氮肥种类和用量对黄河三角洲玉米产量及氮肥利用率的影响

  【目的】  为解决黄河三角洲地区玉米氮肥合理施用问题，在该地区田间条件下应用根层氮素实时监控技术，结合施用不同种类氮肥，研究不同施氮量及氮肥种类对玉米产量及氮素利用效率的影响，为区域玉米生产氮素管理提供理论依据和技术支撑。  【方法】  于2017—2018年在山东省黄河三角洲农业高新技术产业示范区开展为期2年的田间试验，以郑单958为供试品种，设计双因素试验，主处理为5个施氮水平，分别为不施氮 (CK)、基于根层氮素实时监控技术的优化施氮 (Opt)、优化下调施氮70% (Opt70%)、优化上调施氮30% (Opt130%)、农民传统施氮 (FNP)；副处理为3个氮肥种类，分别为硫酸铵 (AS)、硝酸铵钙 (CAN) 和尿素 (UREA)。于玉米六叶期 (V6) 和吐丝期 (VT) 分别采集0—60和0—90 cm土壤样品，测定土壤硝态氮和无机氮含量。于收获期测定玉米产量、生物量、玉米植株和籽粒氮含量，计算吸氮量及氮素利用效率。  【结果】  相比FNP处理，2017和2018年应用根层氮素实时监控技术的优化施氮处理分别降低氮肥用量41%和63%，而两处理间产量无显著差异。Opt处理的生物量、籽粒氮含量、秸秆氮含量及吸氮量与Opt130%以及FNP处理无显著差异，氮肥利用率显著高于FNP，两年氮收获指数分别提高7和6个百分点，氮肥偏生产力分别提高71%和190%，氮肥回收利用率分别提高32和34个百分点。优化施氮水平下，2017年施用尿素和硝酸铵钙的玉米产量较施用硫酸铵提高15%和8%。Opt处理收获期土壤无机氮含量较FNP在两年分别降低29%和39%。  【结论】  在黄河三角洲地区，应用根层氮素实时监控技术能够在大幅度减少氮肥施用量的同时，不明显降低籽粒产量，进而提高氮肥利用率。在等氮量条件下，硝酸铵钙和尿素在节肥增产方面的效果优于硫酸铵。     

优化氮素与品种匹配可协同提高盐碱地夏玉米产量和氮肥利用率

【目的】 明确不同耐盐碱型夏玉米品种产量形成及氮素利用特征,挖掘盐碱地玉米氮素高效利用的生物学潜力。【方法】 以耐盐型玉米品种登海605、鲁单818和不耐盐型玉米品种鲁单981、连胜188为供试材料,在不同施氮水平下（0、180和360 kg·hm^-2,记作N0、N1和N2）,系统研究了施氮对不同耐盐碱类型玉米品种物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率及产量形成的影响,并分析了氮肥水平和品种间的互作效应。【结果】施用氮肥可显著提高盐碱地夏玉米籽粒产量,高氮水平下能够提高不耐盐型玉米品种产量潜力。与N1处理相比,N2处理下耐盐型玉米品种产量无显著变化,不耐盐品种LD981和LS188 2年平均显著增产9.93%和16.31%,各品种氮肥偏生产力（NPFP）、氮肥农学效率（NAE）和氮肥利用率（NUE）均显著降低。互作效应分析表明,产量及其构成因素的差异是由品种、氮肥水平及品种和氮肥水平之间的互作效应共同作用的结果。不同氮肥水平下,耐盐型品种比不耐盐品种分别增产7.78%—27.63%（N0）、7.40%—24.87%（N1）和0.32%—9.55%（N2）;氮肥利用效率（NUE）分别提高26.65%—48.28%（N1）和1.20%—24.87%（N2）。【结论】耐盐型品种较不耐盐型品种具有较高的物质生产和氮素吸收利用能力,在低氮下具有较高的产量优势,而不耐盐型品种在高氮水平下有利于产量的发挥。施氮量、品种及其互作效应通过影响干物质积累量、产量和氮素吸收转运影响氮肥利用效率,优化氮肥供应与品种匹配,能够实现盐碱地玉米产量与氮肥利用效率的协同提高。     

不同包膜类型控释氮肥减施对冬小麦产量及氮素利用效率的影响

以济麦22为供试品种,以不施氮为对照(T1),设置6个施氮处理,分别为:推荐优化施肥(纯N 180kg/hm~2,T2),在T2处理基础上上调30%(234 kg/hm~2,T3),农民习惯施肥(280 kg/hm~2,T4),与T2处理等量施氮条件下,基肥一次性施用硫加树脂尿素(T5)、热固树脂尿素(T6)和树脂包膜尿素(T7)。结果表明,等量施氮条件下,与T2相比,T6和T7处理小麦产量分别增加7. 8%和10. 5%,氮肥利用率提高10. 5个百分点和21. 6个百分点,土壤氮依存率降低8. 0个百分点和14. 1个百分点。T5处理对小麦的增产作用与T2处理相当,但氮肥利用效率较低,对土壤氮素依存率较强。与T4处理相比,减量施氮的T2和T6处理小麦产量分别降低7. 6%和0. 4%,T7小麦产量提高2. 2%、氮肥利用率提高16. 9个百分点、氮肥偏生产力提高58. 8%。因此,本试验条件下,纯氮量180 kg/hm~2的树脂包膜尿素一次性基施可提高小麦产量和氮肥利用率,达到高产、高效、节肥的目的,适合在该区域推广应用。     

不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮素转运特性

【目的】为明确不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮转运与代谢特性,从溯源的角度探析不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期的氮素吸收、转运与利用特性。【方法】以氮高效型玉米品种‘鲁单818’的亲本自交系 (母本Qx508,父本Qxh0121) 和氮低效型玉米品种‘鲁单981’亲本自交系 (母本Q319,父本Lx9801) 为供试材料,盆栽条件下研究不同氮素供应水平 (N 0 g/盆、7.1 g/盆和14.2 g/盆,记作N0、N1和N2) 对4个不同氮效率玉米亲本自交系花粒期干物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率以及叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量变化的影响,并探讨分析不同氮效率玉米品种氮素利用的生理机制与遗传特性。【结果】吐丝后各自交系干物质由营养器官向生殖器官转移,表现为茎叶干物重显著降低,穗和粒的干物重显著增加,且Qxh0121和Q319的干物质重均显著高于其另一亲本。从吐丝到成熟,茎鞘和叶的氮含量均呈降低的趋势,穗和粒的氮含量显著增加,且Qxh0121和Q319自交系叶片、茎鞘、籽粒氮含量均显著高于其另一亲本自交系。花后氮吸收量均表现为Qxh0121显著高于Qx508,Q319显著高于Lx9801。且在低氮 (N1) 和高氮 (N2) 处理下,Qxh0121氮转运效率较Qx508分别高29.2%和14.3%,花后氮转运对籽粒贡献率较Qx508分别高74.0%和17.4%。Q319氮转运效率较Lx9801分别高43.4%和24.7%,花后氮转运对籽粒贡献率较Lx9801分别高75.3%和39.6%。Qxh0121和Q319的产量和氮肥利用效率也高于对应的自交系。在N1和N2水平下,Qxh0121的产量比Qx508分别高43.3%和42.5%,Q319的产量比Lx9801分别高20.2%和10.5%。吐丝至成熟期叶片硝酸还原酶 (NR) 活性和可溶性蛋白含量的变化均呈单峰曲线,高峰期在吐丝后10 d左右。Qxh0121和Q319的NR活性和可溶性蛋白含量在各时期均高于其另一亲本,表现出较强的氮素吸收和同化能力。【结论】氮高效型玉米品种‘鲁单818’表现为父本高效,氮低效型玉米品种‘鲁单981’表现为母本高效。因此,未来育种应充分挖掘‘鲁单818’的父本Qxh0121及‘鲁单981’的母本Q319的氮高效潜力,提高其花前氮的转移效率以及花后氮向籽粒的分配能力,是其对应杂交种进一步实现高产并增加籽粒氮浓度、减少秸秆氮素残留的关键。     

秸秆分拨引导式玉米免耕防堵机构设计与试验

为解决免耕播种机麦茬地作业的拥堵问题,在拨抛式防堵装置的基础上提出秸秆分拨引导的防堵设计思路,设计了阿基米德螺线型防堵机构。该装置可引导秸秆攀升,实现层叠堆积,缓解秸秆平行拨离苗带时造成的秸秆局部集中,从而实现有效防堵。运用离散元分析软件EDEM 2. 7,建立了秸秆-土壤-防堵机构相互作用的仿真模型,分别对单个目标秸秆和秸秆群体进行运动追踪,验证了分拨引导和层叠堆积理念。对试验样机进行了田间性能试验和作业参数优选试验,结果表明:在播种过程中,阿基米德螺线型防堵机构作业顺畅,未发生中、重度堵塞及晾籽;防堵机构最佳工作参数为前进速度7 km/h、转速600 r/min,此时秸秆清除率最高,为92. 6%。本文设计的防堵机构性能优于前期课题组设计的防堵机构和某商品化防堵机构。     

耐低磷胁迫下玉米自交系幼苗的生长及磷素分配特征

选取耐低磷型玉米自交系QXN233和低磷敏感的QXH0121为材料,研究低磷、正常施磷、高磷3个生长条件下两个自交系幼苗的生长及磷素的分配情况。结果表明,在低磷和正常施磷条件下,自交系QXN233的地上部、根系与整株干重均显著高于QXH0121。低磷条件下,两个自交系根部形态差异较大,QXN233的根长、根表面积、根体积、根尖数均大于QXH0121,且QXN233的侧根数有所增加,推测其通过侧根的大量发育,增加根系表面积与根际环境的接触,促进根系对磷素的吸收。低磷条件下QXN233具有较小的根冠比,其地上部的磷素分配比例更高,表明QXN233能够吸收并输送更多的磷到地上部,从而使植株能够在低磷条件下更好地生长。     

吐丝前高温胁迫对不同耐热型夏玉米产量及穗发育特征的影响

【目的】吐丝前高温是影响玉米雌雄穗发育的重要因素之一,对玉米产量形成至关重要。探明吐丝前高温胁迫对玉米产量及雌雄穗发育进程的影响,为玉米稳产高产提供保障。【方法】以花粒期耐热型玉米品种郑单958和热敏感型玉米品种联创808为供试材料,采用盆栽试验,在第9片叶展开期至吐丝期,移入人工智能温室进行高温胁迫（最高温度/最低温度为40/30℃）,对照的最高温度/最低温度为35/25℃,研究高温胁迫对不同耐热型玉米产量、雌雄穗生长发育及外观形态结构、花粉花丝微观结构和光合特性的影响。【结果】第9片叶展开期至吐丝期高温胁迫显著降低了夏玉米穗长、行粒数、穗粒数和粒重,进而导致产量显著下降。与对照相比,高温胁迫下郑单958和联创808行粒数分别降低22.21%和24.59%,穗粒数分别降低29.85%和27.80%,千粒重分别降低24.04%和17.47%,导致籽粒产量分别降低44.98%和40.88%,差异均达显著水平。高温胁迫抑制了2个玉米品种雌雄穗发育,雌、雄穗干重和雌穗长度显著降低,光合性能显著降低,开花吐丝间隔期（ASI）拉长。高温胁迫后,郑单958和联创808吐丝期雄穗干重分别降低39.42%和15.60%,雌穗干重分别降低22.50%和15.56%,穗位叶净光合速率分别降低48.70%和56.48%,开花吐丝间隔期（ASI）分别达7 d和6 d,雌穗吐丝时间推迟是ASI拉长的主要原因。高温胁迫对玉米花粉及花丝表面超微结构均产生了明显影响,2个玉米品种花粉粒表面均出现干缩褶皱,外壳出现网状纹突起,萌发孔内陷;玉米花丝表面褶皱,花丝毛数明显降低,且存在的花丝毛几乎全部倒伏于花丝表面上,造成花丝接受花粉面积减少,且郑单958花粉花丝受损程度明显重于联创808。【结论】第9片叶展开期至吐丝期高温胁迫,对耐热型品种郑单958的产量形成、光合特性和雌雄穗发育的影响均高于热敏感型品种联创808。第9片叶展开期至吐丝期高温胁迫导致粉花丝微观形态受损,抑制雌雄穗发育,显著降低玉米光合能力,使得穗粒数和粒重减少,籽粒产量显著降低。因此,生产中适宜玉米品种的选用需参考不同区域高温逆境易发生阶段来确定。     

种植密度对不同株型夏玉米产量和冠层特性的影响

为了指导不同株型夏玉米品种的田间生产,选用平展型品种‘鲁单981’和紧凑型品种‘鲁单818’为供试材料,通过设置30000株/hm ² (D1)、60000株/hm ² (D2)、90000株/hm ² (D3)3个种植密度,研究了密度对不同株型夏玉米产量、叶面积持续期(LAD)、叶面积指数(LAI)、群体净同化率(NAR)的影响。结果表明,‘鲁单981’在D2时产量最高,为11452 kg/hm ²,‘鲁单818’在D3时最高,为13024 kg/hm ²。在D3下,紧凑型品种‘鲁单818’的LAD[452 (m ²·d)/m ²]及花后比例(50%)、穗位叶LAI以及全生育期NAR [6.87 g/(m ²·d)]更高。上述研究结果表明紧凑型品种冠层结构紧凑,中下层受光充足,LAD延长,有利于干物质积累,产量上升,更适合高密度栽培。     

氮肥统筹对麦玉周年产量及氮肥利用效率的影响

为进一步提高麦玉周年产量及氮肥利用效率,探讨麦玉周年氮素分配比例,以玉米品种郑单958和小麦品种济麦22为供试材料,采用裂区设计研究周年氮素分配比例(4∶6、5∶5和6∶4)及肥料种类(树脂包膜尿素、脲酶抑制剂型肥料和脲甲醛型肥料)对麦玉周年产量及氮肥利用效率的影响。结果表明,麦玉周年氮素分配比例为5∶5时效果较好,较4∶6和6∶4处理,麦玉周年产量分别提高1.3%和3.8%,氮素积累量分别提高8.0%和8.6%,氮肥表观利用率分别提高23.6%和25.8%,氮肥农学利用率分别提高8.8%和26.5%,氮肥偏生产力分别提高1.5%和3.7%。施肥种类对麦玉周年产量、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率的影响均以树脂包膜尿素较高,但各处理间无显著性差异。