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针对干旱绿洲灌区小麦玉米长期连作、麦后休闲期长、氮肥利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米氮素吸收利用的影响具有重要意义。在石羊河流域,探究麦后复种绿肥不同还田利用方式（全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥并采用传统翻耕）对轮作玉米氮素利用特征的影响。通过大田试验,明确玉米生育期土壤氮素利用对绿肥还田方式的响应,探究绿肥不同处理措施下土壤氮损失的影响及其机制,以期揭示绿肥还田方式对玉米氮素利用特征和玉米产量形成的影响,探索进一步实现小麦玉米轮作体系下玉米高产及氮素高效利用的有效途径。本研究主要结果如下:1.麦后复种绿肥全量还田条件下,绿肥地表覆盖免耕和全量翻压可实现玉米高产,玉米籽粒产量分别达14534.4 kg·hm-2和15002.2 kg·hm-2,较不复种绿肥翻耕处理提高18.2%和20.4%。全量还田（全量翻压、地表覆盖）条件下,玉米穗数、穗粒数、百粒重及干物质累积量和净同化率均较传统翻耕不复种绿肥和绿肥根茬还田处理（翻压、免耕）显著提高。除此之外,全量还田（全量翻压、地表覆盖）显著提高玉米生育后期的LAI,保证了玉米生育后期光合源功能,为玉米高产奠定基础。2.绿肥全量翻压和地表覆盖免耕实现玉米氮素高效利用,其氮素利用率和氮肥偏生产力较不复种绿肥翻耕处理平均提高17.3%、22.2%。这主要归因于:绿肥全量还田有效阻止氮素气态损失,提高土壤氮素含量,为玉米生长发育提供养分基础。绿肥全量翻压和地表覆盖免耕较根茬还田和不复种绿肥处理显著提高玉米植株吸氮量且有效促进氮素向营养器官转移。3.相对于绿肥不还田传统翻耕处理,绿肥还田对土壤氮素损失起到一定的抑制作用,为农田养分提高和玉米氮素高效利用奠定了良好的基础。绿肥全量还田较绿肥根茬还田和不复种绿肥休闲提高了玉米基肥和追肥后土壤氨挥发速率和挥发量。基肥时期,全量翻压和地表覆盖免耕处理较不复种绿肥处理高24.2%、24.1%,大喇叭口期追肥后,较不复种绿肥处理高60.7%、69.4%,灌浆期追肥后,较不复种绿肥高46.1%、55.9%。这是因为绿肥投入农田之后,一方面提高了土壤无机态氮素含量,增加了氨挥发潜力;另一方面,绿肥全量还田提高了与氮素转化相关的土壤脲酶活性和土壤含水量。绿肥全量还田较根茬还田和不复种绿肥可有效降低玉米全生育期N2O排放量,全量翻压和地表覆盖免耕较不复种绿肥高16.8%、17.4%。通过相关性分析表明,N2O排放量与反硝化作用相关的硝酸还原酶、亚硝酸还原酶的活性成显著正相关,绿肥全量还田降低了硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的活性。4.麦后复种绿肥全量还田有效提高了玉米生育期不同形态的土壤氮素含量。全量翻压和地表覆盖免耕处理较根茬还田处理和不复种绿肥处理玉米全生育期全氮含量提高8.0%、6.7%,硝态氮含量提高3.8%、5.9%,铵态氮含量提高18.3%、15.9%;微生物量氮含量提高21.2%、19.6%,其中大量氮素多集中在0-30 cm耕作层,可保证玉米生育期氮素有效供给。本研究通过探究绿肥不同还田利用方式对玉米氮素利用特征的影响,揭示主作物氮素吸收利用对豆科绿肥纳入小麦-玉米轮作体系后的响应。绿肥在盛花期全量还田条件下,全量翻压或地表覆盖免耕在保证玉米高产的同时,提高土壤氮素含量、抑制氮素损失,实现了轮作玉米氮素高效利用,可作为优化绿洲灌区作物轮作体系高产高效的种植模式之一。