氮肥用量对两种不同类型玉米杂交种物质生产及氮素利用的影响

旨在探明东北春玉米不同类型杂交种物质生产及氮素利用特征及其与产量的关系。本文以不同类型杂交种代表性品种郑单958(ZD958,Reid×唐四平头模式)和先玉335(XY335,Reid×Lancaster模式)为试验材料,2014年和2015年设置5个氮肥水平[0 kg hm–2(N0)、100 kg hm–2(N1)、200 kg hm–2(N2)、300 kg hm–2(N3)和400 kg hm–2(N4)]和2个种植密度(67 500株hm–2和90 000株hm–2)试验,比较研究了不同类型玉米杂交种干物质与氮素积累、运转及氮素利用的差异规律。结果表明,两年XY335品种的最高籽粒产量均高于ZD958,最优氮肥施用量明显降低4.8%~10.6%;相比ZD958,不施氮处理,两种种植密度下XY335品种干物质积累能力及物质运转效率都明显降低,而施氮条件下XY335品种的干物质积累量、花后干物质量及干物质运转效率均增加,同时增幅随着施氮量增加逐步提高,且在高密度条件下优势更为明显。开花期XY335叶片与茎鞘氮素含量显著高于ZD958(P0.05),而成熟期由于其较高物质的运转效率表现出明显较低的数值,籽粒氮素含量在高密度下差异较小,而低密度条件下相对ZD958显著提高(P0.05)。施氮条件下XY335品种花前、花后氮素积累量和氮素积累总量均高于ZD958,其中叶片中氮素的转运对籽粒的贡献率显著较高(P0.05)。两种种植密度处理最优施氮条件下XY335氮素利用效率和氮素吸收效率均显著高于ZD958(P0.05),而氮农学利用率和氮肥偏生产力差异不显著。可见,高密度条件下XY335类型品种表现出明显较高的物质积累能力以及花后物质运转对籽粒的贡献率,获得较高的氮素利用效率,表现出明显高氮高效的品种特征,因此生产上建议,东北春玉米区高密度种植条件下该类型品种在较高氮肥施用量时易获得高产高效。     

不同类型化控剂对春玉米产量及生长发育的调控效应

以紧凑高抗玉米品种中单909为试验材料,种植密度为67 500株/hm2,研究拔节期至大喇叭口期分别喷施"增产胺"、"吨田宝"及"DA-6"3种不同类型化控剂对玉米产量及生长发育的影响。结果表明,喷施3种不同类型化控剂均可提高玉米子粒产量,"增产胺"和"吨田宝"的增产最为显著,较对照分别增产6.9%和6.6%;化控剂处理对行粒数和穗长影响不明显,明显缩短了秃尖长度,"增产胺"、"吨田宝"、"DA-6"处理分别较对照缩短23.9%、16.6%和28.3%;喷施"增产胺"同时增加穗粒数和千粒重,"吨田宝"增加玉米穗粒数,"DA-6"提高玉米的千粒重;"增产胺"与"吨田宝"处理后收获指数均明显高于对照,"DA-6"处理收获指数与对照差异不显著。与对照相比,化控处理后叶面积指数、各生育期生物总量均明显增加;对叶片SPAD值的影响存在差异,"增产胺"和"吨田宝"均提高穗位叶的SPAD值,"DA-6"对穗位叶SPAD值的影响不显著。     

三个超高产夏玉米品种的物质生产及光合特性

探明不同株高、穗位高具有超高产潜力(>15 000 kg hm^-2)夏玉米品种的物质生产及光合特性,有利于密植增产。本研究在多年高产试验基础上(连续3年达15 000 kg hm^-2以上),选用了登海661 (DH661,低秆低穗位)、登海701(DH701,中秆中穗位)和先玉335 (XY335,高秆高穗位) 3个具有超高产潜力的品种进行试验。在一般高产条件下,这3个品种间产量无显著差异,但干物质生产特性的模型解析表明,DH661的产量潜力高于DH701和XY335,其活跃生长期比XY335长近3周。开花后光合特征参数显示,DH661光合作用与光能利用效率明显较高,尤其是当XY335进入生理功能速衰期时(开花后28 d),DH661仍处于缓慢下降阶段,且具有较高的光合速率和光能利用效率,DH661的这一特性表明其具有更高的产量潜力。     

中国不同年代玉米单交种及其亲本主要性状演变 对密度的响应

【目的】探讨中国不同年代玉米主要性状的演变规律及其对密度的响应,为玉米品种的遗传改良提供理论依据。【方法】选择中国1960s、1980s、2000s 3个年代在生产中大面积推广应用的玉米单交种及其亲本为试验材料,比较分析了遗传改良过程中玉米单交种及其亲本主要性状的演变特征。【结果】随着年代的更替,不同时期玉米单交种及其亲本的籽粒产量均显著提高,其中2000s单交种相比1980s和1960s平均提高25.7%和35.8%,而其亲本提高了16.3%和29.7%,百粒重明显增加,但杂种优势指数差异不显著。不同年代玉米随年代更替株高、穗位高以及穗位高/株高变化不明显,而植株茎粗增大,叶向值显著升高,植株形态耐密抗倒明显增强。当代品种及其亲本的干物质积累量、花后物质/总干重、收获指数均明显高于1980s和1960s品系,高密度条件下当代品系的光合生产能力（平均叶面积指数、叶绿素含量和平均净光合速率）具有明显优势。高密度条件下当代品种具有较高的粒叶比,且单位叶面积指数可以获得较高的籽粒产量。相关性分析表明,籽粒产量与百粒重、穗粒重、茎粗、叶向值等形态性状显著正相关,与株高、穗位高和穗位高/株高相关性不显著,而与生物量、花后物质比例以及平均净光合速率呈显著正相关;单交种的粒叶比和单位叶面积获得的籽粒产量与其产量呈极显著正相关,而其亲本中二者与籽粒产量相关性不显著。表明高产玉米群体的生理耐密性得到明显改善。【结论】中国玉米品种的遗传改良过程中,籽粒产量的提高是其植株形态改良和生理耐密性协同提高的结果。     

秸秆条带还田对东北春玉米产量、土壤水氮及根系分布的影响

为探讨秸秆条带还田对东北春玉米产量的影响, 及其与土壤水氮及根系空间分布的关系, 2015年和2016年在辽宁铁岭开展田间试验, 设置垄间旋耕+秸秆还田(RR+S)、垄间旋耕(RR)、隔行垄间旋耕+秸秆还田(IR+S)和隔行垄间旋耕(IR) 4种处理方式。结果表明, 与不还田处理相比, RR+S和IR+S分别增产6.7%和8.2%, 其穗粒数、收获指数均显著增加, 但千粒重差异不显著; RR+S和IR+S处理较RR和IR处理, 30~60 cm土层土壤水分含量提高7.8%和6.1%, 0~30 cm土层土壤全氮含量平均增加6.9%和4.5%。秸秆还田处理较秸秆不还田处理玉米根长密度增加29.4%和22.7%, 其中30~60 cm土层达到显著水平, 根冠比降低21.0%和32.3%, 水分利用效率提高7.8%和7.0%。垄间与隔行垄间处理间水氮空间分布存在明显差异, 垄间处理(RR+S和RR)的土壤水、氮在空间上呈“植株中心两侧含量对称分布”状态, 而隔行垄间处理(IR+S和IR)则呈“植株中心两侧含量不对称分布”状态。说明秸秆条带还田(RR+S和IR+S)通过优化耕层土壤结构及土壤水氮分布, 显著提高了水分利用效率和籽粒产量, 但水氮空间分布对产量未产生直接影响。此外, 干旱年份(2015年)秸秆条带还田的增产效果更为显著, 为东北春玉米高产高效和秸秆综合利用提供有益的借鉴。     

玉米叶面积系数动态特征及其积温模型的建立

为明确不同播期条件下,玉米主要生育时期对积温的需求及叶面积系数动态和活动积温的关系,以不同熟性品种(益农103、先玉335和登海661)为材料,设早播(5月3日)、中播(5月28日)、晚播(6月22日) 3个播种期和4个种植密度处理(4.5万株 hm^-2、6.0万株 hm^-2、7.5万株 hm^-2和9.0万株 hm^-2),并进行全生育期的叶面积系数动态调查和记录田间生态因素,分析其叶面积系数动态特征及积温模型。结果表明,(1)对最大LAI及出苗至成熟的活动积温进行“归一化”处理后可有6个不同型模型,其中Ration曲线方程y = (a+bx)/(1+cx+dx²)具有很好的模拟效果和生物学意义,方程式为y= (-0.05247+1.2766x)/(1-2.6346x+3.6359x²),r = 0.9479^**;通过对2008年的试验和另外试验的进一步验证,模拟的准确度(以k表示)均大于0.9392^**,精确度(以R²表示)均大于0.9996^**。(2)方程式的参数a、c值在播期、密度和品种间变异很小;b、d值在播期、品种间变异较大,密度间变异很小,可见播期主要通过调节参数b、d值实现对整个方程的调控。(3)在全生育期内,播期对生育天数、平均温度、活动积温、平均LAI、LAI变化速率和籽粒产量均具有调节作用;随着播期的推迟,生育天数、活动积温、平均LAI和籽粒产量均呈减少趋势,平均温度呈增加趋势;生育天数和活动积温均表现为登海661>先玉335>益农103,籽粒产量和平均LAI均表现为先玉335>登海661>益农103。     

细胞质雄性不育玉米的根系特性和氮效率研究

【目的】探讨细胞质雄性不育玉米的根系特性和氮素吸收利用规律。【方法】在土柱栽培条件下,选择目前生产中广泛应用的骨干自交系478和齐319的细胞质雄性不育系（CMS）和其同型保持系（可育系）为试验材料,比较分析雄性不育系及其可育系灌浆期根系特性的差异及对缺氮的响应。【结果】CMS玉米的籽粒产量和千粒重均高于其同型可育植株（P＜0.05）,生物产量差异不显著（P＞0.05）,收获指数明显较高（P＜0.05）,且缺氮条件下优势更为明显。CMS玉米灌浆期具有较高的根系干重、根系体积和根系总活力,且深层根系分布相对较多,根系活力较强,有效延长了根系的功能期,促进了植株对养分和水分的吸收。CMS玉米氮素积累总量高于其同型可育系（P＜0.05）,成熟期氮素在茎秆和籽粒中分配较多;低氮水平下,CMS玉米的氮素转移率、贡献率和氮素利用率均显著高于其同型可育系（P＜0.05）;CMS玉米单株氮效率较高,氮响应度相对较低。【结论】细胞质雄性不育玉米籽粒产量高、氮效率高与其深层根量多、根系活力强密切相关。     

粮食作物生产系统定量调控理论与技术模式

当今作物生产正在向高产、高效、环境友好等多目标协同方向发展,进一步深化和完善作物生产调控理论与技术体系是实现多元化目标协同,促进作物生产可持续发展的重要途径。本文对当前作物生产调控理论与技术的研究进展进行了总结,并结合当今作物生产发展形势,在全面总结前人成果和笔者30余年研究结果的基础上,提出了从作物生产系统的整体性角度出发,通过定量分析作物生产系统气候、土壤、作物三要素的协同关系,将"气候-作物"、"土壤-作物"和"群体-个体"三者协同优化的作物高产高效调控途径,构建了作物生产系统气候-土壤-作物"三协同"定量优化体系,并对其生产应用和未来发展进行了探讨与展望,以期为实现我国主要粮食作物高产高效可持续生产提供理论指导。     

我国多类型水肥一体化技术进展

<正>水肥一体化技术是将灌溉与施肥有机结合的一项农业新技术,根据作物需求对农田水分养分进行综合调控和一体化管理,以水促肥、以肥调水,实现水肥耦合,全面提高水肥利用效率。国家粮食丰产科技工程实施以来,我国不同区域水肥一体化技术不断发展,特别是在滴灌技术上进行了创新研究,取得了长足发展与进步。本文简介以下4项技术,供实际应用中参考。     

不同栽培技术因子对雨养春玉米产量与氮素效率差异的影响

【目的】探明不同产量水平模式中增（减）技术因子对玉米产量、养分效率的影响并明确其优先序,以期为不同生产水平玉米产量及氮素效率缩差增效提供理论依据。【方法】通过调研农户、高产高效和超高产3个产量水平的生产模式,确定了种植密度、耕作方式、氮素管理、品种是不同生产模式玉米产量与氮素效率提升的主要技术因子,在此基础上设置了超高产（SH）、高产高效（HH）和农户（FP）3个不同产量水平的综合管理技术模式,针对不同模式中的技术因子设计了裂区试验,以耕作方式为主区、品种为副区,氮肥管理为副副区、密度为副副副区,分析增（减）技术因子对不同生产模式玉米产量及氮素效率的技术贡献率。【结果】FP模式中技术因子对产量贡献率的大小依次为氮素管理、种植密度、土壤耕作、品种,贡献率分别为9.9%、6.0%、4.4%和2.5%;HH模式中栽培措施对产量贡献率的大小依次为种植密度、氮素管理、土壤耕作、品种,贡献率分别为7.7%、5.2%、4.5%和3.5%;SH模式中栽培措施对产量贡献率大小依次为种植密度、土壤耕作、氮素管理、品种,贡献率分别为8.9%、7.3%、6.5%和4.3%。而3种模式中,栽培技术因子对氮素效率贡献率从高到低依次均为氮素管理、种植密度、土壤耕作、品种。其中,FP模式的氮素管理、种植密度、土壤耕作、品种对氮素效率的贡献率分别为30.5%、6.0%、4.4%和2.5%,HH模式分别为19.7%、7.7%、4.7%和4.5%,SH模式分别为25.4%、8.3%、6.5%和4.5%。【结论】技术因子对产量的贡献在不同模式中的优先序不同,不同管理水平下产量差由多因素共同作用形成,技术因子间具有协同效应。当前农户水平下氮素管理方式对产量的贡献率居首位,高产水平下种植密度和土壤耕作对产量贡献较大,而不同产量水平下氮素效率差异主要取决于氮肥管理方式。