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在农业生产中，为解决化肥利用率低、环境污染及土壤耕层问题，山西农业大学研究人员开展了旋耕和旋耕 + 深松两种耕作方式下，缓释氮肥与尿素配施对玉米影响的研究。结果表明 R + S UNS2 处理最佳，为农业生产提供理论依据。
在农业领域，玉米作为世界重要粮食作物，为追求高产高效，化肥投入不断增加，然而这却引发了一系列问题。一方面，过量施肥使得肥料利用率下降，还造成了环境污染；另一方面，长期采用单一的耕作方式，像旋耕，会导致土壤耕层变浅，深层土壤容重增加，影响作物生长。在这样的背景下，如何在保证玉米产量的同时，提高肥料利用率、改善土壤环境，成为亟待解决的难题。为此，山西农业大学的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了两种主要的关键技术方法。其一，设置了不同处理组，采用两因素随机区组设计，将耕作方式分为旋耕（R）和旋耕 + 深松（R + S），施肥方式设为不施肥（CK）、100% 尿素（U）、100% 缓释氮肥（S）以及不同比例尿素和缓释氮肥配施（UNS1、UNS2、UNS3）。其二，在实验过程中，对多个指标进行测定，如通过烘干法测定土壤含水量和容重，以此计算生长期间的耗水量和水分利用效率；在不同生长阶段采集玉米植株样本，测定地上部干物质质量和总氮含量等。
研究结果
- 干物质积累：所有处理的干物质积累都随玉米生长而增加。在拔节期，尿素比例高的处理干物质积累量大；随着生长，缓释氮肥作用显著。2022 年，R 和 R + S 耕作方式下，UNS2 处理在成熟期干物质积累最佳；2023 年同样是 UNS2 处理最佳，且 R + S UNS2 处理比 R UNS2 处理更高。
- 氮积累：氮积累趋势与干物质积累一致。2022 年，R 和 R + S 耕作方式下，UNS2 处理在成熟期氮积累量最大；2023 年，UNS2 处理仍是最佳，R + S UNS2 处理的氮积累量高于 R UNS2 处理。
- 产量和生产组分：两年实验表明，不同耕作方式下玉米产量为 UNS>S>U>CK ，UNS2 产量最高。2022 年，UNS2 处理的产量和百粒重较高，秃尖长较短；2023 年，R 和 R + S 耕作方式下，UNS2 处理产量和百粒重依然表现出色。
- 氮吸收和利用：两种耕作方式下，玉米植株的氮吸收和利用率表现为 UNS>S>U>CK ，UNS2 处理最高。2022 年，R UNS2 和 R + S UNS2 的氮吸收效率和氮收获指数较高；2023 年，UNS2 处理的氮吸收效率和氮收获指数也处于领先。
- 氮转运：在两年实验中，玉米植株营养器官在抽雄期储存的氮多于成熟期，说明氮在抽雄后向籽粒转移，且 UNS2 处理的氮转移量和运转效率最高。2022 年和 2023 年，R + S UNS2 处理的氮转移量和运转效率均高于 R UNS2 处理。
- 水分利用：两年实验显示，施肥能显著提高玉米的耗水量和水分利用效率。2022 年和 2023 年，UNS2 处理在生长期间的耗水量和水分利用效率较高，且 2023 年 R + S 耕作方式下，UNS2 处理的水分利用效率比 R UNS2 处理高。
研究结论和讨论
研究表明，经过两年深松打破犁底层后，深松处理相较于旋耕，能有效提高玉米产量、氮吸收利用、水分利用和干物质积累。UNS 配施能确保玉米生长期间的养分供应，提高产量，其中 UNS2 处理效果最佳，是最适宜的施肥比例，值得大面积示范推广。
同时，研究还发现，2023 年玉米在干物质积累、氮吸收利用、运转、水分利用效率和产量等方面均低于 2022 年，这与 2023 年生长期间降雨量显著低于 2022 年，限制了玉米根系生长和养分吸收有关。但深松处理在 2023 年效果优于旋耕，因为连续两年深松改善了土壤结构，促进了根系生长和养分吸收。
这项研究为干旱耕作区筛选出了更优的耕作和施肥方式，为在类似生态类型地区选择合适的耕作模式和优化施肥比例提供了重要的理论和科学依据，有助于推动农业可持续发展，提高农业生产效益。
