玉米光能利用率和产量对密度、施氮量及其互作的响应

  【目的】  合理密植和施肥是提高雨养农业区作物产量和肥料利用效率的有效途径。我们研究了半湿润雨养黑土农业区玉米不同种植密度和施氮量及其互作对光能利用率和产量的影响,为进一步挖掘东北玉米产量潜力提供理论依据和数据支撑。  【方法】  于2017—2019年以郑单958 (ZD958)为供试品种进行了田间试验。试验采用裂区设计,种植密度为主区,分别为4.5×104株/hm2 (M4.5)、6.0 ×104株/hm2 (M6.0)、7.5 ×104株/hm2 (M7.5)和9.0 ×104株/hm2 (M9.0),施氮量为裂区,分别为N 120 kg/hm2 (N120)、180 kg/hm2 (N180)和240 kg/hm2 (N240),各处理均设3次重复。分析了玉米光能利用率(LUE),玉米地上部干物质累积量、籽粒产量、净光合速率(P_n)和叶面积指数(LAI)等指标。  【结果】  年度间玉米产量、干物质量、LAI、净光合速率(P_n)和光能利用率(LUE)差异均达显著水平。2017、2018、2019年玉米的光能利用率(LUE)平均分别为1.58%、1.99%和2.20%。种植密度对玉米产量、干物质量、LAI、光合速率(P_n)和LUE的影响均显著(P<0.05),在密度M7.5处理下,LUE和平均产量最高(2.07%和12219 kg/hm2),在光合辐射较低年份(如2019年)可通过适当增加种植密度来提高玉米的光能利用率(LUE)和产量。施氮量对玉米干物质量和LAI有显著影响(P<0.05),LUE在N180处理下最高,平均为2.0%。密度与施氮量互作对玉米产量、干物质量、LAI、光合速率(P_n)无显著影响,但对LUE影响显著,以M7.5+N240处理LUE平均值最高(2.16%),且密度对光能利用率(LUE)的影响(9.93%)大于施氮量的影响(6.01%)。  【结论】  在半湿润雨养黑土农业区,密度、密度与施氮量交互作用均显著影响玉米的光能利用率,密度的影响大于施氮量。适当增密(7.5×104株/hm2)和合理施氮量(N 180～240 kg/hm2)是实现玉米高产的重要措施。     

施氮量对不同品质类型小麦产量和加工品质的影响

为了明确施氮量与不同品质类型小麦的产量和品质的关系,选用强筋小麦济麦20、 皖麦38和中筋小麦京冬8、 中麦8共2种品质类型4个小麦品种,研究了施氮量对其产量性状和加工品质的影响。结果表明,在施氮量N 0-360 kg/hm2的范围内,增加氮肥用量可以有效缓解叶绿素降解,抑制旗叶全氮含量降低,缓解叶片衰老,延长旗叶功能期; 强筋小麦品种比中筋小麦品种旗叶叶绿素含量和氮素含量下降缓慢。子粒产量和蛋白质产量随施氮量的增加逐渐提高,施氮N 270 kg/hm2时达到最大值,增加到360 kg/hm2时子粒产量和蛋白质产量均开始下降。强筋小麦蛋白质产量和子粒产量高,中筋小麦穗数、 穗粒数多,千粒重高。施氮有利于子粒出粉率、 硬度、 蛋白质含量和沉降值的提高。施氮N 180 kg/hm2时可以显著延长面团形成时间和稳定时间,降低吸水率,面包总体评分最高。强筋小麦硬度大,蛋白质含量、 出粉率和沉降值高,面团形成时间和稳定时间长,面包体积大、 评分高。     

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。     

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米光合特性差异及氮肥调控效应

玉米与大豆或甘薯套作是西南地区玉米种植的两种主要模式,为探讨两种套作模式下玉米光合特性差异及施氮效应,于2008―2010年在四川省2个玉米主栽区,开展了玉米/大豆和玉米/甘薯两种模式的定位试验,对比两种模式下玉米光合特性的差异;在此基础上于2011年采用两因素裂区设计,在两种模式上分别设5个施氮量[0 kg(N)·hm-2(N0)、90 kg(N)·hm-2(N90)、180 kg(N)·hm-2(N180)、270 kg(N)·hm-2(N270)和360 kg(N)·hm-2(N360)],通过分析不同处理玉米叶面积指数、叶绿素相对值、穗位叶叶片含氮量、光合速率和荧光参数动态变化,研究施氮水平对两种模式下玉米光合特性的影响。结果表明:种植模式和施氮量对玉米光合特性具有明显的调节作用。与玉米与甘薯套作相比,玉米与大豆套作显著减缓了玉米灌浆期到成熟期单株叶面积、叶绿素相对值的下降速率,提高了穗位叶片PSⅡ活性及其光化学效率,从而提高了光合速率,成熟期单株生物量较玉米/甘薯模式增加10.49 g。换带轮作后,从抽雄吐丝期开始,玉米光合特性各指标在两模式间差异达显著水平,玉米/大豆模式下玉米单株叶面积、净光合速率、穗位叶片Fv/Fm、ФPSⅡ花后各生育时期平均较玉米/甘薯模式高941 cm2、4.81μmol·m-2·s-1、0.017和0.020;灌浆期到成熟期各指标下降速率玉米/大豆模式较玉米/甘薯模式也明显减缓,成熟期玉米单株生物量玉米/大豆模式较玉米/甘薯模式平均高26.83 g。玉米/大豆模式下以180 kg·hm-2、玉米/甘薯模式下以270 kg·hm-2施氮处理,提高了玉米的单株叶面积、叶绿素荧光动力学参数,有利于玉米灌浆期间光系统Ⅱ反应中心维持较高比例的开放程度,从而提高光合速率,增加生物积累量。过量施氮(270~360 kg·hm-2),叶绿素含量、叶片的Fv/Fm、ФPSⅡ下降,光合速率降低。     

制种玉米种子乳线发育的水氮效应

乳线是判定玉米成熟度的重要指标之一,为明确灌水和施氮对制种玉米种子乳线发育的影响,以‘郑单958’和‘先玉335’制种玉米为研究对象,设置充分灌溉(6 000 m3·hm?2,W6000)、中度胁迫(4 500 m3·hm?2,W4500)、重度胁迫(3 000 m3·hm?2,W3000)3个灌水梯度,不施氮[0 kg(N)·hm?2,N0]、中氮[225 kg(N)·hm?2,N225]、高氮[450 kg(N)·hm?2,N450]3个施氮水平,研究不同水氮应用对制种玉米种子乳线发育进程、籽粒含水量、百粒重、籽粒脱水和灌浆速率的影响。结果表明,不同制种组合在不同水氮条件下种子乳线发育表现出明显差异;不同水氮条件下‘郑单958’乳线发育进程历时18~24 d,较‘先玉335’的33~36 d短;随灌水量增加,‘郑单958’种子乳线发育有延迟趋势,而‘先玉335’种子乳线受灌水量影响不显著;在乳线同一发育阶段,灌水和施氮均对籽粒含水量无显著影响,百粒重均表现为施氮处理显著高于不施氮;不同灌水处理间,‘郑单958’种子在重度胁迫条件下的脱水速率显著高于中度胁迫和充分灌溉,施氮量间无显著差异,‘先玉335’种子脱水速率各灌水量间无显著差异;‘郑单958’种子的灌浆速率各灌水处理间无显著差异,充分灌水条件下,不施氮处理灌浆速率显著高于施氮处理,而‘先玉335’灌浆速率随灌水量增加而增加,同一灌水条件下均是中氮处理高于不施氮和高氮处理;‘郑单958’种子每脱水1%,籽粒百粒重增加幅度在0.37~0.88 g,而‘先玉335’在0.43~1.34 g。因此,‘郑单958’种子乳线发育受灌水影响显著,水分亏缺致使种子脱水加速,乳线进程加快;‘先玉335’种子乳线发育受氮素影响显著,氮素不足和过量均影响种子灌浆,延迟乳线发育。     

覆膜对长江中游春玉米氮肥利用效率及土壤速效氮素的影响

【目的】研究并明确长江中游覆膜对不同施氮梯度春玉米产量、 氮素积累与利用效率及土壤速效氮素时空动态的影响规律,为长江中游发展覆膜春玉米及氮素养分管理提供理论依据。【方法】采用大田试验,进行两因素裂区试验,主因素为覆膜(F)和不覆膜(NF),副因素为施氮量(5个施氮水平: 0、 135、 202.5、 270、 337.5 kg/hm2,分别用N0、 N135、 N202.5、 N270、 N337.5表示)。于拔节期、 吐丝期及成熟期测定春玉米氮素积累量(TNAA)及利用效率[氮肥农学利用效率(ANUE)和氮素回收率(NRE)],同时取0—20、 20—40和40—60 cm土层土样测定硝态氮和铵态氮含量,成熟期测定产量及其构成因素。【结果】覆膜使春玉米增产23.0%~45.9%,达极显著水平,增产的主要原因是增加穗粒数(7.6%~37.0%, P0.05)和提高百粒重(0.5~2.1 g, P0.05); 增施氮肥主要通过增加穗粒数(60.2%~125.0%, P0.01)来实现产量的提高(102.2%~168.6%, P0.01),而对穗数和百粒重无显著影响; 二因素互作对春玉米产量、 穗数、 穗粒数及百粒重的影响均达极显著水平。分析春玉米对氮素的积累利用可以看出,长江中游春玉米TNAA随生育时期而显著增加,覆膜和增施氮肥显著提高各生育时期TNAA,但二因素互作仅对吐丝期TNAA影响显著。覆膜显著提高春玉米ANUE(45.32%~164.23%),但对NRE无显著影响; 增施氮肥显著降低ANUE(26.21%~43.71%)和NRE(26.75%~47.20%); 二因素互作对春玉米ANUE和NRE影响程度亦未达到显著水平。覆膜增加土壤温度,加快了肥料的养分释放进程,同时覆膜改变春玉米生育进程,减少同期降雨量,提高中低施氮水平(N 135~270 kg/hm2)耕层(0—20 cm)土壤速效氮素的含量; 覆膜显著提高N202.5和N270处理下20—40 cm土层土壤速效氮含量; 覆膜仅对深层土壤(40—60 cm)拔节期速效氮含量的影响达显著水平。【结论】覆膜和施氮二者相互作用有利于提高穗粒数和吐丝期植株氮素积累量,进而促进籽粒灌浆过程,提高百粒重。在本研究条件下,长江中游春玉米适宜的施氮量应控制在202.5~270 kg/hm2,覆膜降低土壤氮素损失,促进玉米对氮素的吸收,实现稳产和肥料的高效协同提高。     

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。     

施氮水平对优质小麦旗叶光合特性和子粒生长发育的影响

通过对两个优质小麦品种不同施氮量的比较试验,研究了氮素水平对优质小麦生育后期旗叶光合特性和子粒生长发育特点及产量的影响。结果表明,强筋小麦8901施氮量在N.1203～60.kg/hm2范围内,旗叶光合速率、蔗糖含量、淀粉含量和粒重都表现为随施氮量的增加而降低。弱筋小麦SN1391施氮量在N.1202～40.kg/hm2的范围内,上述指标和施氮量呈正相关,但当氮肥用量增加到360.kg/hm2时,则迅速降低。研究还表明,两优质小麦都表现为随施氮量的增加叶绿素含量提高,但过高氮肥用量又使其降低;旗叶叶绿素含量和其光合速率之间相关不显著;旗叶光合速率和粒重之间存在正相关。     

浅埋滴灌下不同施氮量对玉米产量和花后氮代谢的影响

  【目的】  研究浅埋滴灌下不同施氮量对玉米产量和花后氮代谢的影响,为西辽河平原玉米丰产与氮素资源高效管理提供理论依据。  【方法】  玉米浅埋滴灌水肥一体化定位试验在内蒙古自治区通辽市科尔沁区农业高新科技示范区连续进行了3年。设置N 0、150、210和300 kg/hm2 4个处理,分别记为N0、N150、N210和N300。完熟期测定玉米植株氮含量、干物质积累量和产量及产量构成因素,开花期至成熟期定期取样测定氮代谢相关酶活性、光合氮素利用效率和非结构性碳水化合物含量。  【结果】  N300处理与N210处理3年玉米产量差异不显著,但显著高于N150处理;N300、N210处理玉米穗粒数、千粒重无显著差异,但均显著高于N150处理,穗粒数较N150处理分别提高15.70%、10.85%,千粒重分别提高了9.78%、5.82%。N210处理氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥生理利用率和氮素吸收效率均高于N300处理,3年平均较N300处理分别提高37.01%、29.84%、10.10%和28.89%。N300处理花后氮素积累量高于N210处理,但二者转运量差异均不显著。N300处理与N210处理花后氮代谢酶活性、光合氮素利用效率和非结构性碳水化合物含量的差异均不显著,且二者均显著高于N150处理,其中氮代谢酶活性和光合氮素利用效率的差异在花后10天开始显现,非结构性碳水化合物含量差异的显著变化则在花后30天开始。  【结论】  西辽河平原灌区玉米浅埋滴灌水氮一体化条件下,施氮210～300 kg/hm2增加了植株氮素吸收转运,提高了氮素利用效率,增强了花后氮代谢酶活性和保持了花后氮素光合生产能力,进而促进产量提高。施氮量210 kg/hm2与300 kg/hm2之间没有显著产量差异,但前者氮肥利用效率显著增加,因此,施氮量210 kg/hm2是较为经济合理的施氮量。     

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。     

氮肥用量及有机无机肥配比对陇中旱农区玉米光合特性及产量的影响

  【目的】  甘肃省气候干旱，土壤肥力不高，玉米生产对化肥氮素的依赖性高。研究该地区适宜的氮肥投入量及有机无机肥比例，为该地区玉米生产可持续高产提供理论和技术依据。  【方法】  2016—2018年，在甘肃省定西市安定区李家堡镇的甘肃农业大学旱作农业综合实验站，以玉米品种先玉335为试材，进行了3年田间试验。共设9个氮素投入量和有机无机肥配比处理，T1处理为不施氮肥；T2～T6处理的施氮量均为200 kg/hm2，其中商品有机肥氮的替代比例依次为50.0%、37.5%、25.0%、12.5%、0%；T7处理的施氮量和商品有机肥氮替代比例分别为N 225 kg/hm2和22.2%，T8处理分别为N 250 kg/hm2和40.0%，T9处理分别为N 275 kg/hm2和54.5%。于拔节期、开花期和灌浆期测定玉米光合指标和干物质积累量，收获后测定产量及产量构成。  【结果】  相同施氮量下提高有机氮比例，玉米叶绿素含量和叶面积指数没有同步增加，光合效率没有明显增加。提高氮肥总施用量可显著提高叶面积指数和光合效率，增加玉米干物质积累量。相同施氮量下，有机无机肥配施处理 (T2～T5) 在开花期光合效率低于单施化肥处理 (T6)，但灌浆期干物质积累量与单施化肥处理 (T6) 差异不显著；成熟期有机氮替代比例为12.5%的T5处理干物质积累量较50.0%有机氮替代比例 (T2) 显著增加48.5%。相同施氮量下，增加有机氮比例提高了成熟期干物质向籽粒的分配率，以40.0%有机氮替代比例 (T8) 和50.0%有机氮替代比例 (T2) 的处理籽粒干物质分配率相对较高，其值分别为56.9%、56.0%，但40.0%有机氮替代比例 (T8) 的玉米产量低于单施化肥 (T6) 。在丰水年，增加施氮量 (T7、T8和T9处理) 不能显著增加玉米生物产量和籽粒产量，在等氮量 (200 kg/hm2) 投入条件下，增加有机肥比例降低了生物产量，但没有显著降低籽粒产量；在干旱年份，有机氮替代比例为37.5% (T3) 和50.0% (T2) 的处理玉米籽粒产量较单施化肥处理 (T6) 分别增加了16.9%和14.5%，提高了氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率。  【结论】  陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米，投入总氮200 kg/hm2较为适宜，增加有机氮施用比例至50%左右，可以保持现有产量不降低，且增加玉米对氮素的总吸收量，有利于减少氮素在土壤中的残留，能够协调玉米全生育期内的土壤氮素供给，优化叶面积、叶绿素和光合作用在玉米产量形成中的关系，促进光合产物和氮素向籽粒转运，进而提高玉米氮素利用效率和籽粒产量。     

东北中部春玉米超高产群体养分管理模式的研究与验证

  【目的】  研究如何在肥料总量控制甚至减少的前提下，通过优化养分管理措施、提高种植密度，进一步挖掘东北中部黑土区春玉米的产量和肥料效应潜力，为春玉米超高产条件下养分高效利用提供理论指导。  【方法】  试验于2005—2013年在吉林省农安县靠山镇进行，在大田条件下设置2种模式，分别为普通高产养分管理模式 (HYNM)和超高产养分管理模式 (SHYNM)，以先玉335和郑单958为供试材料，系统监测群体产量构成及养分偏生产力，剖析不同产量群体氮、磷、钾养分吸收、分配和转运特征。  【结果】  在东北中部黑土雨养区，超高产养分管理模式 (SHYNM) 下全区测产玉米单产达15017 kg/hm2 (先玉335)，其产量构成为收获穗数76154 穗/hm2，穗粒数583，千粒重337.9 g。与普通高产群体相比，超高产群体对氮、钾肥的相对需求比例明显变大。群体氮素和磷素的吸收高峰在6展叶至12展叶阶段和吐丝期至乳熟期，钾素吸收高峰在6展叶至12展叶阶段。通过大区和生产两个阶段田间实证，超高产养分管理技术显著提高了花后养分累积量和对籽粒养分的贡献率，可以实现在15000 kg/hm2产量水平下，氮、磷、钾肥的偏生产力分别达50.2、100.5、100.5 kg/kg。品种间比较，先玉335比郑单958具有更好的产量表现，且植株养分向籽粒的转运效率更高，其籽粒中的氮、磷、钾累积量均高于郑单958。  【结论】  在合理提升密度的基础上，以“减控总肥量、分段供氮、花前重施磷钾”为主要原则的养分管理技术模式，配合化控措施，延缓了玉米生育后期叶片的衰老，保证了后期干物质积累，在显著增加收获穗数的同时，保证千粒重和穗粒数不降低，在生产中稳定实现了14500～15000 kg/hm2产量水平，同时实现了氮磷钾养分的高效利用。     

调整播期提高春玉米对养分和气候资源的利用效率

  【目的】  温度、光照和降水是影响玉米生长发育的关键气象因子。探讨关键气象因子与氮素吸收运转及产量形成的关系,以期最大限度地提高春玉米对气候资源及氮素的利用效率。  【方法】  以先玉335 (XY335)和郑单958 (ZD958)为供试品种,进行了两年田间定位试验。设早(4月24日)、中(5月4日)、晚(5月14日) 3个播期处理,测定了营养生长期和生殖生长期玉米干物质和氮素累积量及籽粒的运转率,在成熟期测产。利用Hybrid-Maize模型,结合当地气象数据对不同播期处理的产量差及光温资源匹配进行综合模拟与评价。  【结果】  XY335在早、中、晚播期的干物质积累量分别为21233、21249、20311 kg/hm2;氮素积累量分别为184.2、192.5、171.1 kg/hm2;氮素转运率分别为35.1%、45.7%、35.8%;氮素对籽粒氮的贡献率分别为19.4%、29.6%、23.9%;ZD958在早、中、晚播期的干物质积累量分别为21031、20637、20405 kg/hm2;氮素积累量分别为173.7、163.4、154.9 kg/hm2;氮素转运率分别为39.2%、36.4%、25.6%;氮素对籽粒氮的贡献率分别为32.7%、25.4%、13.7%。XY335在中播处理下产量最高,较早播处理和晚播处理分别增加9.9%和17.4%;ZD958在两个试验年份均为晚播处理产量最低,两年平均较早播、中播处理分别减少8.6%、5.4%;品种间比较,XY335产量受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与全生育期太阳总辐射量、营养生长期天数关系较为密切。播期和品种不同造成的产量差异主要与VT—R6期干物质累积量与氮素累积量有关,XY335在花后氮素转运效率优势明显,其产量增加受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与营养生长期天数、全生育期总辐射量有关。  【结论】  播期和品种不同造成的产量差异主要与开花后的干物质累积量与氮素累积量有关,提升氮素转运量可有效促进增产。XY335在花后氮素转运效率优势明显,其产量增加受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与营养生长期天数、全生育期总辐射量有关。在本试验条件下,XY335适宜在5月4日左右播种,ZD958适宜早播。     

适度干旱和低养分投入促进黄精生长发育与黄精多糖累积

  【目的】  探究在不同水肥胁迫条件下黄精光合特性、生长发育及黄精多糖含量的差异,为黄精栽培生产中水肥管理提供科学依据。  【方法】  试验设4个单因素黄精盆栽试验。水分试验设计灌水量400 mm (严重干旱)、500 mm (中度干旱)、600 mm (轻度干旱)、700 mm (充分供水)、800 mm (极充分供水) 5个水平,不施任何肥料。氮磷钾肥料试验均设4个水平:低量、理论用量、经验用量和超量,氮肥(尿素)依次为110、225、375和525 kg/hm2,磷肥( 磷酸二铵)为260、525、750和975 kg/hm2,钾肥(硫酸钾)为75、150、225和300 kg/hm2,肥料试验灌水量均为当地年降雨量 (680 mm)。在黄精不同生长时期,用光合作用仪测定净光合速率 (P_n)、蒸腾速率 (T_r)、气孔导度 (G_s)、胞间CO₂浓度 (C_i) 等光合参数,用叶绿素荧光仪测定荧光参数值并绘制快速荧光动力学曲线,直尺测定株高、根长,叶面积测定仪测定叶面积,称重法测定根茎鲜重及干重,紫外–可见分光光度法测定黄精多糖含量。  【结果】  中度干旱胁迫下,黄精光合能力较强,根茎多糖含量较高;充分灌水时生长发育旺盛,但光合速率和多糖含量低于中度干旱条件下。氮肥处理P_n、G_s、T_r值均以超量施肥最大,但P_n值随着施氮量的增大呈现先增高后降低再升高的“N”形曲线;以低氮量、经验磷量、低钾量处理的F_m最大,不同水肥条件下的黄精叶片均有明显的OJIP趋势;低量氮肥和低量钾肥条件下黄精的株高及根茎生物量高于其它施肥量处理;黄精多糖含量均以经验施肥量处理最高。在生长指标与黄精多糖含量的相关性分析中发现,株高与根茎生物量呈显著相关性 (P < 0.05),叶面积与黄精多糖含量有极显著相关性 (P < 0.01),黄精的植株越高,其药材生物量越大,而叶面积越大,其体内多糖含量越高。  【结论】  黄精栽培需保持中度的干旱,适当降低施肥量,特别是氮和钾用量,经验用量以下的施肥处理可以在获得较高的黄精根茎生物量的同时,保证黄精良好的生长发育,增大黄精的叶面积,提升光合效能,促进黄精根茎多糖含量的提升。     

不同肥力农田玉米产量构成差异及施肥弥补土壤肥力的可能性

【目的】农田基础土壤肥力和肥料的投入共同决定着农田的养分供应以及影响作物的生长与产量。明确不同肥力土壤和低肥力农田增施氮肥对玉米生长及产量形成的影响差异,是科学评价土壤培肥和施肥的基础。【方法】本研究设置两个玉米田间试验,试验一选取三块具有基础肥力和产量差异的农田,按土壤肥力由高到低依次命名为农田A、 B和C,采用完全统一施肥管理; 试验二在土壤肥力水平最低的农田C上设置了常规施氮量N 210 kg/hm2,以及在此基础上拔节期增施N 40和80 kg/hm2共3个处理。测定了各农田土壤基础性质,以及0—20 cm土层硝态氮含量,调查了不同生育期玉米的干物质和叶面积,产量和产量构成。【结果】不同肥力水平农田中土壤的潜在矿化氮量与产量的相关性最好。不同肥力水平农田的土壤硝态氮含量没有显著性差异; 低肥力农田增施氮肥处理在拔节期施肥后土壤中的硝态氮含量要大幅度高于常规施肥处理,在抽雄期该差异达到最大值,然后逐步降低。不同肥力水平农田的玉米产量、 每公顷穗数、 穗粒数、 千粒重均随土壤肥力升高而显著增加,其中肥力最高的农田A的玉米产量、 每公顷穗数、 穗粒数和千粒重较肥力最低的农田C分别高20.3%、 5.7%、 5.2%和7.8%。低肥力农田C在拔节期增施氮肥显著提高了产量、 每公顷穗数和穗粒数,对千粒重影响很小,同时降低了收获指数。其中增施氮肥80 kg/hm2处理较常规施氮处理的产量、 公顷穗数和穗粒数显著分别增加了17.1%、 9.2%和4.6%,收获指数降低了8.2%。【结论】高肥力土壤能够持续矿化出更多的无机氮供玉米利用,通过全面提升玉米每公顷穗数、 穗粒数和千粒重来提升产量。低产田在拔节期增施氮肥能够大幅度提高拔节期至抽雄期土壤的硝态氮含量,提高每公顷穗数和穗粒数,进而增加作物产量,但通过增施肥料得到的产量依然达不到高肥力农田的产量水平,而且降低了收获指数。因此,培肥土壤是实现玉米高产高效的基础。     

关中平原夏玉米临界磷浓度稀释曲线构建与磷营养诊断

  【目的】  通过分析不同施磷水平下夏玉米地上部生物量与其植株磷浓度的变化关系,构建临界磷浓度稀释曲线模型,为夏玉米磷素优化管理及磷营养诊断提供理论基础。  【方法】  2019—2020年在陕西关中平原,以两个玉米品种郑单958和豫玉22为试验材料进行田间定位试验。共设4个施磷量处理 (P₂O₅):0、60、120、180 kg/hm2。在夏玉米拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期进行地上部取样,分析夏玉米地上部干物质量、全磷含量以及产量。利用2019年试验数据构建夏玉米临界磷浓度稀释曲线模型和磷素营养指数,利用2020年数据对模型进行验证。  【结果】  增施磷肥能显著提高夏玉米产量、地上部生物量和植株磷浓度,两个品种之间没有显著差异。随施磷水平的提高,夏玉米产量表现为先增加后减少,P120处理可获得最高产量,产量效应方程显示两年两个品种夏玉米平均理论最高产量对应的施磷量为110.2 kg/hm2。由产量构成要素看出,施磷对穗数没有显著影响,但能显著提高穗粒数和百粒重,且施磷对玉米穗粒数的影响大于对百粒重的影响。地上部生物量表现为P0c) 变化曲线:P_c = 8.11DM?0.22 (R2 = 0.886)。模型拟合的植株磷浓度和2020年玉米实际磷浓度线性相关,稀释曲线模型的RMSE和n-RMSE分别为1.146和18.23%,说明模型具有较好的稳定性。基于临界磷浓度稀释曲线计算磷营养指数 (PNI),各生育时期PNI值随磷肥用量增加而增大,随生育进程推进呈现先升高后降低趋势。PNI与相对吸磷量 (RP_upt)、相对地上部生物量 (RDW) 和相对产量 (RY) 均呈极显著相关。  【结论】  本研究建立的夏玉米临界磷浓度稀释曲线和磷营养指数 (PNI)模型能够很好地预测植株不同生育时期的磷素盈亏状况,对指导夏玉米生长季磷素营养诊断及最佳磷肥施用量具有可行性。     

内蒙古中西部玉米临界氮浓度稀释模型的构建与验证

  【目的】  建立内蒙古中西部地区玉米临界氮浓度稀释曲线模型,利用相应的氮营养指数对玉米进行氮素营养诊断,并验证曲线的可靠性,以期为实现内蒙古中西部玉米合理施用氮肥提供理论依据。  【方法】  于2019—2021年,分别在内蒙古中部的达拉特旗和西部的五原县、乌拉特前旗 3个典型区域,以新玉12、晋单42、先玉1225、泽玉19、宏育203和晋单542以及东农258为试验材料,进行建模田间试验。6个氮肥处理包括传统氮肥(N 400 kg/hm2)、不施氮 (对照)、推荐优化施氮(N) 180 kg/hm2 (OPT)以及70% OPT、130% OPT、170% OPT,分别在玉米拔节期 (V6)、八叶期（V8）、十叶期（V10）、大喇叭口期 (V12)、吐丝期 (R1)、乳熟期 (R3) 和蜡熟期 (R5)进行植株取样,测定植株地上部生物量和植株氮浓度,利用地上部生物量和植株氮浓度构建临界氮浓度稀释模型。2021年在达拉特旗进行验证试验,设置推荐施氮示范田和传统习惯生产田,测定玉米植株地上部生物量和植株氮浓度,利用氮营养指数(NNI)对临界氮浓度稀释模型进行验证。  【结果】  内蒙古中西部不同品种玉米产量水平相当,为10.60～12.72 t/hm2。达拉特旗、五原县、乌拉特前旗3个典型区域的临界氮浓度稀释曲线分别为Nc = 3.09DM－0.32、Nc = 3.30DM–0.28 和Nc = 3.58DM–0.35,生物量与临界氮浓度拟合的决定系数(R2)分别为0.98、0.82和0.88。整合3个试验地点的7个玉米品种数据,将临界氮浓度稀释曲线模型跨地点和品种进一步拟合,建立了内蒙古中西部玉米临界氮浓度稀释曲线Nc = 3.32DM–0.305,R2为0.89,且达到显著水平,模型验证的均方根误差RMSE为2.39 g/kg。根据新构建的临界氮浓度稀释曲线模型,内蒙古中西部玉米合理施氮量为N 180～220 kg/hm2。  【结论】  在同一区域,产量水平接近的玉米品种可以共用一条临界氮浓度稀释曲线。内蒙古中西部玉米产量在10.60～12.72 t/hm2,构建的内蒙古中西部地区春玉米临界氮浓度稀释曲线为Nc = 3.32DM–0.305;模型验证结果表明,该模型稳定性较好,可以有效地对内蒙古中西部玉米植株氮素营养状况进行诊断。通过模型推断,内蒙古中西部玉米合理施氮(N)量为 180～220 kg/hm2。     

生态集约化管理提高东北春玉米产量和氮素利用率

  【目的】  针对我国春玉米生产中存在的肥料过量和不合理施用带来的生态环境问题，研究生态集约化养分管理对东北春玉米产量、氮素利用率和氮素平衡的影响，旨在指导氮肥科学施用，提高氮肥利用效率，减少氮素损失。  【方法】  2009—2017年在吉林省公主岭市开展9年长期定位试验，试验采用双因素裂区设计，主区为两种养分管理措施:生态集约化养分管理 (EI) 和农民习惯施肥 (FP)；副区为3种施氮方式，不施氮肥处理 (N0)、3年中2年施氮肥处理 (N2/3) 和3年均施氮肥处理 (N3/3)。EI处理中P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 90 kg/hm2、S 30 kg/hm2和Zn 5 kg/hm2全部基施，每年N用量 2009—2014年为180 kg/hm2，2015—2017年为200 kg/hm2，其中基施、玉米拔节期追施和抽雄期追施的比例分别为1/4、1/2和1/4；FP处理N 251 kg/hm2、P₂O₅ 145 kg/hm2、K₂O 100 kg/hm2均一次性基施。调查了玉米产量、氮素吸收量、氮素累积吸收量以及土壤氮素平衡。  【结果】  在N0处理中，从2010年开始玉米产量和氮素吸收量呈现下降趋势。在N2/3处理中，不施氮年份的产量和氮素吸收量较低，而在随后一年施氮的情况下，产量和氮素吸收量又增加到N3/3处理的水平。在EI养分管理措施下，N3/3处理9年平均产量为11505 kg/hm2，而FP管理措施下N3/3的平均产量明显低于EI处理，为10764 kg/hm2。与FP处理相比，EI处理下氮素农学效率 (AE_N)、氮素回收率 (RE_N) 和氮素偏生产力 (PFP_N)分别提高了47.4%、39.6%和43.8%；EI处理的氮素残留量和氮素表观损失分别降低了49.2%和63.9%  【结论】  9年长期试验结果表明，通过优化施肥量和施肥时间，配合采用优良的玉米品种和种植密度，生态集约管理能在减少氮素投入的前提下，保持作物产量，提高植株氮素吸收量和养分利用率，减少土壤氮素残留和氮素损失。持续适宜的氮肥投入对于保障东北玉米高产和稳产至关重要。