8.2.3 秸秆覆盖-施氮耦合对夏玉米产量及氮素利用率的影响
穗长、穗粗、百粒重是夏玉米产量的主要农艺性状，直接影响夏玉米产量的高低及收获指数的大小。研究期各处理对夏玉米产量及相关要素的影响见表8.2。
表8.2 不同处理对夏玉米产量及收获指数的影响
同一施氮水平下，秸秆深埋处理的穗长和穗粗较秸秆表覆处理均有不同程度的提高。秸秆表覆处理的穗长、穗粗均随施氮量增加呈增大趋势，以BN3处理最大，平均较CK分别提高1.5%和3.0%，二者差异不显著（p＞0.05）；而秸秆深埋处理的穗长和穗粗则表现为先增后减的趋势，以SN2处理最大，较CK处理分别提高11.3%和8.4%（p＜0.05）。秸秆表覆处理仅常规施氮（BN3）处理与CK的百粒质量无差异（p＞0.05），其他处理较CK的百粒质量显著降低；而秸秆深埋处理的中高氮水平较CK处理的百粒质量分别提高8.8%和9.3%（p＜0.05），其他2个处理较CK分别降低18.1%和7.4%。
秸秆表覆处理夏玉米产量随施氮水平提高而增加，但增加幅度逐渐减小，配施高氮处理（BN3）产量最高，仅较CK增产0.4%，增产效果不显著；秸秆深埋处理的夏玉米产量随施氮水平提高表现为先增后减，中氮（SN2）水平产量达到最大，较CK平均增产9.3%（p＜0.05），且夏玉米产量与各处理百粒质量的变化趋势是一致的。同一施氮水平，秸秆深埋处理较秸秆表覆处理夏玉米产量均有不同程度的提高，随施氮量的增加产量提高幅度变缓，2年间秸秆深埋处理的产量较秸秆表覆处理分别平均提高4.3%，8.8%，10.8%，4.1%。
分析图8.3—图8.4和表8.2可知，秸秆深埋处理条件下夏玉米产量与20～40 cm土层RLD的变化趋势一致，这说明秸秆深埋处理通过增加深层RLD提高根系吸收水分和养分，进而提高夏玉米产量，而秸秆表覆处理显著增加0～20 cm土层RLD，但对深层土壤中的水分和养分的提取作用有限，对夏玉米中后期生长和产量的提高效果不佳。另外，从年际间分析，2019年（多雨年份）CK处理的产量较2018提高2.9%，秸秆表覆提高6.9%，秸秆深埋提高4.1%，说明随降雨增多，秸秆表覆处理较CK对作物增产更有利，但秸秆深埋增产效果不显著，其更适宜少雨年份。
收获指数（Harvest Index，HI）是反映作物产量的另一个重要的指标，其表征作物同化产物在籽粒和营养器官上的分配比例。它是指穗部籽粒质量与地上部干物质质量之比。穗部形态、N素水平等对HI都有显著的影响。不同处理下HI在0.32～0.43变化，存在不同程度的差异，表明夏玉米的HI易受施氮量及秸秆覆盖方式的影响。同一施氮水平下，秸秆深埋处理较秸秆表覆处理的HI均有不同程度的提高，2年间平均分别提高了6.3%，5.6%，10.3%，5%。秸秆表覆处理的HI随着施氮量的增加而增大，但增幅逐渐减小，以高氮水平（BN3处理）的HI最大，较CK处理提高了4.5%（p＞0.05）；秸秆深埋处理下，HI随施氮量增加呈先增加后减小的趋势，中氮水平（SN2）时HI最大，较CK处理提高了10.7%（p＜0.05），且SN2，SN3差异不显著（p＞0.05）。
分析不同秸秆覆盖方式及施氮水平对夏玉米产量及相关指标影响的方差可知，二者及二者互作效应对夏玉米产量及相关指标（穗长、穗粗、百粒质量和收获指数）具有显著的影响（p＜0.05），在秸秆覆盖方式和施氮水平间存在显著（p＜0.05）或极显著（p＜0.01）的效应。这与4.3.2小节氮素转运利用率变化趋势是一致的。因秸秆覆盖配施适量氮，有效促进了夏玉米植株各器官氮素转运利用率而达到提高产量及相关指标的目的。秸秆深埋配施中氮（SN2）处理增产效果显著，优于其他处理方式。
为进一步分析不同秸秆覆盖方式与施氮水平对夏玉米产量的影响，非线性拟合2018年夏玉米产量与施氮水平间的关系。
2018年秸秆覆盖各处理夏玉米产量与施氮水平间关系如图8.6所示，均呈二次函数关系，即
式中 Y——夏玉米产量，kg/hm2；
X——减量施氮水平，kg/hm2。
用2019年实测值率定得到图8.7。结果表明，模型可较好地描述在不同秸秆覆盖下氮肥减施水平与夏玉米产量间的关系。可知，秸秆深埋施氮量为193.7 kg/hm2，即相对常规施氮量减少14%时夏玉米理论产量最高，为8 348.2 kg/hm2；秸秆表覆施氮量为200.0 kg/hm2，即相对常规施氮量减少11%时夏玉米理论产量最高，为7 850.0 kg/hm2。秸秆深埋较秸秆表覆增产效果好，故秸秆深埋与减施14%～20%常规施氮量（180～193.7 kg/hm2），可实现减氮增产的目标。
图8.6 2018年不同秸秆覆盖方式下夏玉米产量与施氮量间的拟合关系
图8.7 2019年夏玉米产量实测值与模拟值的关系
不同秸秆覆盖方式与施氮量对夏玉米氮肥利用率指标影响见表8.3。可知，不同秸秆表覆-施氮耦合对氮肥偏生产力（PFPN）、氮肥农学效率（AEN）、氮肥利用率（REN）及氮收获指数（HIN）的影响趋势基本一致，秸秆深埋-施氮耦合处理较秸秆表覆-施氮耦合及CK处理提升各项氮素利用指标的效果显著（p＜0.05）。
表8.3 各处理对夏玉米氮肥利用指标的影响
注：表中CK（B）、CK（S）为在B处理、S处理条件下分别计算CK氮肥利用指标；“—”为此处无数据。
从施氮水平看，BN1，BN2，BN3较CK（B）的PFPN平均提高17.3%，23.0%，1.5%；SN1，SN2，SN3较CK（S）的PFPN平均提高29.7%，37.0%，4.7%。说明秸秆覆盖与低中水平氮较CK显著提高PFPN，随施氮量增加呈先增后降趋势（p＜0.05）。从不同秸秆覆盖方式分析，同一施氮水平下，秸秆深埋处理较秸秆表覆处理PFPN平均提高10.5%，11.3%，3.1%。2019年各处理的PFPN较2018年提高0.5%～5.5%，施氮水平越高，增幅越大。REN和AEN的变化趋势与PFPN类似。二者同一施氮水平下，秸秆深埋处理较秸秆表覆处理高，并且增大的幅度随施氮水平增大表现为先增后降。各处理氮肥利用指标（PFPN，AEN，REN）均以SN2处理最大，分别较CK平均提高37.0%，52.9%，28.5%。
氮收获指数（HIN）反映夏玉米地上部植株中氮素的分配情况，表8.3中HIN是夏玉米籽粒被分配的氮素，对产量的形成具有决定性的作用，不同处理间HIN在0.44～0.66变化。分析结果表明，秸秆表覆处理的HIN随着施氮量的增加而增加，以BN3处理为最大，较CK处理仅平均提高0.9%，差异不显著（p＞0.05）；而秸秆深埋处理的HIN随着施氮量的增加呈现先增加后减少的趋势，以SN2处理最大，较CK提高13.4%（p＜0.05）。说明秸秆覆盖配施适宜氮肥量可提高氮肥利用率，秸秆覆盖配施氮对夏玉米氮肥利用指标存在显著或极显著的交互效应，且以秸秆深埋方式效果显著。
对比分析图8.3—图8.4和表8.3可知，秸秆深埋的3个氮肥利用指标整体趋势与20～40 cm土层根长密度在成熟期的趋势基本一致，随该土层根长密度的增加，PFPN，AEN，REN也增加。在成熟期，高氮的秸秆深埋处理的根长密度差异不显著，但SN2较SN3处理的PFPN，AEN，REN平均提高30.9%，41.3%，14.5%（p＜0.05），说明高氮水平虽可提供植株根系生长所需养分，但氮利用效率显著下降，也说明了适宜的施氮水平能够促进根系生长，提高氮肥的利用，过量施氮反而抑制氮素利用。
通过分析不同处理氮肥利用指标方差（表8.3）发现，秸秆覆盖方式、施氮量及其耦合对氮肥利用的4个指标（氮肥偏生产力PFPN、氮肥农学效率AEN、氮肥利用效率REN及氮肥收获指数HIN）具有显著影响（p＜0.05），在秸秆覆盖方式和施氮水平之间存在着显著（p＜0.05）或极显著（p＜0.01）的交互效应。秸秆覆盖配施适量氮肥，能有效地提高氮肥的利用，以秸秆深埋配施中氮（SN2）处理的效果最佳。