华北热资源限制区实现夏玉米高产高效和机械粒收的适宜种植密度和施氮量

  【目的】  华北平原夏玉米高效生产不仅取决于产量和肥料利用率,也依赖于高效的机械粒收。本研究探讨了密度与氮肥用量对夏玉米产量形成和收获期籽粒水分含量的影响。  【方法】  以玉米‘京农科728’为材料,采用裂区试验设计,主区设置2个密度:7.5×104株/hm2 (D_7.5)和9.0×104株/hm2 (D_9.0),副区设置5个施氮（N)水平:0、180、240、300和360 kg/hm2 (分别表示为N₀、N₁₈₀、N₂₄₀、N₃₀₀和N₃₆₀)。测定了不同密度和氮肥用量下玉米叶片SPAD值、叶面积指数(LAI)、干物质积累(DM)、籽粒灌浆、产量及其构成因素、氮肥偏生产力(PFP_N)和农学利用效率(AE_N)。  【结果】  与D_7.5相比,D_9.0处理V6和R1期LAI和DM分别提高5.0%～26.3%和3.7%～34.8%;籽粒最大灌浆速率(G_max)提高0.35～1.33 g/(100-grain·d),灌浆速率最大时日期(T_max)提前4.4 天但灌浆持续期缩短6.9～12.2天,穗粒数减少15.0～51.3粒,实现增产2.4%～28.3%,达7.36×103～12.22×103 kg/hm2;PPF_N和AE_N分别显著提高10.1%～17.2%和72.0%～94.4%。与N₀相比,夏玉米叶片SPAD值随施氮量增加显著提高,施氮处理LAI和DM分别提高3.5%～171.3%和5.0%～177.7%;N₂₄₀～N₃₆₀水平G_max达峰值1.33～1.39 g/(100-grain·d),施氮处理T_max提前4.1～4.6天,灌浆速率最大时生长量(W_max)提高5.7%～9.4%;百粒重提高0.5%～18.4%,穗粒数显著增加62.8～79.2粒,产量提高3.2%～115.7%,达10.10×103～11.33×103 kg/hm2。在D_7.5和D_9.0下,随施氮量增加夏玉米PFP_N、AE_N分别显著降低24.2%～46.6%和21.2%～43.1%、21.1%～32.5%和13.0%～32.9%。  【结论】  较高的夏玉米密度可以有效提高玉米干物质积累速度,降低籽粒含水量至15.4%～24.8%,满足籽粒机收的要求。施氮量控制在180～240 kg/hm2,可进一步降低籽粒收获时的含水量,提高叶片SPAD值、叶面积指数及干物质积累,改善籽粒灌浆提高粒重,实现产量稳定在10.5×103～11.2×103 kg/hm2,氮肥偏生产力和农学利用效率高达47.0～59.7和27.6～30.9 kg/kg。因此,机收夏玉米适宜的密度为9.0×104株/hm2,施氮水平为180～240 kg/hm2。     

提高糯高粱干物质和氮素积累、转运及利用效率的适宜密度和施氮量

  【目的】  种植密度和施氮水平影响着作物的干物质和氮素积累转运及利用效率。研究糯高粱的适宜密度和氮肥水平组合,为贵州高粱绿色高效发展提供技术支撑。  【方法】  以贵州糯高粱品种红缨子为研究对象,2017和2018年在贵州省仁怀市开展裂区设计的田间试验。主区为密度,设置低(9×104株/hm2)、中(11.25×104株/hm2)、高(13.5×104株/hm2) 3个水平;副区为氮肥用量,设施N 0、120、240、360 kg/hm2 4个施氮水平,分别代表不施氮和低、中、高氮水平。在开花期和成熟期,取样测定糯高粱不同部位干物质积累量和氮含量,成熟期测产。  【结果】  糯高粱产量在中密度和中等氮水平下达到最大,分别为4805和4768 kg/hm2。中、高密度处理较低密度处理的平均单位面积有效穗数分别增加了24.93%和51.13%;施氮处理较N₀处理增产主要是单位面积有效穗数、千粒重、穗长的同步提高。种植密度和施氮量的增加可显著提高糯高粱的干物质(氮素)积累总量、转运量、转运率及贡献率;糯高粱的氮肥利用率、表观回收率、农学效率、偏生产力及氮素生理效率在中高密度下增加显著,同一密度下随施氮量增加逐级递减。种植密度(D)、氮肥水平(N)与产量(Y)之间的关系为Y=2169.72D+7.14N–94.52D2–0.016N 2+0.059DN–8198.737,达到最高产量7720.92 kg/hm2的种植密度和施氮量分别为11.53×104 株/hm2和 234.29 kg/hm2。  【结论】  适宜的种植密度和氮肥水平可显著提高贵州糯高粱的产量,促进干物质、氮素的积累和转运,氮肥利用效率的提高。在本试验条件下,糯高粱的适宜种植密度为11.53×104株/hm2、适宜施氮量为234 kg/hm2。     

水氮互作对河套灌区膜下滴灌玉米产量与水氮利用的影响

为探讨不同滴灌施氮策略对玉米生长、产量、水肥利用效率的影响,于2015年在河套灌区开展了玉米膜下滴灌田间试验。试验设置3个灌水水平(采用张力计指导灌溉,分别控制滴头正下方20cm深度处土壤基质势下限高于-20,-30,-40kPa),6个施氮水平(0,180,225,262.5,300,345kg/hm2),研究水氮互作对玉米株高、LAI、产量、水氮利用率的影响。结果表明,在玉米生育期前期,高氮对玉米株高与叶面积指数(LAI)具有明显的促进作用,在灌浆期,受水氮互作以及施氮量的影响,随施氮量的增大表现出先升高后降低的趋势,当施氮水平为N3(262.5kg/hm2)时为最大。完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为:W1(-20kPa)W2(-30kPa)W3(-40kPa),施氮对玉米籽粒吸氮量的变化表现为:N3(262.5kg/hm2)N4(225kg/hm2)N2(300kg/hm2)N5(345kg/hm2)N0(0kg/hm2),N3比N1和N2分别升高15.71%和11.13%,比N4仅提高1.51%。灌水与施氮均可显著增加玉米籽粒产量、百粒重、穗行数以及行粒数,二者有显著的交互作用,且以氮为主效应。在施氮0~262.5kg/hm2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;在该范围内水分利用效率以及灌溉水利用效率均随施氮量升高而增加,随基质势控制水平的升高而明显下降,以灌水水平W3(-40kPa)为最大。在试验中,以W3N3处理的水氮利用率最高,其水分利用效率与氮肥回收率比产量最高的W2N4要分别高出1.93%和76.60%,但产量比W2N4要下降约8.58%。在河套灌区玉米膜下滴灌施氮条件下,灌水量-30kPa和施氮量225kg/hm2时,可获得最高的籽粒产量。在灌水量-40kPa和施氮量262.5kg/hm2条件下,可以获得低于最高籽粒产量约8%的籽粒产量与最高的水氮利用率。从节水和生态可持续发展角度来看,灌水水平W3(-40kPa)、施氮水平N3(262.5kg/hm2)为当地最佳的滴灌施氮策略。     

氮肥用量和密度对双季稻产量及氮肥利用率的影响

【目的】高量化肥投入不仅不能使作物产量进一步增加,相反还会造成肥料资源的浪费并威胁到生态环境安全,同时导致肥料吸收利用率、农学效率等不断降低。为了明确氮肥用量和移栽密度的相互作用,在田间试验条件下研究了不同氮肥用量和移栽密度组合对江西双季稻产量、产量构成要素及氮肥利用率的影响,以期为双季稻的高产高效栽培技术提供理论基础。【方法】采用裂区试验设计,以氮肥施用量为主区,密度为副区,设4个施氮水平(N 0、135、180和225 kg/hm2,以N0、N135、N180和N225表示)和4种移栽密度(21×104、27×104、33×104、39×104hole/hm2,以D21、D27、D33和D39表示)组合,在水稻成熟期对产量以及产量构成要素进行测定,并分析其吸氮量和氮肥利用率、氮收获指数等指标。【结果】施氮水平和移栽密度对水稻产量具有显著影响;增加移栽密度有助于提高单位面积水稻的有效穗数、稻谷产量和地上部吸氮量;在高施氮量下,水稻氮素积累总量增加,而氮素吸收利用率(REN)、氮素偏生产力(PFPN)、氮素生理利用率(PEN)、氮素内在养分效率(IEN)和氮素收获指数(NHI)降低;氮素农学效率(AEN)则是先升高后降低,而产量并未增加。与其它处理组合相比,施氮量为180 kg/hm2和39×104hole/hm2密度的组合产量最高,早稻和晚稻分别为9823.0和11354.7 kg/hm2,此时早稻和晚稻的氮素吸收率分别为42.4%和47.5%。当施氮量超过180 kg/hm2时产量则不再增加,但产量随着移栽密度的增加而显著增加。【结论】合理氮肥用量和移栽密度可以显著增加水稻单位面积的有效穗数和氮累积量,进而增加水稻产量和氮肥利用率,建议在江西双季稻栽培中采用施氮量为N 180 kg/hm2,栽培密度39×104hole/hm2的组合。     

密度和施氮量互作对全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率的影响

【目的】本研究旨在探讨旱地全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率对种植密度和施氮量的响应。【方法】选择甘肃省定西市安定区农业部西北黄土高原地区作物栽培科学观测试验站,作物一年一熟,无灌溉,为典型旱地雨养农业区。2016和2017年,以耐密品种‘先玉335’为试验材料进行了大田试验。设置了3个种植密度 (45000、60000、75000 株/hm2) 和4个施氮量 (N0、138、207、276 kg/hm2,分别表示为N0、N138、N207、N276)。收获期调查分析了玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率。【结果】种植密度和施氮量均显著影响玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率,且两者互作效应显著。在中密度 (60000 株/hm2) 条件下,玉米籽粒产量较低密度 (45000 株/hm2) 和高密度 (75000 株/hm2) 分别增加了24.86%～26.91%和25.83%～34.34%,氮素利用效率分别提高了41.07%和41.63%,水分利用效率分别提高了9.87%～18.09%和17.81%～32.89%,且差异性均达到了显著水平。施氮量在138～276 kg/hm2范围内的玉米籽粒产量和水分利用效率均显著高于无氮处理,各施氮处理表现为N276 > N207 > N138 > N0,且N276、N207与N138、N0处理间差异显著。随着施氮量的增加,氮肥偏生产力呈下降趋势,氮肥利用率呈先升高后降低趋势,以施氮量为207 kg/hm2时玉米氮肥吸收利用率最大,较N276和N138处理分别提高了4.23%和27.37%。玉米产量提高引起了氮肥吸收利用率和水分利用效率的协同提高。【结论】综合考虑产量、氮素利用率和水分利用效率等因素,在本试验条件下,旱地全膜双垄沟播玉米栽培以种植密度为60000 株/hm2,施氮量为207 kg/hm2较为适宜。     

增密减氮提高夏玉米产量和氮素利用效率

  【目的】  适宜密植是获得高产的关键栽培因子，氮肥高效施用是农业绿色可持续发展的重要环节。探讨不同密度和施氮量组合对夏玉米产量及氮素吸收利用的影响，以期为夏玉米的高产高效栽培提供理论与技术支撑。  【方法】  本研究以‘江玉877’为供试品种，在江苏省宿迁市、盐城市和扬州市3个试验点进行试验，设置60000株/hm2 (D1)、82500株/hm2 (D2) 2个种植密度及不施氮 (N0)、常规肥N 300 kg/hm2 (N1)、常规肥N 225 kg/hm2 (N2)、缓释肥一次性基施N 225 kg/hm2 (N3) 4个施氮方式。研究夏玉米产量、干物质及氮素积累与分配、氮素利用率对不同密度和施氮方式组合的响应。  【结果】  不同种植密度条件下，4个施氮方式对夏玉米产量及氮素吸收利用具有显著影响。相同施氮量下，2个种植密度单株籽粒产量表现为D2 < D1，但群体产量表现为D2 > D1。D1种植密度下，N1和N3的平均群体产量比N2分别提高11.3%和10.9%，D2种植密度下比N2分别提高7.4%和9.0%，且相同密度条件下N1和N3的群体产量差异不显著。宿迁点D2N3的群体产量 (9214 kg/hm2) 在所有处理中最高。群体氮素积累量和转运量D2高于D1。D1种植密度下，N3和N1处理的群体干物质和氮素积累总量差异不显著，均显著高于N2处理；D2种植密度下N3处理的群体干物质积累总量显著高于N1处理，群体氮素积累总量差异不显著。各施氮处理的玉米收益在D2种植密度下均显著高于D1种植密度下，D2N3组合在所有处理中收益最高。  【结论】  综合3个试验点产量与氮素吸收利用的结果，在82500 株/hm2种植密度下结合缓释肥N 225 kg/hm2一次性基施，可协同提高江苏省夏玉米产量和氮素利用率，同时降低生产成本，提高玉米种植收益。     

全生物降解膜覆盖对玉米生长、产量及氮素利用的影响

  【目的】  研究全生物降解膜替代普通塑料膜对西北干旱农业区膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用、产量、经济效益的影响以及两种膜的降解性能,以探究缓解中国西北地区玉米农田残膜污染问题的方法。  【方法】  2019—2020年田间试验在宁夏平吉堡农场进行。试验采用裂区设计,主因素(覆膜材料)包括覆全生物降解膜(生物膜)、覆普通地膜和不覆膜对照,副因素(氮施用量)处理包括施氮0、120、240和360 kg/hm2,依次记为N0、N120、N240和N360。测定了玉米生长速率、产量和植株氮素利用效率,并分析了生物膜降解率。  【结果】  与不覆膜相比,覆生物膜两年后,玉米地上部干物质累积量平均增加了10.82%,最大累积速率提高了0.034 t/(hm2·d),最大累积速率出现时间提前了6.86天,吸氮量、氮肥回收利用率和氮肥农学效率分别提升了11.97%、31.47%和26.20%,且与普通地膜覆盖处理无显著差异。多曲线回归分析发现,生物膜和普通地膜处理下的玉米最大产量分别为1.42×104和1.43×104 kg/hm2,对应的施氮量分别为285.61和284.44 kg/hm2,两个覆膜处理间最大产量及其所需施氮量均无显著差异。在施氮240 kg/hm2时,两种膜处理的玉米产量及计算的最高产量也无显著差异。生物膜的两年平均降解率为40.65%,普通地膜为2.17%。在N240处理下两个膜处理均达到最大产值和经济效益,生物膜与普通地膜间没有显著差异。  【结论】  全生物降解膜覆盖在提升玉米产量、促进干物质积累和氮素吸收利用方面与普通地膜覆盖效果相近,且实现最高产量和经济效益施氮量也均为240 kg/hm2。虽然生物膜投入成本高于普通地膜,但省去了收集残膜的投入,因而总的经济效益与普通地膜相当。考虑生物降解膜的额外环境效益,推荐在西北干旱农业区以生物降解膜替代普通地膜。     

不同施氮量及基追比例对玉米冠层生理性状和产量的影响

以加拿大魁北克地区推广的玉米品种Pioneer 38B84为材料,研究不同施氮量和基追比例对玉米最上一片全展开叶SPAD值、Dualex值、净光合速率(PN)、叶面积指数(LAI)、地上部生物量、冠层叶绿素密度(SPAD×LAI)、冠层光合能力(PN×LAI)以及产量的影响。试验设5个处理:N0(基0+追0)、N20+93(基20 kg/hm2+追93 kg/hm2)、N45+68(基45 kg/hm2+追68 kg/hm2)、N113(基113 kg/hm2+追0)和SAT225[基225(播种时施氮45 kg/hm2,播种后10 d再沟施180 kg/hm2)+追0],完全随机区组设计,重复4次,基本苗为79000株/hm2。结果表明,追肥前,叶片SPAD值、PN、LAI、地上部生物量、SPAD×LAI及PN×LAI均随基肥氮量的增加而增加,Dualex值则降低。同等施氮量下,基肥配合追肥显著提高叶片SPAD值,而追肥对叶片Dualex值和PN无显著影响。虽然基肥配合追肥处理的LAI、地上部生物量、SPAD×LAI、PN×LAI在追肥后均显著低于氮肥一次性基施,但显著提高了玉米产量。基施氮肥20 kg/hm2与45 kg/hm2处理之间玉米产量无差异,但前者过早地表现出缺氮。总施氮量为113 kg/hm2时,其SPAD值、Dualex值、PN、LAI、地上部生物量、SPAD×LAI以及PN×LAI等指标在出苗后256~0 d与SAT225处理差异不显著,但产量却显著低于SAT225处理。本试验条件下,基肥量45 kg/hm2能较好地满足玉米前期生长,但总施氮量113 kg/hm2不能满足玉米全生育期的需求,需要进一步地评估适宜的施氮量。同等施氮量下,基肥配合追肥显著提高玉米产量;SPAD值和Dualex值均与玉米植株氮含量显著相关,SPAD和Dualex可以作为实时快速指导玉米追肥的有效工具。     

吉林省中部黑土区秸秆全量深翻还田条件下春玉米氮肥适宜用量研究

  【目的】  基于多年玉米秸秆全量深翻还田试验,探究吉林省中部黑土区春玉米氮肥适宜用量及群体氮素累积与分配特征。  【方法】  本试验于2017—2019年在吉林省公主岭市进行,为双因素田间试验。主因素为施氮水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 (N300)、360 (N360) kg/hm2;副因素为品种,分别为富民985 (Fumin 985)和翔玉211 (Xiangyu 211)。测定不同生育时期玉米各器官干物质积累量、吸氮量及产量构成。  【结果】  增施氮肥对玉米产量影响显著,年份、处理、品种对产量的影响具有明显的交互作用。N0处理的产量随着年限的增加而逐年递减,2018年和2019年相比于2017年产量分别降低10.9%和26.2%;各处理间差异也逐渐增大,2017年N180处理比N0处理产量增加23.2%,到2019年N180处理比N0处理产量增加55.1%;品种间比较,2017—2019年翔玉211产量均高于富民985产量,并且翔玉211适宜施氮量略高于富民985适宜施氮量。春玉米干物质积累量随着施氮水平的提高呈现先上升后降低的趋势,不同氮肥处理的茎、叶干物质积累量和氮积累量均于吐丝期至乳熟期达到最大值,成熟期N180处理的茎、叶、籽粒干物质积累量最高;不同施氮水平下,花后氮积累量分配比例呈现先升后降的趋势。不同施氮水平下,秸秆理论带入全氮养分量差异明显,且不同施氮水平的氮还田量随着秸秆还田年限的增加而逐渐上升,2017年,N300处理下氮还田量最高,为68.9 kg/hm2,较N0、N360处理分别增加155.0%、15.2%;2019年,N240处理下氮还田量最高,为109.9 kg/hm2,较N0、N360处理分别增加156.7%、33.4%。本研究以2017和2019年数据拟合方程,计算得出秸秆全量深翻还田后玉米最佳经济产量为13028 kg/hm2,适宜氮肥用量为162 kg/hm2。  【结论】  在吉林中部黑土区,多年连续秸秆全量深翻还田条件下,虽然年际条件、品种对产量有显著影响,氮肥依然是玉米高产稳产的重要因素,适宜的氮肥用量有利于提高吐丝至乳熟期玉米的干物质积累。本试验条件下保持产量水平12～13 t/hm2的氮肥适宜用量为160～165 kg/hm2。     

施氮量和种植密度对高产夏玉米产量和氮素利用效率的影响

选用DH661和ZD958为试验材料,设置0、120、240、360 kg/hm2 4个施氮水平和60000、75000、90000株/hm2 3个种植密度,研究了施氮量和种植密度对高产夏玉米产量和氮素利用效率的影响。结果表明,与低密度60000 株/hm2相比,增施氮肥可显著增加90000株/hm2高密度下玉米的单株干物质积累量、群体干物质积累量、籽粒产量、总氮素积累量、氮素转运量。90000万株/hm2种植密度条件下,随施氮量增加,氮素转运效率及贡献率呈上升趋势,而氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥利用率呈下降趋势。本试验条件下,适量增施氮肥可以显著提高高种植密度下玉米的籽粒产量和氮素利用效率。综合考虑产量和氮素利用效率两因素,ZD958和DH661两品种获得高产适宜的种植密度为90000株/hm2,施氮量为240360 kg/hm2。     

东北春玉米滴灌施肥的适宜种植密度和施钾量研究

  【目的】  适宜的种植密度和施肥量是实现春玉米高产和高肥料利用效率的重要因素。研究东北半干旱区滴灌水肥一体化条件下种植密度和施钾量对春玉米产量、效益、养分转运及吸收利用的影响,为进一步挖掘东北玉米产量潜力提供科学依据。  【方法】  田间试验于2018—2019年在吉林省半干旱区乾安县赞字乡父字村进行,供试玉米品种为‘富民985’。试验采用完全区组设计,设置60000、75000、90000株/hm2 3个种植密度(分别记作D1、D2和D3)和0、60、90、120、150 kg/hm2 和5个施钾(K₂O)量(分别记作K0、K1、K2、K3和K4)。分析玉米氮磷钾积累、分配与转运特征及产量、效益和钾素利用率。  【结果】  同一施钾量下,玉米产量和效益均以D2密度下最高,该密度下两年的玉米平均产量较D1和D3密度下分别提高了8.1%和5.3%,效益分别提高了10.3%和9.4%。在这3个密度下,玉米产量均随施钾量的增加而增加。D1密度下,当K₂O量≥90 kg/hm2时,产量和效益的增幅不再明显;而D2和D3密度下,当K₂O量≥120 kg/hm2 时,产量和效益增幅不再明显。随施钾量的增加,不同种植密度下钾素吸收利用率、农学利用率和偏生产力均呈下降趋势,但同一钾量下的钾素利用率均以D2密度下的处理最高。种植密度和施钾量对玉米吐丝前后氮、磷、钾素累积量有显著的交互作用,D2K3处理促进了吐丝前氮、磷、钾养分的积累及向籽粒的转运,提高了吐丝后氮、磷、钾同化量及对籽粒的贡献率,进而提高了籽粒氮、磷、钾积累量。相关分析结果表明,玉米吐丝前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈极显著正相关(r=0.636～0.971),其中吐丝后的相关性高于吐丝前。  【结论】  在东北半干旱区,滴灌水肥一体化条件下,密度和钾肥互作显著影响玉米产量、养分吸收、转运和钾素利用率。最佳密度和施钾量组合是75000 株/hm2配合K₂O 120 kg/hm2。     

有机肥施用及合理密植提高黄淮海地区夏大豆光系统性能与籽粒产量

  【目的】  氮素合理投入与作物合理增密种植之间的协调关系被普遍认为是挖掘作物增产潜力的重要措施之一。研究无机有机氮肥配合施用和不同种植密度条件下夏大豆光系统性能及产量差异,进而提出最佳施氮形式和密度组合模式,为黄淮海地区夏大豆的高产高效优质生产提供理论基础及科学依据。  【方法】  田间试验于2018—2020年在山东农业大学农学实验站进行,供试夏大豆品种为‘齐黄34’ (QH34)。采用完全随机区组设计,试验设置4个密度水平,分别为90000株/hm2 (D1)、120000株/hm2 (D2)、150000株/hm2 (D3)、180000株/hm2 (D4),D1仅于2018年种植,D4仅于2019和2020年种植。设置不施氮肥对照 (N0) 和3个等氮量氮肥处理:单施尿素 (U)、单施腐熟鸡粪 (M)、尿素与鸡粪氮各占50% (UM)。测定各处理夏大豆产量及产量构成因素,花后叶片含氮量,净光合速率 (P_n) 及叶绿素荧光诱导动力学曲线 (OJIP曲线),分析大豆功能叶片 (主茎倒四叶) 光系统Ⅱ (PSⅡ) 性能,PSⅡ对单位氮素的利用差异,以及P_n和PSⅡ,P_n/SLN和单位氮素对PSⅡ的贡献能力之间的相关性。  【结果】  施氮肥显著提高了大豆产量,且4个密度水平下,M和UM处理的大豆产量均显著高于U处理,UM处理在2018年D1、D2、D3密度的大豆产量均显著高于M处理,UM和M处理在2019年高密度处理 (D4) 差异不显著,在2020年D2、D3、D4密度下均无显著差异。从产量分析,密度为D2或D3更有利于黄淮海地区大豆的生产。在相同密度条件下,施氮肥可以显著提高叶片P_n、PSⅡ的供体侧 (W_k)、受体侧 (V_j) 和PSⅡ对光能的吸收 (PI_ABS)、捕获 (φ_Po)、能量转化 (φ_Eo) 及电子传递活性 (Ψ_o);有效提高单位氮素对PSⅡ的贡献能力 (φ_Po/SLN、W_k/SLN、V_j/SLN、φ_Eo/SLN、Ψ_o/SLN)。2018年各处理大豆的光合效能表现为UM > M > U,随着种植年份的增加,UM和M处理之间差异逐渐缩小,到2020年时二者之间差异不显著。在同一肥料条件下,密度处理之间光合效能指标无显著差异。P_n和PSⅡ,P_n/SLN和单位氮素对PSⅡ的贡献能力均呈显著正相关,且施氮肥显著提高了P_n和PSⅡ的相关性,以UM处理效果最好。而在相同肥料处理条件下,随着密度的增加,P_n和PSⅡ的相关性降低但无显著差异。施氮肥后PSⅡ性能的改善是P_n和大豆产量提高的主要原因。  【结论】  在黄淮海地区,稳定的有机肥投入与中高种植密度的结合更有利于大豆的高产高效优质。夏大豆多年连续种植模式下,可将夏大豆密度提高到150000株/hm2 (D3),重视有机肥氮的投入,在开始施肥的第1～2年,以一半尿素一半鸡粪为佳,之后改为单施腐熟鸡粪即可满足大豆的高产需求。     

不同施肥量对旱作沟垄集雨种植农田土壤水分及玉米产量的影响

  【目的】  沟垄集雨种植是西北旱作农田广泛运用的高效节水栽培模式。研究不同施肥处理对旱作沟垄集雨种植农田土壤水分及玉米产量的影响,为优化施肥配置,进一步提升其增产效能提供科学依据。  【方法】  以玉米为供试作物,在宁夏回族自治区固原市进行了连续5年的田间定位施肥试验。试验玉米栽培采用集雨沟垄栽培技术,设置4个施肥水平处理:无肥对照 (CK),低肥 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2),中肥 (N 300 kg/hm2、P₂O₅ 150 kg/hm2),高肥 (N 450 kg/hm2,P₂O₅ 225 kg/hm2)。在玉米生长关键期,取0—200 cm深土壤不同层次的土壤样品,测定了土壤含水量、农田耗水量、水分利用效率,调查了玉米产量。  【结果】  无论缺水年、平水年还是丰水年,随施肥量的增加,农田耗水量、玉米干物质累积量均呈提高趋势,高、中、低水平施肥处理的农田耗水量较CK分别平均提高了8.8%、7.7%和5.3%,玉米干物质累积量分别显著 (P < 0.05) 提高了38.3%、35.8%和31.2%。在各年份,各处理土壤含水量从四叶期到抽雄吐丝期均随施肥量的增加呈降低的趋势,而在收获期,各施肥处理土壤含水量均显著 (P < 0.05) 低于CK,高、中、低水平施肥处理分别平均降低24.7%、24.2%和17.7%。综合来看,中肥处理5年平均籽粒产量最高 (11.4 t/hm2),产量变异系数最小 (12.9%)。在丰水年,低肥处理玉米产量及籽粒水分利用效率均高于高肥和中肥处理,而在平水年和干旱年,中肥处理可获得较高的籽粒产量和水分利用效率。  【结论】  在半干旱地区,施肥量对沟垄集雨种植模式春玉米产量及水分利用效率的影响受制于降雨量。在丰水年,较低的施肥量 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2) 即可获得理想产量和水分利用效率,而在平水年和干旱年,中量施肥水平 (N 300 kg/hm2、P₂O₅ 150 kg/hm2) 获得的产量和水分利用效率最高。高施肥量 (N 450 kg/hm2、P₂O₅ 225 kg/hm2) 会造成土壤水分的大量消耗。     

施氮量对穗期高温胁迫下玉米叶片光合生理及产量的影响

  【目的】  探究不同施氮量对玉米穗期高温胁迫下光合生理及产量的影响,为合理施氮实现玉米抗逆稳产提供理论依据。  【方法】  2020—2021年开展人工模拟高温田间试验。以耐热型品种郑单958 (Zhengdan 958) 和热敏感型品种先玉335 (Xianyu 335) 为材料;设置3个施氮量,分别为低氮 (N 90 kg/hm2,N90)、中氮 (N 180 kg/hm2,N180) 和高氮 (N 270 kg/hm2,N270)。在玉米第11片叶展开期至抽雄期进行高温处理 (HT),分别持续12天 (2020年) 和9天 (2021年),以田间自然生长的植株为对照 (CK),处理期间高温和对照的日最高温度均值分别为41.9℃、35.9℃ (2020年) 和40.8℃、37.7℃ (2021年),昼夜温差均值分别为19.3℃、13.0℃ (2020年) 和18.1℃、14.8℃ (2021年),调查两个品种穗位叶的光合色素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、光合酶活性、籽粒产量及产量构成因素,分析温度、品种和施氮量三者之间的互作效应。  【结果】  1) 高温胁迫提高了两个玉米品种穗位叶的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPCase) 和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (Rubisco) 活性,降低了穗位叶光合色素含量、净光合速率 (P_n)、叶绿素荧光参数和产量,高温对热敏感型品种先玉 335的影响大于耐热型品种郑单 958。 2) 在对照条件下,两个品种的光合色素含量、P_n、最大光化学效率 (F_v/F_m)、PEPCase活性、Rubisco活性、籽粒产量及产量构成因素随着施氮量的增加而增加;在高温条件下,则随施氮量增加呈先升后降趋势,均以N180处理最高。3) 品种、温度、施氮量及温度×施氮量的互作效应对光合性能指标和产量均具有极显著影响 (P<0.01)。与对照相比,高温条件下3个氮肥用量中N270处理的各项指标降幅最大,说明在高温条件下高氮加剧了玉米穗位叶光合性能减弱,加深了高温危害,且先玉 335表现更明显。4) 相关分析表明,两个品种的产量与穗粗、穗粒数、光合色素含量、P_n、F_v/F_m、实际光化学效率 (YⅡ)、表观电子传递速率 (ETR) 和光化学淬灭系数 (qP) 均呈极显著正相关 (P<0.01),穗粗、穗粒数与各光合生理指标均呈极显著正相关 (P<0.01)。因此,光合性能下降引起穗粒数减少,进而导致产量下降。  【结论】  第11片叶展开期至抽雄期高温胁迫可显著抑制玉米光合生理,降低产量。合理的施氮量 (N 180 kg/hm2) 可以缓解高温胁迫,提高光合生理活性,增加籽粒产量,而高氮 (N 270 kg/hm2) 会增加高温造成的产量损失。     

不同耐密性玉米品种地上部与根系性状的协同效应

【目的】阐明不同玉米品种在增密种植条件下地上部性状和根系构型的协同响应,为耐密性玉米的遗传改良提供理论支撑。【方法】以我国18个主栽玉米品种为试材,设置2个种植密度(6万株/hm²和7.5万株/hm²),分别在吐丝期和成熟期测定14个地上部农艺性状和8个根系构型性状,利用方差分析与回归分析等统计方法解析耐密高产品种的地上地下协同关系。【结果】随着种植密度的增加,玉米单株地上部和根系生物量及籽粒产量等指标下降,群体地上部生物量和籽粒产量显著提高。根据两个种植密度下的群体产量,受试品种中6个被划分为高低密度下均高产的双高型(DH);3个品种为仅高密度下高产的高密高产型(HH);7个品种为高低密度下均低产的双低型(DL);2个品种为仅低密度下高产的低密高产型(HL),供试品种主要为双高型(DH)和双低型(DL)。在高密度下,DH品种比DL品种具有更多的吐丝前干物质累积量和更高的收获指数,DH品种在减少根系干重、节根数和根系宽度的同时,保持了较高的根系表面积与总根长。综合两个种植密度下地上部与根系性状对产量的贡献,发现吐丝期茎秆干物质、成熟期籽粒干物...     

间作绿肥弥补减施氮肥引起的玉米产量损失

  【目的】  河西绿洲灌区玉米连作普遍存在过量施氮等问题,我们探讨了间作绿肥来减少玉米氮肥投入的可行性及机理,以减少玉米生产带来的环境风险。  【方法】  于2019—2020年,在甘肃武威开展玉米间作绿肥田间试验,供试绿肥作物为箭筈豌豆 (Vicia sativa L.) 和油菜 (Brassica campestris L.)。试验采用裂区设计,主区设玉米间作箭筈豌豆(M/V)、玉米间作油菜(M/R) 和单作玉米(M) 3 种种植模式,副区为常规施氮量 (360 kg/hm2,N2) 和减氮25% (270 kg/hm2,N1) 两个施氮水平。绿肥作物在盛花期 (玉米出苗50天左右) 刈割并覆盖于玉米行间。从玉米出苗后开始,每15天取样分析玉米的干物质积累量,收获期调查籽粒产量及产量构成。  【结果】  在单作玉米(M)条件下,N1较N2处理玉米籽粒产量和生物量分别降低了15.7%和12.9% (P<0.05),而在M/R、M/V种植模式下,N1与N2水平间两指标无显著差异。玉米出苗后0～60 天的干物质积累量,N1水平较N2水平在3个种植模式下平均降低了15.8%;M/R和M/V模式较M模式分别平均降低了8.8%和31.5%;玉米生长60～105 天的干物质积累量,N1水平较N2水平在3个种植模式下平均降低了7.2%,而M/R和M/V种植模式分别较M种植模式分别提高了10.2%和8.8%;玉米生长105～150 天 (灌浆初期至成熟期) 的干物质积累量,N1水平比N2水平降低了4.2%,而M/R和M/V种植模式分别较M模式提高5.8%和8.2%。在玉米生长 60～105天及105～150天,N1水平下M/R、M/V种植模式与N2水平下M种植模式的干物质积累量均无显著差异。间作绿肥显著提高了减氮条件下 (N1)玉米的最大增长速率 (V_max),M/R和M/V种植模式较M种植模式分别提高16.1%和27.3%,其中,以N1水平M/V种植模式的V_max提高幅度较大,比N2水平M种植模式高16.6%。间作绿肥可提高减氮条件下玉米穗粒数和千粒重;与单作玉米相比,玉米穗粒数和千粒重M/R种植模式分别提高11.9%和19.6%,M/V种植模式分别提高13.9%和22.3%。通过灰色关联分析进一步表明,千粒重是影响玉米籽粒产量的主导因素,其次为穗粒数,最后为单位面积穗数。  【结论】  间作绿肥可提高减氮条件下玉米大喇叭口期到成熟期的干物质积累量和向籽粒的输出量,提高粒重,因而抵消减施氮肥25%带来的玉米产量损失,最终保证减氮条件下玉米产量的稳定,是河西绿洲灌区实现玉米减氮增产的一种高效管理措施。     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征，对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年，设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量，施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理，小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加；施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定，处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05)，但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加，土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势，且施N量低于300 kg/hm2时，0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平，施氮量超过300 kg/hm2后，土壤硝态氮含量显著增加。另外，随着试验年限的延长，土壤硝态氮累积峰逐渐下移，2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区，冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2，在此氮肥用量下，长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产，又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。