东北春玉米高产与养分高效综合管理

王永军，吕艳杰，刘慧涛，边少锋，王立春

东北春玉米高产与养分高效综合管理

王永军1,2，吕艳杰1,2，刘慧涛1，边少锋1，王立春1,2

（1吉林省农业科学院农业资源与环境研究所/玉米国家工程实验室，长春 130033；2吉林农业大学农学院，长春 130118）

东北春玉米区是我国最大的玉米产区，主要包括黑、吉、辽三省和内蒙古东部（赤峰、通辽、呼伦贝尔和兴安盟），常年种植面积约15 732万hm2，总产量为10 335万t左右，分别占全国玉米总播种面积的37.3%和总产的40.2%[1]，对保障国家粮食安全具有无可替代的作用[2-3]。在当今世界人口迅速增长、农业用地数量与质量矛盾日益突出的全球背景下，粮食总产进一步增加必须依靠单产水平的不断提高[4-6]。然而，东北黑土地农田长期玉米连作，产量不断提高主要依赖化肥大量投入，有机物料投入严重不足，土壤“重用轻养”，导致耕层结构劣化、水肥保供能力急剧下降，土壤质量退化严重，土地产出效率和农业投入品的资源利用效率长期处于较低水平[2-3, 6-7]。面对上述问题与挑战，探索产量和资源效率协同提高的关键过程、驱动机制及调控途径，既是作物栽培学领域的基本内涵，又是常话常新的研究热点。

玉米产量形成过程是一个作物群体生产过程[8-10]，毫无疑问也是主要针对高产和资源高效这一矛盾协调统一的生产系统综合管理过程。因此，除品种、气候、病虫草害防控与非生物灾害消减等产量形成与保护因素外，种植密度和养分管理是玉米栽培学中最活跃的两大因素。氮、磷、钾三元素是玉米生产过程中最重要的大量元素，其吸收与利用直接影响作物生长发育状况，进而影响产量与效率[2, 11]，历来受到国内外广大学者的广泛关注。

发达国家以土壤培肥为核心的有机物料因地制宜还田与轮耕休闲技术无疑是黑土地持续利用的有效途径[3,12]，但不适于我国必须保证粮食持续增产、农民不断增收的基本国情。前人不断探索和优化适于不同生态类型区的种植模式和养分综合管理方式，能够同步实现大幅度提高谷物产量、养分资源利用效率和保护环境[7,10,13-16]。这些相关研究成果大面积应用，在相当长一段时期内，为我国高强度连作条件下的粮食增产、提质增效和环境友好等多目标协调统一提供了有力的科技支撑。

由于作物生长发育与环境因子的互作关系，玉米生产过程具有鲜明的区域特色[17-19]。种植业追求的高产高效目标，实质上是更加高效、精确地匹配品种和环境因子，并进行有效技术措施干预的综合结果。我国东北春玉米区自南向北的积温随纬度增加逐渐降低，适宜熟期品种的选择极其重要[20]，而自东向西随经度梯度变化自然降水逐渐减少，由湿润和半湿润雨养区渐次向半干旱灌溉区过度，水分管理成为玉米生产中最重要的调控技术措施[21-22]。与我国其他主产区围绕品种选择、群体调控、耕作措施、养分及水分管理等[23-27]方面，开展的不同种植模式玉米高产与养分高效研究相比，东北春玉米的种植模式多样性更强，对适于不同生态类型区高产与养分高效技术的需求更加迫切，但研究进展却相对薄弱。

吉林省农业科学院玉米栽培生理生态研究团队，自“九五”以来，多年坚持立足东北区，围绕高产群体质量提升、土壤肥沃耕层构建、养分与水分资源高效管理[2-3, 12, 22]，致力于玉米“SPA（土壤-作物-气候）”系统综合管理理论与技术创新，在逐步破解玉米高产、高效、绿色发展的理论与技术难题方面，取得了较大的研究进展。本栏目以“东北春玉米高产与养分高效综合管理”专题的形式刊发4篇文章，其中，《减源对不同密度春玉米开花后干物质及氮、磷、钾积累转运的影响》针对当前玉米密植增产中群体调控与氮磷钾养分吸收、利用这一重要关系，通过叶源调控手段，解析了高密度玉米群体叶片冗余特征，发现适度调减叶源能够促进营养器官干物质和氮、磷、钾营养元素向籽粒的转运，显著提高籽粒产量，是春玉米进一步高产和养分高效的有效途径。《综合农学管理模式对春玉米产量和养分累积特征的影响》针对东北半湿润雨养区不同栽培方式、种植密度和肥料运筹等主要栽培措施整合的管理模式，研究了综合农学管理模式下对春玉米产量和养分累积特征的影响，提出了合理增密（70 000株/hm2）、优化化肥用量（N、P2O5、K2O分别为225 、90、90 kg·hm-2）和施用时期、增施有机肥（15 000 kg·hm-2）、补充中微肥（150 kg·hm-2），结合土壤深松，实现了产量和养分效率协同提高。《东北半干旱区滴灌施肥条件下高产玉米干物质与养分积累分配特性》一文针对东北半干旱区覆膜滴灌施肥条件下不同栽培模式，由于覆膜改变了玉米生长发育，其养分吸收利用特征亦发生相应变化，滴灌施肥异于常规施肥的科学问题，阐明了不同栽培模式玉米干物质与养分积累动态、转运与分配的调控效应及其与产量形成之间的关系，为东北半干旱区玉米滴灌施肥高产高效栽培提供了参考依据。为进一步确定东北半干旱区玉米覆膜滴灌条件下的适宜磷肥用量，通过作物产量与磷素吸收利用、土壤磷浓度变化和收支平衡等角度综合分析，《覆膜滴灌条件下基于玉米产量和土壤磷素平衡的磷肥适用量研究》一文系统比较了不同磷肥用量的综合效应，得出磷肥优化量参考值为88—97 kg·hm-2，兼顾了高产和土壤磷素平衡，为区域玉米水肥一体化技术的发展提供了依据。希望上述论文的发表能够起到抛砖引玉的作用，带动更多科技工作者开展东北区春玉米高产高效相关理论与技术研究，促进区域玉米生产科技水平提升，助力“东北粮仓”建设。

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Integrated Management of High-yielding and High Nutrient Efficient Spring Maize in Northeast China

WANG Yongjun1, 2, LÜ Yanjie1, 2, LIU Huitao1, BIAN Shaofeng1, Wang Lichun1, 2

(1Institute of Agricultural Resources and Environment, Jilin Academy of Agricultural Sciences/State Engineering Laboratory of Maize, Changchun 130033;2College of Agronomy, Jilin Agricultural University, Changchun 130118)

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.004

2019-10-03；

2019-10-14

国家重点研发计划（2016YFD0300103，2017YFD0300603）、吉林省农业科技创新工程（CXGC2017JQ006）、国家玉米产业技术体系（CARS-02-16）

王永军，Tel：0431-87063941；E-mail：yjwang2004@126.com

（责任编辑 杨鑫浩）