超高产夏玉米养分限制因子及养分吸收积累规律研究

2007年和2008年通过大田试验研究了超高产夏玉米养分限制因子和植株养分吸收积累规律。结果表明:用ASI法推荐的氮、磷、钾平衡施肥产量最高,分别达到12051.2 kg/hm2和13246.3 kg/hm2,施用氮肥平均增产8.92%,钾肥平均增产7.14%,增产效果显著,氮和钾为超高产夏玉米养分主要限制因子。超高产夏玉米植株体内氮、磷、钾的积累量均随生育期的延长而增加,到成熟期达到最大值,养分积累量的大小顺序为氮钾磷,每生产100 kg经济产量吸收养分比例N∶P2O5∶K2O为2.40∶1∶2.73。拔节期至吐丝期是养分吸收的关键时期,养分吸收速率大,积累量高,吐丝后植株仍能吸收较多的氮、磷。从出苗到吐丝期,叶片是氮、磷的分配中心,生育后期茎叶中氮、磷的转运率较高,而钾转移比例较小。超高产夏玉米整个生育期能持续吸收养分,吐丝后适当追肥保证灌浆期养分充足供应对夏玉米超高产至关重要。     

氮磷钾和微肥对高肥区夏玉米养分积累、分配及产量的影响

采用田间试验方法研究了N、P、K、Zn及Mn肥对高肥区夏玉米产量、植株性状及干物质积累的影响.结果表明,在该试验条件下,土壤N、P、K、Zn、Mn的贡献率分别为91.2%、100.3%、96.3%、99.4%、99.9%.玉米吸收的N、P、Zn主要积累在籽粒中,Mn主要积累在叶片和籽粒中,而K在植株各部位的积累相对均匀.在NPK处理的基础上增施Zn、Mn肥,显著降低了植株对P的吸收,而对产量、植株性状和干物质积累的影响不大.土壤中P、Zn、Mn养分含量较高,完全能够满足夏玉米生长发育的要求.NK处理最为合理经济,有效地改善了玉米穗部和植株性状,平均产量达到9 821 kg/hm~2.     

夏玉米植株干物质、 氮磷钾养分积累速度和时间的动态分析

用Logistic方程及导出的速度方程, 探讨夏玉米植株干物质和氮、 磷、 钾养分积累速度与时间的数量关系,以期为动态过程分析提供一些新的资料。田间肥料试验结果表明,夏玉米植株干物质与养分积累速度的动态变化呈现不对称钟形曲线,根据曲线走向可将其划分为低速期（I）、快速期（II）和降速期（III）。三期时长各占夏玉米全生育期的1/3,但不同处理各期时长不同步。夏玉米出苗后30天左右内（I期）植株干物质和养分积累速度很低,与其后的II、 III期相比,速度相差一个数量级; 其后的II期速度最高,III期积累速度逐步下降,平均速度低于II期。植株干物质与养分的分期积累量取决于分期时长与速度两个参数。     

基于作物生长模型参数调整动态估测夏玉米生物量

针对如何利用作物生长模型定量解析区域夏玉米生物量动态变化的热点问题,该文在沿东海岸的江苏省盐城市大丰区设置大田夏玉米生物量估测试验,在构建夏玉米生物量过程模拟模型的基础上,对夏玉米多个生育阶段的生物量(指地上部生物量)及其变化特征进行分析,并结合试验实测数据探讨利用实测叶面积指数和生物量数据调整生物量模拟模型参数的可行性。结果表明:夏玉米生物量过程模拟模型可以对夏玉米从出苗到灌浆期间的多个生育阶段生物量动态变化进行估测。出苗到拔节前的生长阶段,生物量积累主要来源于叶片形成,模拟模型可以对生物量进行有效预测,预测值与实测值之间的均方根差(root mean square error,RMSE)为18.31 kg/hm~2,相对误差为3.35%。拔节到抽雄前的生长阶段,由于茎节伸长与节数增加,生物量积累加快,预测值与实测值之间的差异较大。拔节初期生物量预测值为535.5 kg/hm~2,实测值为480 kg/hm~2,相对误差11.56%。抽雄前生物量预测值为7 036.46 kg/hm~2,实测值为5 794 kg/hm~2,相对误差21.44%。拔节到抽雄前生长阶段预测值与实测值之间的RMSE为825.94 kg/hm~2。经过模型参数调整,抽雄前生物量预测值为6 036 kg/hm~2,与实测值较为接近,RMSE为219.43 kg/hm~2,相对误差4.18%。利用参数调整后的模拟模型继续对抽雄到灌浆前生长期间生物量进行预测,预测值与实测值较为一致,灌浆期生物量预测值为11 156 kg/hm~2,实测值为10 785 kg/hm~2,相对误差3.44%,而参数调整前预测值为12 492 kg/hm~2,相对误差15.83%。在玉米拔节期进行模型参数调整,对拔节到抽雄和抽雄到灌浆2生长阶段的生物量预测效果较好。该研究可为县域夏玉米不同生长阶段生物量及其动态变化预测提供参考,可辅助县域农业管理部门进行适时生产措施调整。     

山东省冬小麦夏玉米需水规律分区研究

根据山东省气象局提供的５２个气象站的气象资料，对全省冬小麦，夏玉米的需水规律进行了分区，分析了各区的气候特点及对作物生长发育的影响。     

超高产夏玉米干物质与氮、磷、钾养分积累与分配特点

探讨超高产夏玉米品种整株干物质与氮、磷、钾养分积累分配特点,为制定高产栽培管理措施提供依据.本文在大田条件下,以登海661(DH661)和郑单958(ZD958)为试验材料,比较研究了超高产夏玉米干物质与氮、磷、钾养分积累分配特点.结果表明,超高产夏玉米DH661在成熟期内整株干物质及氮、磷、钾积累量分别为33475.53 kg/hm2、369.76 kg/hm2、117.85 kg/hm2、285.78 kg/hm2,均显著高于ZD958,较ZD958分别高15.82％、23.72％、32.17％、21.89％.超高产夏玉米DH661的干物质和氮、磷、钾养分在叶片和茎秆中的分配比例均低于ZD958,而籽粒和根系中的分配比例高于ZD958,因而具有较高的养分收获指数与偏生产力.整个生育期内,DH661各器官的养分吸收速率均显著高于ZD958,具有较高的养分吸收效率;茎、叶及根系的氮、磷、钾养分吸收速率在灌浆期前保持较高水平,之后下降较快,而籽粒的氮、磷、钾养分吸收速率于灌浆期后增加较快.吐丝期后,DH661仍能吸收积累较多的养分,因此吐丝后适当追肥对于超高产夏玉米灌浆期养分充足供应至关重要.     

磷肥在冬小麦,夏玉米轮作中的合理分配

通过对土壤有效磷含量周年变化测定，氮肥在年度间，作物茬口间分配方式等试验研究的基础上，提出了冬小麦，夏玉米轮作制磷肥施用，应掌握“重冬轻夏”的分配原则。     

缓/控释氮肥对夏玉米氮代谢、氮素积累及产量的影响

采用田间试验研究了缓/控释氮肥和不同施氮次数对夏玉米氮代谢、氮素吸收及产量的影响。结果表明,施氮显著增加了穗位叶硝酸还原酶活性、游离氨基酸含量、叶绿素含量和氮素积累量,提高了百粒重,增产20.93%~27.04%。与习惯两次施氮相比,一次性施用缓/控释氮肥和"苗肥30%+大口肥30%+吐丝肥40%"三次施氮的灌浆期游离氨基酸含量分别高2.77 mg g-1和4.07 mg g-1,氮素积累量分别提高了4.18%和9.74%,氮肥利用率分别提高了2.95和6.88个百分点,产量分别增加了4.88%和5.05%,实现了夏玉米增产和高效施肥。     

模拟铅胁迫下玉米不同基因型生长与铅积累及各器官间分配规律

我国遭受重金属污染的土地中有87%左右是中轻度污染土壤类型,深入研究不同植物对重金属的吸收和转运积累规律,是科学利用植物和土壤资源的重要基础工作。通过玻璃网室盆栽模拟污染的手段,研究了玉米6种基因型在铅中度污染胁迫（800mg·kg^-1）与轻度污染胁迫（400mg·kg^-1）下的植株生长、铅吸收积累及其在玉米不同器官间分配的规律。结果表明,不同铅污染胁迫下,玉米不同基因型的生长及铅吸收量达到极显著差异（P〈0.01）,铅在不同器官之间的分布形式也存在显著的基因型差异。轻度铅污染胁迫不同程度地促进玉米所有供试基因型的生长,而中度污染胁迫下糯玉米基因型生物量最大。与正常土壤对照条件下的表现相比,不同程度铅污染胁迫下基因型申甜1号的生物量增幅最大,表现出较强的铅耐受能力。不同基因型的玉米体内铅积累量随着污染水平的提高而增加,各器官内铅积累浓度差异规律为根〉叶〉茎〉穗。掖单13号具有较强的铅转运能力（TF=0.6628）,申甜1号的生物富集能力最强（BCF=0.0264）,掖单13号和申甜1号均具有较强的铅吸收和积累能力,属于潜在的高积累基因型。但掖单13号根部富集量少而穗部积累多,申甜1号根中铅积累较多而果穗中较少。2个甜玉米基因型果穗内铅积累量较少,其含量符合国家规定的食品生产相应的安全标准。     

甜玉米钾素积累和分配的基因型差异

为挖掘甜玉米品种潜力,在同一肥力水平和栽培条件下研究了22个甜玉米品种钾素积累和分配的基因型差异。结果表明:不同生长阶段钾素积累量品种间有显著差异,出苗–拔节期、拔节–开花期、开花–鲜食期的积累量分别占总积累量的10.0%、73.6%和16.4%,变幅分别为5.6%~19.8%、48.0%~88.8%、0.9%~42.1%。拔节期钾素主要分配在叶片和叶鞘中,拔节后分配到茎杆中的钾比例开始升高,到开花期钾素分配到茎秆中的比例达到峰值,其分配量占钾素总积累量的39.9%左右,后期保持平衡。在鲜食期,茎秆中钾素含量比例为39.5%,叶片为22.0%,籽粒为10.4%。回归分析表明:高产(鲜果穗和鲜籽粒)品种其拔节至开花期具有较高的钾素积累量,且鲜食期苞叶中钾素分配率较低。在供试22个品种中,金师王等7个品种的鲜果穗和鲜籽粒产量、钾素积累量、鲜食期籽粒中钾素分配比例较高,综合表现较优。     

北京地区夏播玉米低温冷害及其对策初探

在分析北京地区近十几年的冷害与近３６年气候特征的基础上,探讨北京地区夏播玉米生育期间的热量条件及冷害发生的时空分布规律,为减轻冷害提供农业气候背景分析,并提出了北京地区优化种植制度和夏播玉米品种合理布局及其它有效的防御对策。     

不同生育期积水对夏玉米生长和产量的影响试验

通过对拔节期和抽雄期田间不同积水深度和积水时间的试验,模拟研究夏玉米对不同洪涝灾害程度的耐受力和洪涝灾害对产量构成因素及最终产量的影响。结果表明：积水对夏玉米密度、绿叶数、果穗长、果穗粗和实产的影响较明显,而对发育期出现早晚和百粒重的影响不明显。拔节期积水5d以上,抽雄期积水7d以上,夏玉米基本绝收。玉米苗越小,耐洪涝的能力越弱。     

基于作物水分亏缺指数的黄淮海平原夏玉米全生育期干旱分布特征

黄淮海地区是夏玉米主产区,又是受旱最严重的地区之一,明确该区域干旱发生规律,采取相应防灾减灾措施对粮食保产具有重要意义。利用黄淮海地区1981−2015年76个气象站点数据,以作物水分亏缺指数（CWDI）作为干旱指标,根据《北方夏玉米干旱等级》标准对各区域进行干旱等级划分,并计算干旱发生频率和影响范围,通过ArcGIS实现站点数据的空间插值,分析该区域夏玉米干旱时空演变规律。结果表明：（1）1981−2015年夏玉米各生育期内CWDI总体表现为先下降后上升的趋势,播种−出苗期和抽雄−乳熟期干旱发生频率最高,2011−2015年夏玉米干旱有加重趋势,其中河北南部、河南北部及山东夏玉米生育期内CWDI值最高;（2）黄淮海地区夏玉米生长季以轻旱为主,其次是中旱,重旱和特旱发生频率较低,研究区域干旱发生频率北部高于南部,西部高于东部,河南、河北、山东大部、安徽和江苏受干旱影响较大。（3）播种−出苗期特旱站次比最高,其余生育阶段均为轻旱站次比最高。     

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。     

气象因子变化对华北平原夏玉米产量的影响

利用统计分析方法对中国科学院栾城农业生态试验站11a玉米产量数据和影响夏玉米气象产量变化的主要气象因子进行了分析。结果表明：该区域夏玉米生长期间的日照时数有明显的下降趋势,6、7、9月的日平均温度有逐渐升高的趋势,8月的日平均温度有降低的趋势;该区夏玉米产量的增加,气象因子占有比较重要的位置,占到31．45％;6月下旬的平均气温、8月下旬-9月上旬的日较温差、7月中旬和9月上旬的日照时数是影响夏玉米产量波动的关键气象因子。     

河南夏玉米产量灾损的风险区划

利用河南省96个县1971-2010年的夏玉米实际产量资料,从产量灾损率角度,分析该区夏玉米灾损风险评估指标的分布规律,包括历年平均减产率、减产率变异系数、不同减产率风险概率和灾损减产风险指数,构建夏玉米产量灾损风险评估模型,对河南省夏玉米产量灾损进行风险区划.结果表明,各灾损风险评估指标在河南省夏玉米区分布具有明显的地域性和连片性,根据综合风险指数将河南省夏玉米区划分为高、中、低3类风险区,低风险区分布在豫北、豫东、豫中的华北平原地区和南阳盆地;中风险区分布在豫西北部丘陵地区和豫南雨养夏玉米区;高风险区包括新蔡、上蔡、平舆、沈丘和渑池等县区,此区夏玉米减产综合风险最高,抗灾性较弱.研究结果可对指导河南夏玉米生产趋利避害和防灾减灾提供参考依据.     

适宜套作玉米品种的物质积累与分配特性

为明确适宜套作玉米品种的干物质积累分配特性,以套作减产率较高的玉米品种(珍禾玉1号、众望玉18)、套作减产率较低的玉米品种(荣玉1210)为试验材料,设置套作和单作两种种植模式,利用¹³C同位素示踪法,研究适宜套作玉米品种在套作模式下的产量及产量构成、干物质积累与分配特点。结果表明,套作减产率较高的玉米品种在套作与单作条件下的产量差异达显著水平,两年平均减产率为20.40%,而套作减产率较低的玉米品种产量在两种模式下产量差异不显著。套作减产率较高的玉米品种在套作条件下的花后干物质同化量和收获指数与单作相比分别下降了21.18%、11.24%,而套作减产率较低的玉米品种在套作模式下的花后干物质同化量和收获指数较单作分别提高了48.14%、2.42%。两类品种在套作条件下宽行穗位叶¹³C向穗分配比例较窄行高5.96%,向茎秆和穗位叶的分配分别减少5.01%、0.13%,套作减产率较低的玉米品种窄行穗位叶¹³C向穗的转移率比套作减产率较高的玉米高10.90%,但向茎秆的转移率降低了8.98%。因此,与单作相比,两类品种在套作条件下,套作减产率较低的玉米品种能够维持较高的花后干物质积累量,光合产物向籽粒的分配比例提高,收获指数增加,且套作大豆产量显著提高,实现了套作双高产的目标。本研究结果为筛选与培育适宜套作玉米品种提供了理论依据。     

夏玉米倒伏气象等级指标构建

大风和降水是诱发夏玉米倒伏的直接外界条件。为界定不同风雨条件下夏玉米倒伏发生程度,利用2001−2019年河南省鹤壁市农业科学院品种区域试验中倒伏灾害的调查资料,反查倒伏发生时的风速（极大风速、最大风速）和降水量数据,分析倒伏率与气象条件的定量关系,构建玉米倒伏气象等级指标,并利用农业气象观测中倒伏典型灾害案例对指标进行验证。首先分析不同时间尺度降水量与倒伏率的关系,确定对倒伏影响显著的“过程雨量”为倒伏发生前1日−倒伏过程1h内的降水量总和,厘定后的“过程雨量”与倒伏率拟合R2为0.924。根据灾年样本“过程雨量”的分布特征,以15mm为界将倒伏致灾天气类型划分为“大风型”和“风雨型”,分类后两种天气类型致灾风速与倒伏率的拟合效果较未分类前显著提升。分别建立“大风型”和“风雨型”气象条件与倒伏率的回归模型,并以倒伏率≥5%、≥10%和≥20%分别作为轻、中、重度倒伏的划分标准,反推不同倒伏等级的气象条件阈值,构建两种天气类型的气象等级指标。结果表明,（1）“大风型”倒伏等级指标为,14m•s⁻¹≤极大风速＜25m•s⁻¹或8m•s⁻¹≤最大风速＜16m•s⁻¹时发生轻度倒伏;极大风速≥25m•s⁻¹或最大风速≥16m•s⁻¹时发生中度倒伏。（2）“风雨型”倒伏等级指标为,≤15mm过程雨量<40mm,极大风速≥11m•s⁻¹或最大风速≥5m•s⁻¹时发生中度倒伏;过程雨量≥40mm,极大风速≥15m•s⁻¹或最大风速≥7m•s⁻¹时发生重度倒伏。利用历史倒伏案例对指标进行验证表明,指标判定的灾情等级与实际完全相符的占73%,相差一个等级的占27%。说明指标可为开展倒伏灾害预警,指导农业生产防灾减灾提供参考依据。