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玉米是麦/米/豆套作体系的核心作物,因而以单作玉米为对照,研究套作种植方式及氮磷化肥用量对玉米生长、养分吸收及土壤养分的影响,对该体系的高产高效特性的开发利用具有重要意义。本研究在2013-2014以单/套作玉米为研究对象,分氮肥和磷肥试验两部分,2013年设3个氮(N)用量水平:0、180、360kg·hm-2记为N0、N180、N360,2014设4个氮(N)用量水平:0、90、180、270kg·hm-2,记为N0、N90、N180、N270,两年均设3个磷(P)用量水平:0、90、180kg·hm-2分别记为P0、P90、P180,对单/套作玉米的产量、干物质积累、养分分配转移、养分吸收利用效率及土壤氮磷养分变化等方面的差异进行了研究。主要研究结果如下: (1)氮肥试验中,在不同施氮处理下单/套作玉米间差异不一致。在N0、N90处理下,套作玉米的产量分别比单作低20.5%、7.5%,表现为套作劣势,而在N180、N270、N360处理下,套作玉米与单作玉米产量无显著差异。套作玉米在N0、N90处理下生物量、氮磷钾积累量受小麦的影响均显著低于单作,其花前营养器官氮素向籽粒的转运量显著低于单作,而在N180、N270、N360处理下,单/套作玉米间生物量、氮磷钾积累差异不显著,并且套作玉米花前营养器官氮素转移到籽粒的比例更高,套作各施氮处理氮肥利用率均显著高于单作。套作玉米播种前土壤硝态氮含量比单作低17.0%,前套小麦的生长显著降低了玉米土壤壤硝态氮含量,这种影响随玉米施氮量的增加及生育期的推进而减弱。因此套作玉米需增施氮肥弥补土壤氮素的不足,进而促进氮素的转运,本研究以N180处理为最优氮肥用量处理。 (2)磷肥试验中,在不同施磷处理下单/套作玉米间差异一致。套作玉米各施磷处理平均比单作增产5.0%,并提高玉米植株磷吸收量,P0~P180处理分别比单作高15.1%、3.6%、1.6%。套作种植促进玉米营养器官磷素向籽粒转运,并提升磷肥利用率,这种套作种植的磷营养优势在P0处理下更为显著。套作玉米整个生育期土壤速效磷均高于单作,小麦、大豆的生长为玉米生长提供了更为有利的土壤速效磷条件,这是玉米套作优势的来源。 (3)单/套作玉米的生长及养分吸收规律相似,均表现为前期慢,后期快的规律,但在不同生长阶段,单/套作玉米间存在差异,套作玉米前期生长及养分吸收速度慢于单作,后期快于单作,套作种植调节了玉米整个生育期不同生长阶段的生长及养分吸收速率。从土壤养分变化动态来看,单/套作玉米的土壤硝态氮及速效磷变化规律一致,套作玉米土壤硝态氮及速效磷的变化幅度小于单作,并且土壤速效磷含量表现整体高于单作,这为套作玉米生长提供了较优越的土壤速效磷环境。在不施氮及低氮条件,氮肥是套作玉米的生长的主要限制因素,此时套作玉米土壤速效磷优势不能体现。因此生产中应在套作玉米营养生长期补充充足的氮肥保证前期的正常生长,发挥土壤速效磷优势,最终稳定小麦/玉米/大豆套作体系中玉米的产量。 综上,小麦/玉米/大豆套作体系中玉米应施入足量的氮肥和较低量的磷肥,才能降低小麦对玉米生长的不利影响,发挥玉米套作种植的土壤速效磷优势的实现,最终稳定该体系玉米的产量,实现生产的高产高效。