整合分析施氮与水分输入梯度对中国北方玉米产量、氮肥生产力及水分利用效率的影响

摘要

为获得不同环境和气候条件下水分、氮素、其他环境因子以及农艺措施对玉米(Zea mays)产量、氮肥生产力(NP)和水分利用效率(WUE)影响的整体表现,本研究基于35篇有关施氮和水分输入梯度对玉米产量、NP和WUE影响的文献,利用整合分析方法(Meta-analysis),探究了影响中国北方玉米产量、NP和WUE的相关因素,定量分析各影响因子与玉米产量、NP和WUE之间的关系。研究结果表明:玉米产量平均值为9.19 t·hm^(−2),NP和WUE的平均值分别为55.66 kg·kg^(−1)和1.83 kg·m^(−3)。水氮因子对玉米产量表现出显著的互作效应,相较对照,水分输入和施氮分别使玉米整体增产13.43%(P<0.01)和10.69%(P<0.01)。随着输入量增加,水氮因子逐渐成为NP和WUE增加的主要限制因子。回归分析中,水氮因子、土壤有机碳(SOC)、播种密度(PD)和速效钾(AK)对玉米产量的影响表现为正效应,年平均温度(MAT)表现为负效应。在结构方程模型(SEM)中,SOC与玉米产量存在较强正相关性,其标准化路径系数为0.73。综上所述,我国北方的玉米水分利用效率和氮肥生产力还有很大的提升空间,在优化水肥措施的基础上可以从土壤养分入手,提高土壤的SOC和AK水平,同时也可以适当增加播种密度,从多个方面入手,更大程度地实现玉米高产与节水环保共赢。