不同密度混播对玉米植株13C同化物分配和产量的影响

为了探讨不同密度混播对玉米植株¹³C同化物分配和产量的影响,选用‘郑单958’(ZD)和‘登海605’(DH)为试验材料,在不同密度下(LD,67500株·hm^-2;HD,97500株·hm^-2)设置单播(SZD、SDH)与混播(M、1∶1、2∶2)处理,研究玉米品种不同密度混播对植株光合特性、¹³C同化物分配、干物质积累量和产量的影响.结果表明: 随密度增加,籽粒产量、¹³C同化物在籽粒中的分配、干物质积累量和叶面积指数均提高;而叶绿素含量和净光合速率则降低.在67500株·hm^-2下,混播较单播处理无显著优势,但在97500株·hm^-2下,两品种混播提高了叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率,干物质积累量增加.混播促进茎等营养器官的干物质向籽粒的转运,提高了¹³C同化物在籽粒中的分配比例.混播处理较单播产量增加,主要因为千粒重显著增加.在高密度种植条件下,混播有助于扩大光合面积,维持较高的净光合速率,提高群体干物质积累量,改善干物质的分配状况,增加同化物向籽粒的分配,最终提高夏玉米产量.可见,混播栽培可显著增加黄淮海区密植夏玉米产量.     

种植密度对玉米-大豆间作群体产量和经济产值的影响

采用二次饱和D最优设计,研究了种植密度对玉米 大豆间作群体产量和经济产值的影响,并建立了以玉米和大豆密度为变量,以间作群体籽粒产量、干物质积累和经济产值为目标函数的二元二次数学模型.模型解析表明： 种植密度对玉米 大豆间作群体籽粒产量、干物质积累和经济产值影响显著,玉米密度对群体各指标的影响大于大豆密度.在低密度水平下,群体籽粒产量、干物质积累和经济产值均随密度的增加而增加.群体籽粒产量达到8101.31 kg·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度72023株·hm^-2+大豆密度99924株·hm^-2;群体干物质积累达到15282.45 kg·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度75000株·hm^-2+大豆密度93372株·hm^-2;群体经济产值达到23494.50元·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度73758株·hm^-2+大豆密度87597株·hm^-2.通过计算机模拟得出,在本试验条件下,玉米-大豆间作群体籽粒产量≥7500kg·hm^-2、干物质积累≥14250 kg·hm^-2、经济产值≥22500元·hm^-2的最佳密度组合为：玉米种植密度58554～71547株·hm^-2,大豆种植密度82217～100303株·hm^-2.     

不同颜色地膜与种植密度对春玉米干物质积累和产量的影响

为了探讨东北雨养区不同颜色地膜覆盖与种植密度对春玉米干物质积累和产量的影响机制,以良玉99为试验材料,设置3种覆盖处理(裸地、无色透明地膜和黑色地膜覆盖)和5个种植密度(60000、67500、75000、82500和90000株·hm^-2)完全组合的田间小区试验,对春玉米水热效应、干物质积累和产量性状等进行分析.结果表明: 黑膜覆盖明显提高拔节后玉米干物质积累量和生物量,其生物量较其他处理增加3.2%～8.2%;成熟期生物量随着种植密度的增加先增大后减小,以82500株·hm²最大,较其他密度处理增加5.2%～28.3%.无色透明地膜覆盖处理的前期平均土壤温度较其他处理分别提高0.4～2.7 ℃,加快了生育进程,提高了玉米茎叶干物质转运量(T)、转运率(TE)和对籽粒产量贡献率(TC);叶和茎+叶干物质的T、TE和TC均以60000株·hm^-2密度处理最大,而茎干物质转运效果以75000株·hm^-2最优.在抽穗期,黑膜处理的耗水量和日耗水强度最大,分别较其他处理增加10.6%～14.9%和10.6%～24.5%;耗水量和日耗水强度均以90000株·hm^-2密度处理最大,较其他处理分别高6.8%～15.7%和7.0%～20.0%.黑膜和82500株·hm^-2密度处理组合明显提高了玉米的水分利用效率,较其他处理增加了4.6%～40.9%,其产量较其他处理增加3.0%～39.7%.在抽穗期,玉米茎叶干物质量与玉米产量和产量构成要素的相关性最大;茎叶干物质量每减少1 kg·hm^-2,群体产量下降约0.79 kg·hm^-2;茎叶干物质量每降低10%,产量下降10%左右.在增加种植密度的基础上,采用黑色地膜覆盖可以增加春玉米干物质积累量、提高春玉米产量和水分利用效率.     

施氮水平对库尔勒香梨光合产物分配的影响

以6年生库尔勒香梨为材料,用¹³C脉冲标记技术研究了150、300、450 kg N·hm^-2(分别用N₁、N₂、N₃表示)3个施氮水平下树体各器官生物量、碳积累量以及¹³C同化物的吸收分配特性。结果表明: 库尔勒香梨树体整株的生物量、碳积累量、¹³C固定量以及叶片的同化能力均随着施氮水平的提高而增加;根冠比则随施氮水平的提高而降低。生殖器官果实的生物量、碳积累量在N₂处理下最高。树体各器官¹³C含量和分配率随施氮量的增加发生动态变化。新梢旺长期,叶片和根系对光合同化物的竞争能力较强,且¹³C分配率均为N₁处理下最高;果实膨大期和成熟期,叶片和果实的竞争能力较强,叶片¹³C含量和分配率在N₃处理下最高,而果实¹³C含量和分配率则在N₂处理下最大。综上,根据不同施氮水平各器官对碳同化物的吸收分配特征,以提高产量为目标,建议6年树龄的库尔勒香梨果园最佳施氮量为300 kg·hm^-2。     

灌水量与密度互作对冬小麦籽粒产量和水分利用效率的影响

为明确协同提高冬小麦产量和水分利用效率的适宜灌水量和种植密度,选用大穗型品种‘泰农18’(T18)和中穗型品种‘山农22’(S22)为试验材料,设置4个灌溉水平(不灌水、每次灌水45、60、75 mm)和4个种植密度,其中泰农18选用135×10⁴、270×10⁴、405×10⁴、540×10⁴ 株·hm^-2,山农22选用90×10⁴、180×10⁴、270×10⁴、360×10⁴株·hm^-2,研究了籽粒产量、麦田耗水特性和水分利用效率对灌水量和密度互作效应的响应。结果表明: 籽粒产量、总耗水量、土壤贮水消耗量和水分利用效率均受到灌溉水平、种植密度及两者互作效应的显著影响。每次灌水量为45 mm,泰农18种植密度为405×10⁴株·hm^-2、山农22种植密度为270×10⁴株·hm^-2时,两品种籽粒产量均达到最高,拔节后棵间蒸发量占阶段农田总耗水量的比例最小,1 m以下土壤水消耗比例、水分利用效率高。种植密度与灌溉量合理组合,有利于降低水分无效损耗,提高水分利用效率。     

猪粪配施化肥对稻-麦轮作系统籽粒产量和氮素利用率的影响

通过大田试验,以水稻(品种‘F优498’)-小麦(品种‘内麦863’)轮作体系为研究对象,根据成都平原稻麦种植体系常规施氮水平,设7个不同猪粪施用处理:对照(CK,无化学氮肥,无猪粪)、常规化肥(T₁,无猪粪)、化肥减量25%+猪粪2500 kg·hm^-2(T₂)、化肥减量50%+猪粪5000 kg·hm^-2(T₃)、猪粪10000 kg·hm^-2(T₄)、猪粪15000 kg·hm^-2(T₅)和猪粪20000 kg·hm^-2(T₆),研究添加猪粪对稻麦干物质、氮素积累及分配特征、籽粒产量和氮素利用率等的影响.结果表明: 猪粪配施化肥对稻麦各生育期干物质积累均有促进作用,稻麦成熟期作物地上部干物质积累量均以高量猪粪施用处理(T₆)最高,但其干物质积累及氮素分配向茎叶富集,且籽粒干物质积累及氮积累分配率显著低于T₂处理;随着配施猪粪用量的增加,稻麦氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、籽粒产量均呈现先增加后减少趋势,其中水稻季以T₃处理最优,较常规化肥处理提高11.4%、55.4%、11.4%,小麦季则以T₂处理最优,较常规化肥处理提高14.0%、29.1%、14.0%.本试验条件下,2500～5000 kg·hm^-2猪粪+化肥减量25%～50%处理,有利于促进稻麦干物质积累、氮素向籽粒运移,达到增产及提高氮素利用率的效果,超量施用猪粪(15000～20000 kg·hm^-2)后,土壤氮素供应过量,干物质向经济器官运移受阻,氮素向茎秆富集,贪青晚熟现象严重,稻麦籽粒产量显著下降.     

增施有机肥对冬小麦同化物积累与分配的影响

基于¹³CO₂脉冲标记法,设置单施化肥(CF)和有机肥+化肥(OF)两个处理,通过分析不同施肥模式对麦田土壤和小麦植株中的有机碳含量、光合特性和同化物转化的影响,探讨增施有机肥对冬小麦同化物积累与分配的影响.结果表明: OF处理有利于提高麦田土壤有机碳含量和小麦光合特性,从而提高了小麦植株有机碳含量和干物质积累总量.同一时期标记至成熟与标记后第7天相比,两个施肥处理下叶和茎鞘中的¹³C含量与¹³C分配率均减少;穗部¹³C含量在拔节期和灌浆期均增加,开花期均减少,¹³C分配率各时期均增加.两个施肥处理相比,OF处理有利于灌浆期光合碳向穗部转运与积累,提高小麦穗部的¹³C分配率.相关分析结果表明,干物质积累量与净输入¹³C含量、净输入¹³C分配率呈极显著正相关关系,与植株中有机碳含量呈负相关关系;净输入¹³C含量与净输入¹³C分配率呈极显著正相关关系,与光系统II的最大光能转化效率(F_v/F_m)和净光合速率(P_n)呈负相关关系.综上,增施有机肥能增加麦田土壤有机碳含量,提高小麦的光合能力和光合产物向穗部的转运,最终有利于小麦穗部的同化物积累.     

宽幅播种下基本苗密度对小麦旗叶光合特性及叶片和根系衰老的影响

为明确宽幅精播条件下小麦高产高效的适宜基本苗密度,于2018—2019年和2019—2020年在山东兖州大田试验条件下设置4种基本苗密度处理:90×10⁴株·hm^-2(D₁)、180×10⁴株·hm^-2(D₂)、270×10⁴株·hm^-2(山东高产田常用基本苗密度,D₃)、360×10⁴株·hm^-2(D₄),研究基本苗密度对小麦光合特性、衰老特性以及籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明: 与D₁、D₄处理相比,D₂处理显著改善了灌浆期间小麦旗叶光合特性,提高了旗叶和根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白质含量,降低了旗叶和根系丙二醛(MDA)含量,延缓了旗叶和根系衰老;与D₁、D₃、D₄处理相比,D₂处理显著提高了0~40 cm土层小麦根长、根表面积和根体积。2018—2019年和2019—2020年,与D₁、D₃、D₄处理相比,D₂处理的籽粒产量分别提高11.8%、2.5%、6.4%和22.7%、5.7%、17.1%,水分利用效率分别提高9.2%、8.8%、14.2%和21.1%、6.2%、21.5%。综上,基本苗密度为180×10⁴ 株·hm^-2的D₂处理通过提高小麦灌浆期旗叶光合特性,改善小麦根系形态,延缓了植株衰老,籽粒产量和水分利用效率最高,是山东宽幅播种高产麦田的最优处理。     

水氮组合对冬小麦干物质及氮素积累和产量的影响

于2015—2017年小麦生长季在山东省泰安市农业科学研究院肥城试验基地进行田间试验,供试材料为‘泰山28',在150(A₁)、300(A₂)、450(A₃)、600 m³·hm^-2(A₄)4个灌水量和90(B₁)、135(B₂)、180(B₃)、225 kg·hm^-2(B₄)4个施氮水平下,研究水氮组合对小麦生长发育过程中干物质积累、氮素积累、水分消耗利用、光合特性、籽粒产量等的影响。结果表明: A₃B₃条件下各生育阶段的干物质积累量和氮素积累量,成熟期籽粒干物质和氮素积累量均为最大,花前花后营养器官生产储藏干物质及氮素向籽粒的运输量最高,且与其他水氮组合处理差异显著。各氮素处理下,60~200 cm土层土壤耗水量均为A₃>A₄>A₂>A₁;A₃B₃处理下的水分利用效率和氮素利用效率高于A₃B₄、A₄B₃和A₄B₄。A₃B₃处理显著提高了开花后7~28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,有利于小麦进行光合作用合成碳水化合物。水氮组合效应显著影响籽粒产量和产量构成,且A₃B₃处理下小麦产量最高,达到9400 kg·hm^-2。综上,450 m³·hm^-2和180 kg·hm^-2的水氮组合处理可以显著提高小麦干物质和氮素积累量,并促进干物质和氮素向籽粒运输,与高水肥处理相比,可以有效提高水分利用效率和氮素利用效率,有利于增强小麦旗叶的光合能力,产生更多的碳水化合物,增加籽粒产量。     

不同穗型小麦光能利用和旗叶13C同化物分配特性及对补灌水平的响应

为明确不同穗型小麦冠层光能利用和¹³C同化物分配特性的差异及对补灌水平的响应,以中穗型品种‘青农2号’和‘济麦22’、大穗型品种‘山农23’和‘山农30’为材料,设置3个水分处理:小麦全生育期不灌水(W₀)、节水灌溉(W₁,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%)和充分灌溉(W₂,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至85%和90%),研究了不同处理对两种穗型小麦冠层光能利用和旗叶¹³C同化物分配特性的影响.结果表明:W₁处理两种穗型小麦品种开花后2、11、20和31 d的叶面积指数、冠层PAR截获率和利用率均显著高于W₀处理,再增加灌水至W₂处理,上述各指标无显著变化.¹³C示踪表明,济麦22和山农23的W₁旗叶¹³C同化物在籽粒中的分配量比W₀分别高159.34和171.1 g·hm^-2,分配比例分别高6.5%和6.5%,与W₂无显著差异;两种穗型品种W₁的籽粒产量亦显著高于W₀,与W₂无显著差异.不同穗型品种比较,节水灌溉条件下中穗型品种在开花后2和11 d、大穗型品种在开花后20和31 d具有较高的冠层光合有效辐射(PAR)截获和利用能力;中穗型品种济麦22旗叶¹³C同化物在籽粒的分配量和分配比例比大穗型品种山农23分别低6.8%和2.7%.     

株行距配置对高产夏玉米冠层结构及籽粒灌浆特性的影响

在75000株·hm^-2种植密度下,选用郑单958和先玉335为试验材料,设置2种行距配置(等行距、宽窄行)和3种留苗方式(每穴1株、每穴2株、每穴3株),研究了6种种植方式对黄淮海地区高产夏玉米产量构成、吐丝后冠层结构及光合性能的调控作用,并以Richards模型拟合籽粒灌浆过程.结果表明： 产量、干物质积累量、作物生长率、灌浆速率、冠层光合能力等均表现为宽窄行处理高于等行距处理,留苗方式以每穴2株最高.各种植方式中以宽窄行每穴2株种植产量最高,达13.12（郑单958）和13.72（先玉335） t·hm^-2.宽窄行每穴2株种植改善了冠层内部光照状况,净光合速率和叶面积指数均有所提高,同时缓解了植株个体与群体间的矛盾,籽粒灌浆能力增强,干物质积累量提高.因此,宽窄行每穴2株种植是黄淮海夏玉米高产条件下产量提高的有效栽培方式.     

减量施氮及施肥距离对玉米/大豆套作系统增产节肥的影响

通过田间试验研究了3种施氮水平(RN₁:210 kg N·hm^-2;RN₂:270 kg N·hm^-2;CN:330 kg N·hm^-2)与4个施肥距离(与窄行玉米距离, D₁:0 cm、D₂:15 cm、D₃:30 cm、D₄:45 cm)对玉米/大豆套作系统增产节肥的影响.结果表明: 与CN相比,RN₂下玉米花后的干物质积累量、转移量及对籽粒的贡献率提高1.4%、23.0%、16.0%,玉米穗粒数与单株产量增加1.6%和4.9%;大豆花前的物质积累量、转移量及对籽粒贡献率提高2.1%、37.9%、26.9%,单株粒数与籽粒产量均增加7.3%;RN₂下玉米/大豆套作系统的作物氮素吸收量与氮肥利用率比CN提高5.0%、44.4%,玉米的土壤总氮含量提高4.1%,大豆的则降低0.8%.各施肥距离间,以D₂处理效果较好;RN₂下,D₂的玉米花后(大豆花前)干物质积累对籽粒贡献率、玉米穗粒数(大豆单株粒数)分别比D₁提高57.2%、9.4%,大豆的则比D₄提高335.2%、2.4%;D₂的玉米/大豆套作系统氮素吸收量及氮肥利用率分别比D₁提高15.1%和112.4%,比D₄提高21.4%和66.3%;玉米土壤总氮含量D₂比D₁提高6.6%,大豆土壤总氮含量D₂比D₄提高16.0%.合理的减量施氮和施肥距离有利于玉米/大豆套作系统下作物干物质向籽粒转运,提高作物的单株粒数、百粒重和产量,促进作物氮素吸收与氮肥高效利用,达到节肥增产的目的.     

不同氮水平下不同种稗草对水稻产量形成的影响

以‘南粳9108’(粳稻)为材料,自移栽至成熟期分别与无芒稗、西来稗和光头稗共培养,以无稗草共培为对照,观察不同种类共培稗草在不同施氮水平下(0、120、240、360 kg N·hm^-2)对水稻产量形成的影响.结果表明:相同氮肥水平下,不同种稗草株高表现为西来稗>无芒稗>光头稗,生育期由长到短为无芒稗>西来稗>光头稗.随着氮肥施用量的增加,不同种稗草的生物量在240 kg N·hm^-2下达到最大值,然后降低,无芒稗和西来稗的生物量均显著高于光头稗.在0 kg N·hm^-2下,不同种稗草对水稻产量无显著影响;在120 kg N·hm^-2下,无芒稗和光头稗处理水稻产量与无稗草处理差异不显著,但西来稗处理产量较无稗草处理显著降低;在240 kg N·hm^-2下,无芒稗、西来稗和光头稗处理显著减产;在360 kg N·hm^-2下,无芒稗和西来稗处理产量较无稗草处理显著降低,光头稗处理与无稗草处理差异不显著.稗草和氮肥对水稻产量形成具有明显的互作效应.120 kg N·hm^-2下,西来稗处理显著降低了水稻灌浆期剑叶硝酸还原酶活性、光合速率和根系氧化力以及成熟期氮积累量和干物质量,其他稗草处理与对照差异不显著;在240和360 kg N·hm^-2下,无芒稗和西来稗处理降低了水稻上述指标;在0 kg N·hm^-2下,各处理的上述指标差异不显著.回归分析表明,稗草表型对水稻产量的影响由大到小的顺序为生物量、株高、生育期和分蘖数,推测稗草较大的生物量造成水稻剑叶光合速率、硝酸还原酶活性、根系氧化力、氮积累量和干物质积累量降低,影响了水稻的生长发育,造成水稻减产.     

地膜覆盖和施氮量对旱作春玉米农田净温室效应的影响

以旱作雨养条件下的春玉米为试验对象,在长武黄土高原农业生态试验站进行田间试验,研究了地膜覆盖和施氮量对农田净温室效应和温室气体排放强度的影响.结果表明:采用地膜覆盖与增加施氮量都会影响净温室效应与温室气体排放强度,地膜覆盖条件下(FM),不同施氮量的春玉米产量为1643~16699 kg·hm-2,净温室效应(CO_2当量,下同)为595~4376 kg·hm^-2·a^-1,温室气体排放强度为213~358 kg·t^-1;无覆膜条件下(UM),不同施氮量的春玉米产量为956~8821 kg·hm-2,净温室效应为342~4004 kg·hm^-2·a^-1,温室气体排放强度为204~520 kg·t^-1.研究表明,对于旱作春玉米农田系统,地膜覆盖可以有效降低温室气体排放强度,增加作物产量,地膜覆盖下施氮250 kg·hm-2可以实现高产与降低环境代价的双赢.