間作綠肥彌補減施氮肥引起的玉米產(chǎn)量損失

李含婷，柴 強，胡發(fā)龍，王國璀，王琦明，樊志龍，殷 文，范 虹

（省部共建干旱生境作物學(xué)國家重點實驗室/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 甘肅蘭州 730070）

氮肥對于保障作物產(chǎn)量至關(guān)重要[1–3]。為提高作物產(chǎn)量，大量氮肥被廣泛使用，而過高的氮肥投入反而影響產(chǎn)量形成，浪費資源且增加環(huán)境負擔[3–4]。因此，研發(fā)作物生產(chǎn)中減氮增產(chǎn)技術(shù)迫在眉睫。玉米(Zeamays)作為主要的糧、經(jīng)、飼兼用作物，在糧食安全中占據(jù)重要地位[5–7]。眾多研究已證實，玉米需肥量大，其產(chǎn)量的提高與施氮量密切相關(guān)，而單純減氮均會不同程度地造成玉米減產(chǎn)[7–9]，研發(fā)氮肥減量穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)是玉米生產(chǎn)面臨的重大課題。關(guān)于如何減少氮肥投入已開展了大量研究，提出密度調(diào)控[10]、水氮耦合[11]、有機無機肥配施[12]以及作物搭配[13]等眾多農(nóng)藝措施，其中，綠肥作為重要的有機肥源，還田后可通過微生物作用釋放養(yǎng)分，以供作物吸收利用；同時改善土壤理化性質(zhì)，利于作物生長[14–15]；尤其豆科綠肥的固氮作用可顯著提高土壤中氮素含量，促進作物養(yǎng)分吸收利用，最終提高主作物的干物質(zhì)積累和產(chǎn)量[1,5,16]。因此，將綠肥作物引入單一的種植系統(tǒng)中，有望保障作物的養(yǎng)分供應(yīng)、增加肥源，從而消除減量施氮造成的產(chǎn)量損失。以往有關(guān)化學(xué)氮肥配施綠肥的研究主要集中在復(fù)種或套種綠肥后土壤結(jié)構(gòu)以及土壤生化性質(zhì)變化等方面[14,17]，較少關(guān)注在作物生產(chǎn)中插播綠肥作物能否替代部分化學(xué)氮肥以及對主栽作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響。

河西綠洲灌區(qū)是我國玉米高產(chǎn)區(qū)之一，該區(qū)普遍玉米連作以及作物對氮素吸收利用水平低等問題嚴重制約著該區(qū)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)[5–6,14]。本研究在不降低玉米種植密度前提下，通過調(diào)整玉米空間布局，將綠肥作物間作到玉米群體當中，形成玉米/綠肥的間作和輪作模式，通過研究這種種植模式下不同施氮水平玉米干物質(zhì)積累特征以及產(chǎn)量構(gòu)成等因素，進一步明確綠肥能否彌補減氮造成的產(chǎn)量損失，為構(gòu)建基于間作綠肥的玉米減氮生產(chǎn)技術(shù)提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本研究于2019—2020年在甘肅省武威市甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)綠洲農(nóng)業(yè)科研教學(xué)基地進行。試區(qū)位于河西走廊東端 (37°30′ N, 103°5′ E)，屬寒溫帶干旱氣候，年均氣溫7.2℃，年均降水量156 mm，年蒸發(fā)量2400 mm，是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。該區(qū)土壤類型為厚層灌漠土，容重1.57 g/cm3，0—30 cm土層全氮、全磷和有機質(zhì)分別為0.68、1.41和14.31 g/kg。玉米是該區(qū)種植面積最大的作物，以連作生產(chǎn)為主，均采用地膜覆蓋栽培。兩個試驗?zāi)攴?，作物生育期?nèi)試驗站氣溫及降水情況如圖1。

圖1 2019—2020年作物全生育期內(nèi)降水量及氣溫Fig.1 Precipitation and temperature during crop growing period in 2019–2020

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計。主區(qū)設(shè)玉米間作箭筈豌豆(M/V)、玉米間作油菜(M/R)和單作玉米(M)；副區(qū)包括減施氮肥 25% ( N 270 kg/hm2，N1)和當?shù)貍鹘y(tǒng)施氮 (N 360 kg/hm2，N2)，共 6 個處理，每處理 3 次重復(fù)。單作小區(qū)面積 54 m2(6 m×9 m)，間作 48.6 m2(5.4 m×9 m)。

間作玉米與綠肥幅寬比110 cm∶70 cm，行比3∶4。供試玉米 (ZeamaysL.)品種為先玉 335，播種密度82500株/hm2，其中，單作玉米株距30 cm，間作18.5 cm，行距均為40 cm，覆膜平作。供試油菜品種 (BrassicacampestrisL.) 為青雜 5 號，播種密度7.5 kg/hm2；供試箭筈豌豆品種 (ViciasativaL.) 為蘭箭2號，播種密度225 kg/hm2；綠肥作物種植行距20 cm，均在其盛花期刈割覆蓋于玉米帶間。作物田間種植結(jié)構(gòu)如圖2所示。灌溉制度為冬灌水120 mm，拔節(jié)期、抽雄期分別灌水90 mm，大喇叭口期、開花期和灌漿期分別灌水75 mm；玉米播種前采用除草劑和殺蟲劑進行土壤封閉除草殺蟲；大喇叭口期采用除螨靈防治玉米螟和螨蟲。施氮制度分別按基肥∶大喇叭口期追肥∶灌漿期追肥=3∶5∶2分施；純P2O5180 kg/hm2，全作基肥，綠肥帶不施肥。玉米和綠肥在不同年份之間進行帶間輪換。

圖2 單作和間作處理作物布局示意圖Fig.2 Schematic diagram of crop planting in mono- and intercropping system

2019和2020年度，玉米分別于4月20日、4月21日播種，9月26日、9月29日收獲；油菜于3月26日、3月28日播種，6月8日、6月13日刈割；箭筈豌豆于4月1日、4月2日播種，6月28日、6月21日刈割。

1.3 測定項目與方法

玉米干物質(zhì)積累量：自玉米苗期開始，每隔15天取樣一次。苗期取樣10株，拔節(jié)期后每次取5株，于105℃烘箱殺青1 h，80℃恒溫烘干至恒重，稱重后依據(jù)基本苗計算單位面積干物質(zhì)積累量[6]。

群體生長率：玉米在某個時期的干物質(zhì)積累量與上一時期的干物質(zhì)積累量的差值除以間隔天數(shù)。

式中：CGR表示玉米群體生長率[kg/(hm2·d)]；W1、W2和t1、t2分別為相鄰兩次取樣時玉米干物質(zhì)積累量和測定時間。采用Logistic方程擬合玉米最大干物質(zhì)積累速率及其出現(xiàn)的天數(shù)[6]。

式中：Y為單位面上玉米地上部干物質(zhì)積累量(kg/hm2)；t為玉米出苗后的天數(shù)；K為最大地上部干物質(zhì)積累量 (kg/hm2)；a為常數(shù)項；r為增長率。當Y=K/2時，增長率達最大值，因此，最大增長率Vmax= (r×K)/4，且最大積累速率出現(xiàn)的天數(shù)t=a/r。

利用原始測定數(shù)據(jù)進行初始參數(shù)(K,r,a)估計：

式中：(t1,N1)、(t4,N4)分別為玉米取樣實測時間和干物質(zhì)積累的始點、終點；(t2,N2)、(t3,N3)則為中間兩點。

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素：玉米成熟時，按每小區(qū)分別計產(chǎn)。另在小區(qū)中間部位連續(xù)取10株玉米，風干后測定單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量性狀，按14%含水量進行折合計產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)采用Excel 2016整理匯總、圖表制作以及灰色關(guān)聯(lián)矩陣分析；使用SPSS 19.0軟件進行顯著性分析 (Duncan’s multiple range tests,α= 0.05)、主效應(yīng)檢驗、互作效應(yīng)分析，并擬合Logistic方程及檢驗差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作綠肥及減氮下玉米的籽粒產(chǎn)量及生物產(chǎn)量

2.1.1 籽粒產(chǎn)量 施氮水平對玉米籽粒產(chǎn)量無顯著影響，而種植模式及互作對其影響顯著(表1)。M/R、M/V種植模式較M種植模式分別平均提高8.2%、10.4%。兩年間，減施氮肥顯著降低單作玉米籽粒產(chǎn)量，N1水平較N2水平低15.7%；在玉米/綠肥間作模式中，N1水平與N2水平無明顯差異。在減氮條件下，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別提高18.9%、21.5%。其中，N1水平M/R、M/V種植模式的籽粒產(chǎn)量與N2水平M種植模式無明顯差異?？梢姡g作綠肥可消除減氮引起的產(chǎn)量損失，從而保證減氮條件下玉米產(chǎn)量穩(wěn)定。

2.1.2 生物產(chǎn)量 施氮水平對玉米生物產(chǎn)量無顯著影響，而種植模式及互作對其影響顯著(表1)。M/R、M/V種植模式較M種植模式分別平均提高5.9%、8.2%。減施氮肥顯著降低單作玉米的生物產(chǎn)量，N1水平較N2水平低12.9%；在玉米/綠肥間作模式中，N1水平與N2水平無明顯差異。間作綠肥可提高減氮下玉米生物產(chǎn)量，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別高14.6%、15.9%。其中，N1水平M/R、M/V種植模式的生物產(chǎn)量與N2水平M種植模式之間無顯著差異。說明間作綠肥可增加減氮條件下玉米地上部的生物產(chǎn)量，為玉米高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

表1 間作綠肥及減氮下玉米籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量 (kg/hm2)Table 1 Grain yield and dry biomass of maize as affected by intercropping and nitrogen reduction

2.2 間作綠肥及減氮下玉米的產(chǎn)量構(gòu)成

施氮水平、種植模式及二者互作對玉米單位面積穗數(shù)影響不顯著(表2)。種植模式及其與氮水平二者交互作用顯著影響玉米穗粒數(shù)，而施氮水平對其影響不顯著(表2)。兩年間，減施氮肥降低單作玉米穗粒數(shù)，N1水平較N2水平低8.8%；在玉米/綠肥間作模式中，N1水平與N2水平無明顯差異。間作綠肥可提高減氮條件下玉米穗粒數(shù)，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別高11.9%、13.9%。種植模式、施氮水平及二者互作對玉米千粒重影響顯著(表2)。減量施氮降低玉米千粒重，N1較N2水平3個種植模式平均低5.9%。在單作玉米中，N1水平的玉米千粒重較N2水平降低15.6%；在玉米/綠肥間作模式中，N1水平與N2水平之間無明顯差異。間作綠肥可提高減氮條件下玉米的千粒重，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別高19.6%、22.3%?？梢?，間作綠肥可通過增加玉米穗粒數(shù)和千粒重來消除減氮造成的產(chǎn)量損失，即間作綠肥結(jié)合減氮處理可作為河西綠洲灌區(qū)玉米高效生產(chǎn)的適宜栽培措施。

表2 間作綠肥及減氮下玉米的產(chǎn)量構(gòu)成Table 2 Yield components of maize under intercropping system and reduced nitrogen application

2.3 間作綠肥及減氮條件下玉米干物質(zhì)積累特征

2.3.1 干物質(zhì)積累量 施氮水平、種植模式顯著影響玉米苗期至大喇叭口期(0～60天)干物質(zhì)積累量，二者互作對其影響不顯著(表3)。間作綠肥和減氮處理均可降低玉米干物質(zhì)積累量，N1水平較N2水平3個種植模式平均降低了15.8%，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別降低8.8%、31.5%。施氮水平、種植模式及二者互作顯著影響玉米大喇叭口期至灌漿初期(60～105天)干物質(zhì)積累量(表3)。N1水平比N2水平降低玉米干物質(zhì)積累量，3個種植模式平均低7.2%；間作綠肥可提高玉米干物質(zhì)積累量，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別高10.2%、8.8%。施氮水平、種植模式及二者互作顯著影響玉米灌漿初期至成熟期(105～150天)的干物質(zhì)積累量 (表3)。N1水平比N2水平降低玉米干物質(zhì)積累量，3個種植模式平均低4.2%；間作綠肥顯著提高玉米干物質(zhì)積累量，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別高5.8%、8.2%。此外，在玉米大喇叭口期至灌漿初期(60～105天)及玉米灌漿初期至成熟期(105～150天)，N1水平下M/R、M/V種植模式的干物質(zhì)積累量與N2水平下的M種植模式之間均無明顯差異。可見，減施氮肥降低玉米干物質(zhì)積累量，但通過間作綠肥會提高玉米大喇叭口期后 (綠肥作物刈割后) 的地上部干物質(zhì)累積量，從而消除減量施氮造成的負效應(yīng)，最終保證玉米獲得高產(chǎn)。

表3 間作綠肥及減氮下玉米各生育階段的干物質(zhì)積累量 (kg/hm2)Table 3 Dry matter accumulation of maize at each growth period under intercropping system and reduced N application

2.3.2 群體生長率差異 種植模式、施氮水平顯著影響玉米苗期至大喇叭口期(0～60天)群體生長率，二者互作對其影響不顯著(表4)。減氮降低玉米出苗后60天群體生長率，N1較N2水平下3個種植模式平均低18.5%。M/V種植模式降低玉米出苗后60天群體生長率，比M種植模式平均低29.2%，而M/R種植模式與M種植模式間無明顯差異。施氮水平對玉米大喇叭口期至灌漿初期(60～105 d)群體生長率無影響，而種植模式及二者互作對其影響顯著(表4)。兩年間，間作綠肥均提高玉米生長60～105天群體生長率，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別高12.2%、22.5%。間作綠肥可提高減氮條件下玉米生長60～105天的群體生長率，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別提高19.6%、29.5%；其中，以N1水平下M/V種植模式提高幅度最大，較N2水平下M種植模式高15.8%。施氮水平和種植模式對玉米灌漿初期至成熟期(105～150天)群體生長率無顯著影響，而二者互作對其影響顯著(表4)。兩年間，減氮降低單作玉米出苗后105～150天群體生長率，N1較N2水平低17.9%，而N1水平下M/R、M/V種植模式與N2水平下的M種植模式之間無顯著差異。可見，間作綠肥可消除減氮條件下玉米群體生長的負效應(yīng)，提高玉米大喇叭口期至灌漿初期的群體生長率，延緩玉米灌漿初期至成熟期群體生長率的降低，可為獲得較高的生物產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。

表4 間作綠肥及減氮下玉米各生育階段的群體生長率 [kg/(hm2·d)]Table 4 Growth rate of maize at each growth period under intercropping green manure and reducing nitrogen application

2.3.3 干物質(zhì)最大增長速率及其出現(xiàn)的天數(shù) 回歸分析結(jié)果(表5)表明，玉米地上部干物質(zhì)積累量(Y)隨出苗后天數(shù)(t)的變化過程可用Logistic方程Y=K/(1 + ea–rt)描述，3 個種植模式下，兩個施氮量處理的地上部干物質(zhì)回歸方程，以及依據(jù)該方程計算的最大增長速率及其出現(xiàn)的日期見表5。種植模式、施氮水平及二者互作對玉米最大干物質(zhì)增長速率出現(xiàn)的時間(t50)影響不顯著。施氮水平對玉米最大增長速率(Vmax)影響不顯著，但顯著影響著玉米的平均增長速率(Vmean)；種植模式及其與氮水平二者的互作顯著影響玉米的最大生長速率Vmax和平均生長速率Vmean。M/R、M/V種植模式的Vmax較M種植模式分別提高8.8%、21.0%；間作綠肥可顯著提高減氮條件下玉米Vmax，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別高16.1%、27.3%，其中，以N1水平下M/V種植模式提高幅度最大，較N2水平下M種植模式高16.6%。減氮處理降低玉米Vmean，N1比N2水平下3個種植模式平均低4.1%。而間作綠肥可提高玉米Vmean，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別高5.9%、8.2%。另外，間作綠肥可提高減氮條件下玉米的Vmean，M/R、M/V種植模式較M種植模式分別提高14.6%、15.9%，其中，N1水平下M/R、M/V種植模式與N2水平下M種植模式之間無明顯差異?？梢姡g作綠肥可保證減氮條件下玉米干物質(zhì)積累高峰期如期出現(xiàn)，并增大玉米干物質(zhì)最大增長速率，維持玉米生長后期的干物質(zhì)積累天數(shù)，提高干物質(zhì)積累量，最終保證玉米穩(wěn)產(chǎn)。

表5 間作綠肥模式下不同施氮水平玉米地上部干物質(zhì)積累隨生長天數(shù)變化的Logistic方程Table 5 Logistic equation analysis of above-ground dry matter accumulation of maize as affected by N rate under intercropping green manure

2.4 玉米籽粒產(chǎn)量與其產(chǎn)量構(gòu)成因素的灰色關(guān)聯(lián)分析及排序

為探究玉米產(chǎn)量構(gòu)成對籽粒產(chǎn)量影響程度的大小，對玉米不同產(chǎn)量構(gòu)成因素與其籽粒產(chǎn)量之間進行灰色關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果(表6)表明，千粒重是影響玉米籽粒產(chǎn)量的主導(dǎo)因素，其次為穗粒數(shù)，最后為單位面積穗數(shù)。以上結(jié)果說明，通過間作綠肥可提高玉米的千粒重，是提高減氮條件下玉米籽粒產(chǎn)量的主要途徑，而單位面積穗數(shù)較穗粒數(shù)對玉米籽粒產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度低，表明本研究中，各處理在玉米種植密度一致的條件下，使得玉米單位面積穗數(shù)的調(diào)控不再是玉米籽粒產(chǎn)量提高的主導(dǎo)因素。

表6 玉米籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)聯(lián)度及其排序Table 6 The incidence correlation between grain yield and yield components of maize and ranking of correlation

3 討論

3.1 間作綠肥有利于玉米群體對光溫的利用

干物質(zhì)是作物光合作用產(chǎn)物的最高形式，其積累量的增加會直接或間接的促進生物產(chǎn)量和粒重的增加，為作物增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[6–7]?？v觀整個作物生長發(fā)育過程，生殖生長期大部分地上干物質(zhì)積累主要用于籽粒的形成，營養(yǎng)生長期貯存于葉片和莖稈中的光合產(chǎn)物所占比例較小[18]。有研究發(fā)現(xiàn)，作物的生育狀況受諸多農(nóng)藝措施的調(diào)控，諸如灌溉[19]、施肥[7]、耕作[20]及種植模式[21]等優(yōu)化作物地上部干物質(zhì)的積累過程，是作物獲得高產(chǎn)的重要方式之一，其中優(yōu)化種植模式、耕作與覆蓋措施等均可通過改善土壤水熱特性而有效調(diào)控作物地上干物質(zhì)積累動態(tài)[6]。本研究中，間作綠肥降低了玉米生育前期的干物質(zhì)積累量，但可促進玉米大喇叭口期后的生長發(fā)育，能夠明顯加快玉米地上部干物質(zhì)積累，使其成熟期具有較高的干物質(zhì)積累量，為獲得高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。這主要是因為：玉米/綠肥共生期，綠肥生長需要一定的養(yǎng)分供給，會與玉米生長產(chǎn)生競爭關(guān)系[22]；另外，綠肥本身生長旺盛，植株量較大，會抑制玉米的生長，從而降低光合作用而減小地上干物質(zhì)積累量及群體生長率；當綠肥作物收獲后，其對玉米的競爭脅迫消失，豐富的光熱資源會使間作玉米產(chǎn)生恢復(fù)生長[22]，群體生長率較單作顯著提高。另一方面，傳統(tǒng)施氮下單作玉米在其開花灌漿期造成玉米根區(qū)極端高的土壤溫度，導(dǎo)致后期單一地膜覆蓋玉米根系及葉片發(fā)生早衰，降低光合作用而減小地上干物質(zhì)積累量及積累速率[6]；而綠肥在其盛花期刈割覆蓋于玉米帶間后，可使間作玉米生育后期具有適宜的土壤溫度，加之前一年綠肥還田可改善土壤質(zhì)量、調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分、提高地面覆蓋率、蓄水保墑等[1,5,14,23]，使得間作綠肥滿足玉米生育后期旺盛生長的水分、養(yǎng)分需求，增大其大喇叭口期后的地上干物質(zhì)積累量，特別是在玉米生育后期仍保持較高的群體生長率，說明間作綠肥促進玉米增產(chǎn)主要發(fā)生在生育后期。因此，在玉米生產(chǎn)中，可通過優(yōu)化栽培措施，維持并增強玉米生育后期的地上干物質(zhì)積累，從而實現(xiàn)高產(chǎn)。

3.2 間作綠肥協(xié)調(diào)了氮素供應(yīng)與玉米需求之間的關(guān)系

土壤氮含量對作物的生長發(fā)育起著決定性作用，施用氮肥是作物生長及增產(chǎn)的必要保障[24]，但目前氮肥管理措施的不當使肥料利用率降低，不利于作物增產(chǎn)[5,25]。本研究中，單純減少傳統(tǒng)施氮量的25%，玉米干物質(zhì)積累量及群體生長率均顯著下降；在玉米/綠肥間作模式中，減量施氮25%對玉米達到生理成熟時的植株生物量影響不顯著，且會提高玉米生育后期的群體生長率。說明在減氮25%條件下，間作綠肥能有效促進玉米生育中后期干物質(zhì)積累量的增加，提高玉米生育后期的群體生長率；其次，間作綠肥較單作模式優(yōu)化了玉米群體的生長發(fā)育動態(tài)，即間作綠肥可為玉米生長后期的干物質(zhì)積累提供物質(zhì)基礎(chǔ)。這主要是因為：首先，綠肥作物能改善土壤氮庫，提高土壤氮素的有效性，而單純減少化學(xué)施氮會使得作物生長后期土壤氮素供應(yīng)不足[23,26]；此外，綠肥作物可促進土壤氮素轉(zhuǎn)化關(guān)鍵因子(如：相關(guān)功能微生物、土壤酶活性以及土壤理化性質(zhì)等)的改善，提高主栽作物對氮素的吸收利用[27]，進而促進植株地上部的生長，使得玉米葉片、莖稈等營養(yǎng)器官的功能期延長，增加作物的光合作用時間，進而提高光合同化產(chǎn)物[1,28]，尤其是豆科綠肥可通過自身固氮增加土壤中的氮含量，從而提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)的有效性[1,27]。可見，在減氮25%條件下，間作綠肥可為玉米的干物質(zhì)積累提供有效的氮素供應(yīng)保障，為玉米高產(chǎn)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 間作綠肥對減氮玉米籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

大量研究表明，增施氮肥可提高作物籽粒灌漿速率，促進開花后光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)運，從而提高粒重、實現(xiàn)增產(chǎn)[29–30]；但過量施氮時，不僅會造成資源浪費，也會導(dǎo)致植株營養(yǎng)生長旺盛，降低營養(yǎng)物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移效率，使得成熟期延遲，一定程度上破壞作物的源—庫關(guān)系，進而影響籽粒產(chǎn)量[23,26,28]。然而，單純減氮存在一定的減產(chǎn)風險[1,3]。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，采取適宜的施氮和農(nóng)田管理措施可有效提高作物產(chǎn)量，從而實現(xiàn)作物增產(chǎn)增效。本研究中，傳統(tǒng)施氮量下各處理的玉米產(chǎn)量無明顯差異，這主要是因為當施氮量為360 kg/hm2時，玉米產(chǎn)量達到當?shù)刈罡唛撝?。此外，間作綠肥可提高玉米籽粒產(chǎn)量，從而消除減施氮引起的玉米產(chǎn)量損失，這主要是因為：一方面，與單施化學(xué)氮肥相比，配施綠肥作物可有效提高土壤中堿解氮、全氮以及銨態(tài)氮的含量[23]，為玉米的生長提供充足的氮素；另一方面，由于綠肥作物可為土壤中的微生物提供豐富的碳、氮源，提高了土壤微生物活性[15,31–32]，從而促進了有機氮礦化，使得間作綠肥可有效提高土壤有機質(zhì)含量，為作物增產(chǎn)提供有利的養(yǎng)分保障。

產(chǎn)量構(gòu)成因素間接反映了作物獲得高產(chǎn)的主要原因[7]。間作綠肥可提高土壤養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng)能力[1]，在減施化肥氮條件下，間作綠肥維持了玉米生育期氮素的穩(wěn)定供應(yīng)，協(xié)調(diào)了養(yǎng)分供給和玉米需求之間的關(guān)系，不僅保證了玉米養(yǎng)分的需求，還促進了氮素向籽粒的運轉(zhuǎn)[6]。另外，間作綠肥還田后提高了玉米農(nóng)田土壤水分含量，降低玉米抽雄吐絲期的土壤溫度，為其穗部形成及籽粒灌漿創(chuàng)造了有利條件[14,33]，因而提高了穗粒數(shù)和千粒重，最終提高了玉米產(chǎn)量。因此，在河西綠洲灌區(qū)，間作綠肥可有效協(xié)調(diào)減氮25%條件下玉米籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成之間的關(guān)系，進而實現(xiàn)玉米穩(wěn)產(chǎn)。

4 結(jié)論

間作綠肥可優(yōu)化減氮條件下玉米干物質(zhì)積累特性，提高玉米干物質(zhì)最大增長速率和大喇叭口期至灌漿初期的群體生長率，延緩玉米灌漿初期至成熟期群體生長率的降低，保證成熟期玉米干物質(zhì)積累量。間作綠肥可通過提高玉米千粒重和穗粒數(shù)來抵消減少氮肥用量帶來的玉米產(chǎn)量損失。因此，河西綠洲灌區(qū)，減少25%的氮肥用量，可通過間作綠肥來保證玉米的產(chǎn)量。