氮肥减量后移改善植株光合特性提高麦-玉周年产量及经济效益

【目的】针对黄淮海平原传统施氮技术下,小麦-玉米两熟体系作物生育后期土壤氮肥供应不足导致籽粒减产等问题,探讨氮肥减量后移对植株光合特性、干物质积累及周年籽粒产量和经济效益的影响,为进一步优化施氮制度提供理论依据。【方法】2020—2023年,于山东济阳典型麦-玉两熟种植区,设置周年施氮400 kg·hm^(-2)传统农户处理(CK,小麦季200 kg·hm^(-2):65%基肥+35%返青肥,玉米季200 kg·hm^(-2):100%基肥)、周年减氮10%(SN,小麦季180 kg·hm^(-2):50%基肥+50%返青肥,玉米季180 kg·hm^(-2):100%基肥)、周年减氮20%(NH,小麦季180 kg·hm^(-2):22.2%基肥+33.3%返青肥+44.5%抽穗肥,玉米季140 kg·hm^(-2):28.6%基肥+71.4%大喇叭口肥)和周年减氮30%(NL,小麦季140 kg·hm^(-2):43%返青肥+57%抽穗肥,玉米季140 kg·hm^(-2):100%大喇叭口肥)4种施氮制度,研究不同施氮制度下麦-玉两熟体系的光合特性、籽粒产量和经济效益。【结果】氮肥后移优化了氮肥减量条件下作物光合特性,其中,叶面积指数3年均值,小麦拔节和开花期NL较CK、SN和NH处理分别显著提高19.0%—40.1%和21.6%—36.7%,夏玉米吐丝期NL较CK和SN处理显著提高6.8%—7.3%;叶片SPAD值3年均值,冬小麦拔节和开花期NL较CK、SN处理分别显著提高7.7%—10.0%和7.4%—12.9%,灌浆中期NL较CK、SN和NH处理显著提高5.2%—16.2%;夏玉米大喇叭口期NL和NH较CK、SN处理3年均值分别显著提高9.0%—9.4%和6.7%—7.1%,吐丝和灌浆中期NL较CK、SN和NH分别显著提高5.1%—9.4%和4.1%—9.2%;净光合速率3年均值,小麦拔节、开花和灌浆中期NL较CK、SN处理分别提高8.9%—13.3%、14.0%—18.1%和20.1%—24.4%;夏玉米大喇叭口、吐丝和灌浆中期NL较CK、SN处理分别提高4.2%—5.7%、8.7%—13.4%和7.7%—12.8%。NL处理通过增加氮肥后移量,改善了各生育阶段地上部干物质积累强度,稳定或提高了各生育时期地上部干物质积累量,冬小麦拔节、开花和成熟期地上部干物质积累量的3年均值较CK分别显著提高26.7%、27.4%和18.1%,夏玉米吐丝期显著提高14.4%。氮肥后移通过改善氮肥减量条件下光合特性,促进了各生育时期地上部干物质积累,最终实现冬小麦、夏玉米及周年籽粒产量的3年均值,NL较CK处理分别显著提高20.5%、18.1%和19.1%,经济效益分别显著提高32.4%、23.8%和27.9%。【结论】黄淮海平原麦-玉两熟体系,周年减氮30%制度下通过增加氮肥后移量,改善了作物光合特性(叶面积指数、叶片SPAD值和净光合速率),优化了各生育阶段地上部干物质积累强度和干物质积累量,从而促进冬小麦、夏玉米及周年总产和经济效益的提高。

水浇地冬小麦垄作栽培技术研究

针对传统种植方式下,大水漫灌所造成的浪费水资源、破坏土壤结构、在高肥水条件下易招致小麦倒伏和病害发生等问题,对小麦垄作栽培进行了研究,旨在为水浇地小麦高产、高效栽培开辟新途径。试验结果表明,小麦垄作栽培下,水分利用效率提高20%～30%,当季氮肥利用率提高10%以上;由于垄作栽培改传统平作的大水漫灌为小水沟内渗灌,消除了传统平作大水漫灌导致的土壤板结现象,改善了根际土壤的理化性状,有利于小麦的健壮生长;由于垄作栽培改变了麦田的地貌特征,从而改善了田间的通风透光条件,不仅降低了田间湿度,显著提高了小麦的抗倒伏及抗病能力,而且极显著地提高了小麦的光能利用率,有利于小麦产量的提高及品质的改善。

施肥对小麦根系活性、延缓旗叶衰老及产量的效应

:1996～ 1998年 ,在大田生产条件下 ,就施肥水平对小麦群体根系活性、延缓旗叶衰老及籽粒产量的影响进行了比较研究。结果表明 ,土壤肥力和施肥水平对小麦的群体根系活性有显著的调控作用 ,土壤肥力高则根系活性强。施肥可明显促进小麦群体根系活性的提高 ,延缓旗叶衰老 (增加叶绿素含量 ,提高光合速率 ,增强 SOD和 POD活性 ,降低 MDA含量 ) ,显著提高小麦籽粒产量 。

土壤深松对小麦根系活性的垂直分布及旗叶衰老的影响

土壤深松打破犁底层可改变土壤的理化性状 ,从而改善小麦根系的生长条件。与对照 (未深松 )相比 ,小麦的群体根系活性明显提高 ,垂直分布下移 ,使深层土壤的群体根系活性相对提高 ,进而对延缓地上部衰老和提高产量产生积极效应。

垄作栽培对小麦植株形态和产量性状的影响

与传统平作相比,垄作栽培使小麦植株的基部节间缩短,株高显著降低;旗叶和倒2叶叶面积变小,而倒5叶叶面积变大,有利于构建“松塔型”理想株型;株型构成指数改善,有利于优化叶片的空间分布;冠层绿叶干重明显增加;穗粒数增加、千粒重提高,显著增产。

小麦根系扩展深度对旗叶衰老及光合产物分配的影响

作物根系生长与地上部的生长发育密切相关。为了研究高产小麦根系的分布与旗叶衰老及光合产物运转分配的关系通过池栽的方法 ,在物理性人为控制根系扩展深度的条件下 ,对小麦旗叶生理状况及光合产物的分配进行了调查。结果表明 ,随着小麦群体根系在土壤中扩展深度的增加 ,小麦生育后期旗叶的衰老速度减缓 (SOD、POD活性增加 ,MDA含量降低 ) ,旗叶叶绿素降解速度变慢 ,而光合作用强度增加。不仅如此 ,根系的扩展深度还对光合产物的运转分配有影响。根系分布较浅时 ,运输分配到茎鞘等营养器官的干物质比例较大 ,而根系扩展较深时 ,则运输分配到穗部等生殖器官的干物质比例较大。

小麦氮肥高效利用技术研究

为了给氮肥利用率的提高和小麦生产成本的降低提供参考,依据植物群体和叶绿素的光谱特性,探讨了利用手持式植物冠层光谱测定仪指导合理施用氮肥的技术可行性。试验结果表明,该技术不仅可以减少氮肥施用量,而且可以明显增加小麦籽粒产量和氮肥利用率,提高小麦生产的经济效益。该技术简便实用,可以用于小麦生产中的氮素化肥管理。

冬小麦不同产量潜力品种茎秆和旗叶表皮组织结构的比较研究

对作物不同产量潜力品种特征特性的研究,不仅可以丰富作物生理知识,而且可以为作物育种和栽培提供理论依据。卢川北曾对甘蔗栽培品种的更替与叶片组织结构特点的关系进行了较为系统的研究;孙世贤、王群英等也从栽培角度分别研究了不同营养条件下玉米茎、叶组织结构的影响;陈化榜则从育种角度出发,分析了50年代以来我国小麦品种的演变过程中,植株形态特征的变化规律。前人对禾本科作物玉米（左宝玉等,1991）和小麦（Henson,I.E.et al.,1989）的气孔效应也曾做过详细报道。但迄今,对小麦不同产量潜力品种组织结构特点的研究还少见报道。对小麦品种更替过程中组织结构变化规律进行研究,可明确小麦高产品种的组织结构特点,为小麦超高产育种和栽培提供理论依据。

冬前深耘断根对小麦根系活性的垂直分布及旗叶衰老的影响

1996～ 1998年 ,用P2 O5同位素示踪技术研究了冬前深耘断根对小麦群体根系活性的垂直分布及旗叶衰老的效应。结果表明 ,冬前深耘断根可显著提高生育后期的小麦群体根系活性 ,使群体根系活性的垂直分布下移 ,深层土壤的群体根系活性相对提高 。

小麦垄作栽培技术的生态生理效应

省内不同生态类型区多点试验结果表明，与传统平作相比，小麦垄作栽培改大水漫灌为小水沟内渗灌，节水４０％，孔隙度提高，根际土壤容重降低；垄作栽培将土壤表面由平面型转变为波浪型，增加了土壤表面积和光的截获量，改善了通风透光条件，有利于植株的个体发育，增强其抗病及抗倒性能；垄作栽培有利于充分发挥小麦的边行优势，提高籽粒灌浆速率，千粒重增加２ｇ以上，增产１０％左右。

大豆不同抗旱性品种根系性状的比较研究 Ⅰ、形态特征及解剖组织结构

1985—1986年,我们分别观察研究了夏播和春播大豆不同抗旱品种的根系形态及解剖组织结构,结果表明,在北京地区,大豆抗旱品种根系的主要性状是:幼苗发根力强,根的生长速度快;主根扎得深,根系发达,根的干物重大,深层根量多,属于“深根型”;根系活跃吸收表面积较大;根的输导组织较发达.

根系分布与作物产量的关系研究进展

近年来国内外大量研究表明，作物根系分布较深，且多纵向时，叶片趋向直立；深根型品种在干旱地区具有较好的适应性；深层根系可延缓植株衰老；种子根和下层根量对产量提高有显著作用。影响根系生长和分布的主要因素是品种、水分、施肥。

国内外免耕技术应用概况

免耕技术不仅可以培肥地力 ,提高水分生产效率 ,降低生产成本 ,提高效益 ,而且还可以保护土壤和生物多样性 ,是一项有利于农业可持续发展的保护性耕作栽培技术。化学除草剂的出现为免耕技术的大面积推广应用提供了技术保证。巴西、阿根廷等南美国家的免耕栽培已形成相当规模 ,国内的研究虽起步较晚 ,但发展较快 。

小麦不同类型品种的籽粒产量及品质在不同生态区的表现

选用５种不同冬春性类型的１１个推广品种在省内４个生态类型区分期播种，研究不同类型品种在不同生态区的经济产量和籽粒品质。结果表明，不同类型品种在不同生态类型区的产量差异明显，适期秋播条件下，胶东丘陵区应以冬性品种为主，半冬性品种为辅；而鲁西南平原湖洼区，则应以半冬性品种和半冬性偏春性品种为主；鲁西北平原区和鲁中山丘川区适期早播时可种植冬性品种，适期晚播时可种植半冬性或半冬性偏春性品种。对供试品种籽粒品质的研究表明：小麦的籽粒品质与品种的冬春性似无直接关系，而与品种的遗传性有关。

小麦不同成穗类型品种的生育特点及高产栽培技术

1988～1991年,我们选用分蘖成穗率不同的多穗和大穗两种类型品种,在寿光、邹平、桓台、章丘、阳谷等县进行小麦大面积高产开发,取得了明显的社会效益和经济效益。其中,1991年5.

小麦不同类型品种群体根系活性与成穗数的关系

用网袋栽培和田间试验相结合的方法，比较研究了小麦不同分率成穗类型品种群体根系活性与成穗数的关系及不同类型品种干物质的分配规律。结果表明，尽管分蘖成穗率低的大穗型品种（鲁麦22号、鲁麦23号）群体根系活性较强，分蘖成穗率高的多穗型品种（鲁麦14号、济南17号）群体根系活性较弱，但每形成一个穗子，大穗型品种需要较多的根系活性来支持，而多穗型品种则需要较小的根系活性来支持。对不同类型品种干物质分配规律的研究表明，大穗型品种分配到茎鞘中的干物质比例较大，而多穗型品种分配到穗部的干物质较多。文中讨论了多穗型品种提高成穗率的关键措施及高产栽培条件下小麦品种类型的选择问题。

当前山东小麦生产中存在的主要问题及技术对策

当前山东麦田有机质含量偏低，普遍缺氮，严重缺磷，部分缺钾，１６种必需元素关系不平衡；大穗型品种对土壤肥力和气象条件要求高，难以稳定高产，而此类品种麦田约占７０％；播量偏大，群体起点过高，难以合理调控；肥水运筹不合理，利用率较低。解决上述问题需增施肥料，培肥地力，在施足农家肥和磷肥的基础上减少基氮用量，降低大穗型品种播种比例，多种优良多穗型品种，进一步落实精播、半精播技术，多穗型品种６６６．７ｍ２基本苗以８～１２万为宜。

不同熟相小麦品种生育后期的群体光合强度及同化物的运转分配

用CXH-305型红外CO_2分析仪和同位素示踪技术研究了4个不同熟相小麦品种生育后期的群体光合强度和同化物在不同器官中的运转分配。结果表明,落黄较好的小麦品种,其籽粒灌浆初期的群体光合强度与落黄较差品种无显著差异;但到籽粒灌浆中后期,前者的群体光合强度则极显著地高于后者;到籽粒灌浆末期,落黄较好的品种仍维持相对较高的群体光合强度。^(14)CO_2示踪研究表明,在小麦生育后期,落黄较好品种植株各器官的放射性比活度高于落黄较差的品种。就同化物的运转分配而言,在籽粒灌浆期,落黄较好品种光合产物运输到茎秆和根系的比例较大,而落黄较差的品种运输到穗部的比例较大。文中讨论了不同熟相小麦品种产量差异的生理原因,并就小麦生产中的有关问题提出了建议。

1997年山东小麦亩产超650kg地块高产因素分析

本文对１９９７年山东小麦亩产超６５０ｋｇ地块的高产因素进行了分析。认为有利的气候条件和较高的土壤肥力是小麦高产的关键，正确地选用品种和合理的栽培技术是实现高产的基本保证。通过对亩产超６５０ｋｇ地块产量结构的分析，初步明确了不同类型品种的适宜群体。文中讨论了根系群体活性与成穗数的关系，并就大穗型品种如何提高成穗率，实现高产进行了分析。