秸秆还田配施氮肥对东北春玉米光合性能和产量的影响

秸秆还田配施氮肥是解决旱作农田"耕层变浅"、"土壤紧实"、"有效耕层土壤减少"问题的重要措施之一,在旱作农业生产中具有重要意义。为探明秸秆深翻还田配施氮肥对东北春玉米光合性能和产量的影响,本研究于2014—2015年在辽宁铁岭设置S0F0(秸秆0 kg hm~(–2)+纯NPK 0 kg hm~(–2))、SN0(秸秆9000 kg hm~(–2)+纯N 0 kg hm~(–2)+纯P 112.5 kg hm~(–2)+纯K 90 kg hm~(–2))、SN1(秸秆9000 kg hm~(–2)+纯N 112.5 kg hm~(–2)+纯P 112.5 kg hm~(–2)+纯K 90 kg hm~(–2))、S0N2(秸秆0 kg hm~(–2)+纯N 225 kg hm~(–2)+纯P 112.5 kg hm~(–2)+纯K 90 kg hm~(–2),当地传统种植方式,CK)、SN2(秸秆9000kg hm~(–2)+纯N 225 kg hm~(–2)+纯P 112.5 kg hm~(–2)+纯K 90 kg hm~(–2))、SN3(秸秆9000 kg hm~(–2)+纯N 337.5 kg hm~(–2)+纯P 112.5kg hm~(–2)+纯K 90 kg hm~(–2))6个处理开展了研究。结果表明,秸秆还田配施氮肥对春玉米籽粒产量和生物产量影响显著,秸秆还田9000 kg hm~(–2)和配施氮肥225 kg hm~(–2)处理的籽粒产量最高,比秸秆不还田和施氮量225 kg hm~(–2)处理(CK)2年平均增产6.33%,增产的主要原因是百粒重和行粒数的显著提高和秃尖的显著降低;玉米籽粒产量并未随着施氮量的增加而持续增加;相同施氮量条件下,秸秆还田比秸秆不还田2年平均群体生物产量增加2.95%。秸秆还田配施氮肥能够增加春玉米株高、茎粗、叶面积,提高叶绿素含量和光合作用,相同施氮量条件下,秸秆还田比秸秆不还田处理2年平均灌浆期叶面积增加2.71%,光合速率提高4.80%。综合分析认为,秸秆还田9000 kg hm~(–2)和配施氮肥225kg hm~(–2)是辽北棕壤区春玉米生产比较理想的还田和施肥模式,在该区域农业发展中具有一定的应用价值。     

不同土壤目标含水量对夏玉米光合性能及产量的影响

利用防雨设施研究了不同土壤目标含水量对夏玉米光合性能及产量的影响,结果表明,土壤水分含量与产量密切相关,夏玉米产量形成的土壤水分临界值为田间持水量的４５％左右,最佳产量形成的土壤水分临界值为８０％,５０％左右是夏玉米出苗的土壤水分临界值,７０％左右是最佳出苗率的土壤水分临界值,土壤干旱及过湿均使光合面积,光合势,干物质积累强度及光合速率下降,导致大幅度减产,夏玉米不同生育阶段对水分的需求量有别,有     

种植密度对夏玉米碳氮代谢和氮利用率的影响

研究了低、中、高3个种植密度对夏播玉米CF008、郑单958和金海5号碳氮积累、运转及氮肥利用的影响, 以期通过密度调控碳氮代谢, 实现产量与氮肥效率协同提高。结果表明, 吐丝期茎叶总糖和全氮积累量和茎叶总糖和全氮的运转率均以中或高密度下较高, 而籽粒产量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥利用率均以中或低密度显著高于高密度。吐丝前地上部氮素积累量以中高密度下较高, 但成熟期地上部总氮量及籽粒氮量均以中低密度较高, 表明吐丝期后植株氮素积累量对玉米籽粒氮贡献较大。在中低密度下, 3个品种夏玉米产量达10 262~11 461 kg hm^-2, 氮肥利用率达23.00%~34.11%。     

密度和空间布局种植方式对夏玉米穗位叶光合生理性状的影响

为探明夏玉米适宜种植方式的光合生理机制,采用裂区试验设计研究了种植密度(9.3万,8.1万,6.9万,5.7万株/hm~2)、空间布局(等行距1穴1株,等行距1穴3株和宽窄行1穴3株)以及它们的交互作用对夏玉米郑单958开花后不同生育时期(开花期、抽丝期、灌浆前期、灌浆后期和完熟期)净光合速率及其相关性状的影响。结果表明:宽窄行1穴3株能显著降低夏玉米开花期和完熟期穗位叶净光合速率,而8.1万株/hm~2密度下的净光合速率不受空间布局的影响;等行距1穴1株空间布局下,种植密度不会显著影响穗位叶净光合速率。种植密度、空间布局以及它们交互作用对类胡萝卜素含量影响显著。等行距1穴3株空间布局下,9.3万株/hm~2种植密度显著降低前3个观测时期类胡萝卜素含量,而6.9万株/hm~2在宽窄行1穴3株以及5.7万株/hm~2在等行距1穴1株空间布局下显著降低完熟期类胡萝卜素含量。种植密度、空间布局及其交互作用均对PSⅡ最大光化学效率无显著影响。综上可知,8.1万株/hm~2种植密度不受空间布局的显著影响,而等行距1穴1株空间布局不受种植密度的显著影响,均能保证夏玉米郑单958植株的净光合作用及其相关指标维持在较高水平。结果也为从光合物质基础和光合水分生理基础方面(色素含量、荧光特性、净光合速率和蒸腾速率)解释种植方式-光合产物源-产量库之间的关系提供了理论数据。     

缓释氮肥对砂姜黑土区夏玉米产量及氮代谢的影响

为了明确砂姜黑土区夏玉米氮肥代谢及产量变化,探究缓释氮肥施用范围,本研究以玉米品种‘北青340’及硫包衣尿素为试验材料,设置不施氮肥(C0)、施缓释氮肥70 kg/hm²(C70)、施缓释氮肥140 kg/hm²(C140)、施缓释氮肥210 kg/hm²(C210)、施缓释氮肥280 kg/hm²(C280) 5个水平,磷钾肥均按统一标准施用。检测和分析缓释氮肥对砂姜黑土区夏玉米氮素吸收、积累、运转及同化的影响。结果显示,随缓释氮施用量的增加,玉米抽雄期以后,器官氮素吸收、积累、转运、同化量均呈先增后降低的趋势;器官氮素吸收、积累、转运、同化与产量的相关性有差异,与抽雄期-乳熟期氮素积累量、成熟期叶片氮素积累量呈负相关,其他正相关,同时器官氮素积累量及转运量与产量性状存在显著的线性相关关系。以减肥增效为标准,发现210 kg/hm²的缓释氮肥是砂姜黑土区夏玉米较优的施肥量。本研究为砂姜黑土区夏玉米生产减肥增效提供参考。     

密植条件下玉米品种混播对夏玉米光合性能及产量的影响

探究密植条件下玉米品种混播对夏玉米光合性能及产量的影响。在82 500株 hm ^-2种植密度下, 选用郑单958 (ZD958)和登海605 (DH605), 在大田条件下设置M(两种子相同数量混合后随机混播)、1行郑单958和1行登海605混播(1:1)、2行郑单958和2行登海605混播(2:2)、单播郑单958 (SZD958)和单播登海605 (SDH605) 5个水平, 研究密植条件下玉米品种混播对黄淮海夏玉米产量、群体干物质积累量、净光合速率、叶片衰老酶活性、冠层透光率等的影响。两年结果表明, ZD958和DH605混播可显著改善玉米生育后期群体透光率, 使叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率较单播显著增加, 干物质积累量显著增加。混播处理较单播增加生育后期超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量, 与此同时, 丙二醛(MDA)含量降低。混播显著增加玉米群体产量, 究其原因是穗粒数和千粒重的有效增加。M、1:1、2:2处理的两年平均产量较SZD958和SDH605分别增加11.47%、8.70%、8.48%和9.30%、6.42%、6.20%, 其中M、1:1、2:2处理间没有显著差异。混播处理通过优化冠层结构, 改善群体通风透光条件, 延缓叶片衰老, 减缓花后叶面积指数和叶绿素含量降低, 保持较高的净光合速率, 致使群体干物质积累量增加, 产量提高。可见, 合理品种搭配的混播栽培可显著提高密植夏玉米产量, 是提高黄淮海区夏玉米产量的可选途径之一。     

大田遮荫对夏玉米光合特性的影响

在大田条件下研究不同时期和不同程度遮荫对夏玉米光合特性及其产量的影响。结果表明，遮荫对玉米叶片的光合特性有显著影响，导致玉米籽粒产量显著降低，农大108（ND108）苗期遮荫50%和90%的籽粒产量分别比对照降低16.9%和24.5%，穗期遮荫分别降低34.1%和55.3%，花粒期遮荫分别降低67.5%和79.4%。遮荫后玉米的叶面积指数、叶绿素含量和净光合速率等都显著降低。不同生育时期对遮荫的响应不同，苗期遮荫50%和90%处理的叶面积指数分别较对照降低53.6%和64.3%，穗期分别降低22.1%和23.0%，花粒期分别降低66.2%和79.4%。遮荫50%和90%处理叶片的光合速率苗期分别较对照降低28.6%和49.0%，穗期分别降低36.6%和59.6%，花粒期分别降低43.9%和64.7%。遮荫使玉米叶片的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）和核酮糖二磷酸羧化酶（RuBPCase）活性显著降低，不同遮荫时期对其影响不同，花粒期遮荫影响最显著。遮荫时期对玉米光合特性的影响大于遮荫程度对其影响。     

不同滴灌定额对玉米光合性能及水分利用效率的影响

为了探索夏玉米滴灌条件下灌溉定额与灌溉周期,建立适宜的灌溉制度。以‘郑单958’为试验材料,采用地表滴灌,研究了不同生育时期、不同灌水定额对夏玉米生长发育、光合性能、产量及水分利用效率的影响。研究表明,玉米株高、穗位高、最大叶面积系数随灌溉量增加而增加;除灌溉量最小的模式(DI-5)外,各模式间穗位叶光合速率、蒸腾强度差异不显著;玉米穗位叶叶绿素含量（SPAD值）下降速度随灌溉量增加而降低;玉米穗行数、行粒数、千粒重随灌溉定额降低而下降显著。通过分析不同灌溉模式的产量、水分利用效率及经济效益,认为DI-2灌溉模式比较适宜。研究结果可为山西南部夏玉米节水高产栽培技术及滴灌制度提供参考。

     

大田淹水对夏玉米光合特性的影响

选用登海605和郑单958为试验材料,在大田条件下设置淹水时期(三叶期、拔节期、花后10 d)和淹水持续时间(淹水3 d和6 d)处理研究淹水对夏玉米光合特性的影响。结果表明,淹水胁迫后叶面积指数和叶绿素含量显著下降,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)显著降低,三叶期淹水6 d对其影响最显著,开花期郑单958和登海605功能叶片的Pn、Gs、Ci较对照的分别下降21.24%、33.65%、16.49%和24.50%、32.31%、10.99%。淹水后叶片的Fv/Fm、Fm/Fo、ΦPSII显著下降,三叶期淹水6 d后影响最显著,登海605和郑单958分别下降16.86%、17.12%、11.67%和13.58%、21.40%、22.52%,这是导致夏玉米产量显著下降的主要光合生理机制,三叶期淹水6 d产量降幅最大,登海605和郑单958较对照分别下降41.51%和40.96%。三叶期淹水造成的影响最大,拔节期淹水次之,开花后10 d淹水造成的影响较小,其影响随淹水持续时间的延长而加剧。     

夏玉米不同栽培模式花后叶片光合性能的差异

光合作用是作物生长发育及产量形成的重要生理过程,不同栽培模式会显著影响夏玉米花后叶片光合性能。本研究于2018—2019年设置大田试验,以登海605为试验材料,当地农户栽培管理模式(farmer management mode,FP)为对照,通过综合优化种植密度、肥料运筹和种植方式等措施设置超高产栽培模式(super high yield mode,SH)、高产高效栽培模式(high-yield and efficient mode, HH)。分析不同栽培模式叶面积指数、叶绿素含量、气体交换参数和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)等的变化特点,探究栽培模式对夏玉米花后叶片光合性能的调控效应。结果表明,不同栽培模式可显著影响夏玉米成熟期群体生物量,SH、HH模式较FP两年分别平均提高27.77%和7.43%,且HH模式花后群体生物量显著增加。不同栽培模式夏玉米花后叶片光合速率均呈现下降趋势,吐丝后30d(R₁+30d)时下降幅度较大。与FP相比, SH、HH在R₁和R₁+30 d净光合速率(net photosynt...     

光、 氮及其互作对玉米幼苗叶片光合和碳、 氮代谢的影响本研究为

以玉米杂交种3119为试材, 研究了两种光照(400 μ molm-2s-1和200 μ molm-2s-1)和5种供氮水平(0、 7.5、 15、 22.5和30 m mol NO -13/L)对玉米光合和碳、 氮代谢的影响。 强光下植株具有较高的呼吸速率、 较 大的光合潜力和光合速率, 物质生产能力较高, 光合产物更多地分配到根系之中。 同时 强光下植株的硝酸还原酶活性     

种植方式与密度对夏玉米碳、氮代谢和氮利用效率的影响

在67500,82500株/hm2密度水平下,以常规等行距种植方式为对照,比较分析不同缩行宽带种植方式（三行一带、四行一带、五行一带）对夏玉米碳、氮代谢与氮素利用效率的影响。结果表明,缩行宽带种植方式成熟期地上部总氮累积量、氮收获指数均高于对照等行距种植方式,其中三行一带、四行一带、五行一带种植方式地上部总氮累积量分别高于对照16．2％,16．9％,20．0％。籽粒产量较等行距种植方式均有不同程度增加,并达到显著水平。本研究中,成熟期地上部总氮量、叶片氮转运量与籽粒产量呈显著正相关,说明成熟期较高的地上部总氮积累、叶片高氮转运量可促进籽粒产量提高。而成熟期叶片C/N与籽粒产量呈显著负相关,各处理中,三行一带种植方式在低密度和高密度条件下成熟期叶片C/N均最低,而对照等行距种植方式值最高。     

长期施肥对夏玉米叶片氮代谢关键酶活性的影响

以“国家褐潮土土壤肥力与肥料效益长期监测基地”的大田肥料长期试验为平台,研究了长期施肥对夏玉米叶片中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH）活性的影响。结果表明,长期N、P、K化肥配合（NPK处理）以及N、P、K化肥与有机肥或秸秆配合施用（NPKM与NPKS处理）,叶片氮代谢酶（NR、GS、GOGAT和GDH）在籽粒灌浆时期均具有较高的活性,有利于玉米籽粒产量的形成;长期N、P、K化肥非平衡施肥的处理（NP、N、NK、PK处理）以及不施肥的CK,叶片氮代谢酶活性变化差异较大,且活性高峰期和籽粒灌浆关键期时间不一致,植株整体生产能力较弱,玉米籽粒产量较低。不同的酶对籽粒产量的贡献不同,因而系统研究长期定位配比施肥处理下玉米叶片的氮代谢酶活性具有重要的意义。     

长期定位施肥对夏玉米光合性状及产量的影响

基于 30年的长期定位试验, 研究了长期定位施肥对夏玉米光合性状及产量的影响。研究结果表明：随着施肥量的增加,玉米穗位叶叶绿素含量,光合速率,干物质积累量都显著提高。有机肥与氮肥配施的处理与偏施氮肥的处理相比,各项指标提高最为显著。长期不施肥,玉米的穗粒数最低偏施氮肥可以提高穗粒数,但与对照差异不显著,有机肥与氮肥配施可以显著提高小麦的穗粒数,产量较高,高有机肥与高氮肥配施的处理产量最高。     

有机物料还田对麦田土壤碳氮含量、小麦产量及经济效益的影响

设秸秆、猪粪、沼液和对照(CK,秸秆不还田)处理,通过长期的田间定位试验探究不同有机物料还田对小麦田土壤碳氮含量、植株氮素利用效率、产量和经济效益的影响。结果表明,成熟期与播前相比,除CK外,猪粪、秸秆还田和沼液处理的全氮和有机碳含量均增加,且氮素积累量、氮素偏生产力和氮素利用效率均大于CK,分别增加13.85%、3.23%、4.67%(2013-2014年)和10.25%、7.68%、0.48%(2014-2015年)。猪粪、秸秆还田和沼液处理的产量均显著大于CK(P<0.05),分别增加14.29%、11.12%、4.65%(2013-2014年)和26.61%、16.18%、10.96%(2014-2015年)。2013-2014年,猪粪和秸秆还田处理的经济效益显著大于CK(P<0.05),分别增加10.73%、12.34%;2014-2015年,猪粪、秸秆还田和沼液处理与CK相比分别增加31.04%、20.65%和10.86%。综上所述,有机物料还田不但可以提高土壤的基础肥力和小麦产量,而且可以提高经济效益。     

夏玉米光合特性对氮素用量的反应

随氮素用量增加,植株下位叶、穗位叶和上位叶的光合速率（P_n）、叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（Pro）、Hill反应活性、Ca²⁺-ATPase活性、Mg²⁺-ATPase活性和PEPCase活性均不断增大。植株不同叶位Pn和Pro随生长进程均不断下降;不同叶位Chl的变化动态表现为下位叶在各测定时期之间差异较小、穗位叶和上位叶为单峰曲线。Hill反应活力、Ca²⁺-ATPase活性和Mg²⁺-ATPase活性的变化规律不同,随生长进程表现不断下降、单峰曲线和双峰曲线等不同形式。各叶位PEPCase活性均表现单峰曲线型变化。随氮素用量增加,叶源量、生物产量和籽粒产量不断增加。适量施氮具有全面改善玉米光合效率和内在生理、生化过程的作用。Ca²⁺-ATPase活性是影响光反应活力的重要因素;在叶片生长前中期,P_n受到PEPCase的影响较小,主要受到光反应活力和暗反应效率的调控。可采用叶源量作为玉米单株生产力的参考诊断指标。     

控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响

采用旱棚盆栽试验,以郑单958为材料设置3个水分水平(正常水分W3、轻度水分胁迫W2、重度水分胁迫W1)和高氮N3(施纯氮315 kg hm–2)、中氮N2(施纯氮210 kg hm–2)、低氮N1(施纯氮105 kg hm–2)、不施氮N0四个控释尿素施氮水平,探讨控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响。结果表明,控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性具有显著影响。相同水分条件下,夏玉米产量随施氮量增加而增加,W1条件下增产13.17%~20.96%,W2条件下增产13.93%~32.48%,W3条件下增产14.37%~21.83%。相同施氮水平下,产量也随水分增加而增加,W2N3、W3N2和W3N3的产量在所有处理中较高。水氮耦合对夏玉米穗位叶净光合速率的影响显著,W1条件下N3、N2和N1处理间差异不显著,均显著高于N0,W2、W3各施氮处理的净光合速率随施氮量增加而增加,W3各处理的平均净光合速率高于其他2个水分处理,W2N3比W3N3和W3N2前期略低,后期无显著差异。水氮耦合效应能有效减缓穗位叶的实际光化学效率ΦPSII、叶片光化学猝灭系数qP以及PSII反应中心的最大光能转换效率的下降速率,提高光能利用率。控释尿素水氮耦合能有效提高夏玉米花后穗位叶净光合速率,保证籽粒对营养物质的需求,提高穗位叶实际和最大光化学效率,从而提高夏玉米的产量,产量构成因素中增加千粒重和穗粒数的优势较大。综合产量与光合特性、荧光特性的表现,在田间持水量为75%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮210 kg hm–2为最佳;在田间持水量为55%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮315 kg hm–2为宜。     

长期养分亏缺对夏玉米叶片光合特性的影响

基于长期养分定位试验平台,研究了长期养分亏缺条件下夏玉米的光合特征,结果表明：缺P和缺K会导致初始荧光Fo的增加,缺P、缺N会导致最大光化学量子效率（ Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、电子传递效率（ETR）降低,而缺K对其无显著影响。光合速率的大小变化表现出和ΦPSⅡ、ETR相似的规律,缺K的情况下光合速率与全NPK相比并没有显著降低,而缺N和缺P的处理光合速率明显降低,尤其是缺P处理,下降了32．86％。通过对光合速率和ΦPSⅡ、ETR分别进行相关性分析和回归分析发现,光合速率和ΦPSⅡ、ETR有着显著的线性相关,相关系数分别为0．986和0．988。通过对光响应曲线和CO2响应曲线的分析,缺N对最大光合速率、饱和光强和饱和CO2浓度的影响要大于缺P的影响。     

夏玉米超高产群体光合特性的研究

对夏玉米中熟品种超高产群体光合特性的研究结果表明,超高产群体叶面积发展动态为花前块,花后稳,蜡熟期衰减缓;光合势总量适度,经济产量形成期的阶段光合势高;群体光合速度高而稳;群体呼吸占群体光合的比率较低;净同化率与群体叶面乘积高;总干物质各界量大,干物质生产率高,尤其生育后期干物质生产量大、生产率高是夏玉米超高产群体光合的重要特性之一。实现 玉米产量水平１３５００ｋｇ／ｈｍ＾２;适宜密度为７５００株