吐丝期自然干旱条件下灌水和施氮对玉米产量及氮素吸收的影响

设置大田试验,利用吐丝期自然干旱胁迫研究灌水(自然干旱、灌水30 mm、灌水60 mm,分别为W0、W1和W2)和施氮(0、100、200、300 kg/hm~2,分别为N0、N1、N2、N3)对玉米产量、干物质累积与分配、氮素吸收与利用的影响及其耦合效应,并探讨适宜的水、氮组合调控措施。结果表明,吐丝期自然干旱条件下灌水和施氮均显著影响玉米成熟期的产量、干物质累积量、收获指数、氮素吸收量及氮肥利用效率,且两种措施具有显著的交互作用。W2N3处理的玉米产量最高,达9 666 kg/hm~2。干物质累积量和氮素吸收量随灌水量、施氮量的变化趋势与产量类似,收获指数和氮素利用效率存在明显差异。W0N0和W1N0处理的收获指数相比其他处理显著偏低,说明干旱和缺氮限制干物质向子粒的转运分配。玉米施用氮肥的表观利用率、农学利用率和偏生产力在灌水条件下均显著高于自然干旱条件,随施氮量增加而逐渐降低,均在W2N1处理达最高。     

不同氮肥模式对夏玉米产量、蛋白质品质和氮素利用特性的影响

以高产玉米品种郑单958和先玉335为供试材料,在大田生产条件下设置4个施氮水平,研究不同氮肥模式对两个高产玉米品种子粒产量、蛋白质产量及氮素利用特性的影响。结果表明,两个玉米品种子粒产量随施氮量的增加显著增加,均以240 kg/hm~2处理最高,先玉335子粒产量显著高于郑单958;两个玉米品种子粒蛋白质含量及其产量随施氮量的增加显著增加,先玉335的蛋白质含量及其产量均高于郑单958;两个玉米品种氮素利用效率、氮肥生产效率和氮肥农学利用效率随施氮量的增加而显著降低,均以180 kg/hm2处理最高,先玉335的氮素利用效率、氮肥生产效率和氮肥农学利用效率均高于郑单958。综合分析认为,两个玉米品种均以240 kg/hm~2处理可以同步协调实现较高的子粒产量、蛋白质含量和氮素利用效率,获得产量、品质和高氮素利用效率的协调统一。     

不同施氮水平对春玉米氮素吸收、转运及产量的影响

采用田间试验研究吉林省中部玉米主产区不同氮水平对玉米产量、氮素吸收、转运及氮肥利用率的影响。结果表明,施用氮肥可以提高干物质最大积累速率和氮素最大吸收速率,并能提前干物质最大积累速率和氮素最大吸收速率出现的天数。在施N 60~180 kg/hm2之间,玉米产量、干物质最大积累速率、氮素最大吸收速率、转运量、转运率及子粒中养分比例等指标均有显著提高;超过N180 kg/hm2,干物质最大积累速率、氮素最大吸收速率、转运量、转运率及子粒中养分比例等指标开始下降。根据玉米产量(y)和施氮量(x)拟合得出,最高产量氮肥用量为184.2 kg/hm2,最佳经济产量氮肥用量为172.9 kg/hm2。氮素农学利用率、氮肥当季回收率及偏生产力随着氮肥用量的提高而显著降低。综合考虑提高玉米产量、效益和氮肥利用效率等方面的要求,在吉林省中部玉米主产区,适宜施氮量为172.9 kg/hm2。     

水氮供应对北疆春玉米产量、水氮利用及品质的影响

为了探明膜下滴灌条件下水氮供应对北疆春玉米产量、水氮利用效率以及子粒品质的影响，设计3个灌水量水平和4个施氮量水平共12个处理的双因素测坑试验。结果表明，在同一灌水量条件下，随施氮量的增加，春玉米子粒产量、水分利用效率(WUE)、地上部干物质量、氮素吸收量以及总淀粉和粗蛋白含量，均表现出先增后减的趋势，耗水量无显著变化，氮素利用效率(NUE)和粗脂肪含量分别表现出递增和递减的趋势。在同一施氮量条件下，随灌水量的增加，耗水量、子粒产量、NUE和总淀粉含量以及地上部干物质量与氮素吸收量，均表现出递增趋势，粗蛋白和粗脂肪含量相反，而WUE先增后减。通过CRITIC和TOPSIS综合评价排序，与试验地肥力相近的北疆膜下滴灌春玉米适宜的灌水量为5 100 m³/hm²、施氮量为460 kg/hm²。     

氮肥运筹对玉米氮素动态变化和氮肥利用的影响

通过氮肥运筹对雨养条件下玉米氮素动态变化和氮肥利用的影响研究表明,氮素积累量在吐丝后45d前后达到最大;高密度有利于氮量积累;植株总氮量与产量呈正相关,高密度下相关系数大;高密度下子粒氮含量和氮收获指数均与产量呈显著正相关;吐丝期氮肥比例相对高有利于叶片和穗部(子粒+苞叶+穗轴)氮素在生育后期的积累及茎鞘氮素的转运,前期氮肥比例大易造成穗部氮代谢延后。氮素吸收高峰在吐丝到吐丝后15 d;吐丝期氮肥比例高的施肥方式提高了生育后期的氮素吸收速率,在较高密度下吸收速率前移。氮肥施用比例适当后移有利于氮肥利用;前期氮素累积太多对后期氮素吸收利用有抑制作用。     

氮素形态配比对玉米氮素积累及转运的影响

通过田间试验,研究6种(N_1~N_6)硝态氮与铵态氮配比处理对旱地全膜双垄沟播玉米植株氮素积累、转运、氮素利用及子粒产量的影响。结果表明,单施硝态氮时玉米的养分吸收、氮素利用及产量均最低。N6(硝态氮与铵态氮3∶1配比)处理下玉米全生育期氮素积累量最高,氮素吸收强度较单施硝态氮处理高55.19%~73.28%(P0.05),该处理下叶片和茎中氮素转移量较单施硝态氮处理高78.99%和93.52%(P0.05);叶片和茎中分别有66.50%~71.89%和43.44%~55.59%的氮素转移到子粒中;叶片和茎对子粒的氮素贡献率分别较单施硝态氮处理高43.80%和56.00%(P0.05);玉米子粒产量、氮素吸收效率及氮肥偏生产力较其他处理显著增加3.31%~9.94%、4.62%~33.89%和3.31%~9.93%。硝态氮和铵态氮配施对玉米的养分吸收有明显的促进作用,提高硝态氮的施用比例有利于提高玉米叶片和茎对子粒氮素的贡献率,硝态氮与铵态氮按3∶1比例配施有利于提高当地玉米子粒产量。     

氮肥运筹对稻茬小麦干物质、氮素转运及氮素平衡的影响

为给稻茬小麦高产、优质栽培中合理施氮提供依据,以低蛋白小麦品种宁麦9号和高蛋白小麦品种豫麦34号为材料,设置不同施氮水平(0、150、225和300 kg·hm-2)及基追比(基肥∶追肥为1∶9、3∶7、5∶5和7∶3),研究氮肥运筹对小麦植株C-N积累与转运规律、产量、蛋白质含量及氮素利用的影响。结果表明,适当增加施氮量及追肥比例可同步提高两小麦品种籽粒产量和蛋白质含量。随施氮量和追肥比例的增加,两品种干物质转运量均呈先增后降的趋势,而干物质转运效率及其对籽粒产量的贡献率则显著降低。营养器官氮素转运量随施氮量增加而增加,随追肥比例增加先增后降;氮素转运率及其对籽粒氮素贡献率则随施氮量和追肥比例增加而下降。相关分析表明,提高花后干物质积累是提高小麦产量的重要途径,而促进花前营养器官贮存氮素向籽粒的转运是提高小麦蛋白质含量的重要措施。增加施氮量和基肥比例显著增加了两品种氮素的表观损失量并降低了氮素利用效率。本试验条件下,增施氮肥至225 kg·hm-2,追肥比例宁麦9号≤50%、豫麦34号为50%～70%可同步提高两品种籽粒产量、品质和氮素利用效率,降低氮素损失。     

休闲期覆膜与施氮量对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响

为探寻旱地小麦休闲期覆盖下的适宜施氮量,在旱地小麦休闲期覆盖与不覆盖条件下,分别设置75、150和225kg·hm-2三个施氮量,分析了休闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响。结果表明,休闲期覆盖显著提高播种至孕穗期0~300cm土壤蓄水量,其中播种期土壤水分增加70~81mm,其蓄水保墒效果可延续至孕穗期,进而提高了小麦产量和水分利用效率。休闲期覆盖促进了小麦植株对氮素的吸收和积累,增加了植株花前氮素转运量、花后氮素积累量以及籽粒氮素积累量,提高了氮素收获指数和氮素生产效率。休闲期覆盖配施氮素150kg·hm-2时,蓄水、增产和水分高效利用、氮素积累与转运的效果最好。     

覆膜方式与施氮量对春玉米产量、干物质和氮素积累与转运的影响

为探明贵州春玉米适宜的覆膜方式及施氮量,采用裂区设计,连续两年在贵州威宁进行不同覆膜方式(宽膜、窄膜覆盖)与施氮量(0、80、160、240、320 kg/hm2)对春玉米产量及地上部干物质和氮素积累、转运特性的影响研究。结果表明,不同覆膜方式与施氮量间春玉米产量差异极显著,宽膜覆盖比窄膜覆盖产量提高15.61%。宽膜覆盖显著增加春玉米地上部干物质积累量、转运量和转运率,提高干物质转运对子粒物质积累的贡献率,显著增加春玉米氮素积累量。在宽膜覆盖条件下,施氮量为240 kg/hm2时春玉米产量最高,营养器官干物质和氮素转运量最高。宽膜覆盖提高玉米产量,促进春玉米干物质、氮素积累与分配,试验条件下适宜施氮量为240 kg/hm2。     

水分胁迫对不同耐旱性玉米土壤水分消耗、水分利用和产量的影响

以郑单958(耐旱性强)和驻玉309(耐旱性弱)为供试材料,通过池栽试验研究水分胁迫对两个玉米品种的吐丝前后土壤水消耗、水分利用和子粒产量的影响。正常供水下,两个品种吐丝前和吐丝后土壤水消耗量、生育期耗水量、水分利用效率和子粒产量均无显著差异。水分胁迫下,全生育期各土层(0.2～1.6 m)水分消耗量均为郑单958少于驻玉309,吐丝前和吐丝后郑单958土壤水消耗量分别比驻玉309少12 mm和21mm,且分别以0.2～0.4 m(吐丝前)和0.8～1.0 m(吐丝后)土层品种间差异最大。水分胁迫下,郑单958和驻玉309的生育期耗水量分别为454 mm和487 mm,子粒产量分别为8 320 kg/hm~2和7 290 kg/hm~2,表明水分胁迫条件下,耐旱品种郑单958以较少的水分消耗生产更多子粒,表现出较高的水分利用效率。     

氮肥管理对夏玉米冠层结构和氮肥吸收利用的影响

通过大田试验研究不同氮肥管理模式下夏玉米群体结构和氮肥利用情况,探索节肥、高产、高效的夏玉米氮肥管理模式。结果表明,施氮显著改善夏玉米产量因子、提高产量。氮肥适量后移显著改善穗部性状,等氮量下大喇叭口期和吐丝期均追施氮肥处理与大喇叭口期追施氮肥处理相比穗粒数提高28.5粒,收获指数提高11.3%,增产101 kg/hm2。吐丝期施氮显著增加灌浆期LAI,使LAI峰值从吐丝期后移至灌浆期。施氮肥可增加夏玉米SPAD值,大喇叭口期追施氮肥可提高各生育时期玉米SPAD值;吐丝期追施氮肥可提高株高、茎粗、穗位高。适当降低氮肥投入,氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别提高232.3%、60.9%;氮肥用量相同时氮肥适当后移分别提高10.5%、1.3%。吐丝期施氮增加夏玉米成熟期营养器官的氮素积累,减少子粒的氮素积累,导致氮收获指数下降。     

播后镇压和冬前灌溉对冬小麦干物质转移和氮素利用效率的影响

为明确播后镇压和冬前灌溉对高产冬小麦干物质和氮素转移及氮素利用效率的影响,以冬小麦品种石新828和石麦12为材料,采用裂区田间试验,于开花期和成熟期,测定不同器官的干物质和氮积累量和转移量、籽粒产量、蛋白质产量、氮吸收效率和氮肥生产效率。结果表明,冬灌和镇压处理下,2个品种开花期和成熟期的干物质积累量下降,开花前各营养器官干物质的转移量、转移率及对籽粒的贡献率均降低,但开花后籽粒中的干物质积累量增加。冬灌处理小麦成熟期的总干物质积累量和产量下降。冬灌处理下,石新828开花后籽粒中的氮积累量增加,开花后氮素对籽粒的贡献率提高,但各器官的氮转移量显著降低,籽粒氮积累总量显著减少,氮吸收效率下降;冬灌对石麦12成熟期籽粒氮素积累量影响不显著。与不镇压相比,镇压处理下,2个品种开花期的氮积累总量和不同器官中的氮积累量均降低,而成熟期各器官氮积累量及分配比例的差异均不显著。镇压处理与不镇压处理相比,2个品种开花前营养器官中的氮转移量、转移率和贡献率均降低,但是开花后的氮积累量及其对籽粒氮的贡献率提高,其中,镇压的石麦12开花前氮转移量、贡献率和开花后氮积累量、贡献率与不镇压的差异达显著水平;成熟期籽粒氮素积累量的差异不显著。建议在足墒播种条件下不必进行冬灌,应根据播种前后土壤和水分条件确定是否需要镇压。     

水氮互作对膜下滴灌玉米产量及水氮利用的影响

通过田间裂区试验,研究不同灌水量和施氮量对膜下滴灌玉米生理生长、产量及其构成因素和水、氮利用的影响。结果表明,水氮互作对玉米产量影响差异显著(P0.05)。玉米单株叶面积随着施氮量与灌水量的增加而增大。随着灌水量的增加,玉米耗水量呈上升趋势,玉米水分利用效率呈下降趋势。氮肥农学效率及氮肥偏生产力随着施氮量的增加而减小。当灌水量大于2 700 m~3/hm~2、施氮量大于200 kg/hm~2时,玉米干物质积累和产量不在增加,产量呈下降趋势。在本试验条件下,推荐最佳灌水量为2700 m~3/hm~2,施氮量为200 kg/hm~2。     

水肥管理模式对小麦氮素吸收及转运的影响

为优化冬小麦水肥管理模式,在2013-2016三个小麦生长季,通过裂区试验,以春季5个不同水肥管理模式作为主区［M₀：不灌溉+趁墒追肥模式;M₁：拔节水+拔节肥模式;M₂：拔节和扬花或灌浆初灌溉2水+拔节肥模式;M₃：返青-拔节水（+追肥）+孕穗或扬花水+灌浆水的3水模式;M₄：起身水（+1/2追肥）+拔节水（+1/2追肥）+扬花或灌浆初浇水+灌浆水的4水模式］,以2个当地主推冬小麦品种作为裂区（衡观35和衡4399）,比较分析了不同水肥管理模式下小麦不同生育阶段生物量、氮素吸收量、氮素利用效率、花后氮素转运效率、氮素贡献率及产量的差异。结果表明,冬小麦干物质积累量在起身到拔节期平均以M₀模式最高,从扬花期开始平均以M₀模式最低,成熟期M₁、M₂、M₃和M₄模式分别较M₀模式高 15.9%、27.6%、40.0%和39.5%。随春季灌溉量和灌溉次数的增加,籽粒产量和氮素吸收量呈现增加趋势,与M₀模式相比,M₁、M₂、M₃和M₄模式的产量分别提高28.5%、36.7%、44.7%和45.7%,氮素吸收量分别提高 21.2%、36.3%、48.2%和48.1%,氮素利用效率以M₂模式最高。M₁、M₂、M₃和M₄模式的营养器官氮素花后向籽粒的转运总量较M₀模式分别高26.7%、15.2%、30.1%和20.2%,但氮素转运效率及对籽粒氮素的贡献率均随灌溉次数和灌水量的增加呈现降低的趋势。衡4399三年较衡观35平均增产3.4%,差异显著;两个品种间干物质积累量、氮素积累量及氮素的吸收和利用效率差异均不显著;衡4399的氮素转运效率和贡献率分别较衡观35高5.1和12.2个百分点。在水肥利用效率较高的M₂模式下,衡4399的水分利用效率和氮素利用效率较衡观35分别提高1.1%和5.6%。因此,在缺水的华北低平原区采用M₂模式,选用产量潜力大、水氮利用效率高、花后营养器官氮素转运效率高的衡4399,对保证小麦产量和区域农业的可持续发展意义重大。     

不同品种氮素累积量及转移的基因型差异

以4个不同氮效率玉米品种为试验材料,对其吐丝前后氮累积量和氮转移的基因型差异进行分析。结果表明,吉单209耐低氮能力较强;四密25对增施氮肥反应敏感,增施氮肥后增产幅度较大,表现出明显的喜氮特性。吐丝之后氮累积量较少的基因型,其相应的产量也较低。高产品种的选育应侧重花后氮素吸收,同时对于现有高产品种也应侧重花期氮肥的追施。     

秸秆还田与施氮肥对松嫩平原玉米氮素吸收及产量的影响

针对松嫩平原玉米生产特点,设置玉米秸秆不还田、秸秆还田两种条件和3个施氮水平,研究秸秆还田与施氮肥对松嫩平原玉米氮素吸收及产量的影响。结果表明,除收获期玉米植株氮素含量变化规律不明显外,其余时期玉米植株氮素含量、干物质量、氮积累量及产量均随氮肥用量的增加而增加。在玉米3叶期,供试的3个施氮水平下,秸秆还田处理均使玉米氮素含量和吸收积累量降低,至拔节期秸秆还田处理对玉米植株氮素含量的不利影响消失。在不施氮肥条件下,秸秆还田处理提高了拔节期玉米植株氮素的含量;玉米的氮素吸收积累量在不施氮肥条件下仍低于秸秆不还田处理。在玉米收获期,秸秆还田处理增加了玉米子粒的氮素含量与氮素吸收积累量。在3个施氮水平下,秸秆还田处理玉米产量与秸秆不还田处理差异不显著。     

施氮量对冬小麦氮素利用和产量的影响

为给限量灌溉条件下冬小麦高产栽培中合理施氮提供依据,2008-2009年度分别在藁城市和清苑县以冀5265和科农199为材料,研究了限量灌溉条件下（小麦全生育期灌3水,每次灌水量75 mm）施氮量（0、120、180、240和300 kg·hm^-2,分别用N0、N120、N180、N240和N300表示）对冬小麦氮素吸收利用及小麦产量的影响。结果表明,增施氮肥有利于增加小麦植株和籽粒的含氮量和氮素积累总量。随施氮量的增加,藁城点籽粒氮素积累量呈持续增加趋势,清苑点在N240处理下籽粒中氮素积累量达到最高后开始下降。两地试验中氮素干物质生产效率均随施氮量的增加而降低,藁城的氮素生产效率、回收效率及农艺效率呈先升高后降低的趋势,以N180的氮素生产效率最高,回收效率和农艺效率则以N240最高;穗数和穗粒数随施氮量的增加而增大,千粒重随施氮量的增加而降低,且各处理间差异显著;籽粒产量随施氮量增加呈递增趋势,但N240与N300之间差异不显著。清苑县的试验中,氮素干物质生产效率、籽粒生产效率、回收效率和农艺效率都随施氮量的增加而降低,且在部分处理之间差异显著;穗数、穗粒数和籽粒产量均以N240的最高,千粒重则以N0的最高,再增加施氮量反而使产量及其构成因素有所降低。根据本研究结果,在河北平原限量灌溉条件下,小麦生产中施氮240 kg·hm^-2可以获得较理想的籽粒产量和氮素利用效率。     

减施氮肥对不同密度夏玉米产量和干物质积累特性的影响

以夏玉米品种郑单1002为材料,采用两因素随机区组设计,设4个施肥(N1,复合肥225 kg/hm2;N2,复合肥180 kghm2;N3,控释肥180 kg/hm2;N4,复合肥180 kg/hm2,有机肥1 500 kg/hm2)和两个密度(D1,6万株/hm2;D2,7.5万株/hm2)处理,研究减施氮肥对不同高密植夏玉米产量和干物质积累等方面的影响。结果表明,D2处理显著提高夏玉米产量24.74%,两个密植条件下N3和N4处理均未造成显著减产。D2处理显著提高吐丝期和成熟期及花后干物质积累量,降低花后干物质积累量对子粒的贡献率,减氮处理对干物质积累特征均无显著影响。N2、N3和N4处理显著提高两个密植夏玉米氮肥偏生产力16.00%～22.90%,仅D2N4处理显著提高氮肥农学利用效率16.32%。夏玉米在75 000株/hm2高密植水平,施氮180 kg/hm2(减氮20%)配施有机肥可达到高产高效的生产目标。