秸稈還田配施氮肥對東北春玉米光合性能和產(chǎn)量的影響

白 偉 張立禎 逄煥成 孫占祥 牛世偉 蔡 倩 安景文,*

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秸稈還田配施氮肥對東北春玉米光合性能和產(chǎn)量的影響

白 偉1張立禎2逄煥成3孫占祥1牛世偉4蔡 倩1安景文4,*

1遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所, 遼寧沈陽110161;2中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象系, 北京100193;3中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所, 北京100081;4遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與環(huán)境研究所, 遼寧沈陽110161

秸稈還田配施氮肥是解決旱作農(nóng)田“耕層變淺”、“土壤緊實(shí)”、“有效耕層土壤減少”問題的重要措施之一, 在旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。為探明秸稈深翻還田配施氮肥對東北春玉米光合性能和產(chǎn)量的影響, 本研究于2014—2015年在遼寧鐵嶺設(shè)置S0F0 (秸稈0 kg hm–2+純NPK 0 kg hm–2)、SN0 (秸稈9000 kg hm–2+純N 0 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2)、SN1 (秸稈9000 kg hm–2+純N 112.5 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2)、S0N2 (秸稈0 kg hm–2+純N 225 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2, 當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)種植方式, CK)、SN2 (秸稈9000 kg hm–2+純N 225 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2)、SN3 (秸稈9000 kg hm–2+純N 337.5 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2) 6個(gè)處理開展了研究。結(jié)果表明, 秸稈還田配施氮肥對春玉米籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量影響顯著, 秸稈還田9000 kg hm–2和配施氮肥225 kg hm–2處理的籽粒產(chǎn)量最高, 比秸稈不還田和施氮量225 kg hm–2處理(CK) 2年平均增產(chǎn)6.33%, 增產(chǎn)的主要原因是百粒重和行粒數(shù)的顯著提高和禿尖的顯著降低; 玉米籽粒產(chǎn)量并未隨著施氮量的增加而持續(xù)增加; 相同施氮量條件下, 秸稈還田比秸稈不還田2年平均群體生物產(chǎn)量增加2.95%。秸稈還田配施氮肥能夠增加春玉米株高、莖粗、葉面積, 提高葉綠素含量和光合作用, 相同施氮量條件下, 秸稈還田比秸稈不還田處理2年平均灌漿期葉面積增加2.71%, 光合速率提高4.80%。綜合分析認(rèn)為, 秸稈還田9000 kg hm–2和配施氮肥225 kg hm–2是遼北棕壤區(qū)春玉米生產(chǎn)比較理想的還田和施肥模式, 在該區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

秸稈還田; 施氮量; 春玉米; 產(chǎn)量; 光合性能

玉米是我國第一糧食作物, 東北地區(qū)地處世界玉米生產(chǎn)的黃金帶, 是我國玉米主產(chǎn)區(qū)[1]。遼寧省是我國13個(gè)糧食主產(chǎn)區(qū)之一, 每年種植玉米面積200萬公頃以上, 其中遼西北地區(qū)占遼寧省的2/3以上, 對區(qū)域糧食安全具有重要意義[2]。我國實(shí)施家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制以來, 由于土地零散, 多以小型農(nóng)機(jī)具作業(yè)為主, 深翻、深松等大型農(nóng)機(jī)作業(yè)面積越來越少, 直接造成了土壤耕層變淺, 犁底層加厚并上移, 耕層有效土壤數(shù)量減少, 土壤理化性狀趨于惡化, 土壤緩沖能力下降, 玉米生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響[3], 東北地區(qū)表現(xiàn)尤為明顯[4-6]。耕層結(jié)構(gòu)不合理和地力持續(xù)下降是制約旱地玉米產(chǎn)量提高的2個(gè)主要限制因子, 我國每年生產(chǎn)玉米秸稈約4億噸左右, 秸稈中含有的氮、磷、鉀等養(yǎng)分相當(dāng)于全國目前化肥用量的1/3, 是一種非常重要的生物肥力資源[7-8]。秸稈還田配施氮肥是改善耕層性狀的重要措施之一, 已經(jīng)得到越來越多學(xué)者的認(rèn)同, 也逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[9-12]。

秸稈還田能夠改善土壤物理性狀, 增加土壤團(tuán)聚體, 降低土壤容重[13]; 能夠增加土壤有機(jī)質(zhì), 提高地力, 減少氮素流失, 固定外源鉀, 碳氮平衡, 增加土壤微生物量[14-15]; 能夠增加土壤擴(kuò)蓄增容能力, 降低水分蒸發(fā)速度, 提高降水利用效率和水分利用效率[16-20]; 能夠促進(jìn)作物生長、提高葉綠素含量、增加干物質(zhì)、延長葉片功能、促進(jìn)光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)移等[21], 增加作物產(chǎn)量的同時(shí)改善作物品質(zhì)[22-23]。但秸稈還田效應(yīng)周期長, 全量還田影響出苗率, 還田方式不明確, 相關(guān)研究還較少。本研究在確定深翻還田是區(qū)域最佳還田耕作方式的基礎(chǔ)上, 設(shè)置秸稈還田和施氮量兩個(gè)因素, 探討秸稈還田配施氮肥對春玉米光合性能和產(chǎn)量的影響, 旨在為遼西北地區(qū)春玉米生產(chǎn)確定適宜的秸稈還田方式和氮肥配施量, 提高土壤持續(xù)生產(chǎn)能力, 實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況

鐵嶺市位于遼寧省北部, 松遼平原中段, 地處北緯41°59′~43°29′, 東經(jīng)123°27′~125°06′之間, 屬中溫帶亞濕潤季風(fēng)大陸性氣候, 日照充足, 四季分明, 雨熱同季。全年日照為2700 h左右, 年平均降雨量為500~700 mm, 降雨量年際變化較大, 年內(nèi)分配不均, 大部分集中在6月至9月份, 而春秋兩季降水偏少。年蒸發(fā)量為1600 mm, 年平均氣溫6.3°C, 最低氣溫-31°C, 最高氣溫34.4°C, 無霜期150 d。該區(qū)域以春玉米種植為主, 平均耕層厚度14.56 cm, 犁底層厚度9.89 cm, 0~40 cm土壤容重1.38 g cm–3, 耕層有效土壤量1.97×106kg hm–2, 耕層淺、土壤容重大, 有效耕層土壤量少、地力持續(xù)下降一直是春玉米產(chǎn)量提高的重要限制因子[6]。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

遼寧省鐵嶺市鐵嶺縣蔡牛鎮(zhèn)張莊(遼北典型棕壤類型區(qū)), 2014年生育期內(nèi)降雨量為498.40 mm, 平均溫度為19.13°C; 2015年生育期內(nèi)降雨量為583.50 mm, 平均溫度為19.27°C, 逐日降雨量和平均溫度如圖1所示。試驗(yàn)土壤為棕壤, 耕層土壤含有機(jī)質(zhì)14.9 g kg–1、全氮1.32 g kg–1、全磷0.61 g kg–1、全鉀12.4 g kg–1、堿解氮85.0 mg kg–1、有效磷27.4 mg kg–1、速效鉀113.2 mg kg–1、pH 6.3, 試驗(yàn)區(qū)地勢平坦, 無灌溉條件。當(dāng)?shù)馗髦贫纫砸患敬河衩诪橹鲗?shí)行連年淺旋耕。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 共設(shè)6個(gè)處理, S0F0、SN0、SN1、S0N2、SN2和SN3。S0F0為秸稈0 kg hm–2+純NPK 0 kg hm–2; SN0為秸稈9000 kg hm–2+純N 0 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2, 純K 90 kg hm–2; SN1為秸稈9000 kg hm–2+純N 112.5 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2, 純K 90 kg hm–2; S0N2為秸稈0 kg hm–2+純N 225 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2; SN2為秸稈9000 kg hm–2+純N 225 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2; SN3為秸稈9000 kg hm–2+純N 337.5 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2, 其中氮肥為尿素(含氮46.3%), 磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%), 鉀肥為硫酸鉀(含K2O 50%)。每個(gè)處理3次重復(fù), 18個(gè)小區(qū), 每個(gè)小區(qū)長10 m, 寬6 m (10壟, 壟距0.6 m), 小區(qū)面積60 m2, 試驗(yàn)區(qū)面積1080 m2。于2014年4月28日播種、9月25日收獲, 2015年4月29日播種、9月30日收獲; 供試品種為鄭單958, 種植密度為60 000株 hm–2, 種植行距60 cm, 株距27 cm。采用玉米收割機(jī)收獲, 同時(shí)將秸稈打碎覆蓋于地表, 用翻轉(zhuǎn)犁深翻(深度25~30 cm)還田, 播種時(shí)一次性施入肥料, 其他管理正常。

圖1 試驗(yàn)地點(diǎn)2014–2015年生育期內(nèi)降雨量和平均溫度

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 土壤理化性質(zhì)測定 2014年播種前采用常規(guī)方法測定土壤基本理化性狀[24]。

1.4.2 籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 收獲玉米后, 隨機(jī)取每個(gè)處理3個(gè)具有代表性的10 m2樣區(qū)測產(chǎn), 調(diào)查成穗數(shù), 用水分儀測定水分, 按14%含水量折合成公頃籽粒產(chǎn)量。從每個(gè)樣區(qū)取15株, 按常規(guī)方法測定穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖、百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.4.3 群體生物產(chǎn)量 苗期(2014年5月25日、2015年5月30日)、拔節(jié)期(2014年6月26日、2015年6月28日)、吐絲期(2014年7月30日、2015年7月29日)、灌漿期(2014年9月2日、2015年9月1日)和收獲期(2014年9月25日、2015年9月30日), 選擇生長發(fā)育一致、葉片無病斑和破損的植株地上部, 烘箱105°C殺青60 min, 85°C烘至恒重稱干重, 重復(fù)5次, 用單株干物質(zhì)乘以密度折算成群體生物產(chǎn)量。

1.4.4 植株性狀 包括玉米株高、莖粗和葉面積。從各處理選取10株代表性植株掛牌標(biāo)記, 在苗期、拔節(jié)期和收獲期用米尺測定株高; 用游標(biāo)卡尺測定第2節(jié)間(基部扁面)莖粗; 葉面積(LA)=L(葉片最大長度)×A(最大寬度)×0.75。

1.4.5 葉綠素 在苗期、拔節(jié)期、吐絲期和灌漿期使用SPAD-502葉綠素計(jì)(日本美能達(dá)公司制造)測定穗位葉葉基、葉中、葉尖的葉綠素含量, 取10株平均值作為該葉片的SPAD值。

1.4.6 光合作用 灌漿期選擇晴朗無云的天氣采用LI-6400便攜式光合作用系統(tǒng)[美國拉哥公司(LI-COR)生產(chǎn)]在田間直接測定光合特性(凈光合速率n、氣孔導(dǎo)度Gond、細(xì)胞間隙CO2濃度i、蒸騰速率r), 測定時(shí)光強(qiáng)為1200 μmol m–2s–1, 溫度為32°C, 選每個(gè)處理有生長代表性的植株5株, 測定倒三葉(平時(shí)完全暴露在外面), 每個(gè)葉片測量3次, 取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析方法

用Microsoft Excel整理分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)并作圖, 用SPSS 17.0軟件作相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析, 采用Duncan’s法多重比較, 顯著水平為5%。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田配施氮肥對春玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表1可知, 秸稈還田配施氮肥對春玉米籽粒產(chǎn)量影響顯著(<0.05), 2014年S0F0、SN0與S0N2、SN2、SN3差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN2> S0N2>SN0>S0F0, SN2比S0N2和S0F0增加11.56%、74.58%, SN0比S0F0增加10.87%; 2015年表現(xiàn)略有不同, S0F0、SN0與SN1、S0N2、SN2、SN3差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN2>S0N2>SN3>SN1>SN0> S0F0, SN2比S0N2、S0F0增加1.10%、35.29%, SN0比S0F0增加1.47%。說明秸稈還田條件下, 隨著施氮量的增加籽粒產(chǎn)量持續(xù)增加, 但增加到一定程度后不再增加; 在相同施氮量條件下, 秸稈還田比秸稈不還田2年平均增產(chǎn)6.33%。

表1 不同處理對春玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

S0F0: 秸稈0 kg hm–2+純NPK 0 kg hm–2; SN0: 秸稈9000 kg hm–2+純N 0 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2, 純K 90 kg hm–2; SN1: 秸稈9000 kg hm–2+純N 112.5 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2, 純K 90 kg hm–2; S0N2: 秸稈0 kg hm–2+純N 225 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2; SN2: 秸稈9000 kg hm–2+純N 225 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2; SN3: 秸稈9000 kg hm–2+純N 337.5 kg hm–2+純P 112.5 kg hm–2+純K 90 kg hm–2, 數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤, 標(biāo)以不同字母的值在5%水平上差異顯著。

S0F0: 0 kg hm–2of straw plus 0 kg hm–2of pure NPK; SN0: 9000 kg hm–2of straw plus 0 kg hm–2of pure N plus 112.5 kg hm–2of pure P, and 90 kg hm–2of pure K; SN1: 9000 kg hm–2of straw plus 112.5 kg hm–2of pure N plus 112.5 kg hm–2of pure P, and 90 kg hm–2of pure K; S0N2: 0 kg hm–2of straw plus 225 kg hm–2of pure N plus 112.5 kg hm–2of pure P plus 90 kg hm–2of pure K; SN2: 9000 kg hm–2of straw plus 225 kg hm–2of pure N plus 112.5 kg hm–2of pure P plus 90 kg hm–2of pure K; SN3: 9000 kg hm–2of straw plus 337.5 kg hm–2of pure N plus 112.5 kg hm–2of pure P plus 90 kg hm–2of pure K. Data are mean± SE; values followed by a different letter within a column for treatments are significantly different at≤ 5%.

在產(chǎn)量構(gòu)成因素方面, 秸稈還田配施氮肥的影響顯著(<0.05), 2014年成穗數(shù)和穗行數(shù)差異不顯著(>0.05), S0F0、SN0與SN1、S0N2、SN2、SN3的行粒數(shù)差異顯著(<0.05), S0F0、SN0與S0N2、SN2、SN3的禿尖長差異顯著(<0.05), SN2、SN3與S0F0、SN0、SN1的百粒重差異顯著(<0.05); 2015年表現(xiàn)略有不同, SN0與其他處理的成穗數(shù)差異顯著(<0.05), SN0與S0N2的穗行數(shù)差異顯著(<0.05), SN2與S0F0、SN0的行粒數(shù)差異顯著(<0.05), 禿尖長和百粒重差異不顯著(>0.05)。相關(guān)分析表明, 產(chǎn)量與行粒數(shù)和百粒重呈極顯著正相關(guān)(=0.874**、=0.767**), 與成穗數(shù)和穗行數(shù)不相關(guān)(=0.488、=0.540), 與禿尖長呈極顯著負(fù)相關(guān)(=-0.783**)。由此表明, 秸稈還田配施氮肥增產(chǎn)的主要原因是百粒重和行粒數(shù)的顯著提高和禿尖的顯著降低。

2.2 秸稈還田配施氮肥對春玉米群體生物產(chǎn)量的影響

從圖2可以看出, 秸稈還田配施氮肥對春玉米群體生物產(chǎn)量影響的兩年趨勢基本一致, 均為先快后慢的增長趨勢。2014年5月25日, 玉米苗期各處理差異不顯著(>0.05), 但到了拔節(jié)后期(6月26日) S0F0、SN0與SN1、S0N2、SN2、SN3差異顯著(<0.05), 這種差異一直持續(xù)到收獲期, 表現(xiàn)為SN3>SN2>S0N2>SN1>SN0>S0F0, 收獲期春玉米群體生物產(chǎn)量SN3分別比SN2、S0N2、SN1、SN0和S0F0增加3.98%、7.18%、15.48%、26.51%和28.22%。2015年收獲期也表現(xiàn)為SN3>SN2>S0N2> SN1>SN0>S0F0, SN3分別比SN2、S0N2、SN1、SN0和S0F0增加2.62%、6.55%、31.79%、47.29%和48.88%, 相同施氮水平下, 春玉米群體生物產(chǎn)量秸稈還田比秸稈不還田2年平均增加2.95%。由此可見, 秸稈還田條件下, 隨著施氮量的增加群體生物產(chǎn)量持續(xù)增加, 一定范圍內(nèi)群體生物產(chǎn)量越高則籽粒產(chǎn)量也越高。

圖2 不同處理對春玉米群體生物產(chǎn)量的影響

處理縮寫同表1。Abbreviations for the treatments are as described in Table 1.

2.3 秸稈還田配施氮肥對春玉米植株性狀的影響

2.3.1 對春玉米株高的影響 從圖3可以看出, 秸稈還田配施氮肥對春玉米苗期、拔節(jié)期和收獲期株高影響顯著(<0.05), 2014年苗期各處理差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN2>S0N2>SN1>SN0> S0F0, SN3比SN0和S0F0分別增加35.65%和46.06%; 拔節(jié)期SN1與S0F0、SN0、S0N2、SN2差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN1>S0N2>SN2>SN0> S0F0, SN1比SN0和S0F0分別增加30.50%和23.95%; 收獲期S0F0、SN0與SN1、S0N2、SN2、SN3差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN2>S0N2> SN1>S0F0>SN0, SN3比S0F0和SN0分別高13.25%和17.56%。2015年苗期和收獲期與2014年表現(xiàn)一致, 拔節(jié)期略有不同, S0F0、SN0與SN1、S0N2、SN2、SN3差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN2> S0N2>SN1>SN0>S0F0。由此表明, 秸稈還田配施一定數(shù)量的氮肥能夠增加春玉米的株高, 但并未隨著施氮量的增加而持續(xù)增加。

圖3 不同處理對春玉米株高的影響

處理縮寫同表1。Abbreviations for the treatments are as described in Table 1.

2.3.2 對春玉米莖粗的影響 從圖4可以看出, 秸稈還田配施氮肥對春玉米苗期、拔節(jié)期和收獲期莖粗影響顯著(<0.05), 2014年苗期SN3與SN1、S0F0、SN0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN1> S0F0>SN0, SN3比SN0和S0F0分別增加27.77%和26.45%; 拔節(jié)期S0F0、SN0與SN1、S0N2、SN2、SN3差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN2>SN3>S0N2> SN1>S0F0>SN0, SN2比SN0和S0F0分別增加25.08%和20.07%; 收獲期SN3、SN2與SN1、SN0、S0F0差異顯著(<0.05), 其中SN3最大, 分別比SN0、S0F0增加31.36%和33.89%。2015年苗期和拔節(jié)期與2014年表現(xiàn)略有不同, 苗期SN3與S0N2、SN1、SN0、S0F0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3> S0N2>SN1>SN0>S0F0, SN3比SN0和S0F0分別增加27.23%和46.48%; 拔節(jié)期SN3、SN2與SN1、SN0、S0F0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN2>SN1> SN0>S0F0, SN3比SN0和S0F0分別增加27.76%和34.31%; 收獲期與2014年表現(xiàn)一致。由此表明, 秸稈還田配施一定數(shù)量的氮肥能夠增加春玉米的莖粗, 也并未隨著施氮量的增加而持續(xù)增加。

圖4 不同處理對春玉米莖粗的影響

處理縮寫同表1。Abbreviations for the treatments are as described in Table 1.

2.3.3 對春玉米葉面積的影響 從圖5可以看出, 秸稈還田配施氮肥2年單株葉面積在全生育期變化基本一致, 呈現(xiàn)先快速增大后緩慢變小的趨勢。2014年苗期SN3、SN2與S0N2、SN1、S0F0、SN0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN2>S0N2>SN1> SN0>S0F0; 拔節(jié)期和吐絲期表現(xiàn)一致, S0F0、SN0與其他處理差異顯著(<0.05), 這種差異一直保持到乳熟期, SN3比S0F0、SN0分別增加52.64%和62.13%。2015年苗期SN1與S0F0、SN0差異不顯著(>0.05), 與SN3、SN2和S0N2差異顯著(<0.05); 拔節(jié)期和吐絲期表現(xiàn)一致, SN1與其他處理差異均顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN2>S0N2>SN1>SN0 >S0F0; 灌漿期和乳熟期表現(xiàn)一致, S0F0、SN0與SN3、SN2與S0N2、SN1差異顯著, 表現(xiàn)為SN3> SN2>S0N2>SN1>SN0>S0F0, SN3比S0F0、SN0分別增加42.44%和51.03%。相同施肥水平下, 玉米灌漿期葉面積秸稈還田比不還田2年平均增加2.71%。由此表明, 秸稈還田配施氮肥能夠增加春玉米單株葉面積, 為促進(jìn)葉片光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)移, 提高春玉米籽粒產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

圖5 不同處理對春玉米單株葉面積的影響

處理縮寫同表1。Abbreviations for the treatments are as described in Table 1.

2.4 秸稈還田配施氮肥對春玉米光合性能指標(biāo)的影響

2.4.1 對春玉米葉綠素含量的影響 秸稈還田配施氮肥處理的春玉米穗位葉葉綠素含量2年均隨生育期的推進(jìn)呈單峰曲線變化, 于灌漿期達(dá)最大值(圖6)。2014年全生育期平均值表現(xiàn)為SN3>S0N2>SN1> SN2> SN0>S0F0, SN3分別比SN0和S0F0增加17.13%和20.41%。2015年表現(xiàn)與2014年略有不同, 全生育期平均值表現(xiàn)為SN3>SN2>S0N2>SN1> SN0>S0F0, SN3分別比SN0和S0F0增加25.93%和29.99%。說明秸稈還田條件下, 隨著施氮量的增加春玉米穗位葉葉綠素含量持續(xù)增加。

圖6 不同處理對春玉米穗位葉葉綠素含量的影響

處理縮寫同表1。Abbreviations for the treatments are as described in Table 1.

2.4.2 對春玉米光合特征的影響 玉米產(chǎn)量主要由吐絲期至乳熟期群體葉片光合特性, 特別是中上部葉片光合能力及較高光合能力所持續(xù)的時(shí)間決定[25]。通過對2014年和2015年兩年灌漿期春玉米光合性能的方差分析表明(表2), 秸稈還田配施氮肥對春玉米光合性能影響顯著(<0.05)。2014年光合速率, SN0、S0F0與SN1、S0N2、SN2、SN3差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN2>S0N2>SN1>SN0>S0F0, SN3比SN0和S0F0分別增加59.59%、62.94%, 相同施肥水平下, 秸稈還田比秸稈不還田2年平均增加4.80%。氣孔導(dǎo)度, SN3與SN1、SN0、S0F0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN1>SN0>S0F0; 細(xì)胞間隙CO2濃度差異不顯著(>0.05); 蒸騰速率, SN3與SN1、SN0、S0F0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN1>SN0>S0F0, SN3比SN0、S0F0增加57.14%、78.75%。2015年表現(xiàn)與2014年略有不同, 光合速率, SN3與SN1、SN0、S0F0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3>SN1>SN0>S0F0, SN3比SN0、S0F0增加36.25%和38.21%; 氣孔導(dǎo)度, SN3、SN2與SN0、S0F0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3> SN2>SN0> S0F0; 細(xì)胞間隙CO2濃度, SN3、SN2與SN1、SN0、S0F0差異顯著(<0.05), 表現(xiàn)為SN3> SN2>SN1> SN0>S0F0; 蒸騰速率, SN3與SN1、SN0、S0F0差異顯著(<0.05), SN3比SN0、S0F0增加35.71%、52.36%。說明秸稈還田配施一定數(shù)量氮肥能夠提高春玉米葉片的光合性能, 促進(jìn)同化產(chǎn)物形成, 但并未隨著施氮量的增加而持續(xù)增加。

表2 不同處理對春玉米光合作用的影響

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤, 標(biāo)以不同字母的值在5%水平上差異顯著。處理縮寫同表1。

Data is mean ± SE. Values followed by a different letter within a column for treatments are significantly different at≤ 5%. Treatments are as described in Table 1.

3 討論

3.1 春玉米產(chǎn)量

秸稈還田配施氮肥通過改善土壤的水、肥、氣、熱狀況, 為作物提供了一個(gè)良好的生長環(huán)境, 有利于作物生長發(fā)育, 增產(chǎn)效果顯著[26]。但不同生態(tài)類型區(qū)秸稈還田增產(chǎn)幅度存在著差異, 周懷平等[27]利用長期定位試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn), 秸稈還田具有明顯的增產(chǎn)效果, 增產(chǎn)幅度為11.57%~20.92%; 戰(zhàn)秀梅等[28]研究發(fā)現(xiàn), 秸稈連年還田比秸稈不還田春玉米產(chǎn)量提高5.19%~5.89%。白偉等[29]研究發(fā)現(xiàn), 秸稈還田比秸稈不還田增產(chǎn)3.25%, 但產(chǎn)量未隨著施氮量的增加而增加。但也有研究表明, 秸稈還田對作物產(chǎn)量有負(fù)面影響, 全量秸稈還田與秸稈不還田相比作物產(chǎn)量并沒有增加, 主要由于在半干旱區(qū)貧瘠的土壤上秸稈還田過多引起土壤微生物與作物的爭氮效應(yīng)[30]。本研究結(jié)果表明, 秸稈還田配施氮肥能夠增加春玉米產(chǎn)量, 2年平均增產(chǎn)6.33%, 隨著施氮量的增加產(chǎn)量也在增加, 但增加到一定程度后不再增加, 增產(chǎn)的主要原因是百粒重和行粒數(shù)的顯著提高和禿尖的顯著降低。與前人研究結(jié)果基本一致, 但增產(chǎn)幅度與前人相比較小, 主要是由于秸稈還田時(shí)間、方式、周期、施氮數(shù)量, 土壤類型、氣候條件等因素的不同。

3.2 春玉米生長和光合性能

秸稈還田配施氮肥能夠改善作物根系, 促進(jìn)地上部的生長, 但在不同的氣候條件和土壤類型下, 對作物生長發(fā)育影響也不同[31-32]。趙亞麗等[33]研究發(fā)現(xiàn), 與常規(guī)耕作+無秸稈還田相比, 深耕+秸稈還田和深松+秸稈還田處理的作物干物質(zhì)積累量分別提高19.3%和22.9%, 同時(shí)能夠增加夏玉米葉面積, 增加的機(jī)理主要是深松(耕)和秸稈還田可以疏松土壤, 改善滲透性?；糁竦萚7]研究發(fā)現(xiàn), 秸稈還田配施氮肥增加了夏玉米葉面積和干物質(zhì), 提高了葉片葉綠素含量和光合作用, 收獲時(shí)秸稈還田不施氮比秸稈不還田不施氮干物質(zhì)增加3.92%, 增加的主要原因是秸稈保水蓄墑, 增加土壤有機(jī)質(zhì)含量并促進(jìn)土壤中原有氮素的礦化。但也有研究表明, 秸稈還田配施氮肥對作物生長發(fā)育影響并不顯著, 徐文強(qiáng)等[34]研究發(fā)現(xiàn), 秸稈還田玉米株高、莖粗與葉面積均小于對照, 主要是由于在玉米生育前期秸稈還田的土壤溫度與水分均顯著低于對照, 作物生育后期隨著秸稈腐解會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)償效應(yīng)。本研究結(jié)果表明, 秸稈還田配施一定數(shù)量的氮肥能夠增加春玉米的株高、莖粗、葉面積和光合性能, 但并未隨著施氮量的增加而持續(xù)增加; 相同施氮條件下, 秸稈還田比秸稈不還田玉米灌漿期葉面積2年平均增加2.71%、光合速率增加4.80%。與前人研究結(jié)果基本一致。

3.3 秸稈還田與施氮量

由于區(qū)域生態(tài)環(huán)境、秸稈還田方式、還田量、還田周期、氮肥配施量不同, 研究者有著不同的結(jié)論。秸稈還田方式有多種分類, 我國主要有4種, 即秸稈覆蓋還田、秸稈粉碎還田、秸稈堆肥還田和秸稈過腹還田[8]; 由于種植作物、土壤類型、耕作方式及氣候條件等因素的差異, 不同學(xué)者得出的秸稈還田適宜量也不完全一致[35]; 還田周期要根據(jù)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)時(shí)季節(jié)、耕作制度確定, 在秸稈還田的同時(shí), 還要配合施入一定數(shù)量的氮肥, 保持土壤合理的碳氮比[36]。高飛等[37]研究認(rèn)為玉米秸稈粉碎還田9000 kg hm–2是四川寧南半干旱區(qū)最佳的還田方式; 蔡紅光等[38]研究認(rèn)為秸稈深翻還田是東北黑土區(qū)最佳的還田方式。周懷平等[15]研究認(rèn)為不同的秸稈還田方式和不同降水年型對玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響存在明顯差異, 在山西壽陽地區(qū)秸稈養(yǎng)畜糞肥還田優(yōu)于秸稈覆蓋還田和秸稈粉碎還田。本研究結(jié)果表明, 遼西北棕壤區(qū)最佳的方式為深翻還田, 還田量為9000 kg hm–2, 配施氮肥量為225 kg hm–2, 與前人研究結(jié)果略有不同, 主要由于降雨量、土壤條件等因素的不同。

4 結(jié)論

秸稈還田配施氮肥在遼西北地區(qū)春玉米生產(chǎn)中具有重要作用。本試驗(yàn)條件下, 秸稈還田9000 kg hm–2和配施氮肥225 kg hm–2玉米籽粒產(chǎn)量最高, 比秸稈不還田和施氮量225 kg hm–2(對照) 2年平均增產(chǎn)6.33%; 秸稈還田配施氮肥能夠增加玉米株高、莖粗、葉面積, 提高葉綠素含量和光合作用, 相同施氮量條件下, 秸稈還田比不還田玉米灌漿期葉面積2年平均增加2.71%, 光合速率平均增加4.80%。綜合分析認(rèn)為秸稈還田9000 kg hm–2和配施氮肥225 kg hm–2是遼北棕壤區(qū)春玉米生產(chǎn)中比較理想的還田和施肥模式, 在該區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

[1] 李華, 逄煥成, 任天志, 李軼冰, 汪仁, 牛世偉, 安景文. 深旋松耕作法對東北棕壤物理性狀及春玉米生長的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46: 647–656 Li H, Pang H C, Ren T Z, Li T B, Wang R, Niu S W, An J W. Effects of deep rotary-subsoiling tillage method on brown physical properties and maize growth in northeast of China., 2013, 46: 647–656 (in Chinese with English abstract)

[2] 白偉, 孫占祥, 鄭家明,侯志研, 劉洋, 馮良山, 楊寧. 遼西地區(qū)不同種植模式對春玉米產(chǎn)量形成及其生長發(fā)育特性的影響. 作物學(xué)報(bào), 2014, 40: 181–189Bai W, Sun Z X, Zheng J M, Hou Z Y, Liu Y, Feng L S, Yang N. Effect of different planting patterns on maize growth and yield in western Liaoning province., 2014, 40: 181–189 (in Chinese with English abstract)

[3] 白偉, 孫占祥, 鄭家明, 郝衛(wèi)平, 劉勤, 劉洋, 蔡倩. 虛實(shí)并存耕層提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2014, 30(21): 81–90 Bai W, Sun Z X, Zheng J M, Hao W P, Liu Q, Liu Y, Cai Q. Furrow loose and ridge compaction plough layer improves spring maize yield and water use efficiency., 2014, 30(21): 81–90 (in Chinese with English abstract)

[4] 張世煌, 李少昆. 國內(nèi)外玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展報(bào)告. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社, 2010. pp 90–114 Zhang S H, Li S K. The Maize Industry Technology Development Report at China and Abroad.Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2010. pp 90–114 (in Chinese)

[5] 張闖, 包軍善, 沈利國, 劉喜明, 張玉榮, 王晶. 吉林地區(qū)土壤耕層調(diào)查報(bào)告. 農(nóng)業(yè)科技通訊, 2011, (6): 127–128 Zhang C, Bao J S, Shen L G, Liu X M, Zhang Y R, Wang J. Investigation of soil plough layers in Jilin., 2011, (6): 127–128 (in Chinese with English abstract)

[6] 白偉, 孫占祥, 鄭家明, 劉洋, 侯志研, 馮良山, 楊寧. 遼西地區(qū)土壤耕層及養(yǎng)分狀況調(diào)查分析. 土壤, 2011, 43: 714–719 Bai W, Sun Z X, Zheng J M, Liu Y, Hou Z Y, Feng L S, Yang N. Soil plough layers and soil nutrients in western Liaoning., 2011, 43: 714–719 (in Chinese with English abstract)

[7] 霍竹, 王璞, 付晉峰. 秸稈還田與氮肥施用對夏玉米物質(zhì)生產(chǎn)的影響研究. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2006, 14(2): 95–98 Huo Z, Wang P, Fu J F. Effects of crop residues incorporation and N fertilizer utilization on the matter production of summer maize.2006, 14(2): 95–98 (in Chinese with English abstract)

[8] 楊濱娟, 錢海燕, 黃國勤, 樊哲文, 方豫. 秸稈還田及其研究進(jìn)展. 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 2(5): 1–4 Yang B J, Qian H Y, Huang G Q, Fan Z W, Fang Y. Research progress and rice-straw returning., 2012, 2(5): 1–4 (in Chinese with English abstract)

[9] 聶良鵬, 郭利偉, 牛海燕,魏杰, 李增嘉, 寧堂原. 輪耕對小麥-玉米兩熟農(nóng)田耕層構(gòu)造及作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響. 作物學(xué)報(bào), 2015, 41: 468–478 Nie L P, Guo L W, Niu H Y, Wei J, Li Z J, Ning T Y. Effects of rotational tillage on tilth soil structure and crop yield and quality in maize–wheat cropping system., 2015, 41: 468–478 (in Chinese with English abstract)

[10] 王立春, 馬虹, 鄭金玉. 東北春玉米耕地合理耕層構(gòu)造研究. 玉米科學(xué), 2008, 16(4): 13–17 Wang L C, Ma H, Zheng J Y. Research on rational plough layer construction of spring maize soil in northeast China., 2008, 16(4): 13–17 (in Chinese with English abstract)

[11] 鄭洪兵, 鄭金玉, 羅洋, 李瑞平, 王浩, 李偉堂, 齊華. 農(nóng)田不同耕層構(gòu)造對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2015, (5): 41–45 Zheng H B, Zheng J Y, Luo Y, Li R P, Wang H, Li W T, Qi H. Effects of different tillage layer structures on growth and yield of maize in cropland zone in northeast of China., 2015, (5): 41–45 (in Chinese with English abstract)

[12] 韓曉增, 鄒文秀, 王鳳仙,王鳳菊. 黑土肥沃耕層構(gòu)建效應(yīng). 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 20: 2996–3002 Han X Z, Zou W X, Wang F X, Wang F J. Construction effect of fertile cultivated layer in black soil., 2009, 20: 2996–3002 (in Chinese with English abstract)

[13] 申源源, 陳宏. 秸稈還田對土壤改良的研究進(jìn)展. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2009, 25(19): 291–294 Shen Y Y, Chen H.The progress of study on soil improvement research with straw stalk., 2009, 25(19): 291–294 (in Chinese with English abstract)

[14] 張靜, 溫曉霞, 廖允成, 劉陽. 不同玉米秸稈還田量對土壤肥力及冬小麥產(chǎn)量的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2010, 16: 612–619 Zhang J, Wen X X , Liao Y C, Liu Y. Effects of different amount of maize straw returning on soil fertility and yield of winter wheat., 2010, 16: 612–619 (in Chinese with English abstract)

[15] 周懷平, 楊治平, 李紅梅, 關(guān)春林. 秸稈還田和秋施肥對旱地玉米生長發(fā)育及水肥效應(yīng)的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 15: 1231–1235Zhou H P, Yang Z P, Li H M, Guan C L. Effect of straw return to field and fertilization in autumn on dry land corn growth and on water and fertilizer efficiency., 2004, 15: 1231–1235 (in Chinese with English abstract)

[16] 王淑蘭, 王浩, 李娟, 呂薇, 陳寧寧, 李軍. 不同耕作方式下長期秸稈還田對旱作春玉米田土壤碳、氮、水含量及產(chǎn)量的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 27: 1530–1540 Wang S L, Wang H, Li J, Lyu W, Chen N N, Li J. Effects of long- term straw mulching on soil organic carbon, nitrogen and moisture and spring maize yield on rain- fed croplands under different patterns of soil tillage practice., 2016, 27: 1530–1540 (in Chinese with English abstract)

[17] 徐泰平, 朱波, 汪濤, 況福虹. 秸稈還田對紫色土坡耕地養(yǎng)分流失的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2006, 20(1): 30–32 Xu T P, Zhu B, Wang T, Kuang F H. Effects of returned straw on nutrient loss from slope cropland of purple soil., 2006, 20(1): 30–32 (in Chinese with English abstract)

[18] Ma Y L, Shi H K, Zhang S K, Lu R H. Whole maize straw addition: the changes of soil physical and chemical properties and the effect on winter wheat., 2003, 8: 42–46

[19] Jiang X, Ren H Z, He D X. Research progress on effects of returning maize straws into soil on soil physical & chemical characters and on development and yield of wheat as succeeding crop., 2011, 31: 569–574

[20] 李全起, 陳雨海, 于舜章, 吳巍, 周勛波, 董慶裕, 余松烈. 覆蓋與灌溉條件下農(nóng)田耕層土壤養(yǎng)分含量的動(dòng)態(tài)變化. 水土保持學(xué)報(bào), 2006, 20(1): 37–40 Li Q Q, Chen Y H, Yu S Z, Wu W, Zhou X B, Dong Q Y, Yu S L. Dynamic variety of soil nutrient content under conditions of straw mulching and irrigation.2006, 20(1): 37–40 (in Chinese with English abstract)

[21] 張學(xué)林, 張?jiān)S, 王群, 趙亞麗, 楊青華, 李潮海. 秸稈還田配施氮肥對夏玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 39(9): 69–73 Zhang X L, Zhang X, Wang Q, Zhao Y L, Yang Q H, Li C H. Effects of straw returned plus nitrogen fertilizer on summer maize yield and grain quality.2010, 39(9): 69–73 (in Chinese with English abstract)

[22] 江曉東, 遲淑筠, 寧堂原, 李增嘉. 秸稈還田與施氮量對小麥、玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的影響. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, (12): 44–47 Jiang X D, Chi S Y, Ning T Y, Li Z J. Effects of straw returning and nitrogen applied amount on yield and quality of wheat and maize., 2010, (12): 44–47 (in Chinese with English abstract)

[23] 張亞麗, 呂家瓏, 金繼運(yùn), 李書田, 陳占全, 高旭升. 施肥和秸稈還田對土壤肥力質(zhì)量及春小麥品質(zhì)的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2012, 18: 307–314 Zhang Y L, Lyu J L, Jin J Y, Li S T, Chen Z Q, Gao X S. Effects of chemical fertilizer and straw return on soil fertility and spring wheat quality., 2012, 18: 307–314 (in Chinese with English abstract)

[24] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000, pp 25–114 Bao S D. Soil Agricultural Chemistry Analysis. Beijing: China Agriculture Press, 2000. pp 25–114 (in Chinese)

[25] 朱元?jiǎng)? 董樹亭, 張吉旺, 劉鵬, 楊今勝, 賈春蘭, 李登海. 種植方式對夏玉米光合生產(chǎn)特征和光溫資源利用的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2010, 21: 1417–1424Zhu Y G, Dong S T, Zhang J W, Liu P, Yang J S, Jia C L, Li D H. Effects of cropping patterns on photosynthesis characteristics of summer maize and its utilization of solar and heat resources., 2010, 21: 1417–1424 (in Chinese with English abstract)

[26] Kasperbauer M J. Cotton seedling root growth responses to light reflected to the shoots from straw-covered versus bare soil., 1999, 39: 164–167

[27] 周懷平, 解文艷, 關(guān)春林, 楊振興, 李紅梅. 長期秸稈還田對旱地玉米產(chǎn)量,效益及水分利用的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2012, 19: 321–330 Zhou H P, Xie W Y, Guan C L, Yang Z X, Li H M. Effects of long-term straw-returning on corn yield, economic benefit and water use in arid farming areas.2012, 19: 321–330 (in Chinese with English abstract)

[28] 戰(zhàn)秀梅, 彭靖, 李秀龍, 李亭亭, 韓曉日, 宋濤, 潘全良. 耕作及秸稈還田方式對春玉米產(chǎn)量及土壤理化性狀的影響. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2014, 29(3): 204–209 Zhan X M, Peng J, Li X L, Li T T, Han X R, Song T, Pan Q L. Effects of tillage and crop residues incorporation on spring maize yield and physical and chemical properties of soil.2014, 29(3): 204–209 (in Chinese with English abstract)

[29] 白偉, 逄煥成, 牛世偉,蔡倩, 安景文. 秸稈還田與施氮量對春玉米產(chǎn)量及土壤理化性狀的影響. 玉米科學(xué), 2015, 23(3): 99–109 Bai W, Pang H C, Niu S W, Cai Q, An J W. Effects of straw incorporation and nitrogen rate on spring maize yield and soil physicochemical property.2015, 23(3): 99–109 (in Chinese with English abstract)

[30] 王寧, 閆洪奎, 王君, 李必富, 張永坤, 曹敏建. 不同量秸稈還田對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量影響的研究. 玉米科學(xué), 2007, 15(5): 100–103 Wang N, Yan H K, Wang J, Li B F, Zhang Y K, Cao M J. Research on effects of different amount straws return to field on growth development and yield of maize., 2007, 15(5): 100–103 (in Chinese with English abstract)

[31] 徐萌, 張玉龍, 黃毅, 張玉玲, 虞娜, 閆洪亮, 鄒洪濤. 秸稈還田對半干旱區(qū)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量及玉米光合作用的影響. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2012, 30(4): 153–156 Xu M, Zhang Y L, Huang Y, Zhang Y L, Yu N, Yan H L, Zou H T. Effects of returning straw to field on soil nutrient content and corn photosynthesis in semiarid region., 2012, 30(4): 153–156 (in Chinese with English abstract)

[32] 慕平, 張恩和, 王漢寧,方永豐. 不同年限全量玉米秸稈還田對玉米生長發(fā)育及土壤理化性狀的影響. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 20: 291–296 Mu P, Zhang E H, Wang H N, Fang Y F. Effects of continuous straw return to soil on maize growth and soil chemical and physical characteristics., 2012, 20: 291–296 (in Chinese with English abstract)

[33] 趙亞麗, 郭海斌, 薛志偉, 穆心愿, 李潮海. 耕作方式與秸稈還田對冬小麥–夏玉米輪作系統(tǒng)中干物質(zhì)生產(chǎn)和水分利用效率的影響. 作物學(xué)報(bào), 2014, 40: 1797–1807Zhao L Y, Guo H B, Xue Z W, Mu X Y, Li C H. Effects of tillage and straw returning on biomass and water use efficiency in a winter wheat and summer maize rotation system., 2014, 40: 1797–1807 (in Chinese with English abstract)

[34] 徐文強(qiáng), 楊祁峰, 牛芬菊,牛俊義, 熊春蓉, 張永祥. 秸稈還田與覆膜對土壤理化特性及玉米生長發(fā)育的影響. 玉米科學(xué), 2013, 21(3): 87–93 Xu W Q, Yang Q F, Niu F J, Niu J Y, Xiong C R, Zhang Y X. Effects of stalk returned to the field and film mulching on the soil physical and chemical characteristics and the maize growth., 2013, 21(3): 87–93 (in Chinese with English abstract)

[35] 葛立立, 王康君, 范苗苗, 馬義虎, 張樂, 劉立軍. 秸稈還田對土壤培肥與水稻產(chǎn)量和米質(zhì)的影響. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2012, 28(12): 1–6 Ge L L, Wang K J, Fan M M, Ma Y H, Zhang L, Liu L J. Effect of straw returning on soil fertilizing, grain yield and quality of rice., 2012, 28(12): 1–6 (in Chinese with English abstract)

[36] 安豐華, 王志春, 楊帆, 楊洪濤. 秸稈還田研究進(jìn)展. 土壤與作物, 2015, 4(2): 57–63 An F H, Wang Z C, Yang F, Yang H T. The research progress of straw returning., 2015, 4(2): 57–63 (in Chinese with English abstract)

[37] 高飛, 賈志寬, 路文濤, 韓清芳, 楊寶平, 侯賢清. 秸稈不同還田量對寧南旱區(qū)土壤水分、玉米生長及光合特性的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 31: 777–783 Gao F, Jia Z K, Lu W T, Han Q F, Yang B P, Hou X Q. Effects of different straw returning treatments on soil water, maize growth and photosynthetic characteristics in the semi-arid area of Southern Ningxia., 2011, 31: 777–783 (in Chinese with English abstract)

[38] 蔡紅光, 梁堯, 閆孝貢,劉劍釗, 袁靜超, 張洪喜, 王立春. 東北黑土區(qū)秸稈不同還田方式下玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分累積特征. 玉米科學(xué), 2016, 24(5): 68–74 Cai H G, Liang R, Yan X G, Liu J Z, Yuan J C, Zhang H X, Wang L C. Grain yield and characteristic of nutrient accumulation for maize under different straw return modes in black soil region of northeast., 2016, 24(5): 68–74 (in Chinese with English abstract)

Effects of Straw Returning Combined with Nitrogen Fertilizer on Photosynthetic Performance and Yield of Spring Maize in Northeast China

BAI Wei1, ZHANG Li-Zhen2, PANG Huan-Cheng3, SUN Zhan-Xiang1, NIU Shi-Wei4, CAI Qian1, and AN Jing-Wen4,*

1Tillage and Cultivation Research Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161, China;2Agricultural Meteorology Department, College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China;3Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;4Institute of Plant Nutrition and the Environment, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161, China

Straw returning plus nitrogen fertilizer is one of the important measures to solve the problems of plough role getting shallow and solid with reduced effective soil, having a vital significance in dryland agriculture production. In the present study, a field experiment was conducted at Tieling city of Liaoning province in 2014-2015 with six treatments(0 kg ha–1of straw plus 0 kg ha–1of pure NPK, S0F0; 9000 kg ha–1of straw plus 0 kg ha–1of pure N, 112.5 kg ha–1of pure P, and 90 kg ha–1of pure K, SN0; 9000 kg ha–1of straw, 112.5 kg ha–1of pure N plus 112.5 kg ha–1of pure P, and 90 kg ha–1of pure K, SN1; 0 kg ha–1of straw plus 225 kg ha–1of pure N, 112.5 kg ha–1of pure P, 90 kg ha–1of pure K, S0N2; 9000 kg ha–1of straw plus 225 kg ha–1of pure N, 112.5 kg ha–1of pure P, 90 kg ha–1of pure K, SN2; 9000 kg ha–1of straw plus 337.5 kg ha–1of pure N, 112.5 kg ha–1of pure P, 90 kg ha–1of pure K, SN3). The yield of straw 9000 kg ha–1plus nitrogen 225 kg ha–1treatment was the highest, with an average increase of 6.33% in two years, and compared with no straw returning plus nitrogen 225 kg ha–1treatment which was mainly due to the significant increase of weight of 100-kernel and number of kernels per row and the decrease of bare top length. The yield did not increase with the increase of nitrogen application rates. Under the same nitrogen application rate, the average population biomass of straw returning treatment was increased by 2.95% compared with no straw returning. Straw returning plus nitrogen fertilizer increased the plant height, stem diameter, leaf area, SPAD and photosynthesis of maize, and under the same nitrogen application rate, compared with no straw returning, the leaf area and photosynthetic rate at filling stage were increased on an average of 2.71% and 4.80% in two years, respectively. In conclusion, 9000 kg ha–1of straw returning plus 225 kg ha–1of nitrogen fertilizer is an ideal mode in brown soil area of the northern Liaoning province, which has certain application value in this regional agricultural development.

Straw returning; Nitrogen; Spring maize; Yield; Photosynthesis

10.3724/SP.J.1006.2017.01845

本研究由國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研項(xiàng)目(201303130), 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0300204)和遼寧省“百千萬人才工程”項(xiàng)目(201746)資助。

This study was supported by the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303130), the National Key Research and Development Program of China (2016YFD0300204), and “Liaoning Bai-Qian-Wan Talent” Program (201746).

安景文, E-mail: jingwenan@126.com

E-mail: libai200008@126.com

2016-11-22; Accepted(接受日期): 2017-09-10; Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2017-09-28.

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20170928.1458.014.html