不同种植模式玉米生长发育和产量形成的研究

葛选良, 钱春荣, 于洋, 宫秀杰, 姜宇博

中国农学通报. 2020, 36(36): 12-17

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中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (36) : 12-17. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0030
农学·农业基础科学

不同种植模式玉米生长发育和产量形成的研究

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Maize Growth and Development and Yield Formation Under Different Planting Patterns

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摘要

为研究不同种植模式玉米生长发育和产量形成的差异,以玉米‘京农科728’为研究对象,设置65 cm均匀垄作(CK)、68 cm均匀行平作(M1)和136 cm大垄双行垄作(M2)3种种植模式,对出苗质量、植株形态、光合生理特性和产量及产量构成因素进行比较分析。结果表明:与对照相比,M2保苗密度显著增加,株距显著缩小且变异系数更低;M2株高、穗位高、叶面积指数和单株干物重分别降低12.61%、11.21%、1.59%和3.67%,群体繁茂程度较低但叶面积指数和单株干物重下降程度均较小;M2净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率分别提高了25.24%、25.41%、53.60%和14.82%,功能叶片的光合能力显著增强;2017—2018年M2分别增产12.60%和17.59%,群体收获穗数的显著提高是增产的主要原因。本研究推荐,黑龙江省第一积温带玉米适宜种植模式为136 cm大垄双行(宽行90 cm+窄行46 cm)垄作模式。

Abstract

To study the differences of maize growth and yield formation under different planting patterns, the maize variety‘Jingnongke728’was used as material, and three planting patterns were set up, including 65 cm even ridge (CK), 68 cm even tillage (M1) and 136 cm double lines width ridge (M2). The seedling quality, plant morphology, photosynthetic physiological characteristics and yield factors were analyzed. The results showed that, compared with the CK, the seedling density of M2 increased obviously, the plant distance of M2 decreased significantly, and the variation coefficient was lower. The plant height, ear position, leaf area index and dry weight per plant of M2 decreased by 12.61%, 11.21%, 1.59% and 3.67%, respectively, the luxuriant degree was relatively low, but the decreasing extent of leaf area index and dry weight per plant were less. The net photosynthetic rate, stomatal conductance, intercellular carbon dioxide and transpiration rate of M2 increased by 25.24%, 25.41%, 53.60% and 14.82%, respectively, which improved the photosynthetic performance of functional leaf. The yield of M2 also increased by 12.60% and 17.59% in 2017 and 2018, respectively, and the main reason for yield improvement was the increase of ear number of population harvest. This study recommends the suitable cultivation model for maize production in the first accumulative temperature zone of Heilongjiang Province is the 136 cm double lines width ridge (wide line 90 cm+ narrow line 46 cm).

关键词

玉米 / 种植模式 / 生长 / 发育 / 产量

Key words

maize / planting pattern / growth / development / yield

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葛选良 , 钱春荣 , 于洋 , 宫秀杰 , 姜宇博. 不同种植模式玉米生长发育和产量形成的研究. 中国农学通报. 2020, 36(36): 12-17 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0030
Ge Xuanliang , Qian Chunrong , Yu Yang , Gong Xiujie , Jiang Yubo. Maize Growth and Development and Yield Formation Under Different Planting Patterns. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2020, 36(36): 12-17 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0030

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以黑龙江省近50年来第I积温带大面积种植的8个典型春玉米品种为材料,于2009—2010年进行密度和施肥的田间试验,比较不同年代主栽品种氮肥偏生产力(PFP)、氮肥农学效率(NAE)、氮肥吸收利用率(NRE)及主要器官氮含量对密度和氮素的响应差异。结果显示,1970s—2000s品种更替过程中,PFP和NRE呈递增趋势,增幅分别为3.41 kg kg-1 10年-1和2.26个百分点10年-1。NAE在1970s—1990s呈显著递增趋势,之后呈下降趋势。氮收获指数随年代递增呈显著下降趋势,平均每10年下降1.51个百分点;茎、叶和籽粒氮积累量随年代推进呈显著递增趋势,平均每10年分别递增0.09、0.07和0.12 g株-1;上述各主要指标在年代、密度和氮肥水平之间存在显著的互作效应。各年代品种的氮肥利用效率均随氮肥水平的提高而显著下降,随密度的增加呈抛物线形变化趋势,最高效率值出现在50 000—70 000株 hm-2范围内,现代品种的最高氮效率的种植密度高于老品种。各年代品种籽粒、叶片、茎氮素积累量和氮收获指数随密度增加呈显著递减趋势。各年代品种籽粒、茎和叶片氮素积累量随施氮量增加呈增加趋势,施氮量对氮收获指数影响各年代品种表现不同。上述结果表明,品种改良的氮肥增效潜力较大。在现有的品种状况下,增密不仅可以增产,而且可以显著提高肥料效率。
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随着氮肥在农业生产中的广泛应用,已有许多通过不同施氮水平调控,分析作物养分吸收,提高氮素利用率的相关研究,但是关于高产体系下作物花前花后氮素利用、转移规律的研究相对较少。本文利用15N同位素示踪技术探讨传统(CT)和优化(YH)两种栽培体系对冬小麦氮素吸收、分配及去向的影响。分析高产条件下化肥氮的“作物吸收—土壤残留—损失”的新变化,解析小麦花前花后氮素利用、转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系。在传统和优化两种栽培体系定位试验中设置15N微区,采用将15N标记的尿素表施的方法,利用植株和土壤采样和分析技术。新鲜土壤用1mol/L KCl浸提,滤液用TRACCS 2000型流动分析仪测定土壤的NH4+-N和NO3--N含量。15N土壤及植物全氮通过烘干样品过0.15mm筛,然后用美国THERMO finnigan 公司的稳定同位素质谱仪Delta plusXP 测定。在该试验条件下,优化管理小麦籽粒产量和吸氮量均显著高于传统处理,分别比传统管理高35 %和34 %。优化管理15N利用率分别比传统管理高34.81%、18.19%,达显著水平。小麦各器官中氮素的累积量及向籽粒中的转移量均表现为来自土壤氮高于来自肥料中的氮,说明土壤氮是小麦生长的主要氮源。传统管理籽粒氮素大部分来源于花前累积,转运氮的贡献率为81.65%,优化管理为62.14%。优化管理土壤硝态氮及15N含量显著低于传统管理;开花期传统管理土壤表层硝态氮及15N大量累积;收获后40—60cm土层15N出现累积峰,氮肥随水向下运移。两种管理方式的小麦当季化肥去向均表现为土壤残留>作物吸收>损失;传统管理土壤氮肥残留率高达69.33%,优化管理较低为39.17%。在优化栽培体系中冬小麦施氮量为139 kg/hm2时,小麦籽粒产量达到高产且氮肥高效利用。合理调控氮素投入量以及适度的水分胁迫可以实现水氮高效前提下的作物高产。
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摘要
以释放期60 d的控释尿素为供试材料, 研究相同氮肥用量条件下0、10%、30%、50%、100%的控释氮肥与普通尿素配合追施对夏玉米光合性能、灌浆速率、产量、经济效益及氮肥利用率的影响。结果表明: (1)与单施普通尿素处理比较, 控释掺混处理的夏玉米穗位叶净光合速率、叶绿素含量以及硝酸还原酶活性均较高, 籽粒灌浆启动较快, 灌浆活跃期延长。(2)随控释尿素比例的增加, 玉米产量呈先升高后降低的趋势;与普通尿素处理相比, 控释掺混处理的玉米产量分别增加2.90%、7.91%、9.48%和5.68%, 经济效益依次增加397.34、1077.65、1263.94和611.3元 hm-2。(3)各控释掺混处理的氮肥农学效率依次为8.31、10.55、11.81、12.50和9.46 kg kg-1, 氮肥利用率依次为29.71%、31.83%、38.49%、40.72%和44.63%, 两项指标分别比普通尿素处理增加1.15%~4.19%和2.12%~14.92%。(4)控释尿素与普通尿素的掺混比例为50%时, 增产效果最好。
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大田试验以夏玉米为试料,采用裂裂区试验设计,密度设计包含75000、90000\,105000株/hm2 3个密度作为主区,每个密度处理包括: ①等行距60 cm×单株留苗,②等行距60 cm×双株三角留苗,③宽窄行距(宽行70 cm + 窄行距50 cm)×单株留苗和 ④宽窄行距×双株三角留苗共12种方式进行处理,测定光合及叶绿素荧光参数。研究不同群体结构对夏玉米灌浆期群体光合特性的影响。结果表明,在吐丝期,随着种植密度的增加,群体光合速率提高;蜡熟期以90000株/hm2最高,种植方式上表现为宽窄行大于等行距种植,双株留苗种植方式大于单株种植方式,差异均达到显著水平;随着种植密度的提高,群体内3个层次叶片最大光能转换效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)逐渐降低,种植方式基本表现为宽窄行大于等行距,留苗方式表现为双株大于单株。试验条件下,以90000株/hm2,宽窄行,双株三角留苗产量最高。
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在67 500株 hm-2、90 000株hm-2和112 500株hm-2等3个种植密度条件下,研究了密度和行距配置对超高产夏玉米品种登海701产量和群体光合特性的影响。结果表明,随密度增加,籽粒产量、叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)上层截获率、群体光合(CAP)和群体呼吸(CR)、干物质积累量均提高;而叶绿素含量、穗位叶层和下层PAR截获率则降低。在67 500株 hm-2下,宽窄行与等行距处理相比无显著优势。但在90 000株 hm-2和112 500株 hm-2密度下,80 cm+40 cm行距处理的产量、叶面积指数(LAI)、叶绿素含量、穗位叶层的PAR截获率、花后群体光合速率(CAP)平均值均显著高于其他行距处理(等行距、70 cm+50 cm和90 cm+30 cm);而群体呼吸速率与光合速率的比值(CR/TCAP)则显著低于其他行距处理。说明在较高密度条件下,80 cm+40 cm的宽窄行配置有助于扩大光合面积、增加穗位叶层的光合有效辐射、提高群体光合速率、减少群体呼吸消耗,从而提高籽粒产量。

基金

国家重点研发计划“粮食丰产增效科技创新”重点专项(2017YFD0300505-1)

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