東北春玉米高產與養分高效綜合管理

王永軍，呂艷杰，劉慧濤，邊少鋒，王立春

東北春玉米高產與養分高效綜合管理

王永軍1,2，呂艷杰1,2，劉慧濤1，邊少鋒1，王立春1,2

（1吉林省農業科學院農業資源與環境研究所/玉米國家工程實驗室，長春 130033；2吉林農業大學農學院，長春 130118）

東北春玉米區是我國最大的玉米產區，主要包括黑、吉、遼三省和內蒙古東部（赤峰、通遼、呼倫貝爾和興安盟），常年種植面積約15 732萬hm2，總產量為10 335萬t左右，分別占全國玉米總播種面積的37.3%和總產的40.2%[1]，對保障國家糧食安全具有無可替代的作用[2-3]。在當今世界人口迅速增長、農業用地數量與質量矛盾日益突出的全球背景下，糧食總產進一步增加必須依靠單產水平的不斷提高[4-6]。然而，東北黑土地農田長期玉米連作，產量不斷提高主要依賴化肥大量投入，有機物料投入嚴重不足，土壤“重用輕養”，導致耕層結構劣化、水肥保供能力急劇下降，土壤質量退化嚴重，土地產出效率和農業投入品的資源利用效率長期處于較低水平[2-3, 6-7]。面對上述問題與挑戰，探索產量和資源效率協同提高的關鍵過程、驅動機制及調控途徑，既是作物栽培學領域的基本內涵，又是常話常新的研究熱點。

玉米產量形成過程是一個作物群體生產過程[8-10]，毫無疑問也是主要針對高產和資源高效這一矛盾協調統一的生產系統綜合管理過程。因此，除品種、氣候、病蟲草害防控與非生物災害消減等產量形成與保護因素外，種植密度和養分管理是玉米栽培學中最活躍的兩大因素。氮、磷、鉀三元素是玉米生產過程中最重要的大量元素，其吸收與利用直接影響作物生長發育狀況，進而影響產量與效率[2, 11]，歷來受到國內外廣大學者的廣泛關注。

發達國家以土壤培肥為核心的有機物料因地制宜還田與輪耕休閑技術無疑是黑土地持續利用的有效途徑[3,12]，但不適于我國必須保證糧食持續增產、農民不斷增收的基本國情。前人不斷探索和優化適于不同生態類型區的種植模式和養分綜合管理方式，能夠同步實現大幅度提高谷物產量、養分資源利用效率和保護環境[7,10,13-16]。這些相關研究成果大面積應用，在相當長一段時期內，為我國高強度連作條件下的糧食增產、提質增效和環境友好等多目標協調統一提供了有力的科技支撐。

由于作物生長發育與環境因子的互作關系，玉米生產過程具有鮮明的區域特色[17-19]。種植業追求的高產高效目標，實質上是更加高效、精確地匹配品種和環境因子，并進行有效技術措施干預的綜合結果。我國東北春玉米區自南向北的積溫隨緯度增加逐漸降低，適宜熟期品種的選擇極其重要[20]，而自東向西隨經度梯度變化自然降水逐漸減少，由濕潤和半濕潤雨養區漸次向半干旱灌溉區過度，水分管理成為玉米生產中最重要的調控技術措施[21-22]。與我國其他主產區圍繞品種選擇、群體調控、耕作措施、養分及水分管理等[23-27]方面，開展的不同種植模式玉米高產與養分高效研究相比，東北春玉米的種植模式多樣性更強，對適于不同生態類型區高產與養分高效技術的需求更加迫切，但研究進展卻相對薄弱。

吉林省農業科學院玉米栽培生理生態研究團隊，自“九五”以來，多年堅持立足東北區，圍繞高產群體質量提升、土壤肥沃耕層構建、養分與水分資源高效管理[2-3, 12, 22]，致力于玉米“SPA（土壤-作物-氣候）”系統綜合管理理論與技術創新，在逐步破解玉米高產、高效、綠色發展的理論與技術難題方面，取得了較大的研究進展。本欄目以“東北春玉米高產與養分高效綜合管理”專題的形式刊發4篇文章，其中，《減源對不同密度春玉米開花后干物質及氮、磷、鉀積累轉運的影響》針對當前玉米密植增產中群體調控與氮磷鉀養分吸收、利用這一重要關系，通過葉源調控手段，解析了高密度玉米群體葉片冗余特征，發現適度調減葉源能夠促進營養器官干物質和氮、磷、鉀營養元素向籽粒的轉運，顯著提高籽粒產量，是春玉米進一步高產和養分高效的有效途徑。《綜合農學管理模式對春玉米產量和養分累積特征的影響》針對東北半濕潤雨養區不同栽培方式、種植密度和肥料運籌等主要栽培措施整合的管理模式，研究了綜合農學管理模式下對春玉米產量和養分累積特征的影響，提出了合理增密（70 000株/hm2）、優化化肥用量（N、P2O5、K2O分別為225 、90、90 kg·hm-2）和施用時期、增施有機肥（15 000 kg·hm-2）、補充中微肥（150 kg·hm-2），結合土壤深松，實現了產量和養分效率協同提高。《東北半干旱區滴灌施肥條件下高產玉米干物質與養分積累分配特性》一文針對東北半干旱區覆膜滴灌施肥條件下不同栽培模式，由于覆膜改變了玉米生長發育，其養分吸收利用特征亦發生相應變化，滴灌施肥異于常規施肥的科學問題，闡明了不同栽培模式玉米干物質與養分積累動態、轉運與分配的調控效應及其與產量形成之間的關系，為東北半干旱區玉米滴灌施肥高產高效栽培提供了參考依據。為進一步確定東北半干旱區玉米覆膜滴灌條件下的適宜磷肥用量，通過作物產量與磷素吸收利用、土壤磷濃度變化和收支平衡等角度綜合分析，《覆膜滴灌條件下基于玉米產量和土壤磷素平衡的磷肥適用量研究》一文系統比較了不同磷肥用量的綜合效應，得出磷肥優化量參考值為88—97 kg·hm-2，兼顧了高產和土壤磷素平衡，為區域玉米水肥一體化技術的發展提供了依據。希望上述論文的發表能夠起到拋磚引玉的作用，帶動更多科技工作者開展東北區春玉米高產高效相關理論與技術研究，促進區域玉米生產科技水平提升，助力“東北糧倉”建設。

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Integrated Management of High-yielding and High Nutrient Efficient Spring Maize in Northeast China

WANG Yongjun1, 2, Lü Yanjie1, 2, LIU Huitao1, BIAN Shaofeng1, Wang Lichun1, 2

(1Institute of Agricultural Resources and Environment, Jilin Academy of Agricultural Sciences/State Engineering Laboratory of Maize, Changchun 130033;2College of Agronomy, Jilin Agricultural University, Changchun 130118)

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.004

2019-10-03；

2019-10-14

國家重點研發計劃（2016YFD0300103，2017YFD0300603）、吉林省農業科技創新工程（CXGC2017JQ006）、國家玉米產業技術體系（CARS-02-16）

王永軍，Tel：0431-87063941；E-mail：yjwang2004@126.com

（責任編輯 楊鑫浩）