优化管理对小麦-玉米轮作系统植株干物质积累、转运与产量的影响

针对小麦-玉米轮作种植系统中因秸秆处理不当、肥料施用不合理造成的农田土壤退化、作物减产等问题,本研究设置6种水肥结合秸秆优化管理模式,探究其对小麦、玉米干物质积累、转运和产量的影响,以期为改善小麦-玉米轮作系统田间管理提供科学依据。试验以农民常规管理模式(漫灌+常规施肥+秸秆还田)为对照(CK),设两种水肥优化方案———滴灌+增效复混肥+稳定尿素(水肥优化Ⅰ,SS)、水肥一体+增效复混肥(水肥优化Ⅱ,SF),每种水肥优化方案下设3种秸秆处理方式———秸秆还田、秸秆还田+腐解剂(D)、秸秆不还田+秸秆炭(C),共组合为6个处理,分别标记为SS、SSD、SSC、SF、SFD和SFC。研究发现,SSC处理可有效提升玉米干物质积累和转运,花前干物质转运量、转运效率和花前干物质对籽粒的贡献率较CK分别显著提高56.6%、7.14个百分点和10.93个百分点;SS处理下小麦干物质积累量最高,其花后干物质积累量较其他处理显著增加23.2%(SSD)~115.1%(SF);SFD处理可有效促进干物质转运,其花前干物质转运效率、对籽粒的贡献率分别较CK显著提高3.04个百分点和7.08个百分点。SSC、SFD处理的玉米、小麦产量均显著高于其他处理,分别较CK显著提升21.8%、16.2%(SSC)和14.2%、23.6%(SFD)。综上,各优化措施处理中,SSC和SFD模式均能有效提升植株干物质积累并协调其向籽粒转运,提高成熟期籽粒干物质分配比例,提升小麦-玉米轮作系统下作物产量,可在生产中推广应用。

水肥优化配施腐解剂对小麦-玉米轮作体系土壤养分含量和作物产量的影响

本试验以小麦‘烟农24’、玉米‘郑丹958’为材料,全量秸秆还田条件下,以农民常规水肥管理(漫灌+常规施肥)为对照(CK),设置常规水肥管理+腐解剂(CKD)、优化水肥管理Ⅰ(滴灌+缓控释肥,SS)、优化水肥管理Ⅰ+腐解剂(SSD)、优化水肥管理Ⅱ(水肥一体,SF)、优化水肥管理Ⅱ+腐解剂(SFD)5个处理,探究水肥优化配施腐解剂对小麦-玉米轮作体系土壤养分和作物产量的影响。结果表明,在玉米季,各处理土壤速效养分含量呈不规律的波动变化趋势,大喇叭口期追肥可有效缓解土壤养分下降,维持土壤肥力。小麦季,随生育期的推进,氮磷钾速效养分含量呈逐渐降低趋势。成熟期,水肥优化配施腐解剂(SSD和SFD)处理显著提高玉米季0~20 cm土层碱解氮和有效磷含量,较SS和SF分别提升27.9%、35.9%和12.5%、19.5%。CKD处理玉米产量最高,为10.0 t/hm^(2),其次为SFD、SF处理,较CK分别显著增产16.3%、11.6%、9.3%;SFD处理小麦产量最高,为8.6 t/hm^(2),其次为SS、SF处理,较CK分别显著增产19.4%、18.1%、15.3%。相关性分析表明,玉米产量与苗期0~20 cm土层和成熟期20~40 cm土层碱解氮及有效磷含量呈显著负相关,与大喇叭口期20~40 cm和灌浆期0~20 cm土层速效钾含呈显著正相关;而小麦产量主要与返青期土壤速效养分相关。综上,相同水肥管理下,配施腐解剂有助于维持土壤速效养分含量,对小麦、玉米产量有积极影响。玉米季以滴灌+缓控释肥和水肥一体配施腐解剂、小麦季以滴灌+缓控释肥配施腐解剂土壤速效养分含量较高,常规水肥管理配施腐解剂的玉米产量和水肥一体管理配施腐解剂的小麦产量较高。

施钙量对花生荚果不同发育时期光合产物分配的影响

【目的】探究施钙对荚果发育过程中光合产物在花生植株各部位分配的影响,以明确钙肥促进花生生长和产量形成的机理。【方法】以‘湘花55号’为供试花生品种进行低钙土壤盆栽试验。CaO施用量设置4个水平:0、75、150和300 kg/hm^(2),分别记为Ca0、Ca75、Ca150、Ca300。在花生荚果幼果期、膨大期、定型期、籽仁充实期,采用^(13)C-Na_(2)CO_(3)和H2SO4溶液(1 mol/L)反应获得^(13)C-CO_(2)(300~350 mg/kg)的方法,对花生光合产物进行^(13)C标记。于花生收获期取样,测定各部位干物质积累量、^(13)C丰度和产量。【结果】施钙量提升花生植株干物质积累的效果显著,与Ca0相比,Ca75处理显著提高根、茎干物质积累量,Ca150处理分别显著提高叶、果针、籽仁、果壳和全株干物质积累量12.43%、33.60%、34.35%、11.91%和14.82%。施钙影响着花生荚果产量、出仁率和饱果率,但不影响双仁果率,荚果产量以Ca150处理最高,较Ca0处理显著提升了10.5%。Ca0、Ca75、Ca300处理下籽仁δ^(13)C丰度在籽仁充实期达到最高,而Ca150处理在荚果膨大期最高。随着荚果期延长,各处理花生整株^(13)C积累量先增后降,在荚果膨大期达到最高,然后降低;Ca150花生整株^(13)C积累量显著高于其他处理。随着生育时期的推进,各施钙处理的^(13)C在花生籽仁中的分配比例均呈增加趋势,在籽仁充实期的分配比例可高达41.0%(Ca0)~48.3%(Ca75)。籽仁^(13)C分配比例随施钙量的增加而增加,中低施钙量(75~150 kg/hm^(2))处理有利于协调根、果针的^(13)C向籽粒转运,而高施钙量(150~300 kg/hm^(2))有利于促进叶、果壳^(13)C向籽粒转运。【结论】适宜施钙量可调控^(13)C在花生植株中的分配和积累,显著提升光合^(13)C向花生籽仁中的分配比例,为产量提升奠定基础。本研究条件下,获得最高生产效益的适宜施钙量为CaO 150 kg/hm^(2)。