水氮耦合对玉米生长和产量的影响研究进展

近年来,气候变化与耕地面积不断缩减对粮食产量产生了巨大挑战。在农业生产中水、肥是必不可少的元素,两者在作物生长发育中紧密相连但又彼此制约,也是影响旱地农业生产和高产优质的必要因素。水氮耦合能调节影响作物吸收土壤水分和养分,并实现水肥一体化管理模式,在保证水肥资源高效利用的同时提高作物产量或不减产。玉米是一种典型的需水量大、需氮量多的作物,不同生育期对水、氮需求量不同,在玉米关键生育阶段水氮供应不足会影响其光合作用,进而影响干物质积累与分配,最终降低玉米产量,浪费农业资源。因此,本文主要综述了水氮耦合对玉米光合作用、干物质积累、水肥利用效率及产量的影响,明确玉米生育期内水氮耦合规律及其交互作用,以期为玉米合理灌溉及施肥提供指导。     

水氮耦合对西瓜生长和产量的影响

【目的】为明确西瓜对水氮耦合的响应机制,确定最佳灌水和施肥方法。【方法】采用裂区试验设计,以灌水量为主区,设置2个灌水水平,600 m3/hm2（W1）和900 m3/hm2（W2）,以氮肥为副区,设置3个氮肥水平,分别为200 kg/hm2（N1）,300 kg/hm2（N2）,400 kg/hm2（N3）,研究了西瓜生长指标、氮代谢、光合参数以及产量的变化特征。【结果】表明,西瓜主蔓长、茎粗、NR、GS、GOGAT、光合速率、干物质积累量和产量在W1灌水量下,随着施氮量的增加呈逐渐增加的趋势,在W2灌水量下呈先升高后降低的趋势,说明在低灌水量量下增施氮肥能够促进西瓜生长,增加西瓜产量。在高灌水量下施氮量过大对西瓜生长产生抑制作用,不利于产量的形成。【结果】在灌水量为600 m3/hm2时,施氮量可在400 kg/hm2为宜,在灌水量为900 m3/hm2时,施氮量可在300 kg/hm2较好。     

水氮耦合对滴灌小麦生理生长及产量的影响

【目的】研究新疆南疆地区水肥耦合对滴灌冬小麦生理生长及产量的影响。【方法】以新冬52号为供试材料,两因素裂区试验设计,设置灌水处理3个水平:W₁(2 241m³/hm²)、W₂(3 486m³/hm²)、W₃(4 731m³/hm²);设置施肥处理(氮素)4个水平:N₀(0 kg/hm²)、N₁(135 kg/hm²)、N₂(195 kg/hm²)、N₃(255 kg/hm²),分析不同水氮组合对滴灌冬小麦株高、叶面积、光合特性(净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO₂浓度(Ci)、产量及水氮利用效率的变化。【结果】(1)随着灌水量的增加或施N_量的增加, 新冬52号冬小麦的株高、叶面积、光合特性和产量呈现同步增加趋势;(2)但灌水量过少时(W₁处理),增加N_肥并不明显提高产量和光合性能;当灌水量提高到W₂和W₃水平后,株高、叶面积、光合特性和产量随着施N_量的增加呈现明显的增加趋势,表现出以水带肥的良好效果。 (3)在各处理中, W₃N₂(灌水4 731m³/hm²、施氮N₁95kg/hm²)的产量最大(8 570 kg/hm²),相对应的各项光合特性值也达到最大值; (4)W₂N₂处理(灌水3 486m³/hm²、施N₁95kg/hm²)的产量则处于次大值(8 465 kg/hm²),W₂N₂的光合特性值并非最大,但其N_肥农学利用率达到最大值(16.69 kg/kg ),灌溉水生产效率也达到最大值(1.66 kg/m³ );(5)W₂N₂与W₃N₂相比,虽然产量减少了105 kg/hm²(减少1.2%),但灌水量减少了1 245 m³/h²(减少26.3%)、施肥量减少60 kg/hm²(减少23.53%)。【结论】灌水3 486 m³/hm²和氮肥195kg/hm² 的技术组合可作为新冬52号冬小麦的节本增效生产方案。     

绿洲灌区水氮运筹对玉米生长及产量形成的耦合效应

【目的】针对绿洲灌区玉米生产水肥过量严重,灌水、施氮制度混乱等现象,揭示水氮运筹对玉米生长及产量构成的耦合效应,为构建干旱绿洲灌区玉米高产合理水肥制度提供依据.【方法】分别设3个灌水水平:低灌水水平(I_1,430 mm),中灌水水平(I_2,490 mm),高灌水水平(I_3,550 mm),和3个施氮水平:N_(1 )0 kg N/hm~2施氮水平,N_2 360 kg N/hm~2施氮水平,N_3 450 kg N/hm~2,共组成9个处理,通过田间试验研究玉米群体生长率、叶面积指数、干物质运转、光合产物对产量构成及产量的贡献机制.【结果】群体生长率在I_2、I_3处理下较I_1处理提高40.6%～67.8%,而I_2与I_3间差异不显著;N_2、N_3较N_1处理分别高17.4%和10.6%,但N_2与N_3处理间差异不显著.玉米叶面积指数在I_2、I_3处理下全生育期平均值较I_1处理分别提高29.7%和36.0%.I_2、I_3处理玉米籽粒产量分别较I_1处理高9.6%和13.7%,但是I_2、I_3处理间差异不显著;N_2和N_3处理分别较N_1处理高8.4%和10.5%,N_2和N_3处理间差异不显著.过量灌水和施氮会减少干物质向籽粒的运转,I_3处理与I_1、I_2处理比较,干物质运转量分别减少了29.4%和29.6%,对籽粒的贡献率分别降低了38.4%和32.5%;N_3分别较N_1和N_2处理干物质运转量减少了28.5%和17.1%,对籽粒的贡献率分别降低了36.1%和19.0%.综合分析,合理的灌水和施氮量对玉米籽粒产量的形成具有耦合效应,I_2N_2处理处理最终获得与I_3N_3相等的籽粒产量.【结论】灌溉定额490 mm和施氮量360 kg/hm~2处理提高了玉米光合作用对籽粒形成提供的物质补充,促进了生育前期营养器官积累的干物质向籽粒的运转量,最终获得高产,是河西绿洲灌区玉米高产适宜的水氮参数.     

覆膜施肥方式对玉米生长及产量的影响

在凉州区进行了不同栽培方式对玉米生长及产量的影响试验。结果表明,全膜垄作沟播沟施肥栽培的玉米出苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期较全膜垄作垄播垄施肥栽培和全膜平作栽培提前2-6d,生育期延长2d;穗粒数较全膜平作栽培增加54．0粒,千粒重增加11．6g;折合产量最高,为15110．29kg/hm2,较全膜平作增产10．37％。     

氮水耦合对玉米产量和品质及氮肥利用率的影响

利用大型活动式防雨棚,设计了3个施氮水平和2个水分水平,研究了氮水耦合对玉米产量和品质及氮肥利用率的影响。结果表明:控释尿素处理开花前玉米的地上部干重、叶面积指数低于常规尿素处理,开花后开始赶超常规尿素处理,收获时其籽粒产量和生物产量均显著高于常规尿素。适宜的水分和施氮显著提高了玉米的籽粒产量、蛋白质产量及氮肥利用率。从产量上看,在田间持水量的50%±5%(W1)处理中常规尿素N 150 kg/hm2(NU)和控释尿素N 150 kg/hm2(CU)的籽粒产量分别比对照提高15.77%和29.97%;在田间持水量的75%±5%(W2)中二者分别提高35.60%和40.87%,处理间差异均达显著水平。因此,与常规尿素相比,不论在干旱或水分适宜条件下,控释尿素能更好地协调玉米的地上、地下部生长,利于获得高产,而适宜的水分可以显著提高这种效果。     

水氮耦合对膜下滴灌棉花生长及产量的影响

【目的】研究水氮耦合对新疆北疆石河子地区膜下滴灌棉花生长和产量的影响。【方法】通过桶栽试验,结合当地棉花品种农丰133号为试验材料,在滴灌条件下进行水氮两因素三水平完全处理。灌溉设置三个水平:4 350、5 250、6 150 m~3/hm~2(分别标记为W1、W2、W3);设置三个施氮水平:300、500、700 kg/hm~2(分别标记为F0.6、F1.0、F1.4),研究棉花生育期内不同水肥处理对株高、叶面积指数(LAI)、干物质积累以及产量的影响。【结果】棉花在膜下滴灌施氮条件下,株高和叶面积指数随灌水量的增加而增加。在相同灌水处理下,棉花各项生理指标随施肥量的增加呈现先增大后降低的趋势,在施肥水平F1.0处达到最大,同时施肥过高一定程度上抑制了棉花的生长。【结论】在新疆北疆石河子棉花种植区,灌水量5 250 m3/hm~2、施氮量500 kg/hm~2为最佳膜下滴灌施肥策略。     

水氮耦合对谷子拔节后生长、产量和水氮利用效率的影响

为给宁南山区不同降雨年限的谷子生产提供合理的水氮管理依据,以‘陇谷11’为材料,采用水氮2因子3水平(谷子拔节后50%、70%、90%的土壤田间持水量和拔节后追施氮肥0g·kg~(-1)、0.1g·kg~(-1)、0.2g·kg~(-1)的施氮量)的完全随机组合盆栽试验,研究不同水氮条件对谷子拔节后生长、产量和水氮利用效率的影响。结果表明:在同一水分水平下,中氮处理显著提高谷子的净光合速率、总叶面积、籽粒产量、生物量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率;在同一施氮量条件下,随着土壤含水量的增加,谷子籽粒产量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率显著增加。中氮处理在不同土壤水分条件下均延缓谷子植株叶片的衰老,在生育后期维持较高的旗叶净光合速率,并且在充足水分条件下获得最高的籽粒产量、单株生物量、收获指数、氮肥农学效率和氮肥偏生产力。在适宜环境条件下,可通过增加谷子整体生物量和提高向籽粒的运输分配,来达到增加籽粒产量。     

覆膜方式对河西灌区玉米生长及产量的影响

在武威市武南镇进行了玉米不同覆膜栽培方式试验。结果表明,玉米的出苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期、腊熟期除全膜平作与半膜平作相同外,其它处理均较半膜平作提前;全膜双垄沟播栽培的玉米穗粒数和千粒重均高于半膜平作,折合产量以全膜双垄沟播最高,为15 488.2 kg/hm2,较半膜平作增产45.8%,且产值和纯收益明显增加。     

根区深层水氮耦合对玉米生长和生理的影响

旨在探究水氮耦合和灌水施肥深度对玉米生长的作用机理,为合理的水肥管理提供理论依据。以陕北地区普遍种植的玉米品种‘天赐19’为供试材料,设置灌水量（W3：2 650 m·hm^-2;W2：2 180 m·hm^-2;W1：1 715 m·hm^-2）、施氮量（N3：960 kg·hm^-2;N2：600 kg·hm^-2;N1： 240 kg·hm^-2;N0：不施氮）和灌水施肥深度（H3：0 cm;H2：5 cm;H1：10 cm;H0：15 cm）3因素,根据复因素不完全实施方案设计10个处理。结果表明,水氮耦合及灌水深度对玉米的生长和生理指标有显著影响,在N1H1水平下,随着灌水量的增加,盆栽玉米的株高、茎粗、叶面积、干物质量和净光合速率呈现增加的趋势。在W1水平下,随着施氮量的增加,盆栽玉米的株高、叶片数、叶面积、干物质量呈现降低的趋势;茎粗和叶绿素含量呈现先增高后降低的趋势;隶属函数法得出W3N1H1处理隶属值最高。因此,推荐灌水量为2 650 m·hm^-2、施氮量为240 kg·hm^-2、灌水施肥深度10 cm为该地区玉米种植的最佳灌水施肥模式。     

沟垄集雨种植和氮肥对春玉米生长及产量的影响

沟垄集雨种植以其良好的集雨增产效果而被广泛应用,为探索沟垄集雨种植下合理的氮肥施用模式,以春玉米为研究对象,分别在沟垄集雨种植(P)和平作(C)下设置尿素基施(F1)、尿素基施+追施(F2)、缓释肥基施(F3)3种施肥模式,探明沟垄集雨种植和氮肥对春玉米生长及产量的影响。结果表明,沟垄集雨种植相较于平作能显著促进玉米生长和干物质积累,在3种施肥处理下沟垄集雨种植较平作增加玉米最大叶面积指数7.18%~11.39%、增加成熟期干物质积累量15.45%~20.23%。PF2、PF3处理可有效提高春玉米生育后期叶绿素含量和光合效率,PF2、PF3处理较PF1处理提高穗粒数2.35%、2.10%,百粒质量提高6.08%、7.37%,产量提高0.8%、2.09%。沟垄集雨种植技术下缓释肥基施能够有效降低施肥劳动强度,提高产量。     

黑龙江省玉米氮肥适宜用量研究

针对玉米主产区农民长期盲目施肥现象严重,导致氮素在土壤中积累,肥料利用率不高,造成资源浪费和环境污染,开展了玉米氮肥肥效和适宜用量试验研究。结果表明:玉米生产氮肥仍然是高产的关键因素,氮肥对玉米生长发育和产量有明显的促进作用;黑龙江省玉米生产施氮的适宜用量为N 100~180 kg.hm-2,可增产24.3%~72.9%,平均增收1 624~3 088元.hm-2;从产量和经济效益考虑,黑龙江省玉米生产氮肥最佳用量为150 kg.hm-2。     

辽西地区膜下滴灌玉米高水效品种筛选与评价

以10个玉米品种为试材,研究辽西地区膜下滴灌对不同玉米子粒产量和水分利用效率的影响,表明灌溉与不同玉米品种产量互作显著,各灌溉处理总耗水量(ET)差异均不显著,部分灌溉高产品种的水分利用效率差异不显著,不同品种灌水利用效率(IWUE)差异显著,豫丰508与新单001的IWUE较高,分别为2.07 kg/m3与2.02 kg/m3;通过聚类分析将玉米划分为低水效和高水效品种,表明高水效品种产量比低水效品种增产,辽单1211(产量最高为955.43 kg/667m2)是子粒产量和水分利用效率兼顾的最优品种,高水效品种增产的主要原因是行粒数、百粒重的显著增加。     

地膜覆盖条件下黄土高原玉米产量及水分利用效应分析

【目的】综合评价地膜覆盖玉米的产量以及水分利用效应,为黄土高原地区玉米生产合理利用地膜覆盖技术提供指导。【方法】本文在中国知网(CNKI),Web of Science与EI Compondex文献数据库,收集了从2000—2017年间已发表的黄土高原地膜覆盖玉米产量及水分利用文章数据,综合分析了地膜覆盖对玉米产量、水分利用及水分利用效率的影响。【结果】黄土高原半膜覆盖平均产量为9 348 kg·hm^-2,较对照产量7 059 kg·hm^-2增产33%,全膜覆盖平均产量为9 191 kg·hm^-2,较对照产量5 910 kg·hm^-2增产56%,半膜覆盖或者全膜覆盖均显著提高了玉米产量,但是全膜覆盖和半膜覆盖之间玉米产量相近,没有显著差异。另外,半膜覆盖海拔高度超过630m时或全膜覆盖海拔高度超过900 m时,玉米增产率随海拔高度的增加而呈增加的趋势,可能与覆膜提高土壤温度有关。半膜覆盖平均蒸散量为385 mm,较对照蒸散量389 mm减少1.0%,全膜覆盖平均蒸散量为366 mm,较对照蒸散量35...     

Water Consumption and Maize Yield for Alternative Furrow Irrigation in Western Heilongjiang Province

Aiming at less and un-uniform distribution rainfall problems, the serious draught in spring, low crop production and water efficiency in sandy soil area of Heilongjiang Province, the experiment of alternative furrow irrigation was conducted in Dumeng County in 2009. The purpose of the experiment was to find the water consumption law and its influence on maize yield. The results showed that the highest water consumption was during the heading stage and the highest daily consumption of water was during the filling stage. The stimulation effect of alternative furrow irrigation on yield was obvious in the appropriate irrigation level. The best irrigation pattern for the highest yield was as follows： the seedling stage was 325 m3. hm^-2; the jointing stage was 400 m3-hm^-2; and the filling stage was 288 m3- hm-2. The water consumption during each growing period was that the seedling was 38.85 mm; the jointing was 108.11 mm; the heading was 124.39 ram; the filling was 88.96 ram; the milk was 60.21 ram; and the harvesting was 47.89 mm.     

免耕旧膜再利用对玉米产量及灌溉水生产力的影响

在河西走廊中段边缘绿洲安排田间试验,明确保护性耕作地膜再利用栽培对玉米产量及灌溉水生产力的影响,探讨降低农田残膜污染、节本增效和可持续土地利用的耕作栽培管理方式。试验涉及3种不同质地与肥力水平的土壤,设3个处理：（1）传统耕作与冬灌、覆新膜栽培（NM）;（2）免耕少冬灌、旧膜直播（RM）;（3）免耕少冬灌、旧膜直播行间秸秆覆盖（RMS）。结果表明,在玉米播种后至拔节期前,日平均土壤温度2个免耕旧膜直播处理较传统覆新膜处理仅低0.6～1.0℃（5 cm土层）和0.5～0.8℃（15 cm土层）,表明旧膜直播仍具地膜覆盖提高地温的效应。玉米产量免耕旧膜直播较覆新膜降低4.4%～10.6%,但节省了耕作和地膜投入,收益增加。免耕旧膜直播结合秸秆覆盖栽培方式玉米产量与新覆膜栽培持平,净收入提高12.5%～17.1%。免耕旧膜直播栽培减少了冬灌量,灌溉水生产力提高。土壤质地与肥力水平对作物吸氮量、灌溉水生产力影响显著。在水资源紧缺的干旱区绿洲,适时进行保护性耕作地膜再利用栽培技术是节本增效、土地可持续利用的一种选择。     

垄作覆膜对旱地春玉米生长前期水分利用的影响

旱作地区具有降雨少、分布不均等特点,导致春玉米生长前期易受干旱影响造成减产,通过垄作覆膜可以改善旱作地区春玉米水分利用状况,增强期抗旱能力。本试验设置垄作覆膜、起垄覆膜(未播种)、露地平作及撂荒4个种植模式处理,分别测定各处理在播种前、苗期、拔节期和大喇叭口期0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm土壤含水量和储水量,分析春玉米地上干物质量和水分利用效率,研究垄作覆膜栽培对春玉米生长及水分利用的影响。结果表明,垄作覆膜可以改善春玉米生育前期(苗期—大喇叭口期)根系水分状况,其中覆膜处理苗期和拔节期0～40 cm及大喇叭口期20～40 cm土壤含水量和储水量均显著高于未覆膜处理(P0.05),且垄作覆膜处理在大喇叭口期40～60 cm土壤含水量和储水量亦显著高于露地平作处理(P0.05);与露地平作比较,播前—大喇叭口期,垄作覆膜水分利用率提高69.48%,干物质量提高27.52%。综合说明垄作覆膜栽培模式可以减少土壤水分蒸发,起到保墒作用,缓解旱作地区春玉米早期干旱现象,同时也可以提高春玉米地上部干物质量积累,为后期增产打下基础,适宜在旱作地区推广应用。     

覆膜与不覆膜玉米氮磷钾化肥增产效果对比

覆膜与不覆膜玉米氮磷钾化肥增产效果对比研究结果表明,采用地膜覆盖栽培技术,施肥量应根据作物的需要合理确定,并不一定施肥就能得到较高的增产量和增产率,合理施肥才能提高化肥的经济效益。     

膜草覆盖对玉米生长发育及地膜残留的影响

在张掖干旱绿洲灌溉区进行了膜草覆盖玉米栽培试验,探讨膜草覆盖对土壤水热效应、玉米生长发育及地膜残留的影响。结果表明,与全膜覆盖相比,地膜与小麦秸秆覆盖具有较好的保墒效果,生育期耗水量仅增加1.99%,玉米产量及水分利用效率分别仅降低4.05%、5.92%。膜草覆盖地膜投入量比全膜覆盖减少40.94～41.55 kg/hm2,地膜残留量减少11.01～11.54 kg/hm2。综上分析,认为地膜与小麦秸秆覆盖栽培可有效提高水资源利用效率、玉米产量,降低环境污染。