【目的】 探究控释尿素不同施肥深度对氮素吸收与利用的影响,明确控释尿素一次性基施在黄淮海夏玉米区实现高产、高效、稳产的适宜施肥深度。【方法】 在大田条件下选用郑单958为供试品种,设置不施氮肥（CK）、地表撒施（DP0）、沟施深度5 cm（DP5）、10 cm（DP10）、15 cm（DP15）、20 cm（DP20）、25 cm（DP25）7个处理,系统研究控释尿素基施深度对夏玉米生长发育和产量及氮素利用的影响。【结果】在施用等量控释尿素条件下,施肥深度均对夏玉米产量存在显著影响。夏玉米产量随基施深度增加呈先增后减的趋势,并且2013年和2014年夏玉米产量与施肥深度间的关系符合二次曲线关系,二者的相关性均达到显著水平,2年获得最高产量的理论施肥深度分别为12.5 cm和12.2 cm,而实际生产中DP15处理产量最高,DP15和DP10处理产量差异不显著,较CK分别显著增产16.72%和16.50%（P<0.05）。与DP0处理相比,随施肥深度增加,夏玉米的氮素收获指数、氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥利用率均呈现出先增加后降低的趋势,其中氮肥农学效率、氮肥利用率均符合二次曲线关系,氮素收获指数和氮肥农学效率2年平均以DP10处理最大,分别为61.91%和6.68 kg·kg-1,而氮肥偏生产力、氮肥利用率以DP15处理最高,分别为47.27 kg·kg-1和46.97%。施肥深度在10 cm和15 cm 较地表撒施（DP0）能增加土壤硝态氮和铵态氮含量并且减少氮素损失,花后氮素积累量2年均值增加38.93%和41.88%,促进了植株花后氮素积累量,并且分别显著增加夏玉米植株总吸氮量20.45%和22.36%。相关性分析可以看出,夏玉米产量与干物质积累量、氮素总积累量、氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥利用率均成显著正相关,与氮素籽粒生产效率成显著负相关。【结论】 在施氮量为225 kg N·hm-2时,控释尿素一次性基施深度控制在10—15 cm可显著提高夏玉米的氮素吸收积累量,增加氮素利用效率,降低氮素损失,提高干物质积累量,最终获得较高籽粒产量,实现高产高效,可作为夏玉米控释尿素种肥同播的适宜施肥深度。
【目的】 在小麦-玉米两季秸秆全还田条件下,探索不同有机-无机运筹模式对作物产量、氮效率和土壤养分的影响,为小麦-玉米一年两季种植合理利用有机养分资源和科学培肥地力提供理论支撑。【方法】通过设计化肥与不同用量有机肥配合并结合施用秸秆腐熟剂措施,研究不同有机无机运筹模式对产量构成、氮养分吸收、土壤有机质及团聚体等特征的影响。试验共设6个处理,分别为F处理（单施化肥）,FA处理（化肥配秸秆腐熟剂）,FM1处理（化肥配1 500 kg·hm-2有机肥）,FM2处理（化肥配3 000 kg·hm-2有机肥）,FM3处理（化肥配4 500 kg·hm-2有机肥）,FAM2处理（化肥配3 000 kg·hm-2有机肥和秸秆腐熟剂）。 【结果】（1）与单施化肥相比,施用不同用量有机肥和秸秆腐熟剂均可显著增加小麦-玉米籽粒产量,其中FM3处理产量最高,小麦增产20.6%,玉米增产10.6%,FAM2处理小麦增产19.5%,玉米增产8.2%。产量增加源于产量各构成要素的协同提高,小麦以公顷穗数和穗粒数增加较为显著,玉米以行粒数增加最为显著。（2）增施有机肥和秸秆腐熟剂可以促进氮素向籽粒运移,提高氮素收获指数,随有机肥用量增加,小麦和玉米氮素积累量均增加,其中FM3处理和FAM2处理籽粒氮素累积量和收获指数均较高,与F处理达显著差异。配合施用秸秆腐熟剂的FA和FAM2处理较不施菌剂处理周年氮肥偏生产力提高了1.3—1.6 kg·kg-1。（3）增施有机肥和施用秸秆腐熟剂显著增加土壤全氮、碱解氮和有机质含量,其中FM3处理土壤全氮和有机质含量最高,施用2年后相比F处理全氮增加0.17 g·kg-1,有机质增加1.97 g·kg-1。各有机无机配施模式显著降低土壤容重、提高孔隙度和水稳性团聚体比例。 【结论】连续2年试验表明,增施有机肥、配施秸秆腐熟剂可以增加小麦-玉米产量,促进籽粒氮素吸收和转运,改善土壤结构和培肥地力,推荐FAM2处理作为本地区小麦-玉米轮作模式下有效的增产及土壤培肥技术模式。
【目的】明确不同施氮量对高温胁迫后小麦同化物积累和转运的影响及其生理基础,以期为小麦抗逆稳产栽培提供技术和理论依据。【方法】于2018—2019年在济南和济阳两地进行,以济麦44为材料,田间搭建高温棚进行高温胁迫处理,设置2个温度处理（CK：未胁迫,H：花后高温胁迫）,3个氮肥水平（低氮N1：180 kg·hm-2,常规氮N2：240 kg·hm-2,高氮N3：300 kg·hm-2）。通过分析小麦花前同化物质的转运、成熟期同化物质的积累与分配、叶片与籽粒中蔗糖合成酶在同化物转运中的作用,阐明了不同施氮量对花后高温胁迫后小麦籽粒产量形成的影响机制。【结果】不同施氮量对高温胁迫后小麦的减产率影响不同,N1处理减产率为54.78%（济南）和50.19%（济阳）,N2处理为24.05%（济南）和25.29%（济阳）,N3处理为54.49%（济南）和44.13%（济阳）。高温胁迫后,与N1和N3处理相比,N2处理成熟期同化物积累量、花前营养器官同化物向籽粒中转运量和转运率、花后同化物积累量和积累率、同化物向籽粒中的分配比例均显著增加;N2处理旗叶SPAD值、蔗糖合成酶SS-Ⅱ合成方向活性和籽粒蔗糖合成酶SS-Ⅰ分解方向活性增加。【结论】本试验条件下,施氮量为240 kg·hm-2可以显著减缓高温胁迫后旗叶衰老,维持旗叶中SS-Ⅱ和籽粒中SS-Ⅰ较高的酶活性,保持较高的同化物合成能力和向籽粒中的转运能力,提高同化物向籽粒中的积累量和分配比例,降低高温胁迫后小麦籽粒产量的损失率。
【目的】 确定山东夏玉米土壤水分的适宜阈值范围与干旱胁迫阈值,定量化评估不同程度干旱对夏玉米生长发育和产量形成的影响,从而为提高农业水资源利用效率,缓解干旱胁迫的不利影响等提供依据。【方法】基于水分控制试验结果,确定夏玉米苗期、穗期与花粒期的土壤水分适宜与不适宜阈值范围;以土壤相对湿度驱动WOFOST作物机理模型,明确无旱、轻旱、中旱与重旱的阈值指标;通过设置不同干旱程度与持续天数,完成定量化的干旱影响评价。【结果】（1）夏玉米苗期、穗期与花粒期的土壤水分适宜阈值范围分别为62%—91%、66%—92%与68%—94%,不适宜阈值范围分别为<62%、<66%及<68%;（2）苗期无旱、轻旱、中旱与重旱阈值指标分别为53%、50%、45%与40%,穗期各程度干旱阈值指标分别为58%、48%、43%与37%,花粒期各程度干旱阈值指标分别为57%、52%、49%与45%;（3）苗期干旱对夏玉米总叶重、总茎重与最大叶面积指数的影响最大,穗期与花粒期干旱对总穗重影响最大,其中穗期重旱将导致不能形成最终产量。【结论】确定了夏玉米不同发育期的土壤水分阈值指标,夏玉米穗期与花粒期干旱对于产量形成的影响更为显著。
【目的】 明确不同耐盐碱型夏玉米品种产量形成及氮素利用特征,挖掘盐碱地玉米氮素高效利用的生物学潜力。【方法】 以耐盐型玉米品种登海605、鲁单818和不耐盐型玉米品种鲁单981、连胜188为供试材料,在不同施氮水平下（0、180和360 kg·hm-2,记作N0、N1和N2）,系统研究了施氮对不同耐盐碱类型玉米品种物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率及产量形成的影响,并分析了氮肥水平和品种间的互作效应。【结果】施用氮肥可显著提高盐碱地夏玉米籽粒产量,高氮水平下能够提高不耐盐型玉米品种产量潜力。与N1处理相比,N2处理下耐盐型玉米品种产量无显著变化,不耐盐品种LD981和LS188 2年平均显著增产9.93%和16.31%,各品种氮肥偏生产力（NPFP）、氮肥农学效率（NAE）和氮肥利用率（NUE）均显著降低。互作效应分析表明,产量及其构成因素的差异是由品种、氮肥水平及品种和氮肥水平之间的互作效应共同作用的结果。不同氮肥水平下,耐盐型品种比不耐盐品种分别增产7.78%—27.63%（N0）、7.40%—24.87%（N1）和0.32%—9.55%（N2）;氮肥利用效率（NUE）分别提高26.65%—48.28%（N1）和1.20%—24.87%（N2）。【结论】耐盐型品种较不耐盐型品种具有较高的物质生产和氮素吸收利用能力,在低氮下具有较高的产量优势,而不耐盐型品种在高氮水平下有利于产量的发挥。施氮量、品种及其互作效应通过影响干物质积累量、产量和氮素吸收转运影响氮肥利用效率,优化氮肥供应与品种匹配,能够实现盐碱地玉米产量与氮肥利用效率的协同提高。
【目的】 探讨春季不同追氮模式对小麦各节间茎秆抗倒伏能力、木质素积累及籽粒产量的影响,明确高施氮量条件下适宜的春季追氮模式,为小麦高产稳产抗逆应变栽培提供技术支撑。【方法】 于2017—2018和2018—2019年2个小麦生长季,以倒伏敏感型品种山农16和抗倒伏品种济麦22为供试材料,在高施氮量300 kg·hm-2基施1/3条件下设置4种春季追肥模式,分别为等量二次性追氮和剩余一次性追氮,即起身期﹕孕穗期1/3﹕1/3（T1）,拔节期﹕开花期1/3﹕1/3（T2）,孕穗期一次性追施剩余2/3氮（T3）和拔节期一次性追施剩余2/3氮（CK）。深入研究春季不同追氮模式对冬小麦植株茎秆抗折力、木质素积累、木质素合成关键酶基因的表达丰度及籽粒产量的调控效应。【结果】 抗倒伏品种济麦22的各节间茎秆抗折力、木质素积累量以及单体含量均高于倒伏敏感型品种山农16,2种类型品种开花期T1、CK处理的抗折力高于T2和T3处理,木质素积累量、单体的含量表现为T1>T3>CK>T2,灌浆期和成熟期各处理间抗折力、木质素积累量以及单体的含量表现为T1>T3>T2>CK。灌浆期山农16和济麦22在T1处理下抗折力较CK、T2、T3处理分别增加24.69%、19.97%、13.15%和26.92%、15.36%、5.87%;山农16和济麦22在T1处理下的各生育阶段木质素积累量平均值分别较CK、T2、T3处理提高了21.71%、15.45%、8.85%和25.19%、21.75%、15.83%;成熟期2个品种T1处理的木质素S型单体含量平均值分别较CK、T2、T3处理高18.82%、18.48%、8.39%。不同追氮模式处理的木质素合成相关酶基因（苯丙氨酸解氨酶:PAL、咖啡酸3氧甲基转移酶:COMT、香豆酸-3-羟基氧化酶:C3H、肉桂酰辅酶 A 还原酶:CCR、肉桂酸4羟化酶:C4H等）表达均随生育进程呈下降趋势,其表达量高低依次为T1>T3>T2>CK。孕穗期追氮处理模式的千粒重高于其他处理,因T1处理可提高穗粒数以及群体有效穗数,其最终籽粒产量较高。同一时期相同处理各节间茎秆木质素积累量、单体含量均呈现为I1>I2>I3>I4>I5的趋势。【结论】 高施氮量300 kg·hm-2基施1/3条件下起身与孕穗期等量二次性追氮模式较其他春季追氮模式处理显著提高了小麦开花后茎秆各节间抗折能力、木质素积累量、木质素合成途径相关酶基因的表达以及籽粒产量。因此,起身与孕穗期等量二次性追氮模式可作为黄淮海麦区高施氮量300 kg·hm-2基施1/3条件下的春季适宜追氮模式。
【目的】 定量分析全国范围内秸秆还田对3种粮食作物的产量效应,为秸秆还田技术的大面积推广应用提供科学依据。【方法】 本研究搜集了公开发表的相关文献274篇（截至2019年12月31日）,整理了1 930组秸秆还田处理与秸秆不还田处理的农作物产量数据。运用整合分析（meta-analysis）方法（主要分析过程包括计算效应值、异质性检验、meta亚组分析、发表偏倚性检验）,明确了秸秆还田对3种粮食作物产量的综合效应,进而量化分析了试验区域、年均气温、年均降雨量、土壤质地、土壤酸碱性、作物种类、种植制度、耕作方式、施肥模式、还田年限及秸秆还田量对秸秆还田增产效应的影响。【结果】 与秸秆不还田相比,秸秆还田显著提高了3种粮食作物产量,平均增产率约为8.06%（95%CI：7.52%—8.60%）,分析结果不存在发表偏倚。东南地区秸秆还田增产率最高,达到9.37%（95%CI：8.11%—10.64%）;年平均气温为5—10℃、年平均降雨量超过1 200 mm时,秸秆还田的增产效应较高;在黏土、壤土及砂土3种土壤质地中,秸秆还田的增产率分别为8.13%（95%CI：6.80%—9.49%）、9.04%（95%CI：8.06%—10.01%）、6.96%（95%CI：5.18%—8.77%）;在弱酸性（pH<6.5）土壤中,秸秆还田的增产率较高。在小麦、玉米、水稻3种作物中,秸秆还田对玉米的增产率达到9.22%（95%CI：8.38%—10.05%）;翻耕与免耕是最能发挥秸秆还田增产效应的耕作方式,增产率分别为11.05%（95%CI：10.05%—12.05%）、8.98%（95%CI：7.21%—10.79%）。不施肥时,秸秆还田显著提高农作物产量,增产率达到25.66%（95%CI：22.04%—29.38%）,增产率显著高于正常施肥时的8.08%（95%CI：7.50%—8.68%）,但整体的产量水平较低。秸秆还田的增产率达到9.56%（95%CI：8.21%—10.93%）,且还田年限超过20年时增产效应显著提高（增产率为15.42%,95%CI：11.05%—19.95%）。此外,最适宜的秸秆还田量为半量还田（增产率为9.09%,95%CI：7.41%—10.79%）。【结论】 秸秆还田能够显著提高粮食作物产量,在不同的农业生产区以免耕或翻耕作业配合正常的施肥模式、适宜的秸秆还田量长期还田能够保持农作物的持续增产。
