油-稻-稻三熟制下双季稻高产品种特征研究

【目的】在早稻-晚稻-套播早熟油菜（油-稻-稻）三熟制下,筛选生育期适宜的高产水稻品种,系统研究早、晚稻高产品种特征,以期为油稻稻三熟制下水稻高产品种的选育与栽培提供理论参考。【方法】以9个早稻品种和10个晚稻品种为材料,通过系统聚类分析和方差分析等方法对油稻稻三熟制下双季稻高产品种特征进行研究。【结果】（1）与低产和中产类型双季稻相比,高产类型双季稻有效穗数、结实率、千粒重、生育期差异不显著,但每穗粒数、总颖花量、产量及日均产量显著高于低产类型。（2）高产类型与低产及中产类型双季稻的分蘖增长率、分蘖下降率及高峰苗数差异不显著,但成穗率显著高于低产类型,高产类型分蘖呈稳增缓降的发展态势。（3）早稻抽穗期干物质量及各生育时期平均单茎干物质量不同类型间无显著差异,结实期与全生育期干物质量随产量水平的提高呈增加趋势,高产类型显著高于低产类型;晚稻各生育时期干物质量及平均单茎干物质量不同类型间差异较大,高产类型均显著高于低产类型,但与中产类型差异不显著;各产量类型品种收获指数差异不显著。（4）随产量水平的提高,双季稻抽穗期和成熟期群体叶面积（LAI）和单茎叶面积呈增加趋势,灌浆结实期叶面积下降率则呈降低趋势,高产类型与低产类型均存在显著差异;粒叶比随产量水平的提高而增大,其中早稻高产类型与低产类型差异显著,而晚稻差异不明显。【结论】在油稻稻三熟制条件下,高产类型双季稻具有分蘖力中等、成穗率较高、全生育期特别是花后干物质生产量及单茎干物质量大、中后期LAI及单茎叶面积较高、每穗粒数较多、总颖花量大、粒叶比协调和日产量高等基本特征。高产类型早稻品种生育期为105-110 d,日产量75-78 kg·hm^-2·d^-1,每穗粒数125-140粒,千粒重26-28 g;高产类型晚稻品种生育期约115 d,日产量77-81 kg·hm^-2·d^-1,每穗粒数140-160粒,千粒重24-28 g。     

双季晚稻甬优系列籼粳杂交稻超高产结构与群体形成特征

【目的】研究双季稻区晚稻季条件下,甬优系列籼粳杂交稻超高产结构与群体形成特征,以期为双季晚稻甬优系列籼粳杂交稻超高产栽培提供理论依据。【方法】以籼粳杂交稻有代表性的品种甬优538、甬优2640、甬优1538、甬优1540为试验材料,通过栽培措施的调控,形成超高产(≥10.50 t·hm-2)和高产(9.75 t·hm-2≤产量10.50 t·hm-2)群体,对产量及其结构、茎蘖动态、叶面积动态与组成、光合势、干物质积累、群体生长速率等方面进行系统比较研究。【结果】与高产群体相比,超高产群体表现穗数足、穗型大、群体颖花量多(50 000×104颖花/hm2以上)的显著特点,但结实率和千粒重略降低,差异不显著;群体茎蘖于生育前期稳步增长,至有效分蘖临界叶龄期达适宜穗数,高峰苗出现在拔节期,数量少,成穗率高(75%),此后群体下降平缓,至抽穗期达适宜穗数;群体叶面积指数前期增长相对较缓慢,最大值出现在孕穗期,为8.1左右,此后下降缓慢,抽穗期叶面积指数、有效叶面积率、高效叶面积率及粒叶比均极显著高于高产群体,成熟期叶面积指数仍保持在3.5以上;群体光合势生育前期较小,中后期较大,总光合势为580×104m2·d·hm-2以上,抽穗期至成熟期的光合势占总光合势的50.0%以上;群体拔节前干物质积累速度相对较缓,拔节后干物质积累速度较快,至抽穗期群体生物量为10.0 t·hm-2左右,抽穗后积累量亦高,至成熟期干物重达19.0 t·hm-2左右;有效分蘖临界叶龄期之前,超高产群体群体生长率较高产群体大,有效分蘖临界叶龄期至拔节期,超高产群体生长平稳,群体生长率较高产群体小,拔节以后,群体生长率极显著高于高产群体。【结论】超高产群体起点质量高,栽后分蘖早生快发,群体生长优势明显,特别是生育中后期光合生产能力强,物质积累多。超高产栽培水稻适宜产量构成应以足量穗数与较大穗型协调产出足够的群体颖花量,同时保持较高的结实率和千粒重。     

夏玉米产量与光温生产效率差异分析——以山东省为例

【目的】研究夏玉米各产量层次之间的物质生产及资源利用能力,量化山东省夏玉米籽粒产量与光、温资源利用效率的差异,明确农业生产条件和栽培措施对产量差及效率差的贡献率,探讨产量差、效率差协同缩减的可能性,为缩小夏玉米产量差距、提升资源利用效率提供理论依据。【方法】本试验于2017—2018年在山东省泰安、淄博和烟台3市进行,针对山东夏玉米生产调研出的问题,在同一地块采用综合管理模式,从合理密植、优化肥水、增产增效的角度设计了4种管理模式,模拟超高产水平（SH）、高产高效水平（HH）、农户水平（FP）和基础产量水平（CK）4个产量层次,定量分析不同产量层次之间的产量差及光温资源生产效率差。结合光温生产潜力分析和作物产量性能分析,探究产量差和效率差的影响因素及缩差增效途径。【结果】当前山东省夏玉米光温潜力与超高产水平、超高产水平与高产高效水平、高产高效水平与农户生产水平、农户生产水平与基础产量水平之间的产量差分别为5.85、0.82、1.90、1.35 t·hm ^-2,光能生产效率差分别为1.74、0.15、0.28、0.45 g·MJ ^-1,温度生产效率差分别为1.09、0.10、0.17、0.28 kg·hm ^-2·℃ ^-1;当前不可控因素对产量差和光、温生产效率差的贡献率分别为58.49%和66.09%,可控因素对产量差和光、温生产效率差的贡献率分别为41.51%和33.91%,地域差异因素对产量差、光能生产效率差和温度生产效率差的贡献率分别为1.98%、2.49%和3.24%;产量差与光温资源生产效率差之间有显著相关性;SH和HH处理较FP处理和CK有较高的地上部生物量、生育期平均叶面积指数（MLAI）和冠层光能截获率。 【结论】当前山东省夏玉米农户生产水平与光温潜力水平之间的产量差、光能生产效率差、温度生产效率差分别为8.56 t·hm ^-2、2.17 g·MJ ^-1、1.35 kg·hm ^-2·℃ ^-1,产量与光、温资源利用效率仍有较大的提升空间。玉米籽粒产量差和光、温资源利用效率差显著相关,在现有农户管理措施的基础上,应用高产高效管理模式（种植密度增加1.5×10 ⁴株·hm ^-2,适当增加施肥量,将一次性施肥改为于播种期、大喇叭口期、开花期和乳熟期采用水肥一体化方式分次施肥）能够缩小产量差距1.90 t·hm ^-2,提高光、温资源生产效率14.74%和14.41%,是协同缩差增效的有效技术途径。     

高产小麦品种植株干物质积累运转、土壤耗水与产量的关系

【目的】通过明确不同产量水平小麦品种植株干物质积累运转、土壤水分消耗与籽粒产量形成的关系,挖掘小麦品种生产潜力,为小麦产量提升提供依据。【方法】本试验于2016—2018年在山西省洪洞县进行,选择4个不同产量水平小麦品种（烟农999、山农29、邯农1412和良星67）,比较品种间植株干物质积累运转、土壤耗水的差异及其与产量形成的关系,揭示品种间产量和水分利用效率存在差异的原因。【结果】连续2年烟农999、山农29产量高于9 000 kg·hm^-2,达到超高产水平,邯农1412产量均高于8 000 kg·hm^-2,达到高产水平,而良星67产量低于7 500 kg·hm^-2,未达到高产水平。较良星67,3个高产品种提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期、开花期—成熟期各阶段干物质积累量,分别达12%—57%、5%—62%、11%—47%,显著提高了花前干物质运转量、花后干物质积累量,分别达1%—85%、11%—48%;提高了生育期总耗水量,达17%—29%,显著提高了花前2个阶段耗水量,分别达11%—41%、8%—32%;最终,提高穗数7%—24%、穗粒数4%—13%、千粒重1%—9%,产量20%—37%,水分利用效率2%—14%。较高产品种邯农1412,超高产品种烟农999显著提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期干物质积累量和花前干物质运转量,分别达32%—33%、41%—55%、49%—50%,提高了花前2个阶段耗水量,分别达5%—7%、3%—9%,提高穗数8%—16%、穗粒数5%—6%,产量10%—11%;山农29显著提高了花后干物质积累量,达13%,显著提高了花后耗水量,达6%—26%,千粒重提高4%—6%,产量提高5%—6%。2个试验年度4个小麦品种的相关分析表明,花前2个阶段耗水量与花前干物质运转量显著相关,花前干物质运转量与穗数、产量显著相关;花后耗水量与花后干物质积累量显著相关,花后干物质积累量与千粒重、产量显著相关。此外,3个高产品种较良星67,每多消耗1 mm土壤水分可增产16—40 kg·hm^-2·mm^-1,且超高产品种土壤耗水对籽粒产量的贡献更大,其水分利用效率较高产品种提高6%—22%。【结论】3个高产品种提高了花前干物质运转量和花前2个阶段耗水量,有利于优化产量构成因素,实现增产、增效。然而不同小麦品种高产途径亦有所差异,烟农999由于生育前期利用土壤水分能力强,促进花前干物质向籽粒运转,通过提高穗数和穗粒数实现超高产;山农29由于生育后期利用土壤水分能力强,促进花后干物质积累,通过提高千粒重实现超高产。     

再生稻和双季稻田CH4排放对比研究

【目的】 为了探索生态可持续的稻作模式,对比研究了长江中下游地区双季稻和再生稻稻作模式的产量潜力和CH₄排放特征,以此为选取绿色、生态经济可持续的稻作模式提供科学依据。【方法】 于2017—2018年依托湖南省益阳市大通湖区宏硕生态农业农机合作社科研基地,设置了双季稻和再生稻2种模式,对比分析了产量潜力、稻田生育期间CH₄排放动态和稻田生态系统CH₄季节性累积排放规律以及评估了单位产量稻田CH₄排放。【结果】 试验期间,从产量方面来看,双季稻早稻产量为7.37 t·hm ^-2,再生稻头季产量为8.84 t·hm ^-2,头季相比早稻增产19.95%。双季稻晚稻产量为6.82 t·hm ^-2,再生稻再生季产量为3.39 t·hm ^-2,再生季相比晚稻减产50.29%。综合两季,双季稻总产量为14.19 t·hm ^-2,再生稻总产量为12.22 t·hm ^-2;从生育期间CH₄排放动态来看,双季稻在分蘖期和齐穗期左右排放较强峰值,再生稻除了在分蘖期和齐穗期有较强的排放以外,其在施用促芽肥时也出现了小峰值。但总体双季稻的排放范围（- 0.06—1.30 μmol·m ^-2·s ^-1）要高于再生稻的排放范围（- 0.01—0.70 μmol·m ^-2·s ^-1）;从稻田CH₄季节性累积排放来看,双季稻CH₄累积排放要高于再生稻。再生稻头季累积排放范围在23.90—266.59kg·hm ^-2,再生季累积排放范围在0.00—46.14 kg·hm ^-2。双季稻早稻季节累积排放范围在为35.57—251.29kg·hm ^-2,晚稻季节累积排放范围在为10.74—321.59 kg·hm ^-2。双季稻CH₄季节累积排放A-B（两叶一心至分蘖后期）段>B-C（分蘖后期至齐穗期）段>C-D（齐穗期至成熟期）段,且全生育期双季稻累积排放达922.35 kg·hm ^-2。再生稻CH₄累积排放B-C段>A-B段>C-D段,且全生育期CH₄累积排放为609.74 kg·hm ^-2,即相比对照双季稻,再生稻CH₄累积排放降低了33.89%;最后通过评估单位产量CH₄排放可知,早稻单位产量CH₄排放为0.069 kg·kg ^-1,头季单位产量CH₄排放为0.062 kg·kg ^-1,头季相比早稻减少了10.14%;晚稻单位产量CH₄排放为0.061 kg·kg ^-1,再生季单位产量CH₄排放为0.018 kg·kg ^-1,再生季相比晚稻降低了70.49%。综合两季,双季稻单位产量CH₄排放为0.065 kg·kg ^-1,再生稻单位产量CH₄排放为0.050 kg·kg ^-1,再生稻相比双季稻降低了23.08%。 【结论】 从单位产量下CH₄排放角度来看,在长江中下游双季稻的主产区扩大种植再生稻是为良策。     

机插栽培籼杂交稻的日产量及与株型的关系

【目的】探讨日产量作为中籼杂交稻机插栽培品种筛选指标的可行性,系统研究中籼杂交稻品种株型特征及与日产量的关系,筛选出适宜四川地区机插栽培的高产品种,以期为中籼杂交稻机插高产栽培和育种工作提供理论和实践依据。【方法】 以34个中籼杂交稻品种为材料,采用单因素随机区组田间试验收集数据,通过聚类分析、方差分析等方法对机插栽培下中籼杂交稻品种的株型特征及日产量进行研究。【结果】（1）机插栽培不同水稻品种全生育期、日产量及产量差异较大,以2017年为例,供试品种全生育期为141—168 d,以154—164 d的品种为主,占供试品种的82.4%;产量变幅为10 261.05—13 099.34 kg·hm ^-2,天优华占产量最高,宜香3728最低,产量在11 110.90—12 827.15 kg·hm ^-2范围内的品种占供试品种的76.5%;供试品种的日产量主要分布在67—80 kg·hm ^-2·d ^-1,占供试品种的82.4%,天优华占、繁优609和晶两优534日产量较高,均超过80 kg·hm ^-2·d ^-1,但仅占供试品种的8.8%。（2）聚类分析显示,高日产量类型品种占总数的29.4%;中日产量类型占总数的38.2%;低日产量类型占总数的32.4%。（3）与低日产量类型品种相比,高日产量类型品种具有较高的每穗粒数和群体颖花量,且有效穗充足,结实率较高,故其产量较高。（4）不同类型品种株型特征差异较大,相关分析表明株高、秆长、N3节间长、N4节间长、穗长与日产量呈显著或极显著负相关,着粒密度与日产量呈极显著正相关。【结论】 日产量可以作为中籼杂交稻机插栽培品种筛选的重要指标之一,日产量较高的品种,其机插适应性较强。株高、秆长适宜,第三、四节间长较短,着粒密度高是高日产量品种的重要株型特征。此外,适宜四川地区机插的中籼杂交稻品种还具有全生育期适中、穗足粒多、群体颖花量和结实率高的基本特征。综合来看,天优华占、繁优609、晶两优534、Y两优1号、C两优华占及F优498是适宜在四川地区机插种植的品种。     

基于机器学习的滴灌玉米光合响应特征

【目的】提出一种优化模型精度的机器学习网格搜索方法,解决滴灌玉米光合响应曲线模型参数确定难、精度低等问题,为滴灌玉米光合生理机制及光合响应特征提供新思路。【方法】2017年和2018年以宁夏玉米主栽品种（TC19）为试验材料,设置6个施钾水平（0（K0）、90 kg·hm ^-2（K1）、180 kg·hm ^-2（K2）、270 kg·hm ^-2（K3）、360 kg·hm ^-2（K4）、450 kg·hm ^-2（K5））,使用Li-6400XT光合仪测定不同钾肥水平下玉米吐丝期光响应曲线。运用机器学习网格搜索法和非线性回归分析法对基于直角双曲线修正模型的光响应曲线进行拟合。选取决定系数（R ²）、均方根误差（RMSE）及平均绝对误差（MAE）对模型精度进行评价。【结果】在玉米吐丝期,叶片光合参数Pn、Tr和Gs随施钾量的增加呈先增大后减小的趋势。拟合评价结果表明,在K0和K1处理下机器学习方法计算效果优于传统方法,R ²均大于0.991,RMSE均小于1.487,MAE均小于1.350。在K2—K5处理下,2种方法拟合效果相当,R ²均大于0.993,RMSE均小于0.952、MAE均小于0.860。最优拟合方法（网格搜索法）对光响应特征参数计算结果表明,α、Pn_max、Rd、LSP和LCP的变化趋势与其光合参数相似。在施钾量为360 kg·hm ^-2（K4）时,各光响应特征参数均达到最大,在450 kg·hm ^-2（K5）时出现光抑制现象。【结论】基于机器学习的网格搜索法可准确地拟合宁夏滴灌玉米光响应特征,且施钾量为360 kg·hm ^-2时玉米光合性能达到最佳。     

宁夏引黄灌区春小麦氮磷钾需求及化肥减施潜力

【目的】明确宁夏引黄灌区春小麦氮、磷、钾肥的施用现状及需求情况,为合理施肥和科学减施化肥提供理论依据。【方法】通过农户调查和田间小区试验,分析宁夏引黄灌区春小麦产量水平及氮、磷、钾肥施用情况,阐明不同氮、磷、钾水平对春小麦产量构成及氮、磷、钾养分需求的影响。【结果】农户调查结果表明,宁夏引黄灌区春小麦产量平均为（6 985±867）kg·hm ^-2,偏高产及高产农户比例达82.7%;随着产量水平提高,氮、磷肥施用量和过量施肥量均呈降低趋势,钾肥施用量总体不足。平均来看,氮、磷、钾施用量分别为294、162和49 kg·hm ^-2;97.1%的农户氮肥投入过量,过量施氮量为69—114 kg·hm ^-2;20.5%的农户磷肥投入过量,过量施磷量为18—42 kg·hm ^-2;钾肥投入总体不足,比推荐施钾量少30—51 kg·hm ^-2。氮肥试验结果表明,当施氮量在120—240 kg·hm ^-2时,地上部生物量、籽粒产量、收获指数、穗粒数均显著增加,并在施氮量180 kg·hm ^-2时达到最高,此时籽粒吸氮量、吸磷量和吸钾量亦达到最大,分别为168.2、23.9和23.2 kg·hm ^-2;随施氮量增加,氮收获指数无显著变化,平均值为56.5%,磷收获指数呈增加趋势,钾收获指数表现为下降趋势。施氮180 kg·hm ^-2时,春小麦氮素需求量达45.8 kg·Mg ^-1,比对照增加19.6%;磷需求量从不施氮的6.0 kg·Mg ^-1显著降到高量施用氮肥（240 kg·hm ^-2）的5.3 kg·Mg ^-1,而钾需求量则从42.6 kg·Mg ^-1增加到49.7 kg·Mg ^-1。磷肥试验结果显示,施用磷肥时春小麦千粒重和收获指数明显增加,但地上部生物量和穗粒数均明显降低,因此籽粒产量无明显差异,平均为5 446 kg·hm ^-2。施用磷肥可显著提高籽粒吸氮量、氮素收获指数和氮素需求量,平均值分别为141.6 kg·hm ^-2、54.5%和25.9 kg·Mg ^-1,分别比不施磷肥提高28.6%、27.9%、26.2%;施用磷肥亦可促进磷素向籽粒转移并提高磷收获指数,籽粒吸磷量和磷收获指数分别比不施磷肥提高15.9%和15.2%,磷需求量呈增加趋势,但未达显著水平。 钾需求量随施磷量增加显著降低,从不施磷的68.1 kg·Mg ^-1降到施磷120 kg·hm ^-2的49.7 kg·Mg ^-1。钾肥试验结果发现,施钾量对生物量,籽粒产量,收获指数,每公顷穗数,籽粒氮、磷、钾含量均无显著影响,但高量施钾（75 kg·hm ^-2）可显著减少穗粒数,增加千粒重和氮、磷、钾收获指数,穗粒数比对照下降9.1%,千粒重比对照增加7.6%,氮、磷、钾收获指数分别可达57.2%、73.5%、7.3%。施钾60 kg·hm ^-2时,氮、磷、钾需求量均达最高,分别为55.3、5.5、57.6 kg·Mg ^-1,而高量施钾（75 kg·hm ^-2）时,氮和钾需求量显著降低20.6%和13.7%。可见适量施钾可提高氮、钾需求量,而高量施钾则降低氮、钾需求量。【结论】减少氮肥、调控磷肥、适当增加钾肥依然是宁夏引黄灌区春小麦化肥结构调整的主要方向。春小麦氮需求量为38.3—57.2 kg·Mg ^-1,在适量施用氮、磷、钾肥时可显著增加;磷需求量为5.1—6.0 kg·Mg ^-1,随氮肥用量增加而降低,对磷、钾肥无显著响应;钾需求量为42.6—68.1 kg·Mg ^-1,随施氮量增加呈升高趋势,随施磷量增加呈降低趋势,在高量施钾时显著降低。推荐氮肥适宜用量为120—180 kg·hm ^-2,比农户平均施氮量减少25%—60%;磷肥用量在48—96 kg·hm ^-2时,更有利于稳定春小麦产量并促进氮、磷向籽粒的转移,比农户平均用量减少40.7%—70.3%;钾肥用量在0—60 kg·hm ^-2时可稳产增质,在现有施肥水平上适量增加即可。     

综合农学管理模式对春玉米产量和养分累积特征的影响

【目的】 研究综合农学管理模式下春玉米产量及开花前后植株养分累积与转运特征,旨在为春玉米高产高效生产提供理论和技术支持。【方法】 试验于2009—2011年在吉林省公主岭市铁北区进行,以先玉335为供试材料,在大田条件下设置5种不同农学管理模式,即无肥区（CK）、农户习惯模式（FP）、综合农学管理模式1（Opt-1）、综合农学管理模式2（Opt-2）、综合农学管理模式3（Opt-3）,通过3年定位试验,系统监测不同生育时期植株氮、磷、钾养分吸收与累积特征,重点对开花前后春玉米干物质及氮磷钾养分累积与转运特征进行比较研究。【结果】 合理增密、平衡施肥和深松作业是春玉米获得高产的关键措施。5种模式间以Opt-3最优,与农户习惯模式（FP）相比,Opt-3产量和干物质累积量增幅分别为13.9%和22.4%,其增产贡献主要来自于收获穗数（较农户模式增加34.3%）。在与FP处理化肥投入量基本一致的情况下,Opt-3处理下植株氮、磷、钾累积量分别增加9.5%、28.1%和23.9%,氮、磷、钾素转运效率分别增加47.7%、21.7%和45.0%,氮肥偏生产力增加14.0%,磷肥偏生产力增加4.4%。与Opt-1模式相比,Opt-3处理主要通过增加密度实现了产量的进一步提升（较Opt-1种植密度增加10 000株/hm ²,增产56—346 kg·hm ^-2）;与Opt-2模式相比,Opt-3主要通过肥料的进一步优化实现了效率的提升（较Opt-2氮肥农学利用率提高29.5%）。通过肥料成本核算,Opt-3处理较FP处理增加收益2 218元/hm ²,较Opt-1处理增加收益290元/hm ²,较Opt-2处理节约成本367元/hm ²。【结论】 合理增密至70 000株/hm ²、优化化肥用量（N 225 kg·hm ^-2-P₂O₅ 90 kg·hm ^-2-K₂O 90 kg·hm ^-2）和施用时期、增施有机肥（15 000 kg·hm ^-2）、补充中微肥（150 kg·hm ^-2）,并结合土壤深松是较为优化的综合农学管理模式,可以实现东北中部春玉米产量和效率的协同提升。     

施氮量对黄土高原旱地冬小麦产量和水分利用 效率影响的整合分析

【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得82篇大田试验文献,包含355个独立研究的1 169组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为66.09%和72.38%（P＜0.05）。施氮后西北部产量相对增长率（69.27%）高于东南部,水分利用效率增长率（65.53%）低于东南部;西北部在施氮量212 kg·hm ^-2时产量达到最高,东南部需多施15 kg·hm ^-2才能获得最高产量;西北部施氮232 kg·hm ^-2时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施氮224 kg·hm ^-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率（79.12%,75.00%）均高于＞10℃地区;年均温＞10℃地区施氮189 kg·hm ^-2和187 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年均温≤10℃地区施氮225 kg·hm ^-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮239 kg·hm ^-2时达到最高。施氮后在年均降水≤600 mm地区产量相对增长率（70.48%）更显著,而水分利用效率则在年均降水＞600 mm时更显著;年均降水≤600 mm地区在施氮量235 kg·hm ^-2和244 kg·hm ^-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水＞600 mm地区实现高产的施氮量为250 kg·hm ^-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下,产量和水分利用效率的相对增长率（78.24%, 86.55%）均高于＞12 g·kg ^-1条件,前者在施氮量226 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为163 kg·hm ^-2和175 kg·hm ^-2。【结论】在黄土高原,冬小麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为227 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2;年均温＞10℃地区合理施氮量为187 kg·hm ^-2,年均温≤10℃地区为239 kg·hm ^-2;年均降水＞600 mm地区合理施氮量为250 kg·hm ^-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm ^-2;耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm ^-2,高于12 g·kg ^-1时则为163 kg·hm ^-2。     

氮肥缓速配施对机插杂交稻氮素利用特征的影响

【目的】探索在西南稻区,钵苗机插和氮肥缓速配施能否发挥杂交籼稻的大穗优势获得高产,以及钵苗机插杂交稻在氮肥缓速配施下的氮素吸收利用特征,为我国杂交水稻育插秧节肥丰产技术的应用提供理论和实践依据。【方法】本试验采用二因素裂区设计,主区为钵苗机插和毯苗机插2种机插方式,分别记为M₁和M₂;副区为4种氮肥管理模式,分别是N₁（100%缓释肥一次基施）,N₂（70%缓释肥+30%尿素一次基施（缓速基施））和N₃（70%缓释肥做基肥+30%尿素做穗肥（缓基速追））,其中,施肥处理的总施氮量均为150 kg·hm^-2,另设一个不施氮肥的处理作为对照,记为N₀;以F优498为试验材料,以毯苗机插和缓释肥一次基施为参照,研究钵苗机插和氮肥缓速配施下的杂交籼稻氮素吸收利用特征。【结果】与毯苗机插相比,钵苗机插杂交籼稻拔节至抽穗阶段的氮素吸收速率显著加快了0.49—1.33 kg·hm^-2·d^-1,抽穗至成熟阶段的茎叶氮素转运量、转运率以及氮素转运对穗部的贡献率均显著提高,抽穗期和成熟期植株的氮素吸收量分别显著提高了12.63%和5.20%;干物质、稻谷生产效率和氮素收获指数分别提高了8.19—11.39、0.66—5.72和5.41—6.42个百分点;氮肥农学利用率、生理利用率和偏生产力平均分别提高了12.62%、11.94%和8.69%,有效穗数和每穗粒数也显著提高,2016年和2017年的平均产量分别提高了1 042.4 kg·hm^-2和722.3 kg·hm^-2（增产幅度分别达到10.30%和7.2%）。在钵苗机插下,与缓释肥一次性基施相比,缓速基施降低了抽穗期和成熟期的氮素积累量,加快了播种至拔节阶段的氮素吸收速率和积累量,但拔节至抽穗阶段显著降低,造成氮肥回收利用率和生理利用率明显降低,此外,它还降低了每穗粒数和单位面积颖花数,导致2年的平均产量下降了3.66%;而缓基速追在抽穗期和成熟期氮素积累量分别提高了2.34%和1.80%,拔节至抽穗阶段氮素吸收速率和吸收量分别提高了0.60 kg·hm^-2·d^-1和18.01 kg·hm^-2,氮肥回收利用率提高了2.84个百分点,农学利用率、生理利用率和偏生产力分别提高了12.54%、7.91%和52.55%,其每穗粒数和单位面积颖花数也得到了显著提高,最终产量显著提高了4.61%。【结论】 钵苗机插杂交籼稻在氮素利用效率方面比毯苗具有明显优势,而且采用“缓基速追”的施肥方式,能进一步提升钵苗机插杂交籼稻氮素的吸收与转运能力,进而提高了产量。     

长江下游稻区不同类型双季晚粳稻产量与生育特性差异

【目的】明确不同类型粳稻在长江下游作双季晚稻种植的产量和生育特性,为筛选适宜长江下游双季晚粳品种提供理论依据。【方法】2017—2018年在浙江省杭州市中国水稻研究所实验农场,以高产晚籼稻品种（IR）为对照,并选择大面积应用的常规粳稻（IJR）、杂交粳稻（HJR）和籼粳杂交稻（IJHR）品种,研究比较晚季温光条件下常规粳稻、杂交粳稻、籼粳杂交稻和晚籼稻在产量、生育期以及温光资源配置上的差异。【结果】（1）籼粳杂交稻产量（8.3—10.0 t·hm ^-2）显著高于其他晚稻类型,分别增产2.9%—29.3%（晚籼稻）,30.9%—35.3%（常规粳稻）和13.4%—14.0%（杂交粳稻）;常规粳稻产量最低,较晚籼稻分别减产24.0%（2017年）和1.2%（2018年）;而杂交粳稻与晚籼稻产量差异随年份不同而不同。与晚籼稻相比,籼粳杂交稻有效穗少、穗型大、库容高、千粒重和结实率相似;而常规/杂交粳稻则表现为有效穗近似,千粒重大,穗型小。全生育期总体上表现为籼粳杂交稻>杂交粳稻>常规粳稻>籼稻。与籼稻相比,粳型（籼粳杂、常规和杂交粳稻）水稻营养生长期变化较小;穗发育期略有缩短（1—6 d）,而灌浆期显著延长（12—22 d）;全生育期温光资源积累量显著提高,其中主要贡献来自灌浆期的延长。（2）利用主成分分析（PCA）,将供试双季晚稻产量构成与生育特性降维为主成分一（穗粒型因子,37.7%）和主成分二（生育期因子,24.7%）。结果表明籼粳杂交稻为少穗多粒、长灌浆期;晚籼稻为穗粒兼顾、短灌浆期;常规和杂交粳稻的品种特征无显著差异,均为多穗少粒、长灌浆期。（3）相关分析表明,双季晚粳稻产量与每穗粒数（R ²=0.607,P<0.001）、库容（R ²=0.779,P<0.001）和灌浆期（R ²=0.505,P<0.001）呈极显著正相关关系。此外,与双季晚籼稻相比,双季晚粳稻产量对环境变化较敏感,品种间、年度间变异系数较大,这就需要品种的属地化和因种栽培。【结论】双季晚稻“籼改粳”最主要的优势在于延长灌浆期,从而提高全生育期温光资源积累量。与其他类型水稻相比,籼粳杂交稻产量高,表现为大穗型、高库容及长灌浆期,更适宜于长江下游双季晚稻种植。选用籼粳杂交稻,对于提高双季晚稻产量和温光资源利用率、保证双季稻生产安全性具有十分重要的意义。     

基于产量和养分含量的旱地小麦施磷量和土壤有效磷优化

【目的】 探讨长期定位施磷条件下小麦产量、土壤有效磷水平及籽粒养分含量变化,为旱地小麦合理施用磷肥,提高产量、改善品质提供理论依据。【方法】 基于2004年在黄土高原开始的长期定位试验,于2014—2015、2015—2016和2016—2017连续3年取样,研究不同施磷量对小麦产量,生物量,产量构成,籽粒氮、磷、钾含量,土壤有效磷含量及磷吸收利用的影响。【结果】 与不施磷相比,长期施磷使小麦产量平均提高67%,生物量提高58%,穗数和穗粒数分别增加64%和8%,而千粒重降低7%。施磷量与小麦产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6 465 kg·hm ^-2的施磷量为144 kg P₂O₅·hm ^-2。籽粒氮含量随施磷量增加而降低,磷和钾含量随施磷量增加而提高。土壤有效磷含量与施磷量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期有效磷含量分别为16.9和20.4 mg·kg ^-1。磷吸收利用效率随施磷量增加而降低,施磷量提高50 kg P₂O₅·hm ^-2,需磷量增加0.4 g·kg ^-1,磷收获指数降低1.3%,生理效率降低45.1 kg·kg ^-1。【结论】 综合考虑小麦的籽粒产量和关键养分含量,研究区域旱地小麦应以95%的最高产量为实际生产目标,施磷量为94 kg P₂O₅·hm ^-2,播前土壤有效磷为12.0 mg·kg ^-1,成熟期为13.8 mg·kg ^-1。     

中国再生稻的产量差及影响因素

【目的】阐明再生稻的产量差及影响因素,为揭示其生产潜力和制定高产高效栽培措施提供科学依据。【方法】从中国知网和Web of Science两个数据库,分别以“再生稻产量、品种、施肥、种植密度、留桩高度、种植方式和收割方式”和“ratoon rice,variety,fertilizer and China”为关键词检索,共收集目标文献119篇。总结再生稻头季、再生季和两季总的产量潜力和产量差,通过分析品种、施肥、种植密度、留桩高度、种植方式和收割方式对再生稻产量的影响,阐明再生稻产量差的影响因素及缩小产量差的途径。【结果】当前我国再生稻头季、再生季和两季总的产量潜力分别为11.65、6.90和17.10 t·hm ^-2,总样本平均产量仅分别实现了产量潜力的71%、53%和68%。籼稻和杂交稻的再生稻产量分别比粳稻和常规稻增产24%—19%和18%—8%;头季的最优施肥量约为N 168 kg·hm ^-2,P₂O₅ 123 kg·hm ^-2,K₂O 124 kg·hm ^-2;再生季的最优施肥量约为N 145 kg·hm ^-2,P₂O₅ 50 kg·hm ^-2,K₂O 200 kg·hm ^-2。再生稻头季的适宜种植密度为22.4—29.1万穴/hm ²;适宜留桩高度为40—50 cm;手栽种植利于再生季产量的提高因而总产量也最大;人工收割比机械收割的再生季产量高12%,虽然机种机收会减少产量,但差异不显著。【结论】我国再生稻头季、再生季及两季总产量的增产潜力分别为3.38、3.27和5.41 t·hm ^-2。合适的品种、肥料管理、种植密度、留桩高度、种植和收割方式可以缩小产量差,其中品种以籼稻和杂交稻为主;优化施肥量可以使头季和再生季分别增产9%和22%,优化种植密度则分别增产8%和17%;适宜的留桩高度为40—50 cm;机种机收更符合轻简化现代农业的需求。     

生物炭与无机氮配施对稻田温室气体排放及氮肥利用率的影响

【目的】生物炭作为比表面积大、富含有多种营养元素的一种物质已被广泛应用于农业生产。弄清生物炭与化肥氮配合施用对稻田温室气体排放和氮肥利用率的综合影响,为合理使用生物炭提供科学依据。【方法】在武穴市花桥镇进行两年大田试验,设置4个处理,即不施氮肥（CK）、常规施氮（180 kg·hm ^-2）（IF）、常规施氮+10 t·hm ^-2生物炭（IF+C）、减氮30%+10 t·hm ^-2生物炭（RIF+C）。采用静态箱-气相色谱法对2018和2019年水稻生长季节稻田CH₄和N₂O排放通量进行监测,并测定水稻产量,探讨生物炭配施不同量无机氮对稻田CH₄和N₂O排放、水稻产量以及氮肥利用率的影响。【结果】（1）稻季CH₄和N₂O排放呈现明显的季节性变化规律。CH₄排放峰值主要出现在分蘖期和齐穗期,N₂O排放峰值主要出现在氮肥施用和排水后。2018和2019年稻季各处理CH₄排放通量分别为0.01—48.97 mg·m ^-2·h ^-1和0.36—18.08 mg·m ^-2·h ^-1,N₂O排放通量分别为-0.002—0.17 mg·m ^-2·h ^-1和0.01—0.28 mg·m ^-2·h ^-1。2018年各处理CH₄和N₂O的平均排放通量分别为6.17—7.16 mg·m ^-2·h ^-1和0.02—0.04 mg·m ^-2·h ^-1,2019年的分别为5.16—5.83 mg·m ^-2·h ^-1和0.05—0.08 mg·m ^-2·h ^-1。（2）与CK相比,无机氮肥的施用对CH₄排放没有影响,但显著提高了N₂O排放,增幅为32.6%—113.0%。与IF处理相比,生物炭与无机氮配施（IF+C、RIF+C）显著降低N₂O排放,在2018年降幅为33.4%—43.1%,2019年为37.0%—39.5%,但对CH₄排放的影响不显著,因此对全球增温潜势的影响不显著。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间CH₄和N₂O排放差异不显著。CH₄排放是综合增温潜势（GWP）的主要贡献者,对GWP的贡献达84.4%—95.2%。（3）氮肥施用显著提高水稻产量,增幅达4.0%—6.0%。与IF处理相比,生物炭处理（IF+C、RIF+C）显著增加水稻产量,增幅达9.9%—11.9%。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间水稻产量差异不显著。与IF处理相比,IF+C、RIF+C处理氮肥利用率显著增加了7.7%—8.1%,且RIF+C的氮肥偏生产力两年分别增加了57.1%、52.3%。【结论】减氮30%配施生物炭能有效地降低稻田N₂O排放、增加水稻产量、提高氮肥利用率,是一项可持续的农艺措施。但生物炭对稻田温室气体减排的效应还要进一步研究探讨。     

江苏省水稻减肥增产的潜力与机制分析

【目的】 明确当前江苏省水稻种植区域的施肥现状与问题,定量研究化学氮肥减量对水稻产量形成和氮素吸收利用的影响,以评估氮肥减量优化在水稻生产中的适用性。【方法】 以江苏省为研究对象,通过对1 502家农户进行调查,分析水稻施氮量（化肥氮）、产量与氮效率（氮肥偏生产力）现状。同时结合文献检索获得的 49篇大田试验文献共 195 组试验数据,采用整合分析方法（Meta-analysis）,定量分析氮肥减量对水稻产量形成和氮素吸收利用的影响特征。【结果】 农户调研数据表明,江苏省农户水稻生产的平均产量、氮肥用量和氮肥偏生产力分别为8 273 kg·hm ^-2、358.10 kg·hm ^-2和 25.12 kg·kg ^-1。文献数据整合分析表明,在江苏地区,与传统/常规施氮相比,氮肥减量显著降低植株氮素吸收量（-5.8%—-14.0%）,在一定程度上抑制了穗数的产生（-2.09%—-5.46%）,同时通过增加穗粒数（3.96%—6.79%）、结实率（2.00%—3.88%）以及千粒重（0.89%—2.10%）来提高水稻产量（2.8%—5.7%）和氮肥偏生产力（52.4%—77.0%）。氮肥减量优化下,籼稻的产量与氮效率的提升效果优于粳稻。减量方式以氮肥减量后进行合理养分运筹同时增施有机肥（秸秆）对水稻增产增效的效果最显著。 减量比例以≤25%最佳。高基础地力条件下更有利于在保证水稻产量的前提下实现氮肥减量。综合分析得出,江苏省水稻的氮肥减量可以通过调控运筹与增施有机肥实现,其推荐减量空间为31%,其中基、蘖肥是其主要的减量方向。 【结论】 江苏省水稻化学氮肥减量可行,基肥与分蘖肥为主要的减量方向。将氮肥减量控制在31%以内,同时进行优化管理,能够合理调控水稻各产量构成因素,实现水稻增产增效。     

长期施肥下华北潮土生产力演变及影响因素分析

【目的】华北潮土区是我国小麦和玉米的主产区。明确潮土生产力的变化规律,探明影响潮土生产力的主要因素,为潮土的作物增产和可持续发展提供理论依据。【方法】以国家级潮土长期定位监测点位为平台,利用时间趋势分析和中值分析方法分别总结其生产力和土壤肥力因素在不同监测时期变化趋势;并运用逐步回归和通径分析方法分析作物产量的影响因素。【结果】近31年来常规施肥下华北潮土生产力监测结果显示,整个监测期间小麦产量呈上升的趋势,小麦产量均值为6 443 kg·hm ^-2。1988—1993 年小麦平均产量为2 814 kg·hm ^-2,2014—2018 年小麦平均产量为 6 902 kg·hm ^-2,较监测初期（1988—1993）提高 145%,年均增长132 kg·hm ^-2。常规施肥区玉米产量随时间显著升高,1988—1993 年玉米平均产量为2 667 kg·hm ^-2,2014—2018 年玉米平均产量为8 267 kg·hm ^-2,较监测初期（1988—1993年）提高 210%,年均增长 180 kg·hm ^-2。玉米产量及增产效果明显高于小麦。华北潮土区土壤地力对小麦和玉米产量的平均贡献率分别为 48% 和 51% 。施肥量与作物增产量呈显著正相关的关系。随着施肥年限的增加,作物产量的可持续性也在增加。逐步回归和通径分析的结果表明,土壤有效磷为影响整体作物产量的主要因子。对小麦产量具有直接作用的因素顺序依次为有机质、施氮量、施钾量,玉米产量直接作用的因素是全氮、有效磷、施氮量、施磷量。【结论】从整个监测时期来看,潮土生产力在监测后期得到了明显的改善,土壤生产力主要受氮肥、有机质、有效磷等因素影响较大。因此潮土区生产力的提高需要地力的提升和肥料的科学施用。