地力条件与栽培模式对夏玉米冠层结构及产量的影响

2013~2014年以郑单958为试验材料,在高、低两种地力条件下,设置超高产栽培模式(SH)、高产高效栽培模式(HH)、农民习惯栽培模式(FP)和对照(CK)4个处理,研究不同地力与栽培模式对夏玉米冠层结构及产量的影响。结果表明:高地力条件下夏玉米产量高于低地力,植株上部叶层更紧凑,穗位叶层能接受更多的光能,下部叶层衰老更快,LAI高,群体光合势高。同一地力条件下SH、HH栽培模式较FP、CK株高、穗位增高,穗位叶上升,茎粗较FP减小;SH、HH株型较FP更紧凑,LAI高,生育前期建成速率高,高LAI值持续期长,生育后期棒三叶以下叶层仍保持较高LAI水平;生育期内其光合势积累量高,且开花前光合势积累较CK高;SH、HH处理单位面积穗数和收获指数较高,实际产量显著高于FP、CK。     

不同栽培模式对夏玉米根系性能及产量和氮素利用的影响

【目的】研究不同栽培模式对夏玉米根系性能、籽粒产量形成以及氮素吸收利用的影响,探明不同栽培模式下玉米根系形态特征与产量形成、氮素吸收能力的关系,为促进玉米根系生长发育、增强根系吸收性能、优化施肥量,促进玉米高产高效生产提供理论依据。【方法】在定位试验条件下,选用郑单958为试验材料,在两种地力条件下,以不施氮肥处理为对照(CK),设置超高产玉米栽培模式(SH)、高产高效栽培管理模式(HH)、农民习惯栽培管理(FP)3种栽培模式,比较分析不同栽培模式夏玉米根系特性对产量形成和氮素吸收利用的调控效应。【结果】不同栽培模式间夏玉米产量存在显著差异,与HH、FP和CK模式相比较,高地力和低地力田块SH模式的两年平均产量分别提高3.54%、17.50%、30.12%和3.16%、18.45%、27.72%,统计分析表明地力和栽培模式均对夏玉米产量有极显著影响,两种因素综合影响因年份变化有所差异。两种地力条件下,夏玉米各时期群体生物量均表现为SHHHFPCK。在抽雄期(VT)和完熟期(R6),SH处理的植株氮素积累总量显著高于其他处理,氮肥利用效率和氮肥农学利用效率均高于FP模式,HH模式的氮肥农学利用效率、氮肥利用效率和氮收获指数均最高,氮肥偏生产力低于FP模式,但仍高于SH模式。在不同地力基础上夏玉米不同栽培模式的根系指标变化趋势基本一致,在大喇叭口期(V12)、抽雄期(VT)、乳熟期(R3)的根系干重密度、根长密度和根表面积密度均为SHHHFPCK,从V12到VT期,SH和HH模式的根长密度、根干重密度和根表面积密度增幅均显著高于FP模式,从VT到R3期,降幅均显著低于FP模式,SH和HH模式VT期根系活跃吸收面积比例显著高于FP模式。不同栽培模式各时期根长密度、根表面积密度和根干重密度与产量和氮肥利用效率均呈显著正相关。【结论】高产高效栽培模式可以有效地促进根系发育、延缓根系衰老、提高氮肥利用效率,有助于实现夏玉米高产高效的目标。     

优化栽培措施对春玉米密植群体冠层结构及产量形成的调控效应

【目的】研究春玉米密植群体优化栽培模式下冠层结构特征,并探索其对冠层生产的调控机制及对产量提高的贡献。【方法】以耐密高产品种“中单909”为试验材料,设置105 000 株/hm²种植密度,采用深松（S）、宽窄行（W）及化控（C）的组合,形成4种根-冠优化栽培模式：（1）传统模式（旋耕20 cm,60 cm等行距,RU）,（2）耕层优化模式（深松耕作35 cm,60 cm等行距,SU）,（3）冠层优化模式（传统旋耕20 cm,80 cm+40 cm宽窄行,叶面喷施磷酸胆碱合剂ECK,RWC）,（4）综合优化模式（深松耕作35 cm,80 cm+40 cm宽窄行,叶面喷施磷酸胆碱合剂ECK,SWC）。比较不同栽培模式下冠层大田切片（垂直）、群体光分布、光合性能、蔗糖合成酶活性及籽粒灌浆的差异。【结果】相较于常规栽培模式（RU）,耕层优化模式（SU）的玉米冠层叶片干物质增加,冠层优化模式（RWC,SWC）下密植群体株高和穗位高降低30 cm以上,但群体整齐度下降明显;RWC和SWC处理,叶片垂直分布似“纺锤型”更为均匀,垂直高度180—240 cm的光能截获相比传统模式显著降低8%—37%,而穗位以下（120—180 cm）相比传统模式提高44%—129%;RU和SU处理呈现“漏斗型”株型特征,叶片集中分布在冠层顶部。根-冠协同优化可改良高密玉米群体冠层垂直结构,显著提高穗位及穗下叶片的叶绿素含量、净光合速率,增加穗位叶蔗糖磷酸合酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS）活性,维持生育后期冠层叶片的生理活性,延长干物质活跃积累期10 d以上。【结论】综合优化模式（SWC）改变冠层干物质空间分布,增加了密植群体中下部光能截获和光合碳代谢能力,促进了花后冠层物质生产及籽粒灌浆,显著增加玉米籽粒产量。     

优化栽培措施对春玉米密植群体冠层结构及产量形成的调控效应

【目的】研究春玉米密植群体优化栽培模式下冠层结构特征,并探索其对冠层生产的调控机制及对产量提高的贡献。【方法】以耐密高产品种"中单909"为试验材料,设置105 000株/hm~2种植密度,采用深松(S)、宽窄行(W)及化控(C)的组合,形成4种根-冠优化栽培模式:(1)传统模式(旋耕20 cm,60 cm等行距,RU),(2)耕层优化模式(深松耕作35 cm,60 cm等行距,SU),(3)冠层优化模式(传统旋耕20 cm,80 cm+40 cm宽窄行,叶面喷施磷酸胆碱合剂ECK,RWC),(4)综合优化模式(深松耕作35 cm,80 cm+40 cm宽窄行,叶面喷施磷酸胆碱合剂ECK,SWC)。比较不同栽培模式下冠层大田切片(垂直)、群体光分布、光合性能、蔗糖合成酶活性及籽粒灌浆的差异。【结果】相较于常规栽培模式(RU),耕层优化模式(SU)的玉米冠层叶片干物质增加,冠层优化模式(RWC,SWC)下密植群体株高和穗位高降低30 cm以上,但群体整齐度下降明显;RWC和SWC处理,叶片垂直分布似"纺锤型"更为均匀,垂直高度180—240 cm的光能截获相比传统模式显著降低8%—37%,而穗位以下(120—180 cm)相比传统模式提高44%—129%;RU和SU处理呈现"漏斗型"株型特征,叶片集中分布在冠层顶部。根-冠协同优化可改良高密玉米群体冠层垂直结构,显著提高穗位及穗下叶片的叶绿素含量、净光合速率,增加穗位叶蔗糖磷酸合酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性,维持生育后期冠层叶片的生理活性,延长干物质活跃积累期10 d以上。【结论】综合优化模式(SWC)改变冠层干物质空间分布,增加了密植群体中下部光能截获和光合碳代谢能力,促进了花后冠层物质生产及籽粒灌浆,显著增加玉米籽粒产量。     

超高产春玉米冠层结构及其生理特性

 【目的】研究超高产春玉米群体冠层结构和功能特性,揭示超高产形成的生理机制,为春玉米超高产栽培提供理论依据。【方法】以金山27为供试品种,设超高产栽培（SHY）和普通高产栽培（CK）2个处理,于2009年和2010年连续2年的田间试验,测定超高产春玉米冠层结构及生理指标的变化规律。【结果】与普通高产栽培相比,超高产栽培春玉米叶面积指数大,在生育期上表现为吐丝之后更为明显,在叶位上表现为棒三叶最为突出;不同叶位的叶倾角超高产栽培均小于普通高产栽培,而叶向值均大于普通高产栽培,在棒三叶表现最为明显;随着生育时期的推移,超高产栽培与普通高产栽培光合势的差幅增大;吐丝期和乳熟期,两种栽培模式间净光合速率的差异不显著,但冠层光合能力的差异均达到极显著水平;吐丝后40 d内,超高产春玉米叶片SOD和POD酶活性总体上高于普通高产栽培,而MDA含量低于普通高产栽培。【结论】超高产栽培春玉米叶面积指数高,群体光合势大;叶倾角小、叶向值大,冠层结构合理;叶片SOD 和POD活性强,MDA含量低,衰老缓慢,净光合速率相对较高,冠层光合能力强。在合理的栽培技术调控下,超高产春玉米群体结构与个体功能实现了协同增益。     

错株增密种植对夏玉米光合特性及产量的影响

【目的】增密是玉米增产的重要途径之一,但随种植密度的增大,往往会造成群体郁闭,光能利用率下降。因此,本研究探索通过改变种植模式削弱增密后对植株产生的负面效应。【方法】试验于2018和2019年,以登海605和郑单958为试验材料,设置67 500株/hm²、82 500株/hm²2种密度,以常规对株种植为对照,研究错株种植和密度对夏玉米产量与光合特性的影响,以期探明错株种植与密度的互作机理,提出高产夏玉米适宜的种植模式。【结果】增密降低了群体整齐度,穗位叶净光合速率（Pn）、光合关键酶活性及叶绿素含量有所下降;光合关键酶活性在高密度下随生育期推进降幅更大,表明增密会使叶片衰老速率增大,不利于植株的光合作用。错株种植模式下群体整齐度提高,茎叶夹角增大,叶片更为平展,光能截获率增大,Pn、光合关键酶活性及叶绿素含量提高,群体干物质积累量及干物质向籽粒中的分配比例增大,进而显著提高了产量,错株种植较对株种植2个品种平均增产3.8%—6.1%。错株种植在保证群体数量的前提下削弱了群体内个体植株间对光温资源的竞争,保证玉米个体发育潜力的充分发挥,使玉米群体与个体协调发展。【结论】错株种植能显著改善群体冠层结构,优化群体的光照条件,增强其光合性能及物质生产能力,提高玉米产量。在本试验条件下,综合分析认为,82 500株/hm²密度条件下错株种植的模式表现最好,可为创建玉米高产栽培模式提供借鉴。     

高产高效夏玉米的冠层结构及其光合特性

【目的】研究高产高效夏玉米的冠层结构特性,探讨高产高效形成的生理机制,为夏玉米高产高效栽培提供理论依据。【方法】通过对播种方式、播种时间、种植密度、施肥时期及用量和收获时间等综合农艺管理措施的合理优化,设置综合生产管理（MT）和施氮量试验（NT）,研究探讨高产高效夏玉米的冠层结构特征和光合特性。【结果】施氮量试验中,施氮184.5 kg•hm-2（N2）时,产量、穗位及底层透光率达到最高,超过这一水平,产量、透光率和净光合速率均有所降低。综合生产管理中,再高产高效处理的叶面积指数从大喇叭口期（V12）到抽雄后6周（6WAT）始终维持在4.4以上,生育后期下降缓慢;穗位及底层透光率以及茎粗、穗位茎节长、株高和穗位高等植株性状整齐度相对较高,获得了10.91 t•hm-2的产量和54.97 kg•kg-1的氮素利用效率。【结论】单一增施氮肥,产量没有持续增加,冠层透光率有所下降;将栽培方式与肥料运筹结合,再高产高效处理的叶面积指数高值持续时间较长,穗位叶层透光率、植株性状整齐度和净光合速率较高,实现了产量与氮素利用效率的协同提高。     

错株增密种植对夏玉米光合特性及产量的影响

【目的】增密是玉米增产的重要途径之一,但随种植密度的增大,往往会造成群体郁闭,光能利用率下降。因此,本研究探索通过改变种植模式削弱增密后对植株产生的负面效应。【方法】试验于2018和2019年,以登海605和郑单958为试验材料,设置67 500株/hm~2、82 500株/hm~2 2种密度,以常规对株种植为对照,研究错株种植和密度对夏玉米产量与光合特性的影响,以期探明错株种植与密度的互作机理,提出高产夏玉米适宜的种植模式。【结果】增密降低了群体整齐度,穗位叶净光合速率(Pn)、光合关键酶活性及叶绿素含量有所下降;光合关键酶活性在高密度下随生育期推进降幅更大,表明增密会使叶片衰老速率增大,不利于植株的光合作用。错株种植模式下群体整齐度提高,茎叶夹角增大,叶片更为平展,光能截获率增大,Pn、光合关键酶活性及叶绿素含量提高,群体干物质积累量及干物质向籽粒中的分配比例增大,进而显著提高了产量,错株种植较对株种植2个品种平均增产3.8%—6.1%。错株种植在保证群体数量的前提下削弱了群体内个体植株间对光温资源的竞争,保证玉米个体发育潜力的充分发挥,使玉米群体与个体协调发展。【结论】错株种植能显著改善群体冠层结构,优化群体的光照条件,增强其光合性能及物质生产能力,提高玉米产量。在本试验条件下,综合分析认为,82 500株/hm~2密度条件下错株种植的模式表现最好,可为创建玉米高产栽培模式提供借鉴。     

扩行缩株对夏玉米群体冠层结构及产量的影响

【目的】探明不同密度下扩行缩株(扩行距缩株距)栽培模式对黄淮海夏玉米产量和群体结构的调控效应。【方法】2018—2019年以密植高产玉米品种郑单958为试验材料,设置3种行距,即60 cm(B1)、80 cm(B2)、100 cm(B3)等行距;2个种植密度,即67 500株/hm2(D1)和82 500株/hm2(D2),采用裂区设计形成不同的栽培模式。【结果】与D1密度相比,D2密度能显著提高夏玉米群体叶面积和光合势,改善群体的光能利用,增加群体的干物质积累量,促进产量的增加。不同种植密度条件下,扩行缩株对夏玉米群体结构的影响存在差异。在67 500株/hm2密度下,扩行缩株对产量的影响不显著,在82 500株/hm2密度下,B2处理较B1和B3处理2年平均增产9.45%和11.48%,主要是由于行粒数增加引起的穗粒数增加。在此密度下,B2处理较B1处理显著提高花后群体叶面积指数(LAI),显著延缓中下部叶片衰老,增加花后夏玉米群体光合势,茎叶夹角增大,叶向值减小,穗位叶层和底层透光率明显增加,消光系数减小,花后干物质积累量增加,花后干物质转移量降低。表明高密度条件下,80 cm扩行的等行距模式有利于构建高效的光合群体结构,延缓叶片衰老,增加夏玉米群体干物质生产与积累,从而提高产量。【结论】黄淮海平原夏玉米通过增加种植密度并适当扩行缩株可实现光能资源高效利用和产量协同提高,本试验条件下,推荐82 500株/hm2密度搭配80 cm等行距种植模式。     

不同栽培模式对春玉米茎秆特性、籽粒灌浆及产量的影响

以龙作2号为试验材料,以种植密度、化学调控、氮肥分期和耕作方式等为主要限制因子,分别设置基础栽培(ISP)、农户栽培(FP)、高产高效栽培(HH)和超高产栽培(SH)4种栽培模式,比较不同栽培模式对春玉米株高、穿刺强度、横折强度、叶面积指数、干物质积累和分配、灌浆动态及产量影响。结果表明,不同栽培模式间产量差异显著,ISP、FP、HH、SH产量分别达8.50、9.46、14.57、18.31 t·hm-2。与ISP相比,FP、HH、SH提高玉米叶面积指数、穿刺强度、横折强度、灌浆速率、灌浆持续时间和干物质积累量,增加穗重比例。与ISP相比,FP促进春玉米株高生长,HH、SH抑制株高生长。HH模式下产量与百粒重呈极显著正相关,产量与穗粒数呈显著正相关。ISP、FP模式下,产量与穗粒数、百粒重呈显著正相关。说明通过种植密度、氮肥分期、化学调控、耕作方式等关键栽培技术集成与优化,可增加春玉米茎秆特性、促进玉米灌浆动态,提高玉米产量,缩小产量差异。研究为缩小黑龙江春玉米产量差提供理论和试验依据。     

产量15 000 kgha-1以上夏玉米灌浆期间的光合特性

 【目的】探讨产量15 000 kgha-1以上夏玉米籽粒灌浆期的光合特性及其与产量形成的关系。【方法】在多年高产试验基础上，选用3个具有高产潜力的玉米杂交种，采用78 000株/ha的密度大田种植。以地上生物量及其分配、果穗叶的光合特征参数来评价产量15 000 kgha-1以上的夏玉米光合生理活性；以Richards模型拟合籽粒灌浆过程。【结果】3个玉米杂交种均可实现15 000 kgha-1以上的高产，以先玉335（XY335）产量最高。对籽粒产量形成的Richards解析表明，籽粒灌浆启动快且高灌浆速率持续时间和生长活跃期（50 d以上）长的杂交种更容易实现高产。产量15 000 kgha-1以上3个杂交种表现出灌浆前期净光合速率、PEPCase活性和RuBPCase活性较高，后期净光合速率、叶面积指数和可溶性蛋白含量下降缓慢的特点，整个灌浆期间叶绿素a/b比值始终较高。3个杂交种中XY 335叶片光合生理活性最高，净光合速率和叶面积的高值持续期分别达50 d和60 d以上。【结论】在玉米高产高密度栽培条件下，重视叶片的光合生理活性的改善可提高光能利用效率，维持较高灌浆速率和较长活跃生长期，实现15 000 kgha-1以上的高产目标。     

夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的影响

【目的】探明夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的调控作用,为生产中塑造高产高效根群结构,提高籽粒产量提供理论依据。【方法】以高产夏玉米品种郑单958和登海661为材料,采用土柱栽培方式,设置3个处理（不断根处理：CK,地下40 cm处断根：T-40,地下80 cm处断根：T-80）,于开花期进行断根,研究不同土层根系对地上部生长及产量形成的调控作用。【结果】0—40 cm土层根系对花后氮素积累和转运量影响最大,切断40 cm以下土层根系后植株吸收氮素能力显著降低,植株营养器官氮素向籽粒库的转运量增加。花后40 cm以下土层根系对叶片保绿性和光合性能影响显著,切断深层根系后玉米单株叶面积、叶绿素含量、净光合速率(Pn)和SOD活性显著降低,MDA含量升高,光合高值持续期缩短,单株生物量和籽粒产量显著下降;0—40 cm根系对产量影响最大,40—80 cm根系对穗粒数和千粒重有显著影响,80 cm以下土层根系对千粒重影响较为显著。【结论】高产栽培中促进根系下扎,保持深层根系活力可以防止玉米早衰,提高叶片光合能力和对氮素的吸收能力,有助于提高玉米单产。     

花期干旱胁迫对不同夏玉米品种花后干物质积累运转及产量的影响

【目的】明确花期不同程度干旱胁迫对夏玉米花后干物质运转的影响机制,为夏玉米抗旱栽培提供理论依据。【方法】于2018—2019年在人工控水条件下,以干旱敏感型品种伟科702（WK702）和耐旱型品种郑单958（ZD958）为供试材料,于玉米花期设4个干旱胁迫处理,分别为CK（对照,全生育期正常灌水）、T1（花前干旱胁迫）、T2（花后干旱胁迫）和T3（花期连续干旱胁迫）,探究花期不同程度干旱胁迫对玉米植株形态、叶面积指数、花后干物质积累分配及运转和籽粒产量的影响。【结果】花前干旱胁迫能抑制株高、穗位高、茎粗和叶面积的生长,而花后干旱胁迫的影响较小,但生育后期叶面积指数下降幅度较大。花期干旱胁迫不仅显著降低夏玉米花后干物质积累量（P<0.05,下同）,还抑制茎叶等营养器官干物质向籽粒的运转,降低干物质运转量、运转率及其对籽粒产量的贡献率,使成熟期干物质在籽粒中的分配比例减少。花前干旱胁迫对夏玉米穗长、穗粗、穗粒数和百粒重等穗部性状的影响大于花后干旱胁迫。花期干旱胁迫导致夏玉米籽粒产量显著下降,其中花期连续干旱胁迫籽粒产量降幅最大,花前干旱胁迫籽粒产量降幅大于花后干旱胁迫;ZD958在T1、T2和T3处理下的籽粒产量分别比对照下降20.1%、15.6%和35.9%,WK702分别比对照降低32.3%、19.3%和51.3%。【结论】花期干旱胁迫在不同程度上影响夏玉米的植株形态、有效光合面积、花后干物质积累与运转等,导致夏玉米产量显著降低,对干旱敏感型品种WK702花后干物质积累与运转的抑制高于耐旱型品种ZD958。     

灌溉与尿素类型对玉米花后穗位叶衰老、产量和效益的影响

 【目的】研究不同水分条件下,包膜控释尿素与常规尿素用量对玉米穗位叶衰老、产量和效益的影响。【方法】采用随机区组设计5个施氮水平和2个水分水平,研究不同类型尿素与水分耦合对玉米花后不同时期穗位叶含水量、净光合速率、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）和可溶性蛋白含量的影响,比较处理间的产量和经济效益差异,讨论花后穗位叶衰老与产量的关系。【结果】相同水分条件下,与常规尿素相比,开花期包膜控释尿素处理玉米穗位叶净光合速率较低,花后始终保持较高值,且越到后期优势越大。相同施氮水平下,与常规尿素相比,包膜控释尿素处理可显著提高玉米穗位叶含水量、SOD、POD和CAT酶活性,增加可溶性蛋白含量,降低MDA积累量,因而包膜控释尿素处理可显著提高玉米籽粒产量和经济效益;灌浆水有利于延缓穗位叶衰老,可显著提高籽粒产量和经济效益。由于包膜控释尿素成本较高,在灌浆水条件下施氮量较高时经济效益低于常规控释尿素。【结论】与常规尿素相比,包膜控释尿素与灌溉对籽粒产量和经济效益的耦合效应更显著,其原因是提高了叶片活性氧清除酶活性,增加了可溶性蛋白含量,降低了MDA的积累量,延缓叶片衰老和提高净光合速率,有利于高产。随着包膜控释尿素产量的增加和成本的降低,它在粮食作物生产上应用前景非常广阔。     

山东省冬小麦产量差与氮肥利用效率差形成机理解析

【目的】量化山东省冬小麦产量差及氮肥利用效率差,分析产量差和效率差之间的关系,明确环境、栽培条件及生理因素对产量差的贡献,探讨协同缩差增效的可能途径,为冬小麦产量差缩减和资源利用效率提升提供理论依据。【方法】本试验于2016—2020年在山东济宁、德州、烟台和淄博4市进行,综合肥料投入、播种密度和灌溉水平等管理措施,设置了超高产水平（SH）、高产高效水平（HH）、农户水平（FP）和基础产量水平（ISP）4种模式,定量分析不同产量水平冬小麦产量差和氮肥利用效率差,分析产量差和效率差之间关系,讨论产量差和效率差形成的影响因素及缩差增效的可能途径。【结果】当前山东冬小麦高产纪录与SH、SH与HH、HH与FP以及FP与ISP之间的产量差分别为2 729.1、674.3、1 042.9和4 349.8 kg·hm^-2,SH与HH、HH与FP之间的氮肥偏生产力差分别为-13.54和15.67 kg·kg^-1;产量和氮肥偏生产力之间存在着二次抛物线关系。当前降水、光温等不可控因素和肥水投入等可控因素对产量差的贡献率分别为31.16%和68.84%。结果显示,平均叶面积指数（MLAI）、平均净同化率（MNAR）、单位面积穗数（EN）和粒重（GW）差与SH和HH之间的产量差呈显著正相关关系;而收获指数（HI）、穗粒数（GN）和粒重（GW）差与HH和FP之间的产量差呈显著正相关。SH和HH处理较FP处理有更高的地上部生物量、单株分蘖数以及分蘖成穗率。【结论】当前山东省冬小麦农户产量只实现了最高纪录产量的64.34%,通过优化水肥投入量、提高追肥比例、增施有机肥和锌肥等栽培措施可使冬小麦产量差缩减23.46%,氮肥偏生产力提高56.99%。花后物质生产能力仍然是小麦产量提升的限制因素,在保证花后光合同化的同时,提高花前物质的再转运以提高收获指数是农户模式向高产高效发展的有效途径。