曹玉军，姚凡云，吕艳杰，魏雯雯，刘小丹，刘志铭，徐文华，梁 杰，王立春,2，王永军,2*

    (1 吉林省农业科学院农业资源与环境研究所 / 农业农村部作物生理生态与耕作重点实验室，吉林 长春 130033；2 吉林农业大学农学院，吉林 长春 130118)

    东北平原是我国最重要的玉米产区，常年种植面积约1530万hm2，总产量1.0亿t，分别占全国玉米种植面积的37.3%和总产的40.2%[1]。近几十年来，随着品种更替和栽培技术发展，玉米产量得到了极大提高[2]。然而，通常情况下，东北农户玉米实际产量与高产记录产量之间存在较大差距，实际产量仅为记录产量的45%左右[3]。同时，施肥不当等农艺措施导致玉米产量和肥料利用率低下[4]，且对环境产生不利影响，如大量硝酸盐淋溶、氧化亚氮排放和氨挥发等[5]，造成了严重的大气和水污染。因此，在进一步改善玉米产量的同时，提高肥料利用效率，避免环境污染是东北玉米种植业发展面临的重要挑战。

    目前生产上，东北地区大多数农户常常过量施用氮肥，施氮量远超过当前玉米产量水平下对氮素的需求量[6]。此外，近一半的农户对氮肥采取播前一次性施用的方式，即便追肥的农户大部分也在拔节期前进行[7]，而玉米生长前期对氮素的需求相对较低，只有约10%的氮素被有效利用，剩余的氮素则通过不同的途径损失到环境中，导致玉米生育中后期对氮素需求较高时土壤氮素供应不足，脱氮现象严重，影响了植株生育后期对氮素的吸收，降低了玉米产量和氮肥利用率，同时给环境带来风险[8]。因此，须优化氮素管理以满足作物的需求和减少氮素损失。提高种植密度，降低单株施氮量，是提高玉米产量和氮肥利用率的有效途径。玉米高产记录通常在高密度下获得，在东北地区，玉米种植密度在8.0～10.0万株/hm2范围内时，可获得大于15.0 t/hm2的籽粒产量[9]。然而，实际生产中农户种植密度要低得多，平均密度不足6万株/hm2[7]，低密度导致光能等资源浪费，限制玉米产量和资源效率进一步提升。此外，东北地区玉米长期采用播前土壤浅层旋耕和连续小马力农机具作业，导致土壤形成“厚、实、硬”的犁底层，土壤容重变大[10]，犁底层和高的土壤容重阻碍了根系生长和分布，限制了其对深层土壤营养物质的吸收[11–12]，易导致植株早衰，使得产量和养分利用效率降低。因此，生产上需改进耕作方式来消减土壤障碍对玉米产量和氮肥利用率的不利影响。

    前人从栽培方式、种植密度、肥料管理、土壤耕作等管理措施或这些措施耦合作用等方面，对玉米干物质积累与转运、根系形态与分布、氮素吸收与利用、土壤无机氮积累与矿化等进行了较多研究[13–17] ......