深松耕对玉米根茎叶氮磷比及地上生物量的影响

摘要

植物器官的氮磷比(N/P)可以揭示植物生长发育过程的营养平衡.深松耕作为黄土高原半干旱区一种较好的农田耕作方法被广泛应用,尽管已被证实深松耕可以提高作物产量和地上生物量,但深松耕是否影响作物器官N/P及从作物器官N/P角度能否解释地上生物量增加的机制尚有待进一步研究.该研究于2016-2018年在黄土高原区设置了不同耕作方法(深松耕、旋耕、翻耕和免耕)和施氮量(基肥200 kg/hm2、基肥200 kg/hm2+拔节期肥100 kg/hm2)的田间裂区试验,研究了不同处理对玉米地上生物量、不同器官(根、茎和叶)中N/P的影响以及其N/P与地上生物量的关系.结果表明:1)相比翻耕、免耕,深松耕能显著提高地上生物量(P<0.05),2016和2018年深松耕的地上生物量比翻耕、免耕分别提高了9.56％、9.29％和4.67％、5.94％;2)相比翻耕、免耕,深松耕和旋耕均能显著降低根、叶的N/P(P<0.05),深松耕的根、叶N/P分别为19.90、17.74,降幅最大;施肥措施及耕作方法与施肥措施的交互作用对根、茎和叶的N/P无显著影响;3)通过结构方程模型分析发现,耕作方法通过影响根和叶N/P,间接影响地上生物量,效应值分别为0.10和0.14,耕作方法对地上生物量无直接显著影响,说明根和叶的N/P是影响地上生物量的两个重要的间接因素;通过线性混合效应模型分析得出,地上生物量与根、叶N/P呈显著负相关关系,与茎N/P无相关性.研究表明,深松耕通过降低玉米根和叶N/P、促进植物氮磷营养平衡的生态策略来提高地上生物量.研究结果对进一步揭示耕作与施肥对玉米生产与农田生态系统氮磷平衡的影响机制具有一定的借鉴意义.