玉米是我国重要的粮食作物之一,在我国现有耕地面积条件下,增加密度是挖掘玉米单产的重要技术手段,是实现我国玉米高产高效的重要措施之一,也是最经济有效,农民易于掌握、易于推广应用的措施。现代集约化农业生产条件下,玉米密植栽培后,群体内通风透光和田间小气候均发生改变,土壤理化性状和微生物活动亦随之改变。玉米高密度栽培易出现病虫害加重、倒伏、空秆、早衰等问题。为保持高产,肥料和农药的用量加大,环境风险增加。因此,密植条件下,种植模式的选择尤为重要。基于这一点,本研究于2012年至2018年在吉林省长春市绿园区吉林大学农业实验基地(43°54′N,125°16′E)进行了多年田间试验。采用田间定位试验方法,重点研究了缩垄种植、玉米宽窄行种植、玉米与大豆间作和玉米与大豆轮作四种种植模式,分析了不同种植模式下春玉米产量及农艺性状的变化,并总结了四种种植模式下的高产高效氮肥施用技术,以期为我国东北黑土地区春玉米可持续发展提供借鉴。获得的主要结果如下:(1)不同行距可以显著的影响玉米穗位叶的叶倾角、叶面积以及群体LAI(叶面积指数),在开花期和灌浆期差异显著,表现为40cm>50cm>60cm处理,XY335在开花期最大LAI为5.91,ZD958最大LAI为6.12。随行距的增加LAD(光合势)有降低的趋势,小行距(40cm)处理下群体光能利用率显著或极显著的高于其它处理。整个生育期群体干物质积累量呈S型逐渐增加的趋势,不同行距下玉米籽粒产量与相关性状的相关分析表明,玉米籽粒产量GY和生育期光合势LAD呈显著的正相关关系,且相关性达显著水平。(2)宽窄行种植模式,增产与否与玉米耐密性及株型密切相关。株型收敛、耐密性强的玉米品种,宽窄行种植更易获得高产。宽窄行与等行距种植方式均表现随种植密度增加,百粒重下降,穗粒数减少,此时产量提高,依靠有效穗数的增加。宽窄行种植模式下,N肥深施(种下15cm)较N肥浅施(种下10cm)有更好产量表现。底肥结合追肥的氮肥施入方式,显著优于底肥一次性的施入方式。相同密度条件下,缓释尿素较常规尿素有更大叶面积,更高收获指数,更低根冠比,有利于产量的提高。宽窄行种植方式与均匀垄种植方式相比,显著降低穗腐病的发生。(3)玉米与大豆间作种植,要获得间作优势,需加大间作主作物玉米的种植密度。主作物玉米的种植密度在在9.2万株/公顷之间时,产量最高,可达14044kg/hm~2,额外增收大豆947 kg/hm~2。间作体系最佳氮肥施用量为255公斤/公顷。以生物学产量计算的土地当量比(LER)为1.02-1.17,以籽粒产量计算的LER为1.06-1.16,均大于1,说明该间作系统具备间作优势。(4)玉米短期连作种植,与轮作玉米相比,籽粒产量变化不显著,但衔接大豆茬口的轮作玉米,与衔接玉米茬口的连作玉米相比,籽粒产量均有增加趋势,且随轮作年限延长,增产趋势更加明显,轮作5年以后,轮作玉米籽粒产量显著高于连作玉米(F=5.70,P=0.0245),增产幅度在20%以上。玉米多年连作(连作7年)后,土壤有机质和pH值均有下降趋势;玉米和大豆轮作7年后,土壤有机质变化不显著。土壤速效氮、速效磷和速效钾年际间波动幅度较大,无明显规律。玉米连作改变了土壤细菌群落结构。连作玉米特有细菌属为产黄杆菌属(Rhodanobacter)和(RB41)属,而轮作玉米特有细菌属为慢生根瘤属(Bradyrhizobium)和(Candidatus_Solibacter)属。玉米连作后改变了土壤真菌群落结构。与轮作玉米相比,玉米多年连作后,子囊菌门(Ascomycetes)和被胞菌门(Toectomyces)相对丰度分别降低了10.23%和0.63%;担子菌门(Basidiomycetes)相对丰度升高了12.03%。在真菌属分类水平上,轮作土壤根际微生物多样性更加丰富。