粮食作物生产系统定量调控理论与技术模式

当今作物生产正在向高产、高效、环境友好等多目标协同方向发展,进一步深化和完善作物生产调控理论与技术体系是实现多元化目标协同,促进作物生产可持续发展的重要途径。本文对当前作物生产调控理论与技术的研究进展进行了总结,并结合当今作物生产发展形势,在全面总结前人成果和笔者30余年研究结果的基础上,提出了从作物生产系统的整体性角度出发,通过定量分析作物生产系统气候、土壤、作物三要素的协同关系,将"气候-作物"、"土壤-作物"和"群体-个体"三者协同优化的作物高产高效调控途径,构建了作物生产系统气候-土壤-作物"三协同"定量优化体系,并对其生产应用和未来发展进行了探讨与展望,以期为实现我国主要粮食作物高产高效可持续生产提供理论指导。     

土壤中的玉米根系生长及其研究应注意的问题

土壤中的根系如何生长？由于根系生长在土壤中无法直接观察和研究,使得对土壤中的根系生长和发育规律、空间分布规律及其对养分的吸收了解很少。已知的关于土壤中根系生长的研究结果与室内控制条件下所获得的短期试验结果有很大不同。本文针对田间条件下生长的玉米根系发育规律、根系的更新和衰老、根长与根重的关系、根鞘形成、根系生长与氮素利用效率以及土壤Nmin与取样方法,特别是在研究土壤中生长的根系时需要注意的问题进行讨论,希望对田间条件下玉米根系的生长发育有更多了解,并对目前国内进行的众多田间条件下的作物根系研究有所借鉴。     

渐密种植条件下玉米植株形态特征及其相关性分析

在大田条件下,以郑单958、先玉335、登海661和益农103为试验材料,采用行距固定(80 cm×40 cm大小行)、株距从1 m开始由大至小的“渐密”种植方式,形成1.67~16.67株 m^-2共13个种植密度,在拔节期、大喇叭口期和生理成熟期分别测定株高、茎粗、穗位高、产量等指标,研究密度对玉米植株形态特征的影响及其相互作用效应。结果表明,随着密度的增加,株高呈先增加后降低的抛物线变化,穗位高和穗株比不断增高,当穗株比大于0.4时植株易倒伏,降低穗位高可明显减少植株倒伏率;穗下各节间呈伸长趋势,而穗上各节间呈缩短趋势,整株自下而上各节间粗均呈减小趋势,而各节间宽窄比无显著变化。植株株高、穗位高、茎粗等形态指标间对密度协调反应,共同对密度变化作出响应。茎部的伸长主要表现在穗位以下各节间,穗位高、穗株比与各时期的茎粗均成极显著负相关(r = –0.7701^**以上)。     

实施玉米推茬清垄精播技术 实现高产高效与环境友好生产

实现玉米高产高效、环境友好是当前玉米生产技术发展的重要方向。针对玉米耕层障碍、秸秆处理难和群体质量差三大难题,中国农业科学院作物科学研究所研发出了玉米推茬清垄精播技术。该技术在前茬秸秆堆积地块,可对播种带的行内进行推茬清垄、播种带中间深松、深层施肥、小双行错位精量播种等多项作业过程,通过机械一次性完成,构建了玉米以推茬清垄精播为特点的机械化密植轻简栽培技术体系。在我国玉米主产区进行该技术示范推广,证明该技术可改善土壤耕层条件,提高玉米免耕直播的播种质量,并提高作业效率、减少能量消耗及预防秸秆焚烧,实现了玉米增产、降本、控焚烧的良好效果。     

高产夏玉米产量性能特征及密度深松调控效应

以现代高产玉米品种中单909和郑单958为试验材料, 于2010-2011年在河南新乡设置种植密度与耕作方式田间试验, 研究夏玉米高产群体产量性能参数变化及主要栽培措施调控效应。结果表明, 中单909相比郑单958显著增产11.36%, 穗粒数(KN)、千粒重(KW)极显著增加(P<0.01), 生育天数(D)、收获指数(HI)和收获穗数(EN)无明显差异(P>0.05); 平均叶面积指数(MLAI)、光合势在灌浆后期增加更为显著, 平均净同化率(MNAR)显著增加(P<0.05), 而干物质积累最大生长速率、生长速率最大时的生长量、平均生长速率、活跃生长期均明显提高。进一步分析产量性能参数间相互关系, EN与MLAI呈极显著正相关(P<0.01), KN和KW与MNAR呈极显著正相关(P<0.01), 而MNAR、KN、KW与MLAI呈极显著负相关(P<0.01)。中单909比郑单958增产可能是产量性能参数差异补偿的结果。中单909在高密度下具有较高的MLAI、MNAR和KN, 获得最高产量的群体密度比郑单958高27.3%; 深松耕作方式下, 中单909和郑单958分别增产13.0%和8.7%, 主要表现为, MNAR和KN显著增加, MLAI和D无明显变化, HI、EN、KW增加幅度在不同品种间表现不一致, 表明土壤深松条件下密植(9.50×10⁴株 hm^-2)是目前夏玉米高产重要技术途径之一。综上, 密植夏玉米高产群体产量性能特征参数为MLAI 3.05~3.55、MNAR 4.80~6.27 g m^-2 d^-1、D 109~111、HI 0.50~0.52、EN 9.60~10.38×10⁴穗 hm^-2、KN 352.0~370.1粒、KW 314.7~315.9 g, 可以实现11 250~12 000 kg hm-2以上的产量。     

根际对话及其对植物生长的影响

有了根际,也就有了根际对话。根际对话是发生在根际土壤中各种生物间,包括植物根系之间以及根系与土壤生物（细菌、真菌和土壤动物）之间的相互作用－即根际生物间的物质和能量交换以及信息传递。根系分泌物在根际对话中起着“语言”的作用。在根际对话中,植物起主导作用,对话的结果会对植物生长产生影响。根际生物之间相互作用的实质是对生长空间、水分和养分等资源的竞争。与根际研究相比,有意识地研究根际对话及其对植物生长影响才刚刚开始。研究方法和手段的局限性成为揭示根际对话机制的瓶颈。本文综述近年来国际上在根际对话及其对植物生长影响方面的研究进展和动态,期望我国在根际对话的基础和应用研究领域能够得到快速发展。     

青贮玉米混合青贮研究进展

玉米是我国重要的青贮饲料来源，蛋白质含量较低是制约其饲喂价值的主要问题。混合青贮可通过原料间成分的互补性以及发挥微生物的互作效应实现青贮饲料营养品质的均衡与提升。本文综述了玉米与高蛋白牧草、副产品和青贮添加剂混贮的研究进展，分析了现阶段的优势与不足，展望了我国玉米混贮未来的研究方向，为我国玉米混贮应用提供参考。     

江汉平原双季青贮玉米高产高效栽培技术

汉江平原光、温、水资源丰富，适宜玉米大面积生产，加快发展青贮玉米的生产有助于缓解该地区玉米的产需矛盾。本文作者基于团队自2009年至今开展的江汉平原双季玉米的研究成果，阐述了江汉平原双季青贮玉米高产高效栽培技术体系，为江汉平原青贮玉米高产栽培提供参考。     

长江中游双季玉米种植模式周年气候资源分配与利用特征

探明长江中游双季玉米不同类型品种搭配模式的周年产量及气候资源分配与利用特征,可为该地区双季玉米种植模式应用和发展提供理论依据。本研究于2015—2017年在湖北武穴开展定位试验,定量研究了双季玉米不同品种搭配模式的周年产量、生物量及光温水资源分配与利用效率。结果表明,不同品种搭配模式[低积温品种-高积温品种(the low GDD variety-high GDD variety,LH)、中积温品种-中积温品种(the medium GDD variety-medium GDD variety,MM)、中积温品种-高积温品种(the medium GDD variety-high GDD variety,MH)和高积温品种-中积温品种(the high GDD variety-medium GDD variety,HM)],两季间光温资源分配差异较大,HM搭配模式第一季和周年积温和辐射分配量显著高于MM、MH和LH搭配模式,而第二季积温和辐射分配量显著低于其他模式;HM模式第一季积温和辐射分配率分别为49%和52%,第二季积温和辐射分配率分别为46%和44%,两季积温和辐射比值分别为1...