水氮耦合对地膜玉米免耕轮作小麦干物质积累及产量的影响

前茬地膜玉米免耕种植后茬小麦水氮高效利用生产技术是绿洲灌区作物高效生产的新型农田管理技术。为构建该区地膜减量和水氮高效生产技术, 2015—2017年通过3年田间试验, 研究两种耕作方式、2种灌水水平和3个施氮量组合对小麦干物质积累和产量及产量构成的协同效应, 其中耕作方式为覆膜玉米茬免耕直播(NT)和玉米茬传统耕作(CT), 灌水量为传统灌水(I2)和传统灌水减量20% (I1), 施氮量为纯N 225 kg hm ^-2 (N3)、180 kg hm ^-2 (N2)和135 kg hm ^-2 (N1)。结果表明, 耕作方式、灌水水平、施氮量对小麦群体生长速率、干物质积累量均有显著影响。与CT相比, NT显著增大全生育期生长速率, 提高22.0%~28.0%, NT促进小麦地上干物质积累, 提高6.4%~7.4%, 收获期生物产量提高5.4%~15.1%。免耕低灌(NTI1)较传统耕作高灌(CTI2)的生长速率增大7.7%~13.4%, 干物质积累量提高3.1%~5.9%, 收获期生物产量提高8.7%~10.5%。免耕低灌中施氮(NTI1N2)较传统耕作高灌中、高施氮(CTI2N2、CTI2N3) 生长速率分别增大6.9%~20.5%与4.1%~14.0%, 收获期生物产量分别提高7.8%~9.7%与4.8%~10.2%。NT比CT增产10.1%~10.4%, NTI1较CTI2、CTI1分别增产13.0%~14.8%与9.4%~10.1%, NTI1N2比CTI2N2、CTI2N3分别增产3.7%~9.8%与15.2%~22.0%。从产量构成因素分析, NTI1N2提高了单位面积成穗数、穗粒数和千粒重, NTI1N2处理组合更有利于穗数、千粒重的增加。通径分析进一步证明, NTI1N2增产的主要原因是增加了单位面积穗数和千粒重。因此, 在施氮量为180 kg hm ^-2的基础上, 玉米茬地膜再利用免耕技术组装减少20%灌溉量(1920 m ³ hm ^-2)轮作小麦模式是河西灌区小麦高效生产的可行措施。     

水氮互作对不同小麦品种生理参数及产量形成的影响

为明确河北山前平原区合理的小麦水氮互作方式,以济麦22（JM-22）和藁优2018（GY-2018）为材料,设置高氮/高水（GD/GS）、中氮/高水（ZD/GS）、低氮/高水（DD/GS）、高氮/中水（GD/ZS）、中氮/中水（ZD/ZS）、低氮/中水（DD/ZS）、高氮/低水（GD/DS）、中氮/低水（ZD/DS）和低氮/低水（DD/DS）9个处理,研究水氮互作对不同小麦品种生理参数和产量形成的影响。结果表明,随着水氮量的增加,株高、旗叶面积和地上部干重增加,旗叶面积成熟期在ZD处理下最大,且GS>ZS>DS,GY-2018的植株生长和干物质积累量高于JM-22。此外,水氮越多,2个品种的叶绿素相对含量（SPAD）越大,各处理均表现出GD>ZD>DD的变化趋势,而GS、ZS和DS在3个时期无明显变化规律,2个品种相比较,JM-22的SPAD值较大,可溶性蛋白和可溶性糖含量均表现为GD>ZD>DD,而后期ZD处理最高,且GS>ZS>DS,GY-2018较JM-22更有利于碳水化合物的积累,丙二醛和活性氧含量随着施氮量的增加而降低,而超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性却升高,但不同灌水量使酶活性在不同时期的变化不同,GY-2018的酶活性更高,有利于延缓后期叶片衰老。产量及其构成因素均表现为ZD处理下最高,且GS>ZS>DS,JM-22在ZD/GS处理下的氮肥生产效率和水分利用效率最高,产量也最高,为9927.78kg/hm²,较GY-2018提高10.07%。综上,ZD/GS（210kg/hm²,1200m³/hm²）是最理想的水氮互作方式。     

水氮减量密植玉米的产量及产量构成

针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、玉米生产化肥投入量大等问题,在水氮减量条件下,探讨增大密度对玉米干物质积累、籽粒产量和产量构成的影响,以期为建立水氮减量玉米稳产高效技术体系提供依据。2020—2021年,在地方习惯灌水减量20%(3240 m³ hm^–2,W1)、习惯灌水(4050 m³ hm^–2,W2)和减量施氮25%(270 kg hm^–2,N1)、习惯施氮(360 kg hm^–2,N2)条件下,研究密度从7.50万株hm^–2(低,D1)提高30%(中,D2)、60%(高,D3)时,玉米干物质积累及产量的响应特征。研究表明,水、氮减量均显著降低玉米籽粒产量,增密30%可补偿水氮同时减量导致的产量降低效应;施氮量不变降低灌水量时,增密可显著提高产量。2个试验年度内,W1较W2、N1较N2产量分别降低3.0%、12.9%,D2、D3较D1产量分别高12.9%、9.2%;W1N1D1较W2N2D1处理减产12.3%,W1N1D2与W2N2D...     

水氮耦合对滴灌冬小麦光合特性、产量及水氮利用效率的影响

旨在明确水氮耦合对滴灌下超高产冬小麦光合特性和产量的影响。本研究采用裂区试验,研究了3种灌水量2775 m3/hm2(W1)、3900 m3/hm2(W2)、4350 m3/hm2(W3)水平与3 种施氮量0 kg/hm2(N0)、180 kg/hm2(N1)、270 kg/hm2(N2)水平对‘新冬41 号’旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、水分利用效率以及产量的影响。结果表明,水氮同时增加对花后旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、旗叶光合速率,水分利用效率和产量的提高比仅增加水或氮的作用更大,均以W2N2、W3N2处理花后旗叶叶绿素（分别较W1N0增加44.5%、41.2%）和可溶性蛋白含量（分别较W1N0增加20.8%、16.85%）、光合速率（分别较W1N0增加46.4%、54.5%）、水分利用效率（分别较W1N0 增加31.9%、34.7%）和产量（分别较W1N0 增加19.05%、20.86%）较高,W2N2、W3N2处理的旗叶光合性能大幅度提高是其产量较高的重要原因。综合水氮利用效率,W2N2(3900 m3/hm2、270 kg/hm2)是本试验条件下冬小麦产量近9000.0 kg/hm2的水氮高效运筹模式。     

基于夏玉米产量和氮素利用的水氮减量方案优选

针对当前夏玉米生产中水氮投入不合理,缺少综合夏玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量对水氮优化管理模式评价的问题,运用层次分析法、熵权法、博弈论组合赋权计算各指标权重,使用TOPSIS法建立模型对水氮减量方案进行综合评价,为关中平原夏玉米节水节肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2018—2020年在陕西杨凌开展水、氮二因素裂区田间试验。设置3个灌溉处理,以传统灌水量(800 m³ hm^–2,W2)为对照、在此基础上减50%(400m³ hm^–2,W1)和减100%(0 m³ hm^–2,W0)。每个灌溉量下设5个施氮梯度,以传统施氮量(300 kg hm^–2,N300)为对照、在此基础上减25%(225 kg hm^–2,N225)、减50%(150 kg hm^–2,N150)、减75%(75 kg hm^–2,N75)和减100%(0)。分析不同水氮减量处理夏玉米产量、氮素利...     

不同水氮配比对黑河中游玉米叶片荧光参数及水氮利用的影响

为探求覆膜滴灌种植下黑河中游玉米最适宜水氮用量,分别设置3个灌水量与3个施氮量水平,研究不同水氮配比对玉米不同生育阶段叶片叶绿素荧光参数及穗行数、行粒数、百粒重与经济产量等的影响。结果表明,采用W2N2(灌水量2400m3/hm2、施氮量180kg/hm2)的水氮配比处理,玉米在苗期、抽丝期、灌浆期的PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)和叶片PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)最高;玉米在穗行数、行粒数、百粒重与经济产量等农艺性状上表现最优,分别为17.32行、36.54粒、34.62g与12.53t/hm2;水氮的交互作用对玉米百粒重与经济产量的影响极显著。     

减量施氮对玉米-大豆套作系统中作物产量的影响

通过田间试验,研究了种植模式(玉米单作、大豆单作、玉米-大豆套作)和施氮水平(0、180、240 N kg hm^–2)对作物产量和大豆光合特性、干物质积累的影响。结果表明,大豆叶片P_n、G_s、C_i、T_r和植株干物质积累量随生育时期的推移呈先增加后降低的趋势。与单作相比,套作处理大豆的P_n、G_s、T_r在V5期(玉米大豆共生期)显著降低,但在R2、R4、R6期(玉米收获后)无显著差异,地下部、地上部及总干物质积累量在各生育时期呈降低趋势,R4~R6期的作物生长率和经济系数则显著提高。玉米-大豆套作体系下,施氮显著提高了大豆花后叶片P_n、G_s、T_r和植株地下部、地上部及总干物质积累量,增加了大豆单株荚数和产量,与习惯施氮(240 N kg hm^–2)相比,减量施氮处理(180 N kg hm^–2)大豆的P_n在R4、R6期提高了3.57%、11.82%,总干物质积累量在R6、R8期提高了5.06%、10.21%,单株荚数、产量提高了8.30%、10.15%。减量施氮处理下,玉米-大豆套作系统的总产量最高,总经济系数为0.49,LER达2.17。玉米-大豆套作减量一体化施肥有利于提高大豆光合特性和干物质积累,提高大豆产量和玉米-大豆套作系统总产。     

缺磷对不同穗型小麦光合生理特性和产量的影响

采用石英砂培养的方法，研究了拔节期和挑旗期缺磷对大穗型小麦CA9325和多穗型小麦晋麦2号（JM2）生长后期旗叶的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Cs）、细胞间隙CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）等光合生理性状，光合产物积累和产量构成的影响。结果表明：（1）缺磷降低两品种旗叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔     

不同灌溉技术下水氮耦合对小麦光合特性、灌水利用特性及产量的影响

为了探索不同灌溉技术和水氮耦合下小麦最佳节水增效模式,采用普通灌溉、喷灌(PG)和滴灌(DG)3种灌溉技术,以小麦品种郑麦103为研究对象,设置4个灌水量(B1、B2、B3和B4)和2个施氮量(C1和C2)。3种灌溉技术设置共同不灌水对照(B1C1和B1C2),共20个处理。结果表明:灌水显著提高了小麦SPAD值、净光合速率、蒸腾速率和产量,其中,均以灌水量为B2时最高。普通灌溉、PG灌溉技术下均以B2C2处理的小麦SPAD值最高,分别为51.1,52.1;而DG灌溉技术下以B2C1处理的最高,为51.8。普通灌溉、PG、DG均以B2C1处理的小麦净光合速率和产量最高,净光合速率分别达到了13.84,14.44,14.22μmol/(m²·s);产量分别达到了10 802,10 559,10 641 kg/hm²。灌水利用效率和灌水效益则随着灌水量的减少而增加(除普通灌溉下灌水效益外)。普通灌溉、PG、DG均以B4C1处理的灌水利用效率最高,分别达到了227.8,247.4,249.7 kg/m³。节水灌溉技术下(PG和...     

追氮量对不同品质类型小麦产量及光合性能的影响

试验于2016-2017年在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地进行,采用二因素随机区组设计,以追氮量为调控因素,研究追氮量对不同品质类型小麦产量及生理指标的影响,为不同类型小麦品种稳产高效提供理论参考。供试材料分别为来源于黄淮冬麦区的中筋小麦品种中麦8号和中麦175,以及来源于长江中下游冬麦区的弱筋小麦品种扬麦22和扬麦15。结果表明,增加追氮量对小麦旗叶叶绿素a和叶绿素b含量均有提高效应,且更利于叶绿素b的形成,追氮量为135kg/hm²时效果最明显;各品种小麦旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶温均随着追氮量的增加而逐渐提高,且增长幅度也逐渐加大,以追氮量135kg/hm²最高;旗叶胞间CO₂浓度则随着追氮量的增加逐渐降低。中筋小麦籽粒产量显著高于弱筋小麦,在追氮量75~135kg/hm²时,各品种籽粒产量、穗数、穗粒数、千粒重及生物产量均随追氮量的增加而显著提高,以追氮量135kg/hm²最高。综上可知,拔节期追施氮肥有利于提高中筋和弱筋小麦旗叶叶绿素含量,改善光合性能,促进对氮素的吸收与积累,提高产量。     

节水减氮对土壤硝态氮分布和冬小麦水氮利用效率的影响

针对当前关中平原冬小麦生产中氮肥投入过量、灌溉水资源不足的问题,研究节水减氮栽培模式下冬小麦籽粒产量、水氮利用及硝态氮淋失情况,能为确定冬小麦节水减肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2017—2019年在陕西杨凌开展冬小麦节水减氮田间栽培试验,采用二因素裂区设计,施氮量为主处理,灌水量为副处理,设施氮量处理N300 (300 kg hm^–2)、N225 (225 kg hm^–2)、N150 (150 kg hm^–2)、N75 (75 kg hm^–2)、N0 (不施氮)和灌水量处理W2 (1200 m³ hm^–2)、W1 (600 m³ hm^–2)、W0 (0),分析小麦产量、水氮利用效率及土壤硝态氮淋失情况。结果表明,2017—2018年和2018—2019年小麦季灌水处理较不灌水处理分别增产14.88%～15.01%和4.11～4.16倍,但处理间差异不显著,而越冬期灌水600 m³ h...     

水肥耦合条件下间作小麦光合特性的响应

本试验在河西绿洲灌区进行,研究水肥耦合条件下间作小麦灌期浆光合特性对其的响应。结果表明,间作小麦灌浆期的肥水组合以灌溉量370m3/亩、N肥28kg/亩,370m3/亩、42kg/亩和450m3/亩、28kg/亩这3个肥水组合的光合特性表现较为突出。不同的水肥处理其中,370m3/亩的灌溉水平与其他肥料水平相结合或28kg/亩（N肥）的肥料水平与其他灌溉水平相配合具有一定的节水性且光合特性也良好。     

水分亏缺对烤烟光合特性和氮代谢的影响

通过真空表式土壤张力计监测土壤水势,以正常氮处理的烟株为对照,对生育后期由于施肥过多而严重影响烟叶品质的烤烟K326和NC89,进行有控制的水分亏缺处理,研究以水控氮对烤烟光合特性和氮代谢的影响,探讨以水调肥改善烟叶品质的生理原因。结果表明：两种氮肥营养下,土壤水分亏缺降低了叶片的净光合速率和蒸腾速率,而施高氮较好的抑制了这种下降;适度的土壤水分亏缺抑制了硝酸还原酶的活性,降低了中上部叶全氮的含量,从而有效抑制了高氮营养下烤烟成熟期的氮代谢。     

华北冬小麦开花期补灌的增产效应及其影响因素

为阐明华北地区冬小麦开花期补灌增产效应及其影响因素,制定稳产节灌制度,于2007—2016连续10年进行了大田定位试验,研究在冬小麦拔节期灌水基础上,播前底墒、长期不同施氮及生育期降水等对开花期补灌增产效应及水分利用的影响。裂区设计,灌水量为主区,设春灌1次水(拔节期75mm,W1)和2次水(拔节期和开花期各75mm, W2) 2个处理;施氮量为副区,设6个水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 kg hm-2 (N300)。冬小麦开花期补灌增产效应受播前底墒影响显著,播前2 m土体贮水量越大开花期补灌增产率越小。施氮水平也显著影响开花期补灌增产效应,随着定位试验年限的增加,N0和N60处理土壤有机质和全氮含量逐年下降,从第6年开始开花期补灌的增产效应基本丧失。在足墒播种和正常供氮(施氮量不低于120kghm-2)条件下,开花期补灌的增产效应还受冬小麦生育期有效降水量的影响,尤其是拔节–开花期的有效降水量。开花期补灌增产率随生育期以及开花后的有效降水量的增加而降低。拔节–开花期有效降水量大于25.3 mm时,开花期补灌没有显著优化穗数、穗粒数、千粒重、生物量、收获指数等产量性状,最终增产不显著;此情景下,拔节期灌1次水(75 mm左右),即可在维持较高产量的前提下,降低耗水、提高水分利用效率,实现稳产与节水协同。本研究表明,华北平原冬小麦在足墒播种、施氮量不低于120 kg hm-2、拔节期灌水前提下,拔节–开花期有效降水量可作为开花期灌水与否的重要决策依据。     

入侵植物加拿大一枝黄花对小麦光合生理的影响

本研究以入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物一枝黄花为供体材料,并以小麦为受体植物,分析两种供体的浸提培养液对小麦叶片光合生理的影响。结果表明加拿大一枝黄花和对照一枝黄花的浸提培养液中麦苗叶片总叶绿素含量下降,叶绿素a荧光诱导动力学参数改变,光系统Ⅱ活性受抑制,光合作用效率降低,其中具化感作用潜力的加拿大一枝黄花浸提培养液对小麦叶片光合生理抑制的程度较一枝黄花大。     

盐胁迫对紫花苜蓿生长及光合生理特性的影响

为了探明盐害对紫花苜蓿生长及光合生理特性的影响,为提高植物耐盐性、增加生物学产量、培育耐盐新品种提供科学依据,通过田间试验,以2年生紫花苜蓿公农一号为研究对象,在不同浓度NaCl处理下研究了紫花苜蓿的生理生化响应。结果表明：(1)S1和S2处理组的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)在胁迫初期小幅上升后开始下降并随时间的延长趋势变缓,S3处理组则持续下降。(2)各处理组的胞间CO2浓度(Ci)则呈先急剧升高后逐渐下降的趋势。(3)不同浓度处理组蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,后期略有恢复。(4)紫花苜蓿叶片SPAD值和地上部分生物量均随着盐浓度的提高显著降低。研究表明,NaCl胁迫下,紫花苜蓿叶片光合作用受到抑制,进而影响到地上部分生物量。但低盐胁迫后期,苜蓿叶片的光合作用有恢复现象,表现出其具有一定的耐盐性。     

小麦产量对中后期氮素胁迫的响应及品种间差异

生育中后期土壤供氮不足是导致小麦减产的重要原因之一。2015—2017年连续2个生长季,选择人工合成六倍体小麦衍生品种(synthetic hexaploid wheat-derived cultivar, SDC)和非人工合成小麦衍生品种(Non-synthetic hexaploid wheat-derived cultivar, NSC)各3个,设置2个施氮水平,研究其产量及相关生理参数对中后期氮素胁迫的响应。SDC包括川麦42、川麦104和绵麦367, NSC包括绵麦37、川农16和川麦30。2个施氮水平为正常施氮处理(Nn, 150kg N hm~(–2),底肥40%、拔节肥60%)和中后期氮胁迫处理(Ns, 60 kg N hm~(–2),全部作底肥)。结果表明,氮胁迫下,两类品种产量均值降幅接近(SDC 19.6%, NSC 20.4%),但正常供氮下SDC产量高于NSC (高14.4%),其氮胁迫下的产量也较高(高15.9%)。氮胁迫下, SDC的生物产量、单位面积粒数均高于NSC。开花期,两类品种在2个氮素水平下的叶面积指数(LAI)接近,但在灌浆中后期的降幅SDC小于NSC,花后22d,SDC在高、低施氮水平下的LAI较NSC分别高25.1%和16.0%。开花灌浆阶段, 2个施氮水平下SDC旗叶和倒二叶SPAD始终高于NSC,氮胁迫下二者的差距增大。两类品种的净光合速率(NPR)和群体光合速率(CAP)的差异也主要出现在灌浆中后期,氮胁迫下SDC以上2个参数较NSC均有优势。氮胁迫下,花后功能叶片的硝态氮、铵态氮、可溶性糖含量SDC也高于NSC。SDC较NSC有更高的氮素利用效率(NUtE),氮胁迫下,二者NUtE的差距增加。以上结果表明,低氮胁迫下SDC的生产力高于NSC,这与其较高的库容、较长叶片功能期有关。     

基于主成分-聚类分析的不同水分冬小麦晚霜冻害评价

探讨不同水分条件下拔节期低温对小麦生理代谢的影响,构建综合生理指数精确评价冻害程度,对农业减损增效和宏观管理具有重要意义。以弱春性的偃展4110和兰考198以及半冬性的郑麦366和丰德存21为材料,在低温处理前1周进行灌水和不灌水处理,于雌雄蕊分化期将盆栽小麦移至低温模拟室进行低温处理,分别为正常(CK)、–2℃(T1)、–4℃(T2)、–6℃(T3)、–8℃(T4)和–10℃(T5)。在处理结束后第2天测定小麦生理指标和荧光参数,在成熟期收获小麦产量。结果表明,不同品种、水分和低温胁迫及其互作对小麦拔节期生理指标及荧光参数均具有显著影响。随着低温胁迫加重,叶片含水量、叶绿素a含量及荧光参数qp、Fv/Fm和Fv/Fo呈持续下降趋势,而可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量及SOD活性表现先升后降特征,但MDA含量则相反。灌水处理在一定程度上缓解了低温胁迫对植株生理代谢的影响,低温对半冬性品种的影响相对较小。利用主成分分析将测定参数转化成4个独立的综合指标,且反映了88.55%的原始信息,并构建出冻害生理综合指数(FIPCI)。聚类分析热图显示的颜色越深,生理指标响应程度越大。依据生理指标聚...     

水分亏缺下化肥减量配施有机肥对棉花光合特性与产量的影响

于2017年和2018年进行田间定位试验,采用裂区试验设计,主区为充分灌溉W₁ (灌水量4800 m³ hm^-2)和亏缺灌溉W₂ (灌水量2400 m³ hm^-2),副区为不施肥(CK)、单施化肥(CF)、75%化肥+25%有机肥(M₁)、50%化肥+50%有机肥(M₂)、25%化肥+75%有机肥(M₃) 5个处理,研究了化肥减量配施有机肥对棉花光合特性及产量的影响,以期为水分亏缺下合理利用有机肥、减少化肥投入提供理论依据。结果表明,亏缺灌溉下棉花叶面积指数(leaf area index,LAI)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、地上部干物质积累量和籽棉产量均低于充分灌溉,但灌溉水生产力(irrigation water productivity,IWP)和胞间CO₂浓度(C_i)高于充分灌溉。化肥...     

Effects of nitrogen and water stress on the rehydration,endogenous hormonal regulation and yield of maize

Water scarcity is known to be a strong limiting factor affecting maize grown and yield in cold semi-arid regions. Numerous studies have shown that rehydration improves maize growth. Our study aimed to explore the effects of rehydration treatments on maize growth and yield under water and nitrogen stress during different growth stages. We selected the drought-tolerant maize variety Nendan 19 (ND19) and subjected it to water stress during the V6 (sixth-leaf), R2 (filling) and R6 (maturity) growth stages and a rehydration treatment after each stress stage. Our results indicated that N1 (N100 kg N ha⁻¹) and N3 (N300 kg N ha⁻¹) treatments significantly increased the leaf moisture status relative to water content (RWC), bound water content (BWC), free water content (FWC) and water potential (WP)) at different growth stages. Similar trends were observed in the accumulation of plant leaf and root hormones (zeatin+zeatin riboside, indole-3-acetic acid, abscisic acid and gibberellic acid), photosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence. However, under the same water stress conditions, they decreased as the N rate increased and reached a minimum value in the S3 (water stress for N3) treatments. In addition, with growth stage advancement and extension of the rehydration time, both showed a gradual upward trend. The results showed that to save water resources in the cold semi-arid region, rehydration treatments (R2S1 and R2S3) significantly increased the photosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence parameters, leaf moisture status, biomass, 100-grain weight, hormone content, ear characteristics and grain yield of maize.