种植密度对河北夏玉米生理成熟后茎秆抗倒能力及产量的影响

河北地区由于受光热资源限制,夏玉米收获时籽粒含水率普遍偏高,成为阻碍机械粒收技术推广应用的重要因素。虽然通过延迟收获可降低籽粒水分,但茎秆倒伏问题将进一步增加粒收难度。基于此,本试验于2019年选择迪卡517(DK517)、京农科728(JNK728)和豫单9953(YD9953)3个适宜机械粒收的品种为材料,以郑单958(ZD958)为对照,2020年新增张单258(ZD258)、张粒178(ZL178)和郑原玉432(ZYY432)3个品种,并设置3个种植密度,分别为6×10⁴(D1)、7.5×10⁴(D2)和9×10⁴株·hm^-2(D3),研究品种间及种植密度对生理成熟期倒伏率、茎秆形态特征、解剖特征、力学特征及产量的影响。结果表明,试验所选品种除了对照ZD958,其他品种均于吐丝后67 d籽粒含水率降至25%以下,达到了GB/T 21962-2008 标准中机械粒收对籽粒含水率的要求,其中YD9953和ZL178在吐丝后67 d的籽粒含水率比吐丝后25 d平均降低了35.1和42.0个百分点。在生理成熟期,相同密度下YD9953、ZL178、ZYY432的总倒伏率显著低于其他品种,其中在D1和D2密度下的总倒伏率均低于5%,符合机械粒收对倒伏率的要求。分析倒伏相关性状发现,株高和穗位高对密度的响应因品种而异;各品种茎秆基部第3节间单位体积干重和抗折力均随密度的增加而降低。D3密度下,ZL178的节间单位体积干重与D1相比,降幅最小(7.9%)。D2密度下,YD9953、ZL178和ZYY432的抗折力比均值分别提高28.7%、21.5%和28.4%;相同密度下ZL178、JNK728、YD9953的维管束数目和木质化程度高于其他品种。相关性分析发现,倒伏率和纤维素含量与抗折力呈显著正相关(R²=0.70、0.51),可作为评定玉米茎秆抗倒伏能力的关键指标。D2密度下ZL178和YD9953的产量与对照ZD958差异不显著但高于其他处理。综合考虑品种脱水特性、产量和站秆期间抗倒伏能力,ZL178和YD9953在密度7.5×10⁴株·hm^-2下能够兼顾高产和抗倒。本研究结果可为河北夏玉米光热资源限制区推广机械粒收提供理论参考。     

不同肥料种类对小麦产量和土壤肥力的影响

土壤肥力低是限制河北省部分地区粮食产量提高的一个重要因子,因此,通过合理的栽培措施来快速培肥地力非常重要。作者以单施复合肥为对照,研究了玉米秸秆还田基础上底施复合肥、复合肥+有机肥、复合肥+菌肥、复合肥+有机肥+菌肥+微肥等不同的肥料种类对小麦产量和土壤肥力的影响。结果表明:在秸秆还田并施用复合肥的基础上,鸡粪与牛粪混合施用或施入菌肥均可明显提高土壤养分含量;施入鸡粪和牛粪均可明显促进冬前小麦植株生长,还可增加穗长和茎粗,且施用牛粪或施入低量菌肥均能明显提高小麦产量。在秸秆还田并施用复合肥的基础上,鸡粪与牛粪混合施用或施入菌肥均能够显著提高中低产田的土壤肥力和小麦产量。     

适宜河北省种植的高产夏玉米品种筛选

为了筛选出适宜河北省夏玉米区种植的高产玉米品种,2014年以华北平原近5 a审定的15个夏玉米品种为试材,以2000年以来一直作为我国夏玉米栽培试验对照品种的郑单958为对照,在种植密度7.5×10~4株/hm~2条件下,对玉米植株性状、穗部性状、叶面积指数、透光率和产量进行了测定,并对品种进行了综合评价。结果表明:强生928总体表现最好,该品种穗数稳定,千粒重高,株高和穗位高中等,茎秆抗弯曲力较强,生育期光能截获率高,产量居参试品种第1位,达到了10 908.1 kg/hm~2;冀丰223次之,总体表现较好,该品种穗粒数较高,单位面积穗数和千粒重与对照相当,株型紧凑,穗位叶以上叶片直立性好,株高较低,穗位高中等,茎秆抗弯曲力较高,前期生长较快,生育期光能截获率较高,漏光损失较小,产量居参试品种第2位,为10 273.5 kg/hm~2。强生928和冀丰223总体表现较好,较适宜在河北省夏玉米区推广种植。     

播期对冬小麦成穗能力的影响

通过研究不同播期对小麦穗数形成的生长指标的影响,可以确定不同类型小麦品种的适宜播种期。采用裂区试验设计,以播期为主区、品种为副区,参试小麦品种为衡4399、冀麦585、金禾9123和中麦155,播期设均10月5日、10日、15日、20日4个水平,研究了不同播期对冬小麦成穗能力的影响。结果表明:播期推迟至10月10日,对冀麦585和金禾9123冬前分蘖和根系生长无显著影响;可通过推迟播期降低枯叶率,金禾9123和中麦155播期需推迟至10月20日枯叶率才能明显降低;播期推迟至10月15日对多数参试品种5叶以上大蘖形成无明显影响;衡4399和中麦155播期推迟至10日,冀麦585播期推迟至15日,金禾9123播期推迟至20日,单位面积穗数稳定。金禾9123和冀麦585适播期长,晚播时单位面积穗数降低不明显,冀中地区推荐适宜播期为10月5~15日;衡4399和中麦155适播期短,冀中地区推荐适宜播期为10月5~10日。     

不同拌种剂对冬小麦生长发育及产量的影响

为了在简化施药操作条件下实现小麦防病高产,采用田间试验方法,研究了6种不同药剂拌种对冬小麦生长发育和产量的影响。结果表明:药剂拌种对小麦苗期生长发育有一定的抑制作用,对拔节期生长发育有一定的促进作用。与清水对照(CK)相比,不同药剂拌种处理均可降低冬前小麦的株高、叶面积指数和单株干物质重,增加小麦冬前和拔节期的单株根干重,其中,高巧2 mL/kg+立克秀0.8 mL/kg处理、福蝶套装2.5 g/kg+益微6 g/kg处理、福蝶套装2.5 g/kg处理和40%甲基异柳磷5 g/kg+益微6 g/kg处理均增加了冬前和拔节期的次生根条数,以及拔节期的单株分蘖数、叶面积指数和单株干物质重;不同药剂拌种处理均降低了小麦单位面积有效穗数,增加了其穗粒数和千粒重;不同药剂拌种处理均可增加小麦产量,但与CK差异均未达到显著水平,其中,高巧2 mL/kg+立克秀0.8 mL/kg处理产量最高,较CK增产3.4%。     

水氮对冬小麦-夏玉米产量及氮利用效应研究

【目的】水肥是作物产量的两大限制因子。当前在作物生产中对水氮资源利用不够合理,不仅浪费水资源,而且严重威胁环境。为了探讨华北山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系合理的水氮配合措施,在5年水氮定位试验基础上对周年轮作体系产量、氮吸收与利用状况进行了分析。【方法】试验为冬小麦夏玉米周年轮作种植,设置水、氮两因子,裂区试验设计,水分为主区,施氮量为副区。水分设置限水和适水两个处理,根据华北山前平原冬小麦夏玉米灌溉制度,冬小麦限水和适水下灌水次数分别为1水（拔节期）和2水（拔节+开花水）,夏玉米限水和适水下灌水次数根据不同年型降水量而定（1水为播前水,2水为播前水+12展叶水,3水为播前水+12展叶水+开花水）。周年设置6个施氮水平,小麦+玉米氮肥用量分别为（0+0）、（60+60）、（120+120）、（180+180）、（240+240）、（300+300）kg·hm^-2。【结果】在供水量较高和较适宜的条件下（年供水量大于609.5 mm）,水分不是氮肥肥效发挥的限制因素,氮肥对产量的贡献较大;而供水量较低的条件下,肥效受较大抑制,供水对产量贡献较大。供水量和施氮量有明显的耦合效应,限水和适水下得到最高产量的施氮量冬小麦分别为134.8和126.4 kg·hm^-2、夏玉米分别为176.8和127.2 kg·hm^-2。限水和适水下单季施氮量分别为300和240 kg·hm^-2时,地上部总氮量达较高值,但限水和适水下夏玉米和限水下冬小麦氮量超过60 kg·hm^-2、适水下冬小麦施氮量超过120 kg·hm^-2时,秸秆残留氮素明显增加,对籽粒氮的贡献变小。氮肥偏生产力随施氮量增加而降低,且随年度推移氮肥偏生产力明显降低,尤其是小麦季施氮量60 kg·hm^-2处理随年份增加降低尤为迅速。在本试验条件下周年施氮量限水240 kg·hm^-2、适水120 kg·hm^-2就能保持土壤有机质和全氮含量不降低。【结论】限水条件下水是限制氮肥肥效发挥的主要因素,通过改善水分条件可更有效的提高氮肥肥效,因此在干旱年型应降低施氮量。中高产田冬小麦-夏玉米轮作体系限水和适水下得到最高产量的施氮量分别为311.6和253.6 kg·hm^-2,此时最佳产量可分别达16 127.5和17 272.9 kg·hm^-2。     

微灌条件下追肥施用方法对玉米冠层结构及产量形成的影响

以玉米郑单958为试材,设追肥施用方法 T1（常量施N,撒施）、T2（N肥减量,撒施）、T3（N肥减量,喷施）、T4（减N增P,喷施）、T5（减N增K,喷施）、T6（减N增P增K增微肥,喷施）6个处理,研究了微灌条件下不同追肥施用方法对夏玉米冠层结构和产量形成的影响。结果表明：T4和T6处理可明显延缓玉米叶面积指数的下降和叶片衰老,降低透光率,延缓叶绿素降解和群体光合势下降,明显提高玉米吐丝后14 d以前阶段的玉米生长速率和单株干物重,显著提高玉米产量;而T5处理可明显提高成熟期玉米的生长速率和单株干物重,显著提高玉米产量和植株的抗倒伏能力,但不利于干物质运转。氮肥喷施较撒施肥效高,氮肥撒施仅13叶展追肥1次,虽然后期物质运转率和收获指数较高,但后期脱肥影响到产量的提高。生产上提倡氮、磷、钾和微肥少量多次施用。     

灌水方式和灌溉量对冬小麦根冠结构的影响

为了解不同灌水方式和灌溉量下冬小麦根冠结构的变化,在2年试验的基础上,设置畦灌和喷灌两种灌水方式,畦灌设置1 300和1 911 m3·hm-2两种灌水量;喷灌设置900、1 200、1 500、1 800m3·hm-2四种灌水量,与灌水时期形成6个组合处理,分析了灌水方式和灌水量对冬小麦叶面积、光合性能、根系生长、产量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,喷灌下少量多次灌溉能促进叶面积指数(LAI)提高,尤其早春灌返青水或起身水可明显增加单叶面积,促进倒5和倒6叶生长,灌水1 200m3·hm-2就可以获得较高的单叶面积和LAI;喷灌条件下LAI和光能截获率明显高于畦灌。少量多次喷灌可明显提高叶片净光合速率(Pn),并延缓其在生育后期的下降,促进生育中后期干物质积累;与畦灌比较,喷灌主要是提高了花后叶片Pn。喷灌处理的1m土层内根干重、根长密度和根表面积明显小于畦灌处理,但根系变粗,0~20cm根长度减小。在灌水次数较少、灌溉量较低的条件下,喷灌处理增产增效显著,而在灌水次数较多、灌溉量较高的条件下,喷灌处理由于LAI过高,奢侈蒸腾增加,反而不利于产量和WUE提高。相比畦灌,少量多次喷灌使小麦形成了一个典型的"大冠层、壮根系"的形态特征,在2012/2013年气候条件下,喷灌1 200m3·hm-2、灌水3~4次、拔节期灌溉第一水就可以构建高产高效冠层。     

微喷灌对夏玉米产量和水分利用效率的影响

为研究微喷灌对夏玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响,本试验在旱棚条件下以郑单958为试验材料,设置2种灌水方式:微喷灌P(灌水定额:38 mm/次)和畦灌Q(灌水定额:75 mm/次),3种灌水次数:1次(W1)、2次(W2)和3次(W3),采用土壤水分测定仪实时监测整个夏玉米生长季多土层(0~200 cm)土壤体积含水量的动态变化。结果表明,在2种灌水模式下,随着灌水次数的增加(总灌水量增加),夏玉米产量呈增加趋势;相同灌水次数下,微喷灌处理的产量均低于畦灌。与QW1相比,PW2灌水量相同、灌水次数较多,产量提高5.0%;与QW2相比,PW3灌水量减少24%、灌水次数增加,产量提高14.3%。与QW1和QW2相比,PW3植株具有较高的穗位叶光合速率和干物质积累量,且增加了粒重和产量。进一步分析微喷灌(PW2)和畦灌(QW2)的耗水特性发现,与QW2相比,PW2叶面积指数、穗位叶蒸腾速率、阶段耗水量、耗水强度、灌水后日蒸散量及对0~100 cm土层水分的消耗均降低,而深层尤其是100 cm以下土壤水分的利用比例增加,进而PW2全生育期总蒸散量降低10.8%,WUE提高10.3%。综上所述,在华北地区夏玉米足墒播种前提下,采用微喷灌控水方式,灌水定额38 mm、灌水2~3次,可在保障产量的前提下,提高WUE。本研究对华北缺水地区压采地下水,实现节本增效具有重要的理论指导意义。