黑龙江省玉米气候生产力演变及其对气候变化的响应

在气候变化背景下,深入揭示玉米气候生产力的变化趋势及其空间差异、明晰玉米气候资源利用规律,可为黑龙江省农业生产宏观决策提供科学依据.基于黑龙江省72个气象站1981—2014年的气象资料和对应的产量资料,采用逐步订正、空间插值、线性趋势分析等方法,研究玉米的光合、光温、气候生产力的时空变化特征、主要影响因素和增产潜力,并对未来不同气候情景下玉米气候生产力进行评估.结果表明: 研究期间,黑龙江省玉米光合、光温和气候生产力平均值分别为26558、19953和18742 kg·hm^-2;在空间分布上均表现为平原高山地低、由西南向东北逐渐减少;光合、光温、气候生产力均表现为显著增加趋势,其增幅分别为378、723和560 kg·hm^-2·(10 a)^-1,且辐射量和气温的增加对黑龙江省玉米生产具有正效应;玉米气候生产力对气候变化响应明显,松嫩平原西部因光能资源的减少导致玉米光合生产力降低,气温升高则在一定程度上弥补了光照带来的负面效应,玉米光温生产力下降趋势有所减缓,北部和东部对气候变暖的响应表现尤为明显,玉米光温生产力表现为明显上升趋势,而松嫩平原西南部及三江平原易旱区则对降水变化反映敏感;玉米实际单产与其气候生产力比率的平均值仅为24.1%,仍有75.9%的潜力有待开发;未来“暖湿型”气候对提高玉米气候生产力有利,而“冷干型”气候则不利于玉米气候生产力的提高.     

冬小麦高产高效群体的年际间稳产性能

以冬小麦品种‘泰农18’为试验材料,设置传统农民管理习惯的农户模式(T₁)、不计肥水和人工等投入以获得高产的高产模式(T₂)和优化种植密度、播期、肥水管理运筹的高产高效模式(T₃)3种种植模式,于2012年10月—2016年7月连续4个小麦生育季,研究了不同种植模式小麦主茎与分蘖成穗特性、不同年份的光合有效辐射截获、利用、光合产物分配等光能利用特性和产量差异,结合年际间的光、温、水等生态因子分布差异,分析了高产高效群体的稳产性能.结果表明: 冬小麦不同生育时期内的光、温、降雨等生态因子的总量和各生育时期分布存在较大变异.T₁、T₂、T₃模式主茎穗的比例分别为38.9%、58.7%、66.9%,表明T₁、T₂、T₃模式在群体结构构建上分别是以分蘖穗为主、主茎穗和分蘖穗并重、主茎穗为主.T₂模式的生物量和产量最高,T₁最低,T₃模式自孕穗期之后,尤其是在开花14 d后仍能维持较高的叶面积指数、光能截获率和截获量、群体光合速率,并具有较高的干物质分配能力,使其在干物质积累相对偏低的情况下仍可获得高产.T₃模式花后的叶面积指数、光能截获率和截获量以及光合速率等的年际间极差、标准差、变异系数均小于T₁和T₂模式,由此也保证了T₃模式生物产量的稳定.相关分析表明,以主茎成穗为主的T₃种植模式能够有效应对年际间气候变化并实现稳产,关键是具有年际间稳定的生物产量.     

Maize potential yields and yield gaps in the changing climate of northeast China

Northeast China (NEC) is not only one of the major agricultural production areas in China, but it is also the most susceptible to climate variability. This led us to investigate the impact of climate change on maize potential yield and yield gaps in this region, where maize accounts for about 30% of the nation's production. The APSIM‐Maize model was calibrated and validated for maize phenology and yields. The validated model was then used to estimate potential yields, rain‐fed potential yields, and yield gaps for assessing the climate impacts on maize productivity in NEC. During maize growing seasons from 1981 to 2010, the analysis indicates a warming trend all across NEC, whereas the trends in solar radiation and total precipitation tended to decrease. When the same hybrid was specified in APSIM for all years, a simulated increase of maximum temperature resulted in a negative impact on both potential yield and rain‐fed potential yield. A simulated increase in minimum temperature produced no significant changes in potential or rain‐fed potential yield. However, the increase of minimum temperature was shown to result in a positive impact on the on‐farm yield, consistent with our finding that farmers adopted longer season hybrids for which the increase in minimum temperature provided better conditions for germination, emergence, and grain filling during night time. The gap between potential and rain‐fed potential yields was shown to be larger at locations with lower seasonal precipitation (<500 mm). Our results indicate that regions with the largest yield gaps between rain‐fed potential and on‐farm yields were located in the southeast of NEC. Within NEC, on‐farm maize yields were, on average, only 51% of the potential yields, indicating a large exploitable yield gap, which provides an opportunity to significantly increase production by effective irrigation, fertilization, herbicide, and planting density in NEC.     

气候变化背景下东北三省主要粮食作物产量潜力及资源利用效率比较

以东北地区喜温作物和喜凉作物的潜在种植区为研究区域,基于研究区域内65个气象台站1961—2010年地面气象观测数据,结合作物生育期资料,应用作物产量潜力逐级订正法,分析不同作物各级产量潜力时空分布特征,明确作物各级产量潜力受气候资源限制程度,比较气候资源利用效率差异.结果表明： 1961—2010年,东北三省6种作物（玉米、水稻、春小麦、高粱、谷子和大豆）的光温产量潜力呈明显的西高东低的空间分布特征,作物气候产量潜力除春小麦外其他作物均呈现南高北低的空间分布规律.6种作物受温度限制的产量潜力损失率呈东高西低的空间分布特征,大豆受温度限制引起的产量潜力损失率最高,平均为51%,其他作物为33%～41%;因降水制约引起的潜力损失率分布有明显的区域性差异,在松嫩平原和长白山区各有一个高值区,春小麦因降水亏缺引起的产量潜力损失率最高,平均为50%,其他4种雨养作物集中在8%～10%.东北三省各作物生长季内光能利用效率在0.9%～2.7%,其中玉米>高粱>水稻>谷子>春小麦>大豆;雨养条件下,玉米、高粱、春小麦、谷子和大豆各作物的降水利用效率在8～35 kg·hm^-2·mm^-1,其中玉米>高粱>春小麦>谷子>大豆.在光能利用效率和降水利用效率均较低的长白山区和小兴安岭南部地区,可采取合理密植、选择适宜品种、适时施肥、蓄水保墒耕作以及优化作物布局等措施提高资源利用效率.     

气候变化背景下甘肃农牧交错带玉米气候生产潜力和资源利用效率变化特征

为评估辐射、积温、降水和气候资源变化对甘肃农牧交错带玉米气候资源利用效率的影响,基于研究区45个气象站点1971—2020年玉米生育期内气象资料,结合玉米生育期数据,利用作物生产潜力逐级订正模型和指数化处理方法对研究区玉米气候生产潜力损失率以及光能、热量、降水和气候资源综合利用效率的变化特征进行分析。结果表明: 研究期间,甘肃农牧交错带玉米生育期内太阳总辐射量以-22.03 MJ·m^-2·(10 a)^-1的速率呈波动下降趋势,≥11 ℃积温以60.89 ℃·(10 a)^-1的速率呈显著上升趋势,降水量以2.05 mm·(10 a)^-1的速率呈缓慢上升趋势。甘南地区和陇中北部地区分别因温度和降水限制导致玉米气候生产潜力损失率较高,陇东大部分地区玉米气候生产潜力损失率较低;除中部地区和陇东部分地区外,研究区其他地区因温度和降水限制导致的气候生产潜力损失率分别以-2.0%·(10 a)^-1和-0.6%·(10 a)^-1的速率呈下降趋势。陇中北部、南部以及甘南部分地区为光能和热量资源利用效率的低值区,甘南地区为降水资源利用效率的低值区,兰州市和白银市气候资源综合利用效率较低,分别为0.41和0.47;陇东地区最适宜玉米种植,该地区4种气候资源利用效率均最高,然后依次为甘南和陇中地区;研究区光能、热量、降水以及气候资源综合利用效率的平均倾向率均呈上升趋势,分别为0.1%·(10 a)^-1、0.07 kg·hm^-2·℃^-1·d^-1·(10 a)^-1、1.17 kg·hm^-2·mm^-1·(10 a)^-1和0.05 ·(10 a)^-1,表现出玉米增产的良好潜力。     

玉米-大豆带状套作下玉米株型对大豆干物质积累和产量形成的影响

通过田间试验, 以大豆单作为对照,设置登海605/贡选1号(RI₁)、川单418/贡选1号(RI₂)、雅玉13/贡选1号(RI₃)3种玉米 大豆带状套作种植模式,研究了玉米株型对大豆干物质积累和产量的影响.结果表明： RI₂和RI₃处理大豆的积累速率低于RI₁处理,且RI₁处理大豆叶片、茎秆和荚果的干物质积累量分别比RI₂和RI₃处理高17.6%、16.5%、13.7%和34.6%、33.1%、28.4%.带状套作大豆叶片、茎秆的分配比例均以RI₁处理最高、RI₂处理其次、RI₃处理最低,而荚果分配比例的变化趋势与其相反.与RI₂和RI₃处理相比,RI_1处理显著提高了大豆营养器官(叶+茎)干物质向荚果的转运量、转移率及其对荚果的贡献率,RI₁处理大豆的单株荚数、单株粒数、每荚粒数、单株粒质量和产量分别比RI₂和RI₃处理提高了6.8%、11.5%、4.4%、15.9%、15.6%和14.3%、22.2%、6.7%、33.4%、36.8%.带状套作大豆营养器官干物质的积累速率、转运量、转移率和贡献率与产量及产量的构成呈显著正相关,且均以RI_1处理最高,实现了紧凑型玉米对带状套作大豆干物质积累、转运和分配的有效调控,促进了产量的提高.     

水肥互作对滴灌玉米氮素吸收、水氮利用效率及产量的影响

优化水、氮供应是实现作物高产与水肥资源高效利用的有效途径.本文研究了田间试验条件下,水(4500、6750、9000 m³·hm^-2)、氮(0、225、330、435、540 kg·hm^-2)互作对高密度(≥105000 株·hm^-2)滴灌玉米干物质积累、氮素吸收及产量的影响.结果表明: 玉米干物质积累与吸氮量均随灌溉和施氮水平的增加明显升高,当施氮量大于435 kg·hm^-2和灌溉量大于9000 m³·hm^-2时则呈减少趋势.完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为W₆₇₅₀(36359 kg·hm^-2)>W₉₀₀₀(35077 kg·hm^-2)>W₄₅₀₀(33451 kg·hm^-2),施氮对玉米吸氮量的变化表现为N₄₃₅(459.9 kg·hm^-2)>N₅₄₀(458.1 kg·hm^-2)>N₃₃₀(416.3 kg·hm^-2)>N₂₂₅(351.3 kg·hm^-2),N₄₃₅比N₃₃₀、N₂₂₀分别升高9.1%、32.7%,N₅₄₀比N₄₃₅降低0.6%.在施氮量0～435 kg·hm^-2范围内,玉米最大氮素吸收速率随施氮量增加而升高,在施氮量为435 kg·hm^-2时达最大(6.57 kg·hm^-2·d^-1).灌水与施氮均可显著增加玉米产量、穗粒数和穗粒质量,二者有明显的正交互作用,且以氮为主效应.在施氮0～435 kg·hm^-2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;灌溉水分生产率随施氮量升高而增加,随灌水量增加而明显下降,灌溉定额为4500～6750 m³·hm^-2时,灌溉水分生产率可达2.57～3.80 kg·m^-3.玉米最高产量18072 kg·hm^-2的施氮量为567.0 kg·hm^-2.最佳经济施氮量为427.9～467.7 kg N·hm^-2时,玉米产量在17109～17138 kg·hm^-2,氮素偏生产力和氮肥利用率分别达122 kg N·hm^-2和45.0%.水氮一体化施肥可实现滴灌玉米高产协同水、氮利用效率的共同提高.     

Negative effects of climate warming on maize yield are reversed by the changing of sowing date and cultivar selection in Northeast China

Northeast China (NEC) accounts for about 30% of the nation's maize production in China. In the past three decades, maize yields in NEC have increased under changes in climate, cultivar selection and crop management. It is important to investigate the contribution of these changing factors to the historical yield increases to improve our understanding of how we can ensure increased yields in the future. In this study, we use phenology observations at six sites from 1981 to 2007 to detect trends in sowing dates and length of maize growing period, and then combine these observations with in situ temperature data to determine the trends of thermal time in the maize growing period, as a measure of changes in maize cultivars. The area in the vicinity of these six sites accounts for 30% of NEC's total maize production. The agricultural production systems simulator, APSIM‐Maize model, was used to separate the impacts of changes in climate, sowing dates and thermal time requirements on maize phenology and yields. In NEC, sowing dates trended earlier in four of six sites and maturity dates trended later by 4–21 days. Therefore, the period from sowing to maturity ranged from 2 to 38 days longer in 2007 than it was in 1981. Our results indicate that climate trends alone would have led to a negative impact on maize. However, results from the adaptation assessments indicate that earlier sowing dates increased yields by up to 4%, and adoption of longer season cultivars caused a substantial increase in yield ranging from 13% to 38% over the past 27 years. Therefore, earlier sowing dates and introduction of cultivars with higher thermal time requirements in NEC have overcome the negative effects of climate change and turned what would have otherwise been a loss into a significant increase in maize yield.     

氮高效利用基因型大麦的物质生产与氮素积累特性

通过土培盆栽试验,研究了22份大麦材料在低氮(125 mg·kg^-1)和正常氮(250 mg·kg^-1)处理下氮素吸收利用效率的基因型差异,探讨氮高效大麦干物质生产与氮素积累特性.结果表明： 大麦氮素吸收利用效率基因型差异显著.低氮处理下籽粒产量、氮素籽粒生产效率及氮素收获指数的最高值分别是最低值的2.87、2.92、2.47倍;氮高效基因型大麦籽粒产量、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均显著大于低效基因型,低氮处理下高效基因型3个参数较低效基因型分别高82.1%、61.5%和50.5%.氮高效基因型大麦各生育期干物质和氮素积累优势明显,干物质积累高峰出现在拔节-抽穗阶段,氮素积累高峰出现在拔节前;低氮处理下高效基因型典型材料DH61、DH121+的干物质量较低效基因型典型材料DH80分别高34.4%、38.3%,氮素积累量较DH80分别高54.8%、58.0%.供试大麦干物质和氮素的阶段性积累量对籽粒产量的影响为拔节前最大,且低氮处理下贡献率最高,分别为47.9%和54.7%;而干物质和氮素的阶段性积累量对氮素籽粒生产效率的影响在抽穗 成熟阶段最大,其次是播种-拔节阶段,低氮处理下这两个阶段的贡献率分别为29.5%、48.7%和29.0%、15.8%.氮高效基因型大麦在各生育期的物质生产和氮素积累能力强,低氮处理下优势较为明显,能够提高拔节前干物质生产和氮素积累能力,并协同提高大麦产量和氮素利用效率.     

基于分期播种的气候变化对东北地区玉米(Zea mays)生长发育和产量的影响

利用在东北地区中部开展玉米(Zea mays)分期播种试验资料,分析气候变化对玉米出苗速度、生长发育速度、灌浆过程、植株干物质积累和产量的影响,进而分析未来气候变化对东北地区玉米生产的影响及适应性对策.结果表明,气候变化对玉米生长发育和产量的影响十分明显,在水分基本适宜的条件下,东北地区气候变暖导致玉米生长季气温升高、积温增加,使玉米生长发育和灌浆速度加快,生物量增加,从而提高单产.但气候变暖的同时,气候变干会限制热量资源的利用,将缩短玉米灌浆时间,降低灌浆速率,使千粒重下降,从而造成明显减产,而且减产幅度明显大于温度升高的增产幅度.在水分条件基本得到满足的条件下,未来夏半年气候变暖对东北地区玉米生产是有利的,偏晚熟玉米品种比例可以适当扩大,东北玉米带可以向北部和东部扩展,单产和总产都会增加;但如果水分得不到满足,气候的暖干化趋势会使东北地区的中、西部玉米主产区的农业干旱变得更加严重且频繁,造成产量下降和不稳定,给玉米生产带来严重威胁,因而更应加强农业干旱的综合防御工作.     

气候变化对东北地区玉米生产潜力的影响与调控措施模拟——以吉林省为例

本研究以我国吉林省为例,采用5个典型研究站点1981—2010年的气象观测数据、土壤数据、田间管理资料及玉米产量实测值,应用作物生长模型CERES-Maize对5个不同品种玉米生产潜力进行了模拟,在分析气候因素对生产力影响的基础上,模拟、校准与验证遗传参数,实现应对气候变化、提高作物生产力的调控技术模拟,以期指导作物生产.结果表明: 玉米播种-开花、开花-成熟两个生长阶段天数模拟值和单产的模拟值与实际值极为吻合,归一化均方根误差分别为2.96%、3.40%、9.37%,偏离指数范围为-10.6%～15.2%,玉米光温生产潜力模拟值年均为7799.60～12902.83 kg·hm^-2,每10年下降128.6～880.3 kg·hm^-2;相关性分析表明,影响该地区玉米光温生产潜力下降的主导因素是气候变化,即玉米生育期内温度升高造成的生长期缩短和太阳辐射总量的显著下降.据此模拟的主要调控技术分别是改良玉米品种的耐热性与推迟玉米播种期.遗传参数调控模拟结果表明,玉米光温生产潜力随品种敏感参数P5(灌浆期特征参数,指吐丝至生理成熟大于8 ℃的热量时间)值的增大而呈线性增加趋势,P5值每增加10 ℃·d,玉米光温生产潜力提高154.44～261.10 kg·hm^-2.推迟玉米播期模拟结果表明,除梅河口外,敦化、辽源站点在玉米播期推迟5 d时,光温生产潜力增幅最大,分别为0.47%、1.32%;桦甸、榆树站点在玉米播期推迟15 d时,光温生产潜力增幅最大,分别为1.10%、4.06%.     

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.     

气候变化对宁夏固原地区胡麻发育进程和产量的影响

基于观测数据分析了宁夏固原地区平均温度和降水的年际变化,探讨了气候变化对当地胡麻发育进程和产量的影响状况.结果表明： 1957—2012年,固原地区年均气温呈上升趋势,年降水量呈下降趋势,气候倾向率分别为0.3 ℃·(10 a)^-1、-20 mm·(10 a)^-1;胡麻生长季平均温度的上升趋势更明显,降水的下降趋势则与年趋势类似.气温升高和降水减少加快了胡麻的发育速度,导致其生育期天数呈显著减少趋势.胡麻播种至出苗期温度每上升1 ℃,出苗期提前0.7 d;出苗至二对针叶期,温度每上升1 ℃,发育天数缩短0.8 d,降水量每减少1 mm,发育天数缩短0.1 d;工艺成熟至成熟期温度每上升1 ℃,成熟期提前1.8 d,降水量每减少1 mm,成熟期提前0.1 d.胡麻营养生长阶段平均温度升高、降水减少使发育加速是胡麻产量逐年降低的主要原因之一;生殖生长阶段温度升高会抑制花芽分化及正常授粉,对蒴果数和结实率产生影响而导致产量降低.调整胡麻品种种植布局、扩大中晚熟或晚熟品种比例是当地减少气候变化影响的重要措施.     

土壤深松和补灌对小麦干物质生产及水分利用率的影响

研究一次深松耕作后土壤水分对冬小麦籽粒产量和水分利用率的影响,为小麦节水高产栽培提供理论依据.于2008-2009和2009-2010两个小麦生长季,选用高产小麦品种济麦22,采取测墒补灌的方法,研究了深松+旋耕和旋耕2种耕作方式下土壤水分对小麦0-200 cm土层土壤含水量、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用率的影响.结果表明,(1)深松+旋耕40-180 cm土层土壤含水量低于旋耕处理;旗叶光合速率和水分利用率,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于旋耕处理.(2)W3(补灌至0-140 cm土层土壤相对含水量播种期为85％,越冬期80％,拔节和开花期75％)成熟期0-200cm土层土壤含水量与W1(播种期80％,越冬期80％,拔节和开花期75％)和W2处理(播种期80％,越冬期85％,拔节和开花期75％)无显著差异;W3和W'3(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)60-140 cm土层土壤含水量分别低于W4(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)和W'4(播种期90％,越冬期85％,拔节和开花期75％)处理;W3和W'3灌浆中后期旗叶光合速率较高,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于其他处理,获得高的籽粒产量和水分利用率.综合考虑籽粒产量、水分利用率和灌溉效益,在深松+旋耕条件下,两年度分别以W3和W'3为节水高产的最佳处理.     

气候变化背景下松嫩平原玉米灌溉需水量估算及预测

开展农作物需水规律研究对于干旱半干旱区域旱作物节水灌溉和水分管理实践具有重要意义。以松嫩平原玉米为研究对象,研究玉米生育期需水量规律及灌溉需水量。结果表明:(1)历史时期和未来气候变化情景下,松嫩平原玉米全生育期和L~(mid)时段灌溉需水量等值线沿西南—东北方向递减,其中全生育期和L~(mid)时段2000s灌溉需水量临界等势线(灌溉需水量为0的等势线)分别比1970s北移70.2km和53.4km,全生育期和L~(mid)时段2040s灌溉需水量临界等势线分别比2010s北移30.9km和55.2km。(2)历史时期和气候变化情景下玉米全生育期灌溉需水量随年代呈波动增加趋势,其中前者以29.1mm/(10a)速度增加,后者以17.5mm/(10a)速度增加。(3)未来温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为波动上升趋势,与1970s相比,2000s温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为22.1%,增加6.8亿m~3灌溉水量;2040s温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为38.3%,增加12.6亿m~3灌溉水量。     

Nitrogen uptake and use of two contrasting maize hybrids differing in leaf senescence

In eastern Canada, the use of fertilizer N has been identified as the most energy-consuming component of maize (Zea mays L.) grain production. As the economic and environmental costs of excessive N fertilization rise, there is an increased emphasis on selection of hybrids with greater N use efficiency (NUE; defined as the ratio of the amount of ¹⁵N recovered in grain or stover dry matter to the amount of fertilizer ¹⁵N applied to the soil in this study). Using an ¹⁵N-labelling approach, a field study was conducted on a tile-drained Brandon loam soil (Typic Endoaquoll) on the Central Experimental Farm at Ottawa, Canada (45°22 N, 75°43 W) in 1993 and 1994. Fertilizer N uptake and partitioning within the plant in relation to dry matter changes were monitored during development of a current stay-green maize hybrid and an older early-senescing hybrid grown with three fertilizer N levels (0, 100, 200 kg N ha^-1). Dry matter, N concentration and¹⁵ N atom% enrichment of plant components were determined at five growth stages. The current stay-green hybrid, Pioneer 3902 had greater NUE than the old early-senescing hybrid, Pride 5, which was associated with 24% more dry matter production and 20% more N uptake during grain fill for Pioneer 3902. There was no indication of greater allocation of N to the grain in Pioneer 3902. Our data suggest that prolonged maintenance of green leaf area for photosynthate production during grain fill and the ability to take up available soil N later in grain filling are characteristics of maize hybrids with greater NUE.     

施磷对间套作玉米叶面积指数、干物质积累分配及磷肥利用效率的影响

通过2011、2012年连续两年田间试验, 研究了“小麦/玉米/大豆”间套作体系中不同施磷处理（小麦0、45、90、135、180 kg P₂O₅·hm^-2, 记为WP₀、WP₁、WP₂、WP₃、WP₄; 玉米0、37.5、75、112.5、150 kg P₂O₅·hm^-2, 记为MP₀、MP₁、MP₂、MP₃、MP₄）对玉米叶面积指数、干物质积累动态和磷肥利用效率的影响.结果表明: 在玉米与小麦共生期, 施磷明显增加了玉米叶面积指数（LAI）和群体光合势（LAD）, 促进了茎、叶干物质的积累（DMA）; 玉米拔节以后LAI、LAD、生长率（CGR）和DMA均随磷肥施用量的增加呈先增加后减少的趋势, 最大值都出现在MP₂或MP₃处理; 玉米生殖生长期营养器官的干物质输出随着磷肥施用量的增加而增加.玉米籽粒产量和体系总产量均随磷肥施用量的增加先增大后减少,都以P₃处理为最高,分别为6588和11955 kg·hm^-2.玉米磷肥表观利用率（PARE）以MP₂处理最高（26.3%）,分别比MP₁（14.4%）、MP₃（19.0%）、MP₄（10.4%）处理高82.6%、38.4%和152.9%.综上,在麦/玉/豆间套作体系中,适量施用磷肥可促进玉米的生长、减轻小麦对玉米的影响,同时可提高玉米当季磷肥利用率,玉米的磷肥施用量在75～112.5 kg P₂O₅·hm^-2为宜.     

留茬方式对小麦间作玉米产量和水分利用效率的影响

小麦/玉米间作是河西绿洲灌区主要间作模式,但传统间作和套种需水量大,使该地区水资源紧张.2010年在甘肃河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究传统小麦秸秆焚烧、秸秆翻还和秸秆立茬3种留茬方式对小麦/玉米间作作物籽粒产量、水分利用效率(WUE)和经济效益的影响.结果表明： 与焚烧和翻还的籽粒产量相比,立茬小麦单作分别增加7.2%和5.1%,立茬小麦间作分别增加6.2%和5.1%,立茬玉米单作分别增加4.7%和2.5%,立茬玉米间作分别增加7.2%和3.3%;与焚烧和翻还的WUE相比,立茬小麦单作分别增加20.4%和16.2%,立茬小麦间作分别增加17.9%和14.6%,立茬玉米单作分别增加16.7%和10.9%,立茬玉米间作分别增加11.8%和17.0%.就单作小麦、单作玉米和小麦/玉米平均值而言,焚烧、翻还、立茬处理的纯收益分别为10946、11471和13454元·hm^-2.从籽粒产量、水分利用效率和纯收益等方面考虑,立茬种植方式为甘肃省河西绿洲灌区小麦/玉米最佳种植模式.     

不同硝化抑制剂对红壤氮素硝化作用及玉米产量和氮素利用率的影响

本研究分析添加不同种硝化抑制剂及其组合的高效稳定性氯化铵氮肥对红壤硝化作用、玉米产量和氮肥利用率的影响,旨在筛选出适合酸性红壤的高效稳定性氯化铵态氮肥。在氯化铵中分别添加硝化抑制剂2-氯-6-三甲基吡啶(CP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)及其组合,制成6种高效稳定性氯化铵态氮肥,以不施氮肥(CK)和施氯化铵(N)为对照,进行等氮量玉米盆栽试验。结果表明: 与N处理相比,CP+DMPP和DMPP+DCD处理红壤中铵态氮含量提高56%～62%,显著高于CP、DMPP和DCD处理;土壤表观硝化率显著降低33%～34%。添加硝化抑制剂及其组合的6个处理均显著提高了玉米生物量和氮肥吸收利用率。与N处理相比,单独添加硝化抑制剂处理生物量均显著高于硝化抑制剂组合处理,平均提高1.3倍;添加DCD处理效果最显著,玉米籽粒产量、吸氮量和氮肥吸收利用率分别显著提高4.1、6.3和4.4倍。为了达到既能低成本又能提高产量和氮肥利用率的效果,在红壤上添加硝化抑制剂DCD是最佳选择。     

2001—2012年西北干旱区植被净初级生产力时空变化

采用改进的CASA模型估算2001—2012年西北干旱区陆地生态系统的净第一性生产力(NPP),采用线性趋势分析、标准差和Hurst指数等方法,分析了NPP的时空变化特征。结果表明:研究区的NPP表现出很强的季节性变化规律,7月份NPP为最高值,12月为最低值,12年间NPP的年均值整体上呈现增加的趋势,但波动较大,最低值出现在2006年,最高值出现在2012年。NPP稳定性存在显著的地域差异,内蒙古温带草原区的NPP改善最为明显,新疆山地草原针叶林区的NPP退化最为严重,西北温带暖温带荒漠区NPP变化相对稳定。研究区NPP变化总体呈中强持续性特征,中强持续性区域占研究区总面积的比重达77.5%;NPP变化以良性发展为主,强持续性的退化区和弱持续性的改善区需要关注,二者合计占研究区总面积的15.9%。