耕作与施氮对玉米氮代谢关键酶及生长的影响

摘要

[目的]本文旨在探讨不同耕作方式与施氮量对玉米氮代谢关键酶活性、根系生长、氮素利用效率和产量的影响，为玉米高效栽培提供科学依据。[方法]于2023-2024年连续2年开展大田定位试验，通过设置翻耕、免耕、深松这3种耕作方式和0、100、200、300 kg/hm²这4种施氮量共12个处理，研究不同耕作方式与施氮量对土壤全氮含量、碱解氮含量、硝酸还原酶活性（NRA）、谷氨酰胺合成酶活性（GSA）、根长、根系活力、氮素利用效率和产量的影响。[结果]深松与施氮量300 kg/hm²处理可显著提高玉米地0～40 cm土层土壤全氮和碱解氮含量。与对照相比，种植第1年和第2年分别显著提高84.89%、89.43%和37.66%、42.88%。深松与施氮量200 kg/hm²处理显著提高了玉米不同生育期NR、GS活性、根长、根系活力及最终的产量。与对照相比，种植第1年和第2年生育期（拔节期、吐丝期、灌浆期）平均NR、GS活性分别显著提高50.92%和40.38%，生育期（拔节期、吐丝期、成熟期）平均根长、根系活力分别显著提高40.21%和38.76%，产量分别显著提高31.95%和30.10%。进一步拟合耕作方式、施氮量与产量的关系发现，产量与施氮量之间呈现二次函数关系，以深松模式下施氮量167.33 kg/hm²时，理论产量最高，为16 027.63 kg/hm²。深松与施氮量200 kg/hm²对氮肥利用率和氮肥农学利用率促进效果最为突出，深松与施氮量100 kg/hm²对氮肥偏生产力促进效果最为突出。相关性分析和主成分分析表明，土壤全氮含量、碱解氮含量、NRA、GSA、根长、根系活力对玉米产量均有较大的正向促进作用，是玉米增产的关键因子，且深松与施氮量200 kg/hm²处理综合得分最高。[结论]不同耕作方式与施氮量可有效提高土壤氮素含量，提升氮代谢关键酶活性，促进玉米根系伸长、增强根系活力，改善根系形态构建和吸收功能，提高氮素利用效率，最终实现玉米产量提升。从氮素利用效率、产量及拟合结果综合考虑，深松为最佳耕作方式，施氮量167～200 kg/hm²为宜，可在东北玉米生产中进一步推广应用。

关键词

耕作方式 / 施氮量 / 氮代谢关键酶 / 根系生长 / 产量