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为探究东北春玉米区不同秸秆行间还田模式的可行性,于2015年在辽宁省铁岭县以全层还田(S0)大田试验为对照,对比研究行间还田(S1)、隔行行间还田(S2)两种秸秆还田模式对土壤物理性状、作物生长发育的影响;在2015年试验基础上,于2015-2016年以全层旋耕还田(T1S0)和全层翻耕还田(T2S0)大田试验为对照,对比研究行间旋耕(T1S1)、隔行行间旋耕(T1S2)、行间翻耕(T2S1)和隔行行间翻耕(T2S2)四种秸秆还田模式对土壤含水量、根系分布、产量及水分利用效率的影响;在2015-2016年试验基础上,于2017年研究秸秆还田模式对春玉米干物质(氮素)积累与转运及土壤硝态氮消减能力的影响。研究结果表明:(1)S1、S2较S0处理显著降低土壤紧实度,增加根系总量和深层土壤根系比例。在玉米拔节期,S2处理光合有效辐射和光合速率显著高于其他处理。但在拔节期之后,S1和S2处理各项指标均优于S0处理。(2)T2S1和T2S2可打破犁底层,降低土壤容重。除T2S0外,各处理0~10、20~30cm土层容重均无显著差异。T1S0和T1S2还田处理10~20 cm土壤容重显著高于其他处理,T1S1次之,T2S0和T2S1还田最小。(3)T2S1和T2S2显著增加了叶面积指数,延缓叶片衰老,提高了玉米干物质积累量。T2S1和T2S2干物质重和叶面积指数与T2S0无显著性差异,两者均值较T1S0增加了25.00%和21.90%。T2S1和T2S2叶片保护酶活性最高,MDA含量最低,二者均值较T1S0处理MDA含量少24.22%;(4)T2S1和T2S2提高了土壤蓄水能力。T2S1和T2S2使春玉米生育前期0~40 cm土壤含水量较全层旋耕还田增加了13.82%和5.01%。在玉米吐丝期,T2S1和T2S2处理0~20cm、40~60 cm土层土壤含水量最高,20~40 cm土层含水量最低。在玉米生育后期,行间和隔行行间还田处理分别较全层还田增加了17.42%和20.24%,还田方式间差异并不显著。(5)T2S1和T2S2增加根系总量的同时,提高了根系在深层土壤中的分配比例。T2S1和T2S2增加根系总量的同时限制根系的水平生长,提高根系在深层土壤中的分配比例。T2S1和T2S2根干重、根表面积指数显著高于其他处理,T1S1和T1S2根表面积指数显著高于T1S0。T2S1和T2S2根长密度集中区深度较T1S0增加46.54%和49.87%,较T2S0增加37.50%和40.60%,T1S0、T1S1、T2S0和T2S1根长密度集中区深度差异较小。(6)在枯水年T2S1和T2S2产量显著高于其它处理,较T1S0分别增产3.80%和4.05%,在丰水年各处理产量无显著性差异。两年中,T2S1水分利用效率显著高于其它处理,T2S2次之,分别较T1S0增加了16.28%和12.77%。(7)秸秆还田方式显著影响干物质的积累与分配,秸秆还田位置显著影响干物质的分配。开花期,与旋耕还田相比,翻耕还田各处理叶片的干物质分配比例高6.01%;成熟期,翻耕还田使茎秆和轴中的干物质分配比例分别降低6.37%和提高16.80%。翻耕还田显著增加了花前干物质转运量和转运率、花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率;较行间还田和隔行行间还田,全层还田使花前干物质转运量和转运率分别提高了9.89%和9.04%。(8)秸秆还田方式显著影响开花期叶、茎秆和成熟期茎秆、籽粒氮素积累量,秸秆还田位置并未显著影响植株的氮素积累量。开花期,翻耕还田叶、茎秆氮积累量较旋耕还田,分别高25.62%和16.11%。成熟期,翻耕还田籽粒和整株氮积累量较旋耕还田高9.23%和7.19%,茎秆氮素积累量低9.76%。(9)翻耕还田提高了根区土壤硝态氮消减量能力,T2S2显著高于T2S1和T2S0。T2S2土壤剖面硝态氮消减能力最强,T1S1和T2S0次之。