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在农业生产过程中,施用氮肥能提高单位面积生产能力,促进增产,但氮肥的过量投入导致氮素流失,引发了一系列严重的生态问题。为了实现高产并减少环境污染,减量施氮的研究越来越受到人们的重视。玉米与豆科作物间作能够发挥作物之间生长习性和生理特性的互补作用,提高养分利用效率,减少氮素流失,具有良好的经济效益和环境效益。
本研究通过大田试验,设置4种施氮量和3种种植模式,施氮量分为不施氮(N0)、减量施氮100kg/hm2(N1)、减量施氮200kg/hm2(N2)、常量施氮300kg/hm2(N3)4种处理,种植模式分为玉米单作(MM)、玉米-大豆间作1:2(IMS1,玉米1行,大豆2行)、玉米-大豆间作2:2(IMS2,玉米2行,大豆2行)3种处理,研究了玉米、大豆间作体系下减量施氮对玉米生长指标、作物产量和土壤氮素的影响,探索出适宜的玉米、大豆种植模式和施氮量,为当地增产增收和合理施用氮肥提供依据。主要研究结果如下:
(1)间作模式下,玉米株高和单株叶面积随施氮量的增加呈现出先增加后降低的趋势,在减量施氮200kg/hm2时达到最高值,其较不施氮处理显著提高了玉米株高和单株叶面积。玉米单作模式下,减量施氮处理显著提高了玉米茎粗;间作模式下,减量施氮与常量施氮间玉米茎粗无显著差异。减量施氮条件下,间作对玉米株高、单株叶面积和茎粗均有促进作用,且玉米-大豆2:2间作模式的促进作用较1:2间作模式更明显。各处理间玉米穗位高无显著差异。在玉米-大豆2:2间作模式下,各施氮处理间以减量施氮200kg/hm2时玉米叶绿素含量最高。
(2)间作模式下,减量施氮显著提高了玉米穗粒数和百粒质量;各施氮量条件下,与单作相比,玉米-大豆间作2:2对玉米产量构成要素的提高幅度较间作1:2大。施氮和间作未显著提高玉米产量,而显著提高了玉米和大豆总产量,且在减量施氮200kg/hm2条件下,玉米-大豆间作2:2总产量最高,经济系数也最高,达0.38。在玉米-大豆2:2间作模式下,各施氮处理间以减量施氮200kg/hm2时玉米地上部干物质积累量最高。
(3)土壤含水率总体上随土层深度的增加呈增加趋势,随施氮量的增加呈现先降低后升高趋势。各施氮处理间以减量施氮200kg/hm2时土壤含水率最低,表明适宜的施氮量有利于作物对水分的吸收利用,而常量施氮300kg/hm2时土壤含水率较高是由于过高的氮肥用量抑制了作物根系的吸水能力,从而影响了作物的生长发育。不同种植模式和不同施氮量下,对土壤氮素及其利用效率的研究表明:在玉米生育前中期,玉米-大豆间作2:2能够提高土壤硝态氮和铵态氮累积量,为作物后续生长提供充足的养分;土壤硝态氮含量和累积量在减量施氮200kg/hm2和常量施氮300kg/hm2处理间无显著差异,过量施用氮肥会因硝态氮淋溶导致大量氮素流失。施氮量从300kg/hm2降低到200kg/hm2时,氮肥偏生产力和氮肥农学效率均提高,且氮肥农学效率提高幅度较大,表明适当减少氮肥施用不仅不会降低作物产量,还能达到节肥的目的。
(4)从节肥增产、减少氮素流失和降低硝酸盐淋溶风险等方面综合考虑,适宜的种植模式为玉米-大豆间作2:2,施氮量为200kg/hm2。
本研究通过大田试验,设置4种施氮量和3种种植模式,施氮量分为不施氮(N0)、减量施氮100kg/hm2(N1)、减量施氮200kg/hm2(N2)、常量施氮300kg/hm2(N3)4种处理,种植模式分为玉米单作(MM)、玉米-大豆间作1:2(IMS1,玉米1行,大豆2行)、玉米-大豆间作2:2(IMS2,玉米2行,大豆2行)3种处理,研究了玉米、大豆间作体系下减量施氮对玉米生长指标、作物产量和土壤氮素的影响,探索出适宜的玉米、大豆种植模式和施氮量,为当地增产增收和合理施用氮肥提供依据。主要研究结果如下:
(1)间作模式下,玉米株高和单株叶面积随施氮量的增加呈现出先增加后降低的趋势,在减量施氮200kg/hm2时达到最高值,其较不施氮处理显著提高了玉米株高和单株叶面积。玉米单作模式下,减量施氮处理显著提高了玉米茎粗;间作模式下,减量施氮与常量施氮间玉米茎粗无显著差异。减量施氮条件下,间作对玉米株高、单株叶面积和茎粗均有促进作用,且玉米-大豆2:2间作模式的促进作用较1:2间作模式更明显。各处理间玉米穗位高无显著差异。在玉米-大豆2:2间作模式下,各施氮处理间以减量施氮200kg/hm2时玉米叶绿素含量最高。
(2)间作模式下,减量施氮显著提高了玉米穗粒数和百粒质量;各施氮量条件下,与单作相比,玉米-大豆间作2:2对玉米产量构成要素的提高幅度较间作1:2大。施氮和间作未显著提高玉米产量,而显著提高了玉米和大豆总产量,且在减量施氮200kg/hm2条件下,玉米-大豆间作2:2总产量最高,经济系数也最高,达0.38。在玉米-大豆2:2间作模式下,各施氮处理间以减量施氮200kg/hm2时玉米地上部干物质积累量最高。
(3)土壤含水率总体上随土层深度的增加呈增加趋势,随施氮量的增加呈现先降低后升高趋势。各施氮处理间以减量施氮200kg/hm2时土壤含水率最低,表明适宜的施氮量有利于作物对水分的吸收利用,而常量施氮300kg/hm2时土壤含水率较高是由于过高的氮肥用量抑制了作物根系的吸水能力,从而影响了作物的生长发育。不同种植模式和不同施氮量下,对土壤氮素及其利用效率的研究表明:在玉米生育前中期,玉米-大豆间作2:2能够提高土壤硝态氮和铵态氮累积量,为作物后续生长提供充足的养分;土壤硝态氮含量和累积量在减量施氮200kg/hm2和常量施氮300kg/hm2处理间无显著差异,过量施用氮肥会因硝态氮淋溶导致大量氮素流失。施氮量从300kg/hm2降低到200kg/hm2时,氮肥偏生产力和氮肥农学效率均提高,且氮肥农学效率提高幅度较大,表明适当减少氮肥施用不仅不会降低作物产量,还能达到节肥的目的。
(4)从节肥增产、减少氮素流失和降低硝酸盐淋溶风险等方面综合考虑,适宜的种植模式为玉米-大豆间作2:2,施氮量为200kg/hm2。