西北旱塬区不同株型玉米增密对产量的影响

为了探明增密对西北黄土旱塬区玉米产量的影响,于2011-2014年在农业部西北旱作区作物营养与施肥科学观测实验站进行田间试验,选取不同株型(紧凑型、平展型)玉米品种5个,每个品种设4个密度梯度,分析了不同株型玉米产量、干物质、根冠比、灌浆速率等指标。结果表明:不同株型玉米品种,随着密度增加田间耗水量差异不显著;紧凑型玉米品种产量大于平展型,在同等栽培条件下,平展型最佳播种密度为7.07万株·hm~(-2),紧凑型较之增加0.91万株·hm~(-2),产量增加2 085.9 kg·hm~(-2);密度增加单株干物质和根冠比均呈减小趋势,两种株型玉米品种规律一致,在灌浆和成熟期,紧凑型玉米品种7.5、9.0万株·hm~(-2)根冠比基本一致,平展型玉米品种密度为6.0万株·hm~(-2)干物质量最高(32 310 kg·hm~(-2)),紧凑型在7.5万株·hm~(-2)时为29 226 kg·hm~(-2),干物质积累量平展型大于紧凑型;灌浆速率参数平展型较紧凑型玉米品种最大灌浆速率高0.18 g·d-1,平均灌浆速率高0.03 g·d-1,灌浆持续期相差不大;低密度较高密度灌浆速率快0.01 g·d-1,但灌浆持续期延长5~15 d。西北旱塬区选择紧凑型较平展型玉米品种播种密度增加9 000株·hm~(-2),有利于优化群体结构,增加玉米产量。     

长期施肥下黄土旱塬黑垆土磷平衡及农学阈值

为研究长期施肥条件下土壤磷平衡和土壤有效磷对磷盈亏的响应,明确土壤有效磷(Olsen-P)的农学阈值及合理磷肥施用量,依托甘肃平凉肥料长期定位试验(始于1979),分析了黄土旱塬黑垆土36 a土壤磷盈亏动态、累积磷盈亏与有效磷的响应关系以及土壤磷残余,通过Mitscherlich方程模拟作物相对产量对土壤有效磷的响应关系,计算黄土旱塬黑垆土小麦和玉米的土壤有效磷农学阈值。结果表明:不施肥(CK)和单施氮肥(N)处理土壤磷始终亏缺,N处理每亏缺磷100 kg·hm~(-2),有效磷含量下降1.05 mg·kg~(-1);施磷处理土壤磷当季盈余4.3～207.9 kg·hm~(-2),累积盈余154.9～7 483.6 kg·hm~(-2),其中有机、无机配施(MNP)处理磷盈余最大;土壤累积磷盈余与土壤有效磷增量呈线性正相关,土壤中每盈余100 kg·hm~(-2)磷,秸秆还田配施化肥(SNP,磷肥隔年施)、氮磷配施(NP)、有机肥(M)和有机、无机配施(MNP)处理土壤有效磷分别增加7.55、2.47、0.28 mg·kg~(-1)和0.46 mg·kg~(-1);黄土旱塬黑垆土农田有效磷的小麦和玉米农学阈值分别为22.05 mg·kg~(-1)和13.96 mg·kg~(-1),MNP处理土壤有效磷含量已高于作物农学阈值,NP和SNP处理土壤有效磷含量达到小麦农学阈值分别需要21 a和24 a,达到玉米农学阈值分别需要2 a和8 a,M处理土壤有效磷含量已高于玉米农学阈值,还需要3 a可达到小麦农学阈值。当磷投入量每年平均达22.9 kg·hm~(-2)时,土壤磷呈持平状态;当磷用量达33 kg·hm~(-2)时,不仅作物产量较高,而且磷肥当季利用率也较高;当磷用量增加到233 kg·hm~(-2)时,作物产量对增加磷投入无响应,土壤磷残余超过90%,大量磷素累积在土壤中,增加了土壤磷素的流失风险。黄土旱塬小麦玉米一年一熟轮作黑垆土农田土壤有效磷农学阈值为13.96 mg·kg~(-1)(玉米)和22.05 mg·kg~(-1)(小麦),秸秆还田可促进旱地农田耕层土壤有效磷含量的增加。     

长期定位施不同氮源有机肥替代部分含氮化肥对陇东旱塬冬小麦产量和水分利用效率的影响

在陇东黄土旱塬覆盖黑垆土大田,利用陇鉴301进行了连续10年的定位试验,观测长期施用不同氮源有机肥(发酵有机肥、农家肥)或小麦秸秆还田各处理对冬小麦产量相关性状和水分利用效率的影响。结果显示,小麦产量和水分利用效率年际间变化较大,与降雨量有直接关系;不同有机氮源替代部分含氮化肥处理对提高冬小麦产量和水分利用效率具有明显作用。在干旱、平水和丰水年型,较不施肥对照分别增产53.1%~103.7%、40.3%~79.3%和73.1%~94.8%,较单施化肥对照分别增产6.6%~41.8%、7.0%~36.8%和-2.9%~9.3%。以发酵有机肥做替代物处理的产量和水分利用效率最高,增产幅度最大,10年平均产量较不施肥和单施化肥对照分别增加88.9%和25.4%,水分利用效率和边际水分利用率也最高,分别为10.8 kg mm~(-1) hm~(-2)和1.03 kg m~(-3);并且产量构成因素和植株生理指标也优于其他处理。因此,发酵有机肥是陇东半湿润偏旱雨养农业区(年降水量约550 mm)冬小麦生产上替代部分含氮化肥的首选有机氮源。     

不同用量有机肥对陇东旱塬黑垆土磷素形态转化及有效性的影响

以覆盖黑垆土土壤为材料,研究了不同用量有机肥对土壤磷素有效性及不同形态无机磷含量的影响。结果表明:在陇东旱塬黑垆土上施肥能够增加全磷、有效磷含量,有机肥增加效果更明显,且随有机肥施用量的增加而增加。无磷肥输入的氮肥处理区,活性较强的Ca_2-P、Ca_8-P、A1-P和Fe-P含量都有所降低,而较稳定态的O-P和Ca_(10)-P含量则有所提高。与CK相比,有机肥处理随有机肥用量的增加,Ca_2-P、Ca_(10)-P、A1-P含量表现为增加,而Ca_8-P、Fe-P、O-P则相反。同时Ca_2-P与有机质、有效磷显著正相关,与p H值显著负相关。因此,在本试验条件下,从有效态的Ca_2-P和难溶性的Ca_(10)-P含量变化来看,在施等量氮的基础上配施农家肥60 000 kg·hm~(-2)更有利于活化土壤磷和减缓磷吸附,从而提高磷素的有效性。     

制种玉米种子乳线发育的水氮效应

乳线是判定玉米成熟度的重要指标之一,为明确灌水和施氮对制种玉米种子乳线发育的影响,以‘郑单958’和‘先玉335’制种玉米为研究对象,设置充分灌溉(6 000 m3·hm?2,W6000)、中度胁迫(4 500 m3·hm?2,W4500)、重度胁迫(3 000 m3·hm?2,W3000)3个灌水梯度,不施氮[0 kg(N)·hm?2,N0]、中氮[225 kg(N)·hm?2,N225]、高氮[450 kg(N)·hm?2,N450]3个施氮水平,研究不同水氮应用对制种玉米种子乳线发育进程、籽粒含水量、百粒重、籽粒脱水和灌浆速率的影响。结果表明,不同制种组合在不同水氮条件下种子乳线发育表现出明显差异;不同水氮条件下‘郑单958’乳线发育进程历时18~24 d,较‘先玉335’的33~36 d短;随灌水量增加,‘郑单958’种子乳线发育有延迟趋势,而‘先玉335’种子乳线受灌水量影响不显著;在乳线同一发育阶段,灌水和施氮均对籽粒含水量无显著影响,百粒重均表现为施氮处理显著高于不施氮;不同灌水处理间,‘郑单958’种子在重度胁迫条件下的脱水速率显著高于中度胁迫和充分灌溉,施氮量间无显著差异,‘先玉335’种子脱水速率各灌水量间无显著差异;‘郑单958’种子的灌浆速率各灌水处理间无显著差异,充分灌水条件下,不施氮处理灌浆速率显著高于施氮处理,而‘先玉335’灌浆速率随灌水量增加而增加,同一灌水条件下均是中氮处理高于不施氮和高氮处理;‘郑单958’种子每脱水1%,籽粒百粒重增加幅度在0.37~0.88 g,而‘先玉335’在0.43~1.34 g。因此,‘郑单958’种子乳线发育受灌水影响显著,水分亏缺致使种子脱水加速,乳线进程加快;‘先玉335’种子乳线发育受氮素影响显著,氮素不足和过量均影响种子灌浆,延迟乳线发育。     

限量灌溉不同品种冬小麦茎可溶性糖与产量和水分利用率的关系

【目的】通过分析不同品种冬小麦灌浆期穗下节可溶性糖含量(SS)、籽粒产量、水分利用效率(WUE)的差异,探讨限量灌溉条件下SS与产量和WUE的关系。【方法】以中国北方12个冬小麦品种(系)为材料,在甘肃陇东黄土高原进行大田试验。【结果】不同冬小麦品种之间产量、WUE、SS存在明显差异,随着灌浆进程的推进,SS含量呈先升高后降低的单峰变化趋势,且灌浆中后期差异达到最大。冬小麦灌浆期SS与产量、WUE均呈显著正相关,并且相关性在灌浆中后期和后期达到极显著;【结论】限量灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆期SS可作为筛选高产和高水分利用效率品种的参考指标之一。     

施肥方式对旱地土壤酶活性和养分含量的影响

为了明确不同施肥方式下旱地土壤酶活性与养分间的相互关系,以30年(1979-2008)肥料长期定位试验地为基础,研究了不同施肥方式下旱地小麦田耕层(0~20cm)土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明,相比单施氮肥和氮磷配施,小麦秸秆与氮磷配施的土壤蔗糖酶、磷酸酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性以及土壤中全氮、全磷和有机质含量提高,但全钾含量降低。相关分析表明:土壤中的蔗糖酶活性与磷酸酶和过氧化物酶的活性,磷酸酶与过氧化物酶活性之间相关显著,相关系数依次为0.6747、0.5878、0.6414(n=9),其余酶活性之间相关不显著。土壤蔗糖酶、过氧化物酶活性与土壤全氮含量,土壤磷酸酶活性与土壤全磷和有机质含量高度正相关,相关系数分别为0.9969、0.9997、0.9998、0.9863(n=9);多酚氧化酶活性与土壤中的全磷和有机质含量密切负相关,相关系数分别为0.9945、0.9587(n=9),而蔗糖酶、磷酸酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性与土壤中的全钾含量相关性较低。     

旱地玉米抗旱覆膜方式研究

针对陇东旱作农业区年降水量少、季节分布不均，特别是玉米生产中春旱严重等问题，研究了6种不同覆膜方式对旱作玉米水分利用效率、土壤水分变化、生育时期、出苗率、产量及经济效益的影响。结果表明，双垄面全膜覆盖沟播种植技术能够把小于5mm的无效降水蓄积起来，最大限度地减少了玉米棵间蒸发，提高自然降雨的利用效率，提高出苗率和出苗速度，提早成熟，增产效果明显，经济效益显著，是陇东旱地玉米有效的抗旱覆膜方式。     

不同基因型冬小麦冠层温度与产量和水分利用效率的关系

通过研究水分利用效率和产量之间的相关性,证明冠层温度在筛选小麦品种(系)时也是一个重要的指标。利用红外测温仪,于2006-2007年在甘肃陇东旱原研究了来自中国北方和美国的40个小麦品种(系)不同生育时期冠层温度的差异及其与产量、水分利用效率的关系。结果表明,不同基因型小麦在籽粒灌浆结实期存在着冠层温度高度分异现象,其分异程度随生育期的推后明显加大,到灌浆中后期达到最大。无论拔节期、灌浆初期还是中后期,旱地冬小麦产量、水分利用效率与冠层温度均呈极显著的负相关,并且随着生育期推移,相关性增大。灌浆中期以后不同基因型小麦冠层温度保持较高的一致性,冠层温度偏低的品种具有较高的产量和水分利用效率。灌浆中后期的冠层温度在评价小麦产量和水分利用效率上具有较高的可靠性,可作为田间选择的一个指标应用。