綜合農學管理模式對春玉米產量和養分累積特征的影響

袁靜超，劉劍釗，梁堯，展文潔,2，張洪喜，曾子豪,2，蔡紅光，任軍

綜合農學管理模式對春玉米產量和養分累積特征的影響

袁靜超1，劉劍釗1，梁堯1，展文潔1,2，張洪喜1，曾子豪1,2，蔡紅光1，任軍1

（1吉林省農業科學院農業資源與環境研究所/農業部東北植物營養與農業環境重點實驗室，長春 130033；2吉林農業大學，長春 130118）

【】研究綜合農學管理模式下春玉米產量及開花前后植株養分累積與轉運特征，旨在為春玉米高產高效生產提供理論和技術支持。試驗于2009—2011年在吉林省公主嶺市鐵北區進行，以先玉335為供試材料，在大田條件下設置5種不同農學管理模式，即無肥區（CK）、農戶習慣模式（FP）、綜合農學管理模式1（Opt-1）、綜合農學管理模式2（Opt-2）、綜合農學管理模式3（Opt-3），通過3年定位試驗，系統監測不同生育時期植株氮、磷、鉀養分吸收與累積特征，重點對開花前后春玉米干物質及氮磷鉀養分累積與轉運特征進行比較研究。合理增密、平衡施肥和深松作業是春玉米獲得高產的關鍵措施。5種模式間以Opt-3最優，與農戶習慣模式（FP）相比，Opt-3產量和干物質累積量增幅分別為13.9%和22.4%，其增產貢獻主要來自于收獲穗數（較農戶模式增加34.3%）。在與FP處理化肥投入量基本一致的情況下，Opt-3處理下植株氮、磷、鉀累積量分別增加9.5%、28.1%和23.9%，氮、磷、鉀素轉運效率分別增加47.7%、21.7%和45.0%，氮肥偏生產力增加14.0%，磷肥偏生產力增加4.4%。與Opt-1模式相比，Opt-3處理主要通過增加密度實現了產量的進一步提升（較Opt-1種植密度增加10 000株/hm2，增產56—346 kg·hm-2）；與Opt-2模式相比，Opt-3主要通過肥料的進一步優化實現了效率的提升（較Opt-2氮肥農學利用率提高29.5%）。通過肥料成本核算，Opt-3處理較FP處理增加收益2 218元/hm2，較Opt-1處理增加收益290元/hm2，較Opt-2處理節約成本367元/hm2。合理增密至70 000株/hm2、優化化肥用量（N 225 kg·hm-2-P2O590 kg·hm-2-K2O 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），并結合土壤深松是較為優化的綜合農學管理模式，可以實現東北中部春玉米產量和效率的協同提升。

農學管理；春玉米；產量；養分累積與轉運；偏生產力

0 引言

【研究意義】我國人多地少，資源利用效率低，如何協同實現作物高產與資源高效利用一直是農業領域研究的熱點[1-2]。玉米是中國三大糧食作物之一，在保證國家糧食安全中占有重要地位。東北春玉米區是我國玉米主產區，在其有限的耕地面積上實現玉米產量與效率的協同提高具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】早在“九五”期間，已有學者提出減少化肥投入，提高肥料利用率，實現作物高產高效[3]，21世紀初期，任軍團隊對吉林省高產土壤培肥、高產施肥適宜用量和高產田建設進行了系統研究，明確了不同產量農田土壤速效養分狀況及調控途徑，初步構建了14 250 kg·hm-2土壤培肥與施肥技術[4-7]。關于玉米高產高效的形成機理，前人已從產量及構成因素[8]、養分累積[9-10]、光合特性[11]、冠層結構[12]、根系構建[13]等方面進行了系統研究，針對單項農學措施對產量形成與資源利用效率的影響也有較多研究，王海燕等[14]認為隨著密度增加，產量和氮素利用率呈增加趨勢，高稈大穗型品種更易產生“密度效應”，適宜密度可調動營養器官中養分的運轉。如何在最佳時期施入適宜化肥用量，使作物養分供應持續有效，保障作物產量的同時減少土壤養分淋失，值得深究[15]?，F階段從作物產量看，長期施用有機肥的增產效果趨同于單施化肥（NPK），長期有機培肥，可提升土壤肥力，且增加有機肥替代率[16]。而微肥施用可以促進植株對養分吸收、籽粒的形成以及干物質的累積，吉林中部地區增施硫肥，西部地區增施鋅肥效果最好[17]。通過對留茬深松、免耕、翻耕和傳統耕法長期定位研究，劉武仁等[18]認為通過留茬深松可打破犁底層降低容重，蓄水保墑，利于光合產物積累。雋英華等[19]提出了以磷、鉀肥作基肥一次性施入，氮肥作基肥深施、拔節肥+大喇叭口肥追施的東北地區春玉米生產高效施肥技術。高偉等[20]研究表明在東北地區種植的春玉米可以適當推遲追肥時間，增加玉米對養分的吸收，從而提高玉米產量?！颈狙芯壳腥朦c】前人研究側重于提高產量和養分單一元素效率，或通過適當調增種植密度和化肥施用量改進農學管理模式，但缺乏作物栽培和養分管理的系統技術集成與優化研究?？煞裢ㄟ^栽培方式的改變、養分管理的優化及耕作方式的改良進行技術集成和優化，同步提高產量與養分利用效率？目前在東北春玉米區還鮮有這方面的研究實證報道?！緮M解決的關鍵問題】本文將栽培方式、種植密度和肥料運籌相結合，研究綜合農學管理模式對春玉米產量和養分累積特征的影響，旨在為東北春玉米高產資源高效利用提供理論和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在吉林省公主嶺市鐵北區（43°29′55″N，124°48′43″E），海拔221 m。試驗田為玉米連作區，無灌溉。玉米生育期間平均氣溫為19.6℃左右，無霜期125—140 d，有效積溫2 600—3 000℃，總日照時數1 220 h左右。2009年生育期內日照總時數697.5 h，總降雨量254.8 mm，活動積溫3 265.8℃。2010年生育期內日照總時數633.4 h，總降雨量628.2 mm，活動積溫3 108.8℃。2011年生育期內日照總時數542.6 h，總降雨量320.6 mm，活動積溫2 983.0℃（圖1）。其中2009年較為干旱，5—8月份均呈現出寡雨狀態；2010年降雨較為充足，尤其是5月、7月和8月，6月份在玉米拔節期反而雨量較少；2011年各個月份雨水較為均勻，但降雨量不充足，總降雨量高于2009年。供試土壤為黑土，0—20 cm耕層土壤主要性狀為有機質26.4 g·kg-1，堿解氮244.0 mg·kg-1、速效磷35.9 mg·kg-1、速效鉀140 mg·kg-1、pH 6.59。

圖1 試驗區2009—2011年玉米生育期降雨量分布

1.2 試驗設計

以先玉335為供試品種，將種植密度、耕作方式、肥料施用量及施用時期進行系統性整合，設5種綜合農學管理模式（表1），具體如下：

（1）無肥區（CK）：種植密度60 000株/hm2、不施化肥、滅茬旋耕；

（2）當地農戶習慣（FP）：種植密度50 000株/hm2、一次性施化肥N 225 kg·hm-2、P2O582.5 kg·hm-2、K2O 67.5 kg·hm-2、滅茬旋耕；

（3）綜合農學管理模式1（Opt-1）：種植密度增加至60 000株/hm2，化肥減施，用量為N 195 kg·hm-2、P2O575 kg·hm-2、K2O 82.5 kg·hm-2，氮肥分2次施用，播前和拔節期分別施78和117 kg·hm-2，基施有機肥15 000 kg·hm-2及中微肥60 kg·hm-2，滅茬旋耕；

（4）綜合農學管理模式2（Opt-2）：種植密度增加至70 000株/hm2，化肥增施，用量為N 300 kg·hm-2、P2O5120 kg·hm-2、K2O 120 kg·hm-2，氮肥分3次施用，播前、拔節和抽雄期分別施用120、120、60 kg·hm-2，磷肥和鉀肥分兩次施用，播前和拔節期分別施用96和24 kg·hm-2，基施有機肥15 000 kg·hm-2，增施中微肥150 kg·hm-2，深松；

（5）綜合農學管理模式3（Opt-3）：種植密度增加至70 000株/hm2，化肥較Opt-2減施，用量為N 225 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2，氮肥分3次施用，播前、拔節和抽雄期分別施用90、90、45 kg·hm-2，磷肥和鉀肥分2次施用，播前和拔節期分別施用72和18 kg·hm-2，有機肥、中微肥、種植密度及耕作方式同Opt-2。

試驗中微肥為鋅、錳、硼復混肥，比例為2﹕1﹕1；有機肥中全氮、全磷、全鉀的含量分別為16.6、5.9、20.6 g·kg-1。每個處理重復4次，小區面積144 m2，隨機區組排列。5種模式的其他田間管理方式一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤理化性質測定 參照文獻鮑士旦[21]的方法，用堿解擴散法測定速效氮；用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定速效磷；用NH4OAC 浸提，火焰光度計法測定速效鉀；以水土比為2.5﹕1.0，復合電極測定pH。

1.3.2 產量及其構成因素 完全成熟后收獲中間2行玉米，裝入尼龍網袋，曬干脫粒稱重，用水分儀測定水分，以含水量14%的重量折算小區產量，另取10穗玉米考種，調查穗長、穗行數、穗粒數、行粒數和百粒重等。

產量（kg·hm-2）=有效公頃穗數×千粒重/1000×（1-含水量）/（1-14%）

1.3.3 干物質累積量 分別在玉米6展葉（V6）、12展葉（V12）、吐絲期（R1）、灌漿期（R3）、成熟期（R6）5個生育時期，每個處理選擇生長發育一致、葉片無病斑和破損的植株地上部3株，將植株按葉、莖（鞘）、籽粒、穗軸器官分開，烘箱105℃殺青60 min，75℃烘至恒重稱干重，之后粉碎用于測定N、P、K含量。

表1 綜合農學管理模式的栽培措施

1.3.4 氮、磷、鉀含量 全氮采用凱氏定氮法，全磷采用鉬銻抗比色法，全鉀采用火焰光度計法。

1.3.5 相關參數計算 吐絲前干物質（養分）積累率（%）=吐絲期干物質（養分）積累量/收獲時干物質（養分）積累量×100；

吐絲后干物質（養分）積累量（kg·hm-2）=收獲時干物質（養分）積累量-吐絲期干物質（養分）積累量；

吐絲后干物質（養分）積累率（%）=吐絲后干物質（養分）積累量/收獲時干物質（養分）積累量×100；

干物質轉運量（kg·hm-2）=吐絲期植株干物質（養分）累積量-成熟期植株干物質（養分）累積量；

干物質（養分）轉運效率（%）=（吐絲期干物質（養分）累積量-成熟期干物質（養分）累積量）/吐絲期干物質累積量×100；

吐絲前干物質（養分）積累對產量的貢獻率（%）=干物質（養分）轉運量/籽粒產量×100；

吐絲后干物質（養分）積累對產量的貢獻率（%）=100-吐絲前干物質（養分）積累對產量的貢獻率；

偏生產力（kg·kg-1）=玉米產量/施肥量

1.4 數據整理與統計方法

所有數據采用Microsoft Excel 2010 軟件處理后，用SAS 8.0統計軟件進行方差分析和多重比較。

2 結果

2.1 不同農學管理模式下春玉米的產量及其構成因素

本研究中CK僅作為無肥對照處理，因此不作為綜合農學管理模式進行系統討論。其他4種綜合農學管理模式的產量呈波動性增加，年際變化趨勢一致（表2），Opt-1、Opt-2、Opt-3 3種農學管理模式年均產量分別為9 922、10 203和10 084 kg·hm-2，較FP處理均有增產效果，增產幅度分別為9.0%—15.0%、9.4%—19.7%、9.7%—18.7%。年際間比較，2010年產量比2009、2011年顯著增加，這可能是由于2010年降雨量和積溫較高，弱化了肥料以及農學管理模式對作物生長的影響。方差分析結果也表明，年份、處理以及年份和處理的交互作用均對產量有極顯著影響。在產量的構成因子中，穗數、穗粒數、粒重是最重要的3個組分。2009—2011年，Opt-1、Opt-2、Opt-3 3種農學管理模式下的收獲穗數均顯著的高于FP處理，除2009年外，其他年份在Opt-1、Opt-2、Opt-3 3種模式下的穗粒數均低于FP，表明產量主要是依靠收獲穗數的增加來實現。年份、處理以及年份和處理的交互作用對收獲穗數、穗粒數和百粒重均產生了極顯著影響，進一步說明了合理密植可實現產量潛力的提升。

表2 不同農學管理模式下春玉米的產量及其構成因素

同列數據后不同字母表示差異顯著（＜0.05）。*代表差異顯著（＜0.05），**代表差異極顯著（＜0.01）。CK、FP、Opt-1、Opt-2、Opt-3分別代表5個綜合農學管理處理。下同

Values followed by different letters in the same column mean significant differences at 0.05 level; * means significant difference at 0.05 level; ** means significant difference at 0.01 level; CK, FP, Opt-1, Opt-2, and Opt-3 represent integrated agronomic practices, respectively. The same as below

2.2 不同農學管理模式下春玉米干物質及養分吸收動態

由圖2可知，干物質累積量的高低表現為Opt-2＞Opt-3＞Opt-1＞FP＞CK，Opt-1、Opt-2及Opt-3 3種農學管理模式的吸氮量在生育前期與FP差異不顯著，但吐絲期（R1）后，其吸氮量顯著高于FP。Opt-1、Opt-2及Opt-3 3個處理植株磷素和鉀素吸收變化趨勢與FP處理基本一致，自拔節期（V12）后，氮、磷、鉀吸收量均高于FP。乳熟期（R3）至成熟期（R6）階段（氮吸收高峰），FP、Opt-1、Opt-2及Opt-3氮素積累量分別占整個生育期氮素積累量的32.0%—39.8%、31.3%—38.9%、31.7%—36.8%、30.4%—38.2%。Opt-1、Opt-2及Opt-3的整個生育期磷素吸收量分別為1.2—98.6、1.7—120.5、1.8—122.8和2.0—118.0 kg·hm-2，成熟期（R6）磷素積累量分別占總吸收量的32.2%—49.7%、33.3%—50.3%、33.3%—44.4%、34.7%—46.2%。Opt-1、Opt-2及Opt-3整個生育期吸鉀量分別為5.5—178.8、8.5—217.7、8.6—231.9和6.8— 224.2 kg·hm-2，其乳熟期的吸收量分別占總吸收量的26.9%—32.9%、29.0%—35.7%、29.3%—35.4%、28.0%—34.5%。

圖2 不同農學管理模式下春玉米干物質及養分吸收動態

2.3 不同農學管理模式下春玉米開花前后干物質積累與分配

3種優化的農學管理模式，吐絲前后的干物質積累量均顯著高于FP（表3），吐絲前和吐絲后Opt-1、Opt-2、Opt-3干物質積累量分別較FP增加6.7%、29.9%、24.7%和25.5%、33.4%、23.1%。干物質積累率和干物質積累對籽粒的貢獻率均表現吐絲前Opt-3＞FP＞Opt-2＞Opt-1＞CK，吐絲后CK＞Opt-1＞Opt-2＞FP＞Opt-3（3年結果均值）。其中Opt-3干物質積累率和干物質積累對籽粒的貢獻率在吐絲前較FP提高0.4%和11.2%，吐絲后較FP降低0.4%和1.7%。Opt-1、Opt-2干物質積累率在吐絲前分別較FP降低5.8%、1.7%，吐絲后分別提高5.9%、1.7%；Opt-1、Opt-2干物質積累對籽粒的貢獻率在吐絲前分別較FP降低8.8%、3.2%，吐絲后分別提高1.4%、0.5%。說明干物質生產能力Opt-3前期更強，Opt-1和Opt-2后期更強，由此可見，通過農學管理模式的改變有利于群體干物質量的積累，為提高籽粒產量奠定基礎。Opt-3的干物質轉運效率比FP提高8.3%，差異顯著，且比Opt-1、Opt-2分別提高19.5%和14.8%。

表3 不同農學管理模式下春玉米干物質積累及對籽粒的貢獻

BS-吐絲前，AS-吐絲后。下同

BS-Before silking; AS-After silking. The same as below

2.4 不同農學管理模式下春玉米開花前后養分積累與轉運

3種優化綜合農學管理模式（Opt-1、Opt-2、Opt-3）植株氮、磷、鉀積累量在吐絲前較FP平均增加27.1%、32.8%和47.7%；在吐絲后較FP平均增加13.9%、31.1%和30.6%（表4—6）。氮素積累率和氮素積累對籽粒的貢獻率均表現為吐絲前Opt-3＞Opt-2＞Opt-1＞FP＞CK，吐絲后CK＞FP＞Opt-1＞Opt-2＞Opt-3（3年結果均值）。其中Opt-1、Opt-2、Opt-3氮素積累率在吐絲前較FP分別提高9.5%、13.0%、16.2%，吐絲后分別降低14.6%、20.0%、24.8%；Opt-1、Opt-2、Opt-3氮素積累對籽粒的貢獻率在吐絲前較FP分別提高35.9%、46.6%、54.8%，吐絲后分別降低22.0%、28.6%和33.6%，說明3種優化后的農學管理模式氮素積累前期更強。Opt-1、Opt-2、Opt-3的氮素轉運效率與FP差異顯著，分別提高34.8%、44.5%和47.7%，其中Opt-3轉運效率比Opt-1、Opt-2提高9.6%和2.2%。

磷素積累率和磷素積累對籽粒的貢獻率均表現為吐絲前Opt-2＞Opt-3＞FP＞Opt-1＞CK，吐絲后CK＞Opt-1＞FP＞Opt-3＞Opt-2（3年結果均值）。其中Opt-2、Opt-3磷素積累率在吐絲前較FP分別提高8.6%、2.9%，吐絲后分別降低9.3%、3.2%；Opt-2、Opt-3磷素積累對籽粒的貢獻率在吐絲前較FP分別提高22.3%、11.1%，吐絲后分別降低13.7%、6.9%；而Opt-1磷素積累率和磷素積累對籽粒的貢獻率在吐絲前較FP分別降低4.1%和1.3%，吐絲后較FP分別提高4.5%和0.8%，這可能是由于Opt-1施磷量低于FP，使得前期作物磷素吸收量較低，隨生育期不斷推進，根系有效下扎，使得作物在土壤中汲取更多的養分，進而轉化為籽粒所需的同化產物。鉀素積累率和鉀素積累對籽粒的貢獻率均表現為吐絲前Opt-3＞Opt-2＞Opt-1＞FP＞CK，吐絲后CK＞FP＞Opt-1＞Opt-2＞Opt-3（3年結果均值）。其中Opt-1、Opt-2、Opt-3鉀素積累率在吐絲前較FP分別提高11.7%、13.6%、18.7%；吐絲后分別降低37.4%、43.6%、59.6%；Opt-1、Opt-2、Opt-3鉀素積累對籽粒的貢獻率在吐絲前較FP分別提高49.9%、51.5%、73.9%，吐絲后分別降低37.9%、39.2%、56.2%，說明3種優化后的農學管理模式鉀素積累前期更強。Opt-3的鉀素轉運效率與FP差異顯著，與Opt-1和Opt-2比較，鉀素轉運效率分別提高15.0%、6.3%。

表4 不同農學管理模式下春玉米氮素積累及對籽粒的貢獻

表5 不同農學管理模式下春玉米磷素積累及對籽粒的貢獻

表6 不同農學管理模式下春玉米鉀素積累及對籽粒的貢獻

2.5 養分偏生產力

與FP相比較，Opt-1、Opt-3農學管理模式下的春玉米氮肥偏生產力和磷肥偏生產力顯著提高，其中氮肥偏生產力分別增加29.5%、14.0%，磷肥偏生產力分別增加23.3%、4.4%（3年結果均值）。4種綜合農藝管理模式下氮肥偏生產力、磷肥偏生產力及鉀肥偏生產力均以Opt-2處理最低。

表7 不同農學管理模式下春玉米氮、磷、鉀偏生產力

3 討論

3.1 不同農學管理模式下春玉米養分吸收、積累及其與產量的關系

增加密度、合理施肥、深松耕作一直以來都是提高玉米產量和養分效率的重要技術措施[22-27]。本研究在適當增加密度的基礎上，重點通過肥料的優化管理，結合深松作業，集成了3種農學管理模式。研究表明，Opt-1、Opt-2及Opt-3較FP分別增產12.1%、15.3%和13.9%，其中Opt-3的產量較Opt-1提高1.6%，較Opt-2降低1.2%，Opt-3的干物質轉運量較Opt-1、Opt-2分別提高35.7%、10.5%，轉運效率分別提高19.5%、14.8%，可見通過農學方式的改變有利于群體干物質量的積累，為提高籽粒產量奠定基礎[28]。在此基礎上，如何使群體與個體協調發展，如何實現土壤養分供應與高產作物需求同步，需要集成不同的技術措施并結合實際情況進行模式優化[29]。密度、施肥技術改進等在增產和/或增效中發揮了作用[30]，增密需與增氮相結合，氮素過高會增加作物倒伏的幾率，也可能降低氮素利用率[31]，且由于增密會影響根系生長[32]，需要結合深松等改土措施以及有機肥培肥創造好的根際環境，維持根系活力，使土壤能夠持續為作物提供氮素等營養[33]。本研究中Opt-3能夠實現高產高效，與Opt-1比較，從干物質生產能力上看Opt-3吐絲前期更強，轉化為籽粒的同化產物更多，其中氮、磷、鉀積累量在吐絲前較Opt-1分別增加12.6%、12.5%、9.3%；吐絲后分別增加3.1%、3.7%、5.8%。Opt-3較Opt-2化肥投入量低25%，其中氮、磷、鉀積累量在吐絲前較Opt-2分別減少2.2%、7.9%、10.6%；吐絲后分別減少6.9%、6.2%、6.5%，產量、干物質轉運量與轉運效率卻有所提高。Opt-3與FP施肥量相近，氮、磷、鉀吸收量分別增加9.5%、23%和5.9%，按照肥料尿素2 500元/t、重過磷酸鈣3 500元/t，硫酸鉀2 500元/t，玉米價格1 800元/t計算，Opt-1較FP節約肥料成本64元/hm2，產量增加收益1 928元/hm2，節本增效1 992元/hm2；Opt-2和Opt-3分別較FP增加肥料成本450元/hm2、83元/hm2，產量增加收益2 434元/hm2、2 218元/hm2，Opt-2和Opt-3分別節本增效1 984元/hm2、2 135元/hm2。因此從經濟效益、養分吸收量及累積量來看，Opt-3為最優的綜合農管理模式。

3.2 不同農學管理模式下土壤-根系-作物協調機制

筆者曾對不同農學管理模式下春玉米土壤物理化學性狀及根系建成進行了系統研究[34]，指出Opt-2吸氮量高于其他模式，主要是因為其氮肥用量高達300 kg·hm-2，分3次施用，且磷鉀充足，吸收的氮素更多集中于莖葉中，轉化為經濟（籽粒）產量的效率仍然相對較低。深松可有效增加土壤氣相，減少土壤固相所占比例，增加土壤通透性，減緩黑土自身容量的恢復速率[35]，Opt-3在12展葉即完成了深層（30—60 cm）根系構建，優化后的施氮處理可減少硝態氮在土壤中的殘留，促進了根系下扎和吸收養分[34]。與FP相比較，Opt-1及Opt-3農學管理模式下的春玉米氮肥偏生產力顯著提高，分別增加了29.5%、14.0%（3年結果平均），均達顯著水平。而磷肥偏生產力和鉀肥偏生產力則以Opt-1處理最高，Opt-2處理最低，這說明Opt-2處理肥料用量過大，且未被作物有效吸收和利用。Opt-3的氮、磷、鉀肥偏生產力較Opt-2提高程度一致，均為31.8%，較Opt-1分別降低11.9%、15.3%、6.8%，可見高投入的Opt-2處理下氮肥利用率很高，但氮、磷、鉀肥偏生產力卻低于與FP氮肥施肥量一致的Opt-3，進一步說明了Opt-2處理下作物吸收的氮、磷、鉀并未充分地在增加產量上發揮作用，且存在奢侈吸收。在保證作物群體質量及養分吸收足量的前提下，Opt-3通過進一步優化肥料投入，增施有機物料，補充中微量元素，實現了高產和高效的協同提升。

4 結論

與農戶習慣FP模式相比，Opt-3處理收獲穗數增加34.3%，產量和干物質累積分別增加13.9%和22.4%。Opt-3處理與FP處理氮肥用量一致，僅磷、鉀肥施用量略高，但植株氮、磷、鉀累積量分別增加9.5%、28.1%和23.9%，氮、磷、鉀素轉運效率分別增加47.7%、21.7%和45.0%，氮肥偏生產力增加14.0%，磷肥偏生產力增加4.4%，達到了增產增效的目標。研究表明，通過適當增密（70 000株/hm2）、養分調控（N 225 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2、中微肥）、有機培肥（15 000 kg·hm-2）和深松改土可以實現東北中部春玉米產量和效率的協同提升。

[1] 顏鵬. 支撐夏玉米高產高效群體的根層氮素調控機制與途徑[D]. 北京: 中國農業大學, 2015.

Yan P. The mechanisms of root-zone N management regulates maize canopy development with high yield and high N use efficiency[D]. Beijing: China Agricultural University, 2015. (in Chinese)

[2] 卜令鐸. 旱地春玉米高產高效栽培體系構建、評價及區域模擬[D]. 楊凌: 西北農林科技大學, 2013.

Bu L D. The cultivation system establishment and assessment contributing to yield and efficiency improvement of dryland maize, and regional simulation[D]. Yangling: Northwest A&F University, 2013. (in Chinese)

[3] 李偉波, 張效樸. 吉林中部玉米高產施肥與提高化肥利用率研究. 玉米科學,1998, 6(2): 65-68.

Li W B, Zhang X P. Study on high yield fertilization and fertilizer utilization of maize in central Jilin province., 1998, 6(2): 65-68. (in Chinese)

[4] 張梅, 任軍, 郭金瑞, 閆孝貢, 劉劍釗, 蔡紅光, 邊秀芝. 吉林中部黑土區玉米高產栽培土壤培肥技術研究. 玉米科學, 2011, 19(6): 101-104.

Zhang M, Ren J, Guo J R, YAN X G, LIU J Z, CAI H G, BIAN X Z. Study on the technology of soil fertility for high yielding cultivation of maize plant in Jilin province.2011, 19(6): 101-104. (in Chinese)

[5] 任軍, 邊秀芝, 郭金瑞, 閆孝貢, 劉劍釗. 黑土區高產土壤培肥與玉米高產田建設研究. 玉米科學, 2008, 16(4): 147-151,157.

REN J, BIAN X Z, GUO J R, YAN X G, LIU J Z. Building up fertility for high yield soil and construction of high-yield field in the black soil regions., 2008, 16(4): 147-151,157. (in Chinese)

[6] 邊秀芝, 郭金瑞, 閆孝貢, 劉劍釗, 任軍. 吉林西部半干旱區玉米高產氮磷鉀肥適宜用量研究. 中國土壤與肥料, 2010(2): 63-65.

BIAN X Z, GUO J R, YAN X G, LIU J Z, REN J. Study on optimum rate of NPK fertilizer application for corn at western semiarid area of Jilin., 2010(2): 63-65. (in Chinese)

[7] 邊秀芝, 郭金瑞, 閆孝貢, 劉劍釗, 任軍. 吉林中部玉米高產施肥模式研究. 吉林農業科學, 2008, 33(6): 41-43.

BIAN X Z, GUO J R, YAN X G, LIU J Z, REN J. Fertilization model of high yield of maize in middle Jilin province., 2008, 33(6): 41-43. (in Chinese)

[8] 王楷, 王克如, 王永宏, 趙健, 趙如浪, 王喜梅, 李健, 梁明晰, 李少昆. 密度對玉米產量（＞15000 kg·hm-2）及其產量構成因子的影響. 中國農業科學, 2012, 45(16): 3437-3445.

WANG K, WANG K R, WANG Y H, ZHAO J, ZHAO R L, WANG X M, LI J, LIANG M X, LI S K. Effects of density on maize yield and yield components., 2012, 45(16): 3437-3445. (in Chinese)

[9] 趙營, 同延安, 趙護兵. 不同供氮水平對夏玉米養分累積、轉運及產量的影響. 植物營養與肥料學報, 2006, 12(5): 622-627.

ZHAO Y, TONG Y A, ZHAO H B. Effects of different N rates on nutrients accumulation, transformation and yield of summer maize., 2006, 12(5): 622-627. (in Chinese)

[10] 王帥, 王楠, 張溪, 楊錫財, 權振貴, 冷冰原. 玉米栽培模式對暗棕壤微生物學特性及養分狀況的影響. 水土保持學報, 2016, 30(1): 165-170, 195.

WANG S, WANG N, ZHANG X, YANG X C, QUAN Z G, LENG B Y. Effect of different corn cultivation modes on the microbiological characteristics and nutrient conditions of dark-brown soil., 2016, 30(1): 165-170, 195. (in Chinese)

[11] 于文穎, 紀瑞鵬, 馮銳, 趙先麗, 張玉書. 不同生育期玉米葉片光合特性及水分利用效率對水分脅迫的響應. 生態學報, 2015, 35(9): 2092-2909.

YU W Y, JI R P, FENG R, ZHAO X L, ZHANG Y S. Response of water stress on photosynthetic characteristics and water use efficiency of maize leaves in different growth stage., 2015, 35(9): 2902-2909. (in Chinese)

[12] 靳立斌, 張吉旺, 李波, 崔海巖, 董樹亭, 劉鵬, 趙斌. 高產高效夏玉米的冠層結構及其光合特性. 中國農業科學, 2013, 46(12): 2430-2439.

JIN L B, ZHANG J W, LI B, CUI H Y, DONG S T, LIU P, ZHAO B. Canopy structure and photosynthetic characteristics of high yield and high nitrogen efficiency summer maize.2013, 46(12): 2430-2439. (in Chinese)

[13] 李秀芳, 李淑文, 和亮, 文宏達. 水肥配合對夏玉米養分吸收及根系活性的影響. 水土保持學報, 2011, 25(1): 188-191, 233.

LI X F, LI S W, HE L, WEN H D. Effects of water and fertilizer cooperation on plant nutrient accumulation and root activity of summer maize., 2011, 25(1): 188-191, 233. (in Chinese)

[14] 王海燕, 高聚林, 王志剛, 于曉芳, 孫繼穎, 崔超, 高鑫. 密度對超高產春玉米氮素積累、運轉、利用及葉片衰老的影響. 內蒙古農業大學學報(自然科學版), 2011, 32(3): 194-198.

WANG H Y, GAO J L, WANG Z G, YU X F, SUN J Y, CUI C, GAO X. Effects of planting density on nitrogen accumulation, operation, use and leaves senescence of super-high yield spring maize., 2011, 32(3): 194-198. (in Chinese)

[15] 王宜倫, 李潮海, 何萍, 金繼運, 韓燕來, 張許, 譚金芳. 超高產夏玉米養分限制因子及養分吸收積累規律研究. 植物營養學報, 2010, 16(3): 559-566.

WANG Y L, LI C H, HE P, JIN J Y, HAN Y L, ZHANG X, TAN J F. Nutrient restrictive factors and accumulation of super-high-yield summer maize., 2010, 16(3): 559-566. (in Chinese)

[16] 龔海清, 付海美, 徐明崗, 郜紅建, 朱平, 高洪軍. 長期施肥下黑土有機肥替代率變化特征. 中國生態農業學報, 2018, 26(9): 1398-1406.

GONG H Q, FU H M, XU M G, GAO H J, ZHU P, GAO H J. Substitution rate of organic fertilizer under long-term fertilization in black soils., 2018, 26(9): 1398-1406. (in Chinese)

[17] 蔡紅光, 張秀芝, 閆孝貢, 劉劍釗, 蓋嘉慧, 張洪喜, 袁靜超, 周康, 任軍. 吉林省春玉米土壤中、微量元素“潛缺乏”初探. 玉米科學, 2013, 21(3): 71-75.

CAI H G, ZHANG X Z, YAN X G, LIU J Z, GAI J H, ZHANG H X, YUAN J C, ZHOU K, REN J. Preliminary study on hidden deficiency of secondary and trace elements in spring maize in Jilin province., 2013, 21(3): 71-75. (in Chinese)

[18] 劉武仁, 鄭金玉, 羅洋, 鄭洪兵, 李瑞平, 李偉堂, 李征, 胡慶生, 楊秀梅. 不同耕作方式對玉米葉片冠層光合特性的影響. 玉米科學, 2012, 20(6): 103-106, 111.

LIU W R, ZHENG J Y, LUO Y, ZHENG H B, LI R P, LI W T, LI Z, HU Q S, YANG X M. Effects of different tillage methods on the photosynthetic traits of maize leaf ., 2012, 20(6): 103-106, 111. (in Chinese)

[19] 雋英華, 汪仁, 孫文濤, 邢月華, 隋世江, 魯東, 毛佰傳. 施氮模式對春玉米養分累積特性的影響. 核農學報, 2011, 25(1): 143-148.

JUAN Y H, WANG R, SUN W T, XING Y H, SUI S J, LU D, MAO B C. Effects of models of applying nitrogen fertilizer on nutrition accumulation of spring maize., 2011, 25(1): 143-148. (in Chinese)

[20] 高偉, 金繼運, 何萍, 李書田. 我國北方不同地區玉米養分吸收及累積動態研究. 植物營養與肥料學報, 2008, 14(4): 623-629.

GAO W, JIN J Y, HE P, LI S T. Dynamics of maize nutrient uptake and accumulation in different regions of northern China., 2008, 14(4): 623-629. (in Chinese)

[21] 鮑士旦. 土壤農化分析. 北京: 中國農業出版社, 2000.

BAO S D.. Beijing:, 2000. (in Chinese)

[22] 楊恒山, 張玉芹, 徐壽軍, 李國紅, 高聚林, 王志剛. 超高產春玉米干物質及養分積累與轉運特征. 植物營養與肥料學報, 2012, 18(2): 315-323.

YANG H S, ZHANG Y Q, XU S J, LI G H, GAO J L, WANG Z G. Characteristics of dry matter and nutrient accumulation and translocation of super-high-yield maize., 2012, 18(2): 315-323. (in Chinese)

[23] 齊文增, 陳曉璐, 劉鵬, 劉惠惠, 李耕, 邵立杰, 王飛飛, 董樹亭, 張吉旺, 趙斌. 超高產夏玉米干物質與氮、磷、鉀養分積累與分配特點. 植物營養與肥料學報, 2013, 19(1): 26-36.

QI W Z, ChEN X L, LIU P, LIU H H, LI G, SHAO L J, WANG F F, DONG S T, ZHANG J W, ZHAO B. Characteristics of dry matter, accumulation and distribution of N, P and K of super-high-yield summer maize., 2013, 19(1): 26-36. (in Chinese)

[24] 張福鎖, 王激清, 張衛峰, 崔振玲, 馬文奇, 陳新平, 江榮風. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑. 土壤學報, 2008, 45(5): 918-924.

ZHANG F S, WANG J Q, ZHANG W F, CUI Z L, MA W Q, CHEN X P, JIANG R F. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement., 2008, 45(5): 918-924. (in Chinese)

[25] WANG Y L, LIANG Z Y, YANG Z P, GUO J L, GUO C X, WANG Q. Study on matter production and population photosynthetic characteristics of high-yielding spring maize under different modes., 2016, 17(12): 2779-2783.

[26] 靳立斌, 崔海巖, 李波, 楊今勝, 董樹亭, 趙斌, 劉鵬, 張吉旺. 綜合農學管理對夏玉米氮效率和土壤硝態氮的影響. 作物學報, 2013, 39(11): 2009-2015.

JIN L B, CUI H Y, LI B, YANG J S, DONG S T, ZHAO B, LIU P, ZHANG J W. Effects of integrated agronomic practices on nitrogen efficiency and soil nitrate nitrogen of summer maize., 2013, 39(11): 2009-2015. (in Chinese)

[27] JAT S L, PARIHAR C M, SINGH A K, KUMAR B, SINGH B, SAVEIPUNE D. Plant density and fertilization in hybrid quality protein maize (): Effects on the soil nutrient status and performance of succeeding wheat () and productivity of cropping system., 2017, 87(1): 23-28.

[28] Amanullah. Rate and timing of nitrogen application influence partial factor productivity and agronomic NUE of maize (L.) planted at low and high densities on calcareous soil in northwest Pakistan., 2016, 39(5): 683-690.

[29] 楊曉卡, 米慧玲, 高韓鈺, 辛思穎, 馬文奇, 魏靜. 不同栽培模式對冬小麥-夏玉米輪作系統產量、氮素累積和平衡的影響. 應用生態學報, 2016, 27(6): 1935-1941.

YANG X K, MI H L, GAO H Y, XIN S Y, MA W Q, WEI J. Effects of different cultivation patterns on yield, nitrate accumulation and nitrogen balance in winter wheat and summer maize rotation system., 2016, 27(6): 1935-1941. (in Chinese)

[30] 張平良, 郭天文, 劉曉偉, 李書田, 曾駿, 譚雪蓮, 董博. 密度和施氮量互作對全膜雙壟溝播玉米產量、氮素和水分利用效率的影響. 植物營養與肥料學報, 2019, 25(4): 579-590.

ZhANG P L, GUO T W, LIU X W, LI S T, ZENG J, TAN X L, DONG B. Effect of plant density and nitrogen application rate on yield, nitrogen and water use efficiencies of spring maize under whole plastic-film mulching and double-furrow sowing., 2019, 25(4): 579-590. (in Chinese)

[31] 佟桐, 李彩鳳, 顧萬榮, 王明泉, 張立國, 劉笑鳴, 王彬, 趙猛. 氮肥和密度對黑龍江春玉米物質積累、抗倒伏及產量的影響. 西北農業學報, 2019, 28(3): 377-387.

TONG T, LI C F, GU W R, WANG M Q, ZHANG L G, LIU X M, WANG B, ZHAO M. Effects of nitrogen fertilizer and planting density on dry matter accumulation, lodging resistance and yield of spring maize in Heilongjiang province., 2019, 28(3): 377-387. (in Chinese)

[32] 羅方,楊恒山,張玉芹,柳寶林.春玉米根系特征對種植密度的響應. 內蒙古民族大學學報(自然科學版), 2017, 32(6): 494-498.

Luo F, Yang H S, Zhang Y Q, Liu B L. Response of root system characteristics of spring maize to planting density., 2017, 32(6): 494-498. (in Chinese)

[33] CAI H G, MA W, ZHANG X Z, PING J Q, YAN X G, LIU J Z, YUAN J C, WANG L C, REN J. Effect of subsoil tillage depth on nutrient accumulation root distribution and grain yield in spring maize., 2014, 2(5): 297-307.

[34] 袁靜超, 劉劍釗, 閆孝貢, 張洪喜, 梁堯, 蔡紅光, 任軍. 春玉米連作體系高產栽培模式優化研究. 植物營養與肥料學報, 2018, 24(1): 53-62.

YUAN J C, LIU J Z, YAN X G, ZHANG H X, LIANG Y, CAI H G, REN J. Optimization of agronomic management mode for high-yield continuous spring maize cropping system., 2018, 24(1): 53-62. (in Chinese)

[35] 蔡紅光, 袁靜超, 閆孝貢, 劉劍釗, 張洪喜, 梁堯, 任軍. 不同培肥措施對土壤物理性狀及無機氮的影響. 土壤通報, 2017, 48(2): 14-22.

CAI H G, YUAN J C, YAN X G, LIU J Z, ZHANG H X, LIANG Y, REN J. Characteristics of soil physical property and mineral nitrogen in different soil fertility managements., 2017, 48(2): 14-22. (in Chinese)

Characteristics of Grain Yield and Nutrient Accumulation for Spring Maize under Different Agronomic Management Practices

YUAN JingChao1, LIU JianZhao1, LIANG Yao1, ZHAN WenJie1,2, ZHANG HongXi1, ZENG ZiHao1,2, CAI HongGuang1, REN Jun1

(1Instituteof Agricultural resources and Environment, Jilin Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Agro-Environment in Northeast Region, Ministry of Agriculture, Changchun 130033;2Jilin Agricultural University, Changchun 130118)

【】This research aimed to investigate the characteristics of grain yield, nutrient accumulation and transport of spring maize before and after flowering under different agronomic management practices, so as to provide theoretical and technical support for high yield and efficient production of spring maize. 【】The field experiment was conducted from 2009 to 2012 in Gongzhuling of Jilin province. The hybrid “Xianyu335” was used as research material. During three consecutive years, five different agronomic management practices (CK, FP, Opt-1, Opt-2, and Opt-3) were set under the field conditions. The characteristics of dry matter accumulation, nutrient absorbing and transport were monitored before and after flowering of spring maize. The influence of grain yield was studied under different agronomic management practices. 【】Reasonable densification, nutrient management and deep scarification were the key measures for high yield of spring maize. The result indicated Opt-3 was optimal under five different agronomic management practices. Compared with FP, the grain yield and dry matter accumulation of Opt-3 increased 13.9% and 22.4%, respectively. The number of maize ears in harvest stage contributed yield mostly, and the yield under Opt-3 was 34.3% higher than that under FP. Under the condition of same amount of fertilizer input between Opt-3 and FP, N, P and K accumulation of Opt-3 increased by 9.5%, 28.1% and 23.9% than that of FP, respectively. N, P and K translocation rate of Opt-3 increased by 47.7%, 21.7% and 45.0%, respectively. partial productivity of N, P fertilizer increased by 14.0% and 4.4%, respectively. Compared with Opt-1, the grain yield of Opt-3 was further augmented by increasing planting density. when planting density was increased by 10 000 plant/hm2, the grain yield increased 56-346 kg·hm-2. Compared with Opt-2, the efficiency of Opt-3 was improved through further optimization of fertilizer, and ANUE of Opt-3 increased 29.5%. Through fertilizer cost accounting, compared with FP, Opt-3 increased income by 2 218 yuan/hm2. Compared with Opt-1, Opt-3 increased income by 290 yuan/hm2. Compared with Opt-2, Opt-3 saved 367 yuan/hm2.【】By reasonable densification to 70 000 plant/hm2, optimized fertilizer (N 225 kg·hm-2-P2O590 kg·hm-2-K2O 90 kg·hm-2) and application period, organic fertilizer (1 500 kg·hm-2), added microelement fertilizer (150 kg·hm-2), combined with soil deep tillage, it was a relatively optimized integrated agronomic management mode, which could realize the synergistic improvement of spring maize yield and efficiency in the middle of northeast China.

agronomic management practices; spring maize; grain yield; nutrient accumulation and transport; partial productivity

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.006

2019-03-19；

2019-07-01

國家重點研發計劃（2017YFD0201804）、吉林省科技廳重點研發項目（20180201077NY）、吉林省農業科技創新工程（CXGC2017ZD001）、吉林省人才開發資金項目

袁靜超，E-mail：jingchao_yuan@163.com。

蔡紅光，E-mail：caihongguang1981@163.com。通信作者任軍，E-mail：renjun557@163.com

（責任編輯 楊鑫浩）