽粒产量影响显著（图4）。N70和N60处理较N100处理籽粒产量降低17.9%和28.4%，N100、N90、N80处理间无显著差异，N90处理较N70和N60处理分别提高17.4%和27.9%，N80处理较N70和N60处理分别提高16.8%和27.4%（＜0.05）。由上述分析可知，绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理（N90、N80）玉米籽粒产量与正常施肥处理（N100）无显著差异，但高于其他减量施氮处理（N70、N60），差异显著（＜0.05），说明绿肥还田结合减量施氮10%—20%能够保证玉米稳产。

图4 不同处理下玉米籽粒产量

3 讨论

3.1 绿肥还田结合减量施氮对作物干物质积累、分配及转运的影响

干物质作为作物光合作用产物的最高形式，其积累和分配与作物产量形成密切相关，一直是高产栽培研究的重点，也是揭示高产机制的重要方面[19]。作物产量实质上是通过光合作用直接或间接形成的，在农业生产中通过改进农艺措施来提高作物干物质积累量并优化其分配比例是作物获得高产的重要途径[20-21]。本研究表明，绿肥还田结合减量施氮10%—20%时能显著增加玉米拔节期后的干物质积累量和积累速率，主要是由于单施化学氮肥只能在短期内维持土壤氮素的供应，而豆科绿肥还田能补充土壤氮库，提高土壤氮素有效性，同时绿肥缓慢释放养分的特性可以避免作物生育后期养分供应不足的问题，有利于作物干物质积累量的增加[22-23]，而且适量的氮肥投入对植株地上部生长起到一定的促进作用，有效延长作物茎、叶等营养器官的功能期，增强光合作用持续时间，提高光合同化产物[24-25]。本研究还发现，绿肥还田结合减量施氮30%—40%时，作物的地上干物质积累量和积累速率显著下降，这与徐兆廷等[26]的研究结果相一致，主要由于化学氮肥施用比例过少，导致作物生育前期养分供应不足，地上部干物质积累动态受到影响。说明在农业生产中需要寻求合适的氮肥减量比例，否则会对作物生长发育造成不良影响，影响产量。

本研究结果表明，绿肥还田结合减量施氮对玉米地上干物质积累Logistic拟合方程产生显著影响（＜0.01），造成这种差异的主要原因是豆科绿肥结合不同比例的化学氮肥对玉米特定生育时期地上干物质积累速率的影响不同，绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理不仅增大了玉米地上部干物质最大增长速率，而且延长了后茬玉米干物质积累高峰期，增加了地上部干物质积累量，这主要是因为有机肥结合适量化学氮肥在提高土壤有机质含量的同时促进了土壤对氮肥的固持能力，在作物生育前期保证了作物生长，在生育后期补偿了氮的亏缺，缓解了氮素吸收不足对作物生长发育的限制，提高了作物叶绿素含量，延缓了叶片衰老，改善了作物光合特性，从而增加了作物地上干物质积累速率，使干物质高峰期提前，为增产奠定基础[27]。

从玉米干物质分配与转运的角度看，籽粒干物质主要来源于花后干物质积累和花前营养器官干物质向籽粒的转移与分配，因此，在生产中保证花后干物质积累的同时提升花前干物质对产量的贡献对于实现玉米增产具有重要意义[28]。本研究发现绿肥还田结合减量施氮10%—20%时玉米干物质的分配与转运表现最好。刘斌祥等[29]研究表明减氮20%配施有机肥有利于玉米光合产物向穗部积累与转运。刘晓明等[30]研究表明有机肥配施化肥氮可在提高玉米花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率的同时增加花后干物质积累量。这与本研究结果一致，主要是由于绿肥还田可改良作物的生长环境[31]，改善土壤理化性质，提高土壤氮素有效性，促进植物根系对养分的吸收和利用[32]，化学氮肥配施有机肥能延缓作物茎、叶等营养器官的衰老，促进花前干物质向籽粒的转运，提高生育后期光合产物的积累[33]，进而提高作物产量。

3.2 绿肥还田结合减量施氮对作物产量的影响

本研究发现，绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理玉米籽粒产量较常规施肥处理无显著差异，但较其他减量施氮处理提高16.8%—27.9%（＜0.05）。陈倩等[34]研究表明，有机肥结合化学氮肥减量12.5%—37.5%时会表现出较佳的籽粒产量，谢志坚等[35]研究表明绿肥还田结合减量施氮20%可使水稻籽粒产量增加25.2%，主要原因是：一方面，豆科绿肥可利用自身的生物固氮作用固定大气中的N2，翻压还田后可释放出供作物吸收利用的氮素，而且化学氮肥与豆科绿肥配合施用，前者满足了作物生育前期对速效养分的需求，而后者可在生育期持续不断地释放作物所需养分，为作物的生长发育提供了充分的养分支持[36-37]；另一方面，豆科绿肥具有较低的碳氮比[38]，能够促进土壤微生物的繁殖和有机质分解过程中的养分释放[39]，进而提高土壤养分含量，促进作物的生长发育。可见，绿肥还田结合适量的化学氮肥可为后茬玉米的生长发育提供充足的养分，当绿肥还田结合化学氮肥减量施用时，绿肥和无机氮对玉米养分供给时间上的差异协调了玉米氮肥供需同步性，有利于玉米产量的提高。张璐[40]、刘思超等[36]研究发现，豆科绿肥结合减量施氮40%时，仍能保证作物实现高产，甚至吕凤莲等[41]研究发现，在有机肥投入的情况下，化肥氮减少75%时仍旧可以实现小麦产量的提高，只有当全部施用有机肥时才会出现减产情况，这有异于本研究结论，造成这一差异的主要原因：一方面可能是由于这些试验地块以前化学氮肥投入过量，导致作物一直在消耗土壤中过多的氮素残留，因而造成大幅减氮却不减产的“表象”；另一方面与作物种类、环境条件、土壤类型及有机肥的种类等因素有关[40]。本研究探明在河西绿洲灌区麦-玉轮作体系中，绿肥还田结合减量施氮10%和20%能够在减少化学氮肥投入的条件下保障作物实现较高的产量。在西北绿洲灌区，丰富的光热资源为麦后复种绿肥创造了优越的条件，麦后复种箭筈豌豆的种植模式应用已较为广泛，绿肥地上部分刈割鲜草可作饲草，根茬还田或全量还田可培肥土壤，从而减少化学氮肥施用量，为农户节省了部分肥料支出，提高经济效益，因此，目前这种种植模式及配套施氮制度已被农户所接受，且表现出良好的应用前景。本研究结果仅基于2年田间试验研究结果，关于绿肥还田结合减量施氮对于玉米产量的长期影响以及氮素在“土壤-作物”系统中的转化利用机制仍需进一步深入研究。

4 结论

豆科绿肥还田结合减量施氮10%和20%处理较减量施氮30%和40%处理显著增加了拔节期后玉米地上部干物质积累量和成熟期穗部干物质分配，有效促进了花前干物质转运量、转运效率、转运对籽粒的贡献率以及花后干物质积累量，提升了玉米地上干物质最大积累速率和平均积累速率，且该条件下，玉米籽粒产量相对于绿肥还田不减量施氮未下降。因此，豆科绿肥还田结合减量施氮10%和20%是西北绿洲灌区优化玉米干物质积累分配特性及获得高产的合理减氮方式。

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Effects of Returning Green Manure to Field Combined with Reducing Nitrogen Application on the Dry Matter Accumulation, Distribution and Yield of Maize

WANG PengFei, YU AiZhong, WANG YuLong, SU XiangXiang, LI Yue, LÜ HanQiang, CHAI Jian, YANG HongWei

College of Agronomy, Gansu Agricultural University/Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science, Lanzhou 730070

【】In order to provide the theoretical basis for the development of high-yield and high-efficiency maize production technology in this area, the characteristics of dry matter accumulation and distribution and the response of grain yield to the return of green manure to the field combined with nitrogen reduction were analyzed in the oasis irrigation area. 【】The field experiment was carried out in Hexi Oasis Irrigation Area, Gansu Province from 2020 to 2021. The combination of green manure returning to the field and different nitrogen reduction ratios (green manure combined with nitrogen reduction 0%, N100; green manure combined with nitrogen reduction 10%, N90; green manure combined with nitrogen reduction 20%, N80; green manure combined with nitrogen reduction 30%, N70; green manure combined with nitrogen reduction 40%, N60) on the distribution of dry matter accumulation in maize and impact on production. 【】After the jointing stage, the aboveground dry matter accumulation under N80 and N90 treatments was significantly higher than that of N70 and N60 treatments. At the mature stage, the aboveground dry matter accumulation under N80 increased by 13.3%-23.2% compared with N70 and N60 treatments, and N90 was higher than N70 and N60 treatments. Compared with the N70 and N60 treatments, the maximum growth rate and average growth rate of the aboveground dry matter under N80 were significantly increased by 9.5%-21.2% and 13.0%-23.2%, respectively; N90 significantly increased by 10.2%-21.8% and 13.9%-23.7% compared with N70 and N60 treatments, both of which effectively delayed the decrease of aboveground dry matter accumulation rate of maize from silking stage to grain filling stage. Compared with N70 and N60, the maximum growth rate of dry matter under N80 treatment was 2.44 d and 2.77 d earlier than that under N70 and N60, respectively, and N90 was 1.92 d and 2.3 d earlier than the N70 and N60 treatments, respectively. N80 and N90 promoted the distribution of dry matter in the ears of maize, and effectively increased the contribution rate of dry matter transport before flowering to grain dry matter accumulation. At the same time, the post-flowering dry matter accumulation under N80 increased by 12.2% and 20.4% compared with N70 and N60 treatments, respectively. Compared with the N70 and N60 treatments, the post-flowering dry matter accumulation under N90 was increased by 12.4% and 20.5%, respectively, and the difference was significant. There was no significant difference in maize grain yield among N100, N90, and N80 treatments, but the maize grain yield under N80 increased by 16.8% and 27.4%, respectively. Compared with N70 and N60 treatments, the yield under N90 treatment increased by 17.4% and 27.9%, respectively, with significant differences. 【】The return of leguminous green manure to the field combined with 10% and 20% nitrogen reduction treatments increased the aboveground dry matter accumulation and accumulation rate of maize, promoted the distribution of dry matter in the ears at maturity, and improved the pre-flowering dry matter transport on grain dry matter. The cumulative contribution rate could be used as the recommended nitrogen application method for high maize yield in oasis irrigated areas.

green manure; nitrogen fertilizer; dry matter accumulation; dry matter distribution; yield