黄淮地区涝渍胁迫影响夏玉米生长及产量

在黄淮平原,夏玉米常因降水过多遭受涝渍害而减产,确定其能忍受的涝渍胁迫天数,可为该区减轻涝渍引起的夏玉米产量损失和农业生产防灾减灾管理提供依据。该研究在田间条件下以玉米品种浚单20为试验材料,分别于玉米拔节期和抽雄期设置持续淹水(3和5 d)和渍水(5、7和10 d)处理,旨在研究黄淮地区夏玉米拔节期和抽雄期持续涝渍胁迫对其生长及产量的影响。结果表明:玉米拔节期连续淹水3 d或拔节期、抽雄期连续渍水5 d夏玉米产量开始降低,产量损失率随涝渍时间延长而增加:拔节期淹水3 d、抽雄期淹水5 d,其产量损失率分别为28.4%和42.8%;拔节期或抽雄期渍水5 d的产量损失分别为13.8%和5.5%(2011年)和3.0%和3.4%(2012年);拔节期淹水5 d产量损失是淹水3 d的3.1倍;拔节期或抽雄期渍水10 d产量损失分别为渍水5 d的1.3和3.0倍(2011年)、2.4和3.2倍(2012年)。淹水天数相同时,拔节期淹水产量损失率大于抽雄期淹水。所有淹水处理都会降低每平方米有效株数,而抽雄期淹水5 d还影响秃尖比,拔节期淹水5 d影响所有测定指标如收获指数、果穗性状等。不同于淹水处理,所有渍水处理都不影响每平方米有效株数,但影响果穗长和秃尖比、收获指数(抽雄期渍水5 d除外)。涝渍胁迫的后续影响与胁迫生育期、及涝渍天数有关,如抽雄期淹水3~5 d和抽雄期渍水5 d只影响乳熟期地上部分干质量累积,而抽雄期渍水7 d会影响所有生育期干质量累积。拔节期淹水5 d和渍水10 d使玉米后期(吐丝后25~35 d)灌浆速度降低59.6%和28.9%。因此在玉米实际生产中出现连续强降水天气时,建议尽快采取排涝降渍措施减少以避免玉米拔节期连续淹水3 d或抽雄期连续渍水5 d,从而降低涝渍胁迫对玉米生长及产量的影响。     

华北平原不同基因型夏玉米水分-产量响应关系

对两个耗水和产量特性不同的夏玉米品种即鲁单981和郑单958,在不同生育阶段进行不同程度的水分胁迫试验,分析了作物耗水量、产量及其性状和阶段水分-产量响应系数(Ky)。结果表明,夏玉米各个生育阶段的水分亏缺对产量的影响不同,开花期的水分亏缺对产量影响最大,而拔节期的最小。品种间水分亏缺对产量的影响也存在差异,开花期最明显,此期两品种产量响应系数分别为1.4和1.2。     

不同生育期水分胁迫对夏玉米叶片光合生理特性的影响

以苏玉20和郑单958为材料,采用盆栽控水试验,设置干旱、水涝和对照3个处理,研究不同水分胁迫条件对两个夏玉米品种关键生育期（拔节期和抽雄期）光合生理特性的影响。结果表明：（1）干旱和水涝均会降低夏玉米的叶片绿色度值（SPAD）、净光合速率（NPn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）,增加叶片胞间CO2浓度（Ci）。（2）两个夏玉米品种抽雄期对水分的敏感程度高于拔节期,且对水涝的敏感程度大于干旱。（3）两个夏玉米品种对水分逆境胁迫的抗性相比,苏玉20与郑单958的抗旱性相同,而苏玉20的抗涝性小于郑单958。研究结果可为探明不同种植区夏玉米水分抗逆性研究提供理论依据。     

三峡库区春玉米水肥耦合效应研究

三峡库区春玉米盆栽水肥耦合试验研究结果表明,水分胁迫导致玉米株高和叶面积指数降低,以拔节期受到影响最大;玉米产量与生物量呈显著正相关关系,产量与根重无显著正相关关系;水氮耦合效应显著,适宜水分和中氮处理下玉米的产量最高,玉米生长发育对氮肥的吸收存在一定的阈值,过多施用氮肥会加剧土壤干旱和作物干旱,水和钾耦合效应对玉米产量影响不显著;水分是影响玉米产量的主导因素,其次是氮效应和钾效应。     

拔节期水分胁迫-复水对冬小麦干物质积累和水分利用效率的影响

选用华北地区冬小麦的代表品种——石家庄8号为供试品种,采用盆栽试验,按亏缺程度（轻度60%FC和重度40%FC）和胁迫历时（5d和10d）在冬小麦拔节期设置4个水分胁迫处理和1个对照（全生育期充分灌水）,研究拔节期水分胁迫-复水对冬小麦干物质积累、分配以及产量和水分利用效率的影响。结果表明,拔节期不同程度的水分胁迫均会造成根、茎、叶和整株干物质量的减少,而且胁迫程度越大、历时越长,影响越大;复水可对小麦不同器官干物质积累产生不同程度补偿效应,但程度有限,各处理最终的干物质量均低于对照;轻度历时5d的水分胁迫利于根系增长,根干物质分配指数和根冠比均高于对照,但任何程度和历时的水分胁迫均对叶干物质的积累和分配造成不利影响;所有胁迫-复水处理的产量均低于对照,但轻度历时5d的水分胁迫却可显著提高水分利用效率,相比对照水分利用效率提高了9.4%。总之,本试验研究表明在冬小麦拔节期适宜的轻度胁迫可以优化调控干物质的分配,有利于提高作物植株整体的抗旱能力,对冬小麦干物质积累和产量的影响很小,同时适度水分胁迫减少了冬小麦耗水量从而明显提高了水分利用效率。     

基于无人机图像纹理和表型参数的夏玉米水分胁迫诊断

农田水分胁迫是影响作物生长发育和产量品质的重要原因。及时准确地诊断作物水分胁迫状况,对于实现精准灌溉、提高作物抗逆性和产量等具有重要意义。为优化夏玉米水分胁迫诊断方法和提高诊断精度,该研究以夏玉米为对象,利用无人机搭载六通道多光谱传感器获取2022年夏玉米拔节期和抽雄期的遥感影像数据,且同步采集夏玉米气孔导度和表型参数数据,监督分类剔除冗余背景后使用灰度共生矩阵计算得到冠层植被指数和图像纹理信息,通过贝叶斯信息准则和全子集筛选法筛选出敏感的植被指数、图像纹理和表型参数及其组合,结合极限学习机、随机森林和反向传播神经网络3种机器学习方法构建夏玉米气孔导度预估模型,并基于最优气孔导度预估模型绘制夏玉米水分胁迫状况反演图。结果表明,多光谱图像的夏玉米冠层反射率与气孔导度呈弱负相关,植被指数和表型参数与气孔导度呈极显著正相关,不同波段的图像纹理均与气孔导度有较高的相关性,其中550 nm波段最佳。植被指数用于评估植被整体健康和水分状况,图像纹理用于捕捉作物空间分布、纹理和结构特征,表型参数用于立体反映作物生理和形态信息,它们在诊断作物水分胁迫的机理上具有互补性。基于植被指数、图像纹理和表型参数构建的反向传播神经网络模型是夏玉米水分胁迫诊断的最佳模型（决定系数为0.841,均方根误差为0.043 mol/(m²·s),平均绝对误差为0.034 mol/(m²·s) ）,并显著改善了对气孔导度较低值的低估情况。绘制的夏玉米水分胁迫状况反演图呈现出广泛的应用潜力,能够便捷准确地诊断作物水分胁迫状况,以优化灌溉策略,调整资源分配。研究结果可为夏玉米的水分胁迫诊断提供一种可行而准确的方法。     

夏玉米水分胁迫与反冲机制及其应用

通过定点试验研究了不同生育期水分胁迫对夏玉米生理生态过程的影响。结果表明,不同生育期水分胁迫对夏玉米产量及其构成因素的敏感因子不同。土壤水分胁迫首先作用于作物叶片,叶水势下降后,叶片生长,光合作用及光合产物的运输均随之下降。适度水分胁迫可诱发反冲机制,秸秆覆盖可缓解水分胁迫并对反映机制有增益作用。     

夏玉米水分胁迫与反冲机制及其应用

通过定点试验研究了不同生育期水分胁迫对夏玉米生理生态过程的影响。结果表明,不同生育期 水分胁迫对夏玉米产量及其构成因素的敏感因子不同。土壤水分胁迫首先作用于作物叶片,叶水势下降后,叶片生长、光合作用及光合产物的运输均随之下降。适度水分胁迫可诱发反冲机制,秸秆覆盖可缓解水分胁迫并对反冲机制有增益作用。反冲机制对旱作农业、农业节水有广泛指导意义。     

不同基因型小麦变水处理的产量效应研究

试验研究不同基因型小麦各时期水分变动对产量的影响结果表明,拔节期水分变动对小麦产量的影响较大,干旱减产效应下普通小麦拔节期干旱处理比充分供水处理减产29.45%,而灌浆期水分亏缺处理仅减产12.70%;与水分胁迫处理相比,普通小麦拔节期复水处理增产42.83%,灌浆期复水增产22.29%,而不同基因型间小麦栽培一粒(A1)拔节期复水仅增产8.76%,栽培二粒(A2)拔节期复水产量下降4.38%。     

猪场废水灌溉对夏玉米生长及水分利用效率的影响

为了缓解农业水资源紧缺的状况,通过小区灌溉试验,研究了不同水平的氮肥与不同灌溉量、不同灌溉次数的猪场废水配施条件下夏玉米主要生长指标的变化,探讨了水肥耦合对夏玉米产量和水分利用效率的影响,建立了夏玉米产量的水肥耦合模型,以期为制定合理的猪场废水灌溉制度提供理论依据。结果表明:相同施肥水平时,株高、叶面积指数表现为养殖废水高灌>低灌>对照处理,拔节期差异达到显著水平,收获后养殖废水高灌处理的产量和淀粉含量也显著高于低灌和对照处理。相同养殖废水灌溉条件下,不同施肥处理的株高、叶面积指数以及产量差异不显著。低灌处理水分利用效率要显著高于高灌处理;综合产量、水分利用效率等指标来看,猪场废水高灌(900 m3/hm2)、低水平施肥(30 kg/hm2)处理不仅节约肥料,而且能够保障产量。     

旱涝急转对玉米叶片衰老特性和产量的影响

为研究旱涝急转对玉米叶片衰老特性和产量的影响,以春玉米“宜丹629”为供试材料,2021年在测坑条件下,设置拔节期旱（drought,D）、涝（waterlogging,W）、旱急转轻涝（drought-light waterlogging,D-LW）、旱急转中涝（drought-moderate waterlogging,D-MW）、旱急转重涝（drought-heave waterlogging,D-HW）、和正常供水（control,CK）6个处理。测定不同处理组合下玉米大喇叭口期、抽雄期和灌浆期叶片叶绿素仪（soil and plant analyzer development,SPAD）值、过氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）活性、丙二醛（malondialdehyde,MDA）、可溶性蛋白含量和净光合速率（net photosynthetic rate,P_n）,成熟期籽粒产量及其构成。结果表明,与CK相比,D-LW处理抽雄期和灌浆期玉米叶片的SPAD值、SOD、POD、CAT活性、可溶性蛋白含量、P_n及成熟期穗数、穗粒数和千粒质量差异不显著,使其籽粒产量维持在较高水平（7810.3 kg/hm²）。说明旱急转轻涝不会加速玉米叶片的衰老,从而稳定籽粒产量。而其他水分胁迫处理显著降低各监测时期玉米叶片SPAD值、SOD、POD、CAT活性、可溶性蛋白含量和P_n,明显提高MDA含量,使穗数、穗粒数和千粒质量减少,最终显著降低产量（较CK的值下降13.3%~72.7%）。整体上,D-MW和D-HW处理明显加速玉米叶片衰老,严重抑制最终产量。综上,拔节期旱后急转轻涝对玉米叶片SPAD值、抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量和P_n有补偿作用,从而获得较高的籽粒产量。该研究结果为玉米应对旱涝急转灾害和灌排管理提供一定理论依据。     

叶面喷施外源多胺提高夏玉米灌浆前期抗涝性

为缓解玉米涝渍胁迫危害,该研究在夏玉米灌浆前期设置3、5、7、9 d的测坑淹水试验,分析淹水及淹水后叶面喷施外源多胺对夏玉米叶片可溶性糖、根系活力、地上部干物质、内源亚精胺、籽粒质量动态变化和产量的影响。结果表明:淹水后与CK相比,淹水5、7、9 d叶片可溶性糖含量下降,地上部干物质质量均显著减少,淹水3、7、9 d百粒质量增加,5 d减少,籽粒质量、穗行数、行粒数、产量均显著降低。叶面喷施外源多胺后,相同淹水天数处理间比较,淹水5、7、9 d叶片可溶性糖含量增加、根系活力增强,淹水7、9 d叶片内源亚精胺含量增加,淹水5 d百粒质量显著增加,淹水3、5 d植株行粒数分别增加8.24%和7.41%,产量分别提高7.92%、5.85%(P0.05)。因此,夏玉米灌浆前期遭遇淹水后5 d内叶面喷施外源多胺,能够提高其抗涝性,减少产量损失。     

宽行垄作增强苗期淹水夏玉米光合和抗倒性提高产量

为探明苗期淹水夏玉米对不同种植方式的响应规律,在大田条件下,以先玉335为材料,设置传统平作和宽行垄作两种种植方式,分别进行正常水分处理(模拟不淹水年型)和淹水处理(模拟淹水年型),分析了传统平作和宽行垄作两种种植方式对苗期淹水夏玉米光合特性和抗倒性能以及产量的影响。结果表明:淹水年型下,宽行垄作功能叶SPAD值和光合速率恢复至不淹水年型水平与传统平作相比提前了10 d,宽行垄作与传统平作相比在淹水年型下可以快速改善夏玉米功能叶光合能力。淹水年型下,宽行垄作叶面积在淹水后15 d即可恢复至不淹水年型水平,而传统平作至淹水后30 d仍不能恢复至不淹水年型水平,宽行垄作与传统平作相比在淹水年型下提供了更大的绿色光合面积。淹水年型下,传统平作第3节间茎粗、刺穿强度和弯折强度等抗倒指标显著变差,两年平均值比不淹水年型分别降低了20.1%、16.1%和20.0%;宽行垄作第3节间抗倒指标在两种水分年型下差异不显著;同一水分年型下,两种种植方式抗倒性能差异不显著。淹水年型下,宽行垄作空秆率和千粒质量显著低于传统平作,两年平均值分别降低了21.5%和5.7%。传统平作淹水年型下穗粒数显著低于不淹水年型(P0.05),两年平均值降低了11.3%;宽行垄作在两种水分年型下穗粒数差异不显著,宽行垄作较传统平作可以获得相对稳定的穗粒数。与不淹水年型相比,淹水年型下传统平作和宽行垄作均显著减产(P0.05),两年减产平均值分别为1 349.6和547.3 kg/hm2,但无论淹水与否,宽行垄作产量均不低于传统平作;淹水年型下,传统平作减产率显著高于宽行垄作(P0.05),两年分别高14.1%和6.8%,宽行垄作稳产性更好。研究结果可以为涝害易发生地区夏玉米高产稳产栽培提供理论依据和技术支持。     

北方夏玉米滴灌施肥一体化技术应用效果

为有效提高夏玉米水肥利用效率,通过田间试验对滴灌施肥一体化高效调控与利用技术进行系统的探究。结果表明,与常规漫灌(T1)相比,采用滴灌施肥一体化技术(T2和T3)可显著提高夏玉米大喇叭口期至灌浆期的叶面积指数;显著促进吐丝期至成熟期的干物质积累;在产量构成因素方面显著增加穗粗和穗粒数,并在一定程度上降低玉米穗的秃顶长度,进而显著提高夏玉米的产量。与T1相比,T2和T3增产5.32%~6.13%;水分利用效率提高36.10%~39.42%;氮、磷、钾肥利用率分别提高37.56%~35.29%、23.09%~30.30%、106.21%~121.51%。此外,采用滴灌施肥一体化技术可显著提高夏玉米生产经济效益。与T1相比,T2和T3可有效降低投产比,收益率平均提高4.71个百分点。在化肥用量较常规灌溉模式减少20%条件下,采用滴灌施肥一体化技术既能显著提高夏玉米产量,又能提高经济效益,是适宜在潮土区推广的一种高效节本增收的灌溉模式。     

施氮模式对夏玉米氮肥利用和产量效益的影响

为了明确不同施氮模式对夏玉米物质生产、经济效益和氮肥利用的影响,设置4种施氮模式:N0(CK)、N1(基肥30+大口肥120+吐丝肥30)、N2(基肥60+大口肥120)、N3(基肥120+大口肥120+吐丝肥30),进行大田试验。结果表明,施氮能改善夏玉米产量因子、提高产量。氮肥适量后移显著改善穗部性状,N1与N0、N2处理相比穗粒数提高34.7和28.5粒,收获指数提高11.3%～17.1%,增加产量1590和60.6kg·hm-2。在同等施氮量下,氮肥部分后移能增加产量收入,但不能提高纯收益、产投比。夏玉米吐丝期施氮显著增加灌浆期干物质积累(N1、N3处理的干物质与N2相比分别提高2153和2319.4kg·hm-2),延缓吐丝后LAI的下降。施氮可以显著提高夏玉米花前花后生物量;氮肥部分后移到吐丝期可提高花后干物质积累。适当降低氮肥投入,每1kg氮多生产4.3kg玉米;氮肥用量相同,氮肥适当后移,每1kg氮多生产0.56kg玉米。因此,合理的施氮模式,不仅可以增玉米加产量,还可获得好的经济效益。     

施氮量对穗期高温胁迫下玉米叶片光合生理及产量的影响

【目的】探究不同施氮量对玉米穗期高温胁迫下光合生理及产量的影响,为合理施氮实现玉米抗逆稳产提供理论依据。【方法】2020—2021年开展人工模拟高温田间试验。以耐热型品种郑单958 (Zhengdan 958)和热敏感型品种先玉335 (Xianyu 335)为材料;设置3个施氮量,分别为低氮(N 90 kg/hm2,N90)、中氮(N180 kg/hm2,N180)和高氮(N 270 kg/hm2,N270)。在玉米第11片叶展开期至抽雄期进行高温处理(HT),分别持续12天(2020年)和9天(2021年),以田间自然生长的植株为对照(CK),处理期间高温和对照的日最高温度均值分别为41.9℃、35.9℃(2020年)和40.8℃、37.7℃(2021年),昼夜温差均值分别为19.3℃、13.0℃(2020年)和18.1℃、14.8℃(2021年),调查两个品种穗位叶的光合色素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、光合酶活性、籽粒产量及产量构成因素,分析温度、品种和施氮量三者之间的互作效应。【结果】1)高温胁迫提高了两个玉米品种穗位叶的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)和核酮糖-1...     

不同覆盖方式对新复垦区土壤水热及春玉米产量的影响

随着城市化进程的加速发展,我国净耕地面积持续减少,合理开发利用潜在土地资源,对于保障我国粮食安全具有重要意义。为了探讨不同覆盖耕作方式对新复垦区土壤水热及作物生长的影响,通过2018年和2019年连续两年田间试验,研究了传统耕作(CK)、地膜覆盖(FM)、秸秆深埋(BS)和秸秆深埋+地膜覆盖(F+S) 4种处理对土壤水分、温度和春玉米生长及产量的影响。结果表明:2018年,F+S、BS、FM处理玉米生育期内0～20cm及20～40 cm土层平均土壤含水率分别较CK增加24.4%、16.5%、12.6%及9.1%、3.2%、3.7%。2018年玉米苗期, 0～100 cm土壤蓄水量表现为FMF+SCKBS,明显表现为有覆膜处理(F+S和FM)的土壤蓄水量高于不覆膜处理(BS和CK)。2019年玉米苗期,土壤蓄水量则表现为F+SBSFMCK。与CK相比,春玉米全生育期不同覆盖耕作处理条件下各土层(5～25 cm)土壤温度均有所提高,具体表现为F+SFMBSCK,各处理土壤温度随土层深度表现为降低趋势。以表层5 cm土壤温度增幅最大,覆盖耕作处理的增温效应在全生育期表现为前期明显而后期弱化。各处理株高变化趋势一致,在播种后70d左右达到峰值,随后出现小幅度下降并最终保持稳定。试验期,株高和叶面积均表现为地表有覆膜的处理高于未覆膜处理(P0.05)。2018年, F+S、BS和FM处理玉米产量均显著高于CK(P0.05),2018年和2019年,各处理产量分别较CK增加17.0%、13.5%、6.6%和30.5%、23.9%、3.8%。产量构成逐步回归分析结果表明,穗长对产量的影响最大,产量与穗行数和百粒重呈正相关关系。秸秆深埋+地膜覆盖处理(F+S)可以综合发挥二者优势,有效调节土壤水热状况,改善土壤环境,促进作物生长发育,从而获得较高的产量,可作为新复垦区春玉米适宜的种植管理方式。     

氮肥后移促进受渍夏玉米根系形态恢复和提高花后光合性能

江淮地区受梅雨影响,玉米苗期易发生渍害,如何通过合理运筹氮肥达到减灾效果值得研究。以夏玉米品种‘隆平206’为试验材料,研究不同氮肥运筹方式[氮肥全部基施(N1)、基肥70%+拔节肥30%(N2)、基肥50%+拔节肥50%(N3)和基肥30%+拔节肥50%+大喇叭口肥20%(N4)]对苗期受渍夏玉米根系形态和花后光合性能恢复的影响,以期为苗期受渍夏玉米合理施肥提供理论依据。结果表明,苗期渍水7 d抑制根系生长,根重、根长度、根表面积和根直径均显著降低,渍水对根系形态指标抑制效应表现为:根长度根表面积根直径。氮肥后移对渍水后根系生长有显著的补偿效应,氮肥后移量增加,根重、根长度和根表面积显著增加。渍水胁迫解除后18 d,N1-N4处理根长度较渍水前提高1.9~5.1倍,根表面积提高6.3~10.3倍,根直径提高0.7~1.0倍,氮肥后移对根系形态指标补偿生长效应强弱表现为:根表面积根长度根直径。渍水使群体叶面积系数降低9.3%~22.5%,氮肥后移可提高群体叶面积系数,较全部基施处理提高3.2%~20.7%。苗期渍水7 d显著降低灌浆期间穗位叶片的光合能力,净光合速率下降,灌浆中期和末期净光合速率分别下降16.1%和28.9%,灌浆后期光合能力下降幅度高于对照,非气孔限制是导致渍水胁迫下净光合速率下降的主要原因。渍水胁迫下,氮肥后移处理改善了穗位叶光合性能,光合能力优于氮肥前移处理。在苗期易导致渍害的地区适当减少基肥比例,后移氮素至拔节期和大喇叭口期,能够对受渍夏玉米起到较好的补偿生长效应。     

一穴多株种植对夏玉米群体质量和产量的影响

增加种植密度是玉米高产的重要手段,但是种植密度的持续增加也带来一系列问题,其中高密群体的郁闭问题已成为限制进一步增加种植密度的主要因素之一。为缓解夏玉米高密度群体的郁闭状况,改善高密度种植下的玉米群体质量和产量形成,本试验在82 500株·hm?2密度下设置了一穴1株(P1)、一穴2株(P2)和一穴3株(P3)3个处理,分析了一穴多株对夏玉米各生育时期的叶面积、干物质、光合势、相对生长率、净同化率、作物生长速率、粒叶比和产量的影响。结果表明,与对照P1相比,P2和P3吐丝期单株叶面积分别增加10.7%~21.9%和7.3%~16.7%,吐丝后20 d分别增加13.5%~21.9%和9.4%~12.7%;P2和P3吐丝期和成熟期干物质积累显著高于P1(P0.05)。一穴多株种植提高了夏玉米6叶展以后的光合势,P2的提高幅度小于P3;P2、P3吐丝后20 d到成熟期相对生长率比P1分别高30.4%~190.7%和33.9%~183.5%,净同化率分别高16.1%~161.9%和30.7%~155.8%。采用一穴多株种植可以提高作物的生长速率、粒叶比和籽粒产量,P2和P3分别比P1增产5.8%~23.5%和4.9%~18.9%。粒重/叶面积、粒数/叶面积与籽粒产量呈显著直线正相关(R2=0.94,P0.000 1和R2=0.76,P0.001)。可见,在高密种植条件下,采用一穴多株种植可以改善夏玉米群体质量、提高产量。本研究推荐高密度下一穴2株种植方式。