培肥方式对陇中旱农区玉米光合特性和产量的影响

依托2012年设在陇中旱农区的田间定位试验,设置单施化肥(CF)、有机肥+化肥(SC)、单施有机肥(SM)、单施玉米秸秆(MS)和不施肥对照(NA)5个处理,研究培肥方式对全膜双垄沟播玉米叶绿素含量(SPAD)、光合特性、叶面积指数、干物质积累和产量的影响。结果表明,单施化肥和有机肥化肥配施显著增强了玉米光合作用,4种培肥方式均增加了玉米叶片叶绿素含量和叶面积指数,CF、SC、SM和MS处理较NA分别增加了74.6%和80.0%、64.5%和74.0%、18.9%和28.9%、12.9%和25.8%。在各生育时期,CF和SC处理干物质积累量显著高于NA处理。CF和SC处理显著提高了玉米产量,子粒产量较NA分别增加了148.7%和119.1%,生物产量较NA分别增加了118.4%和105.0%。在陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米,化肥单施和有机肥配施化肥均可通过增加叶片叶绿素含量和叶面积指数改善光合作用,从而提高玉米产量。要维持玉米产量的可持续提高,有机肥化肥配施更加适宜。     

种植密度与施氮量对陇中旱农区玉米产量及光合特性的影响

在陇中旱农区,依托2012年布设的田间定位试验研究了种植密度与施氮量对全膜双垄沟播玉米光合特性、产量及产量构成要素的影响。采用裂区设计,主处理为种植密度:4.5(D₁)、5.25(D₂)、6(D₃)、6.75万株·hm^-2(D₄);副处理为施氮水平:施纯氮200(N₂)和300 kg·hm^-2 (N₃)。结果表明:1)随着玉米种植密度和施氮量的增加,玉米的叶面积指数增加,但叶片的叶绿素含量减小;2)施氮量对玉米的光合作用影响不显著,但玉米光合作用随种植密度增加而减弱;3)D₂N₂处理下的玉米产量最高,D₂的籽粒产量和生物产量较D₁分别增加了15.2%和14.5%,N₂的籽粒产量和生物产量较N₃增加了10.9%和4.8%。4)玉米籽粒产量与穗数、穗粒数显著正相关,与百粒重无显著相关关系。因此,在陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米,密度为5.25万株·hm^-2,施纯氮200 kg·hm^-2左右时,叶片光合作用关系协调,有利于穗数和穗粒数的增加,从而提高玉米籽粒产量。     

耐候地膜对陇中旱农区玉米农田的水热效应及耐候性评价

陇中旱农区水热资源有限,不能满足玉米生长发育需求。全膜双垄沟播技术突破了该区域玉米种植的水热限制,使玉米成为了当地主栽作物,但也带来了严重的残膜污染问题。为了引进耐候易回收地膜,本研究采用田间试验,研究了不同成分PE地膜（T1、T2、T3、T4,其中T1、T2、T3为设计的耐候性地膜,T4为传统PE地膜）和可降解膜(T5)对玉米农田水热状况、玉米光合特性、产量的影响,并评价了各种地膜的耐候性。结果表明：在玉米全生育期,耐候性地膜(T1、T2、T3)与普通地膜(T4)土壤含水率相似,但与降解膜(T5)相比,耐候性地膜T2可提高苗期30~50 cm土层土壤含水率。各种地膜在5、10 cm土层全生育期土壤平均温度基本无显著差异,但降解膜(T5)的全生育期土壤平均温度在15、20、25 cm土层分别较PE膜(T1、T2、T3、T4)降低了0.5~1.4℃、0.3~1.1℃和1.0~2.3℃。拔节期、大喇叭口期、灌浆期PE膜(T1、T2、T3、T4)的玉米叶面积指数均显著大于降解膜(T5),耐候性地膜T1与普通地膜相比可以显著改善玉米大喇叭口期光合特性。PE膜(T1、T2、T3、T4)玉米籽粒产量分别较降解膜(T5)增加了40.41%、45.04%、27.41%和32.80%,生物产量各处理间无显著差异,耐候性地膜(T1、T2、T3)与传统地膜(T4)无显著差异。玉米收获后,耐候性地膜的纵向拉伸负荷显著大于T4,且T1的纵向拉伸负荷、横向拉伸负荷以及纵向断裂标称应变均最大,易回收性高于其他地膜。因此,在陇中旱农区应用耐候地膜T1,与传统PE膜T4具有相似的水热效应,玉米产量也相当,但玉米收获后易于回收,有助于减轻残膜污染问题,但可降解膜由于提温效果有限,会降低玉米产量。     

陇中旱农区有机肥替代化肥对玉米氮代谢酶活性的影响

为了探究陇中旱农区有机肥替代化肥的适宜比例，减少玉米生产中化肥的投入，在甘肃定西设等氮量(200 kg/hm²)的5个商品有机肥替代化肥的比例(0、50.0%、37.5%、25.0%、12.5%)和不施氮处理，研究不同替代比例对玉米叶片叶绿素含量、氮代谢相关酶活性、玉米产量及氮素利用效率的影响。结果表明，施氮处理显著提高硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷丙转氨酶(GPT)活性。与单施化肥相比，有机肥替代化肥12.5%和37.5%处理显著提高GOGAT和GS活性，分别较单施化肥增加35.6%和52.5%、20.7%和39.5%。与不施氮相比，有机肥替代化肥12.5%和37.5%显著提高叶绿素含量、叶面积指数，分别提高97.5%和109.8%、102.8%和125.6%，与单施化肥无显著差异。氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力，有机肥替代化肥12.5%和37.5%显著低于单施化肥，玉米产量无显著差异。