适宜河北省种植的高产夏玉米品种筛选

为了筛选出适宜河北省夏玉米区种植的高产玉米品种,2014年以华北平原近5 a审定的15个夏玉米品种为试材,以2000年以来一直作为我国夏玉米栽培试验对照品种的郑单958为对照,在种植密度7.5×10~4株/hm^2条件下,对玉米植株性状、穗部性状、叶面积指数、透光率和产量进行了测定,并对品种进行了综合评价。结果表明:强生928总体表现最好,该品种穗数稳定,千粒重高,株高和穗位高中等,茎秆抗弯曲力较强,生育期光能截获率高,产量居参试品种第1位,达到了10 908.1 kg/hm^2;冀丰223次之,总体表现较好,该品种穗粒数较高,单位面积穗数和千粒重与对照相当,株型紧凑,穗位叶以上叶片直立性好,株高较低,穗位高中等,茎秆抗弯曲力较高,前期生长较快,生育期光能截获率较高,漏光损失较小,产量居参试品种第2位,为10 273.5 kg/hm^2。强生928和冀丰223总体表现较好,较适宜在河北省夏玉米区推广种植。

微喷灌模式冬小麦产量形成及水分利用特性研究

为了解微喷灌技术的节水潜力及其对冬小麦生理特性和产量形成的影响,采用裂区试验设计,以灌溉方式(微喷灌和畦灌)为主区,灌溉量和灌水时期为副区,微喷灌和畦灌分别设置了6个和12个灌水量水平,分析了微喷灌冬小麦部分生理指标的变化以及产量和水分利用特点。结果表明,两种灌溉模式下小麦供水量(降水+灌溉水)与产量均呈2次曲线关系,达到最高产量的微喷灌、畦灌供水量分别为228.7和325.8 mm,相应耗水量分别为386.3和449.7 mm,微喷灌的最高产量和WUE较畦灌分别提高5.8%和16.3%。供水量190.0 mm下微喷灌小麦达到最高产量,相应耗水量为348.8 mm,WUE较畦灌提高26.7%。在较低灌水量范围内,相同灌水量下微喷灌小麦叶片渗透势、叶绿素含量和光合速率均高于畦灌小麦,尤其是在生育后期;在最高产量时微喷灌小麦叶片各项生理指标明显高于畦灌或与之相当。与传统畦灌比较,在限水灌溉条件下,微喷灌能显著提高小麦生育后期叶片生理活性,增产效果突出,节水潜力较大。

不同小麦品种产量对冬前积温变化的响应

为确定河北省中部地区小麦品种适播期,筛选耐迟播品种,2011年秋至2014年夏在河北藁城采用播期×品种二因子裂区试验,研究了不同播期对当地12个主栽小麦品种产量的影响以及不同品种对冬前积温的响应。结果表明,播期对小麦产量有显著影响;不同品种对播期响应差异明显,分为迟钝型、中间型和迟播敏感型。迟钝型品种对播期不敏感,适播期长,冬前≥0℃积温范围为324~560℃,迟播后穗数和产量稳定;中间型品种适播期较长,积温范围为362~566℃,迟播后粒数增加,穗数和产量降低;迟播敏感型品种对播期敏感,适播期较短,积温大于511℃,不宜晚播,晚播后穗数和产量明显下降。在试验地区,推荐小麦适播期为迟钝型品种10月7日至22日、中间型品种10月7日至19日、敏感型品种10月5日至10日。

灌水方式和灌溉量对冬小麦根冠结构的影响

为了解不同灌水方式和灌溉量下冬小麦根冠结构的变化,在2年试验的基础上,设置畦灌和喷灌两种灌水方式,畦灌设置1 300和1 911 m3·hm-2两种灌水量;喷灌设置900、1 200、1 500、1 800m3·hm-2四种灌水量,与灌水时期形成6个组合处理,分析了灌水方式和灌水量对冬小麦叶面积、光合性能、根系生长、产量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,喷灌下少量多次灌溉能促进叶面积指数(LAI)提高,尤其早春灌返青水或起身水可明显增加单叶面积,促进倒5和倒6叶生长,灌水1 200m3·hm-2就可以获得较高的单叶面积和LAI;喷灌条件下LAI和光能截获率明显高于畦灌。少量多次喷灌可明显提高叶片净光合速率(Pn),并延缓其在生育后期的下降,促进生育中后期干物质积累;与畦灌比较,喷灌主要是提高了花后叶片Pn。喷灌处理的1m土层内根干重、根长密度和根表面积明显小于畦灌处理,但根系变粗,0~20cm根长度减小。在灌水次数较少、灌溉量较低的条件下,喷灌处理增产增效显著,而在灌水次数较多、灌溉量较高的条件下,喷灌处理由于LAI过高,奢侈蒸腾增加,反而不利于产量和WUE提高。相比畦灌,少量多次喷灌使小麦形成了一个典型的'大冠层、壮根系'的形态特征,在2012/2013年气候条件下,喷灌1 200m3·hm-2、灌水3~4次、拔节期灌溉第一水就可以构建高产高效冠层。

播期、收获期对玉米物质生产及光能利用的调控效应

采用均匀试验设计,研究了6个播期(6月10日、6月12日、6月14日、6月16日、6月18日、6月20日)配合6个收获期(10月4日、9月28日、10月10日、9月25日、10月7日、10月1日)对郑单958和浚单20物质生产、光能利用及产量性状的影响,以期通过播期、收获期调控,实现高产与高光利用率,同时得到早播及延迟收获对玉米产量影响的量化指标。结果表明:迟播可明显缩短13叶展至吐丝期生长时间,平均播期每推迟1 d,播种至吐丝期的时间平均缩短0.4 d;13叶展和吐丝期叶面积指数(LAI)与播期关系密切,而成熟期叶面积指数与生育期长短关系密切,推迟播期和收获期均可明显降低叶面积指数;较迟播,早播(前3个播期)具有前期物质生产量高、后期转化率高的特点;光能利用率(RUE)与生育期长短关系密切,为生育期较长处理光能利用率较高;郑单958具有较高光能转化效率;播期与收获期对玉米产量影响均很显著,播期的影响大于收获期,早播期+晚收获期处理(第1,3播期)穗粒数、千粒质量和产量显著较高;夏玉米每提早播种1 d,产量平均增加196.5 kg/hm2,每推迟收获1 d,平均增产97.5kg/hm2。迟播使吐丝前光能利用减少,影响前期的物质生产,即使生育期适当延长,仍不能弥补前期生长不足造成的产量损失;获得较高产量的播期、收获期与品种的最佳组合为6月10-14日播种10月4-7日收获的郑单958。

冬小麦晚播、夏玉米晚收增产潜力分析

为了充分利用周年光热资源,确定河北平原冬小麦适宜播期和夏玉米适宜收获期,在河北藁城进行了冬小麦夏玉米周年试验。冬小麦采用播期×品种二因子裂区试验,夏玉米采用均匀试验设计,研究了小麦产量对播期和冬前积温、玉米产量对收获期的响应特点。结果表明,冀麦585和金禾9123对播期不敏感,适播期较长,冬前≥0℃积温分别在324~560℃和362~566℃均可获得较高的小麦产量。根据藁城多年积温数据,该积温下限对应的日期为10月20日左右。夏玉米产量与播期、收获期均呈线性关系,而不同年份播期和收获期对产量的影响程度不同。玉米生育后期平均气温高于有效灌浆温度(16℃)的截止日期为10月17日,假如玉米收获期由农民传统的9月22日推迟至10月17日,积温可增加476,100℃积温可增产527.7 kg/hm^2,玉米可有2511.9 kg/hm^2的增产潜力。可见,小麦推迟播种时间、玉米延迟收获时间是发挥两季作物均衡增产的重要措施,玉米收获期最晚推迟至10月17日,小麦播种期最晚推迟至10月20日。

不同灌溉模式下夏玉米产量形成特点

为了筛选限水灌溉条件下较优的灌溉集成模式,挖掘夏玉米高产潜力,明确其高产的生理特性,2015—2016年在河北藁城采用灌溉施肥方式(微喷灌和管灌)×密度(6.3×104、7.8×104株·hm-2)×收获期(9月25日和10月3日)再裂区试验,研究了微喷灌和管灌为主的两种集成模式对夏玉米郑单958产量形成的影响。结果表明:微喷灌水肥一体化三次灌水施肥技术,改善了浅层土壤水分状况,土壤水分含量较管灌模式高5.9%～20.2%;其拔节期叶面积指数(LAI)较管灌高30.2%～44.2%,生育后期SPAD值降低缓慢,较管灌高4.9%～5.9%,且作物生长速率(CGR)高9.0%～26.3%,这是其提高玉米千粒重和产量的主要原因,并且收获越晚玉米微喷灌模式的增产效应越大,早收和晚收分别增产5.1%～6.0%和7.2%～10.8%。微喷灌模式高密度处理基部茎节抗倒伏指数、叶片SPAD值和CGR大多优于管灌低密度处理或与之相当,三者分别较管灌高4.0%～27.3%、-1.0%～3.7%和24.3%～37.7%。说明微喷灌模式优于管灌模式,且在此模式下增加种植密度是可行的。研究结果表明,微喷灌+增密+推迟收获时间3种技术综合应用可充分发挥玉米的增产潜力,实现增产23.3%。

不同小麦品种的产量及光能利用对冬前积温的响应

为确定河北省中南部地区小麦品种的适宜冬前积温,2011-2014年度在河北藁城设置4个播期(10月5日、10日、15日和20日)以形成不同的冬前积温,通过裂区试验设计(播期为主区,品种为副区),研究了4个半冬性小麦品种(中晚熟品种冀麦585和金禾9123,中早熟品种衡4399和中麦155)的产量和光能利用对冬前积温的响应。结果表明,冬前积温对小麦产量有显著影响,且影响程度在品种间差异明显。4个品种中,中麦155对冬前积温较敏感,冬前≥0℃积温高于510℃时有利于其高产,且10月10日前播种还可获得较高的光能利用率(RUE);金禾9123、冀麦585和衡4399对冬前积温反应较迟钝,冬前≥0℃积温高于338℃时有利于其高产,且10月15日前播种可获得较高的RUE。小麦10月10日播种可保持较高的叶面积指数(LAI),过早和过晚播种对LAI提高不利。10月10日前播种的小麦生育中前期生长速率(CGR)较高,10月15日之后播种的小麦生育后期生长速率较高。晚播(10月15日)后生育中后期较高的旗叶光合速率、更快的CGR可部分弥补因晚播生长不足而造成的产量损失。因此,在冀中南区,迟钝型品种推荐播期为10月5日至15日,敏感型品种为10月5日至10日。

不同水分运筹方式下小麦产量形成及水分消耗特征

以漫灌方式为对照,研究了井渠结合灌区微灌不同灌水量对冬小麦产量形成及耗水特征的影响,为该区节水技术的应用提供技术支撑。设置了4个微灌处理(灌水量分别为90,135,180,225 mm)和1个漫灌对照处理。结果表明,在该年型下微灌总灌水量180 mm即可达到小麦高产,在该灌水量下穗数较高,穗粒数和千粒质量适中;漫灌对照处理灌水量虽多,但产量并无优势。耗水量随灌溉量的增加而增加,尤其是灌水量超过135 mm后耗水量增幅明显,并且灌水量超过180 mm,其水分利用效率明显下降。灌水量达到180 mm即可得到较高的叶面积指数,并且在该灌水量范围内作物生长较快,干物质积累量较高。较少或较多的灌溉量均不利于得到较高的倒三叶SPAD值,灌水135~180 mm叶片持绿性较好。可见,该年型微灌灌水量宜控制在180 mm以内,在该灌水量内产量较高,灌水量较对照却减少148 mm,耗水量减少123 mm,水分利用效率大幅提高。

不同灌溉畦长下小麦耗水特性和产量形成特点

为确定河北辛集井渠结合灌区小麦适宜的灌溉畦长,2014-2015年和2015-2016年分别设3个畦长(15,45,80 m)和4个畦长(15,30,45,60 m),研究了畦长对小麦灌水均匀度、土壤硝态氮垂直分布、小麦耗水特性和产量的影响。结果表明,畦宽8.3 m时,30~45 m灌溉畦长可实现高产,15~45 m畦长可得到较高的WUE。小麦耗水量、灌水量和灌水量占总耗水量的比例均随畦长的增加而增加,而土壤耗水量趋势与之相反,说明短畦的节水效果较好,对土壤贮水利用率更高。土壤含水量变异系数和干物重变异系数均随畦长的增加而变大,长畦(60 m)处理灌溉不均使最终产量和水分利用效率均较低。随畦长增加40~200 cm土层土壤硝态氮含量也呈增加趋势,当畦长超过45 m,土壤硝态氮含量增幅明显。因此,畦长30~45 m可同时实现高产和高水分利用效率,灌水均匀度较高,土壤硝态氮含量较低,可为该区推荐的畦田长度。

不同灌溉集成模式对冬小麦产量形成特点的影响

为了明确限水灌溉条件下冬小麦微灌集成模式节水高产的产量形成特点,2015-2017年在河北藁城采用灌溉方式×播期两因子裂区试验,研究了适期播种和晚播条件下微灌和畦灌2种集成节水模式对冬小麦生长发育指标、产量性状及耗水特性的影响。结果表明,底墒充足的平水年(2015-2016年)与底墒不足的干旱年(2016-2017年)微灌小麦产量形成特点不同。底墒充足的平水年份,适播期下(10月10日)微灌模式生长指标和产量性状与畦灌模式相当或稍低于畦灌,而推迟播期时(10月15日)微灌模式优势更为明显。与畦灌相比,播期推迟时微灌水肥一体多次灌溉使小麦生长更快,LAI、后期叶片SPAD值以及籽粒灌浆速率明显较高,因此,千粒质量增加5. 2%～8. 8%,产量增加3. 4%～3. 5%。微灌对土壤水利用量更高,耗水量较畦灌低3. 8%～4. 5%、WUE较畦灌高7. 3%～8. 5%,并且微灌晚播耗水量稍低于适播期小麦,而产量和WUE明显高于适播期小麦。而底墒不足+降水少的干旱年份,微灌总灌水量较低,水肥一体多次灌溉的优势难发挥,无论适播期还是晚播,微灌LAI、后期旗叶SPAD值、灌浆中后期籽粒灌浆速率均低于畦灌,造成产量降低6. 6%～13. 0%。因此,在底墒充足的平水年份,提倡小麦采用微灌+晚播技术,在节约57. 7 mm灌溉用水的同时可实现产量和WUE协同提高,实现增产4. 1%,WUE提高16. 7%,灌溉方式和推迟播期对产量贡献相当。

根修剪对小麦生长发育及水分利用的影响

通过管栽和盆栽试验研究了返青期根修剪对冬小麦地上和地下部分生长发育、水分利用效率及产量形成的影响。设置3个根修剪处理:返青期小切根、返青期大切根和未切根对照(CK)。结果表明,根修剪可降低叶片SPAD值,尤其大切根处理生育后期叶片持绿性较差。切根对小麦单株分蘖有一定程度的抑制作用,但小切根可促进有效蘖的生长,使成熟期单株分蘖较高,但大切根处理分蘖及成熟期分蘖均较低。小切根通过对根系的适当调控,使0~140 cm根系冗余量减少,根冠比降低,但在水分充足的条件下促进浅层根系(0~60 cm)的生长,抑制了深层根系的生长。小切根可促进地上部生长,使叶面积和地上部干质量增加,因而使单株粒重增加;大切根处理由于根系过度修剪,根干质量和地上部干质量均降低,因而单株粒重明显减少。适度的根修剪(小切剪)耗水量、产量和水分利用效率(WUE)均提高,尤其是在限水条件下适度根修剪可使产量和WUE增幅更大,但大切根处理由于粒重较低,尽管耗水量减小,但WUE大幅降低。

不同灌溉畦宽对小麦耗水特性和产量形成的影响

为确定河北辛集井渠结合灌区小麦适宜的灌溉畦宽,2015-2016年设定2个畦长(45,60 m),每个畦长设定3个畦宽(8. 3,5. 5,2. 8 m),研究了不同畦宽对麦田灌水均匀度、土壤硝态氮空间分布、冬小麦耗水特性和产量的影响。结果表明,8. 3 m畦宽处理旗叶SPAD值和生育后期LAI保持较高水平,籽粒产量明显高于其他畦宽处理;45 m畦长条件下灌溉水及其占总耗水量的比例、下层土壤硝态氮含量也明显高于其他畦宽处理,但畦长45 m+畦宽8. 3 m与畦长60 m+畦宽2. 8 m土壤硝态氮含量仅相差5. 8%,并且该畦长条件下8. 3 m畦宽处理WUE与其他畦宽处理差别不明显。2. 8 m畦宽处理土壤水利用率较高,下层土壤硝态氮含量也明显低于其他处理; 60 m畦长条件下WUE较8. 3,5. 5 m畦宽处理分别高12. 7%和7. 9%;但旗叶SPAD值和后期LAI较低,籽粒产量减少。5. 5 m畦宽处理生育后期LAI保持较高水平,但旗叶SPAD值和产量与2. 8 m畦宽处理相当,均低于宽畦处理,下层土壤硝态氮含量居中。因此,畦长45 m+畦宽8. 3 m可得到较高的产量和WUE、畦长60 m+畦宽2. 8 m可得到较高的WUE,二者均可保持较低的深层土壤硝态氮含量,可作为该区推荐的畦田宽度。

不同灌水模式对夏玉米产量和植株性状的影响

为了筛选限水灌溉条件下较优的灌溉集成模式,明确其高产的植株生长特点,2015-2016年在河北藁城采用密度×灌溉施肥方式×收获期三因子裂区试验,研究了2个密度条件下微喷灌和管灌2种集成节水模式对夏玉米产量和植株性状的影响。结果表明,微喷灌节水技术模式明显优于管灌模式,该模式少量多次的灌水施肥使玉米干物质积累量和产量较高,产量较管灌2年平均高3.4%~6.5%,并且收获期越晚玉米微喷灌模式的增产效应越明显;该模式较高的产量主要来自花后的光合物质积累量,而其生育后期茎叶物质运转率明显低于管灌。微喷灌模式少量多次灌溉施肥使玉米植株生长较快,随生育进程其展开叶位与管灌模式差距变大,导致其总叶片数较管灌多一片,株高、穗位高较管灌分别高13.6,14.8 cm;抽雄和吐丝的日期均提前1~2 d,籽粒灌浆期得到延长。微喷灌模式少量多次的施肥灌溉,明显增加了茎秆的强度和抗倒伏指数。因此得出微喷灌模式明显优于管灌模式。

播期对冬小麦成穗能力的影响

通过研究不同播期对小麦穗数形成的生长指标的影响,可以确定不同类型小麦品种的适宜播种期。采用裂区试验设计,以播期为主区、品种为副区,参试小麦品种为衡4399、冀麦585、金禾9123和中麦155,播期设均10月5日、10日、15日、20日4个水平,研究了不同播期对冬小麦成穗能力的影响。结果表明：播期推迟至10月10日,对冀麦585和金禾9123冬前分蘖和根系生长无显著影响;可通过推迟播期降低枯叶率,金禾9123和中麦155播期需推迟至10月20日枯叶率才能明显降低;播期推迟至10月15日对多数参试品种5叶以上大蘖形成无明显影响;衡4399和中麦155播期推迟至10日,冀麦585播期推迟至15日,金禾9123播期推迟至20日,单位面积穗数稳定。金禾9123和冀麦585适播期长,晚播时单位面积穗数降低不明显,冀中地区推荐适宜播期为10月5~15日;衡4399和中麦155适播期短,冀中地区推荐适宜播期为10月5~10日。

不同肥料种类对小麦产量和土壤肥力的影响

土壤肥力低是限制河北省部分地区粮食产量提高的一个重要因子,因此,通过合理的栽培措施来快速培肥地力非常重要。作者以单施复合肥为对照,研究了玉米秸秆还田基础上底施复合肥、复合肥+有机肥、复合肥+菌肥、复合肥+有机肥+菌肥+微肥等不同的肥料种类对小麦产量和土壤肥力的影响。结果表明:在秸秆还田并施用复合肥的基础上,鸡粪与牛粪混合施用或施入菌肥均可明显提高土壤养分含量;施入鸡粪和牛粪均可明显促进冬前小麦植株生长,还可增加穗长和茎粗,且施用牛粪或施入低量菌肥均能明显提高小麦产量。在秸秆还田并施用复合肥的基础上,鸡粪与牛粪混合施用或施入菌肥均能够显著提高中低产田的土壤肥力和小麦产量。

晚播条件下高产冬小麦品种的产量形成特点

冀中南地区的种植制度为冬小麦-夏玉米一年两熟轮作,而种植耐迟播小麦品种是保证两季作物均衡增产的重要栽培措施。为了筛选耐迟播的小麦品种,2015年以适宜河北地区种植的16个冬性或半冬性小麦品种为试材,采用完全随机设计,研究了迟播(10月15日播种)对小麦产量形成的影响,并分析了迟播高产品种的生长发育特点。结果表明:小麦产量与冬前的单株分蘖数、单株次生根条数和主茎叶片数均呈负相关,其中,与冬前单株分蘖数的相关性达到了显著水平;与其他生长和生理指标均呈正相关,其中,与成熟期旗叶SPAD值和开花期叶面积指数的相关性达到了极显著水平,与挑旗期旗叶SPAD值和灌浆期天数的相关性达到了显著水平。在晚播条件下,应选择春季发育较快、灌浆期长、后期衰老较慢的小麦品种;而冬前植株生长过快、过旺,反而不利于产量的提高。从高产水平(产量>9 500 kg/hm2)看,冀麦325、石农086、婴泊700、衡S29、济麦22和冀麦585属于耐迟播品种,这些品种的特点是:冬前生长速度中等(主茎叶片3叶一心),灌浆期较长(39~41 d),冬前LAI为0.90~1.03、开花期LAI为7.46~8.03,生育后期叶片衰老较慢、SPAD较高(≥36.8)。

微灌条件下追肥施用方法对玉米冠层结构及产量形成的影响

以玉米郑单958为试材,设追肥施用方法 T1(常量施N,撒施)、T2(N肥减量,撒施)、T3(N肥减量,喷施)、T4(减N增P,喷施)、T5(减N增K,喷施)、T6(减N增P增K增微肥,喷施)6个处理,研究了微灌条件下不同追肥施用方法对夏玉米冠层结构和产量形成的影响。结果表明:T4和T6处理可明显延缓玉米叶面积指数的下降和叶片衰老,降低透光率,延缓叶绿素降解和群体光合势下降,明显提高玉米吐丝后14 d以前阶段的玉米生长速率和单株干物重,显著提高玉米产量;而T5处理可明显提高成熟期玉米的生长速率和单株干物重,显著提高玉米产量和植株的抗倒伏能力,但不利于干物质运转。氮肥喷施较撒施肥效高,氮肥撒施仅13叶展追肥1次,虽然后期物质运转率和收获指数较高,但后期脱肥影响到产量的提高。生产上提倡氮、磷、钾和微肥少量多次施用。