播期、品种、氮肥管理对华北春玉米产量的影响及机理研究

发布时间：2020-11-12 21:00

　　 水资源短缺问题已经严重威胁到华北地区农业的可持续发展,通过春玉米一熟替代冬小麦-夏玉米实现节水和保障正常的粮食供给已成为该地区转变农业发展方式的重要举措。然而当前春玉米单产水平仍然较低,这成为扩大春玉米播种面积的最大障碍。本文在课题组已有研究的基础上,通过连续的田间试验,初步研究明确了播期、品种和氮肥施用对春玉米高产高效的调控机制,并结合在美国“玉米带”进行的品种筛选与养分管理试验,提出了华北春玉米品种的选育方向和养分管理建议。主要研究结果如下:1.明确了华北地区春玉米适宜的播种期及机理。4月上旬播种春玉米生育期内光热资源条件优于5月下旬播种春玉米,但是春玉米的生产受到了高温胁迫的影响,尤其是4月中旬至5月上旬播种的春玉米吐丝前后遭受高温胁迫的频率最大,降低了春玉米有效穗粒数,并最终导致减产。5月下旬播种春玉米在吐丝前后受到高温胁迫影响的程度最轻,并且灌浆中后期的气温条件适宜,有效穗粒数和粒重高于其他播种期,3年试验产量平均为10274.3kg ha-1,较其他播期平均高3.8%-12.2%。2.筛选出了适宜的高产春玉米品种,并探讨了不同耐密型品种对籽粒形成的影响机制。金海5号、富农821、鲁单9066和登海605是较为适宜华北地区春播的高产玉米品种,4个品种平均产量为12845kgha-1,较参试品种平均产量高31.4%。半紧凑型品种金海5号吐丝时小花数较紧凑型品种鲁单9066高26%。但相比鲁单9066,金海5号开花吐丝间隔时间平均长1.5d,导致因小花未能正常吐丝而造成的籽粒损失比例平均高17.3%;此外,金海5号顶部籽粒授粉后灌浆速率达到最大时所需要的时间较鲁单9066平均长0.5d,在灌浆速率达到最大时的粒重和籽粒活跃灌浆期平均分别较鲁单9066小6.7mg和10.2d,因籽粒败育造成的籽粒损失平均高17%。3.探讨了不同施氮模式对华北春玉米的调控机制。在华北地区,相比于氮肥在播种前一次性施入的方式,氮肥分次施入的方式显著提高了春玉米产量,产量增加幅度为6.6%-13.5%。主要原因是氮肥分次施入的方式增加了春玉米生育中后期的氮素供应,增强了春玉米的抗逆能力,在春玉米吐丝至成熟期间,叶面积指数提高幅度为6.7%-10.7%、SPAD值增加幅度为14.5%-22.6%、穗位叶相对电导率和丙二醛含量较对照平均分别低7.5%和10.3%、而光合速率提高幅度为9.7%-17.5%。4.探讨了春玉米品种的选育方向和养分管理模式。美国“玉米带”品种筛选结果表明品种的耐密性、耐低氮胁迫能力和氮利用效率是评价品种质量的重要指标。品种耐密性差异是造成中美玉米单产差异的主要因素之一。加大养分投入能够显著提高玉米单产,玉米平均单产达到20366.4kg ha-1。但玉米在生育期内的养分需求并未得到充分的满足,玉米生育期内营养状况除了受到施肥水平的影响,还受到玉米组织内其他养分含量的制约。
【学位单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S513
【部分图文】：

２．１．１中国农业大学吴桥实验站??试验于２０１３－２０１５年连续三年在中国农业大学吴桥实验站（３７°４ｒＮ，?１１６°３７Ｄ进行，该??区域处于华北平原北部区域（图２－１）。该地土壤为粉壤土，０－２０ｃｍ?土层的基础养分情况为：有??机质?４．２５?ｇｋｇ－１、全氮?０．５４?ｇｋｇ－１、碱解氮?４３．３?ｍｇ?ｋｇ－１、速效钾?９８．６?ｍｇ?ｋｇ－１、有效磷（Ｏｌｓｅｎ－Ｐ）??８．９?ｍｇｋｇ－、２００６－２０１５年年平均降雨量、累计光合有效辐射之１０°Ｃ的有效积温分别为５９４．５ｍｍ、??５６０５．ｌＭ】ｎｒ２?和?２５５０．７ｏＣ。??ｔ?］４２〇Ｎ??Ａ?（／Ｉｓ）??Ｗ茨襄?＾?％?，?■?３９〇ｎ??＞＞Ｗｕｑｉａ〇／?－３６〇ｘ??Ｎ?．?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｌ＿Ｊ?３０°Ｎ??１１１°Ｅ?１１４°Ｅ?Ｉ１７°Ｅ?Ｉ２０°Ｅ?１２３°Ｅ??图２－１中国农业大学吴桥实验站的地理位置??Ｆｉｇ．?２－１．?Ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｗｕｑｉａｏ?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?Ｓｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃｈｉｎａ?Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ??２．１．２美国伊利诺伊大学厄巴纳－香槟分校试验基地??试验于２０１５－２０１７在美国伊利诺伊大学厄巴纳－香棋分校位于Ｕｒｂａｎａ－Ｃｈａｍｐａｉｇｎ?（４０°３＾?Ｎ，??８８°１４，Ｗ；?２０１５、２０１６、２０１７）、Ｄｅｋａｌｂ?（４１°４７Ｎ，?８８〇５０ｆＷ；?２０１５）、Ｈａｒｒｉｓｂｕｒｇ?（３７°４３＇Ｎ，??８８。２７

？?Ｓｔａｔｉｏｎｓ?Ｈａｒｒｉｓｂｕｒｇ??＼?ｒ?－Ｈｉｎｏｉｓ?［３７〇Ｎ??图２－２美国伊利诺伊大学厄巴纳－香槟分校试验基地的地理位置??Ｆｉｇ．?２－２．?Ｌｏｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?Ｓｔａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｉｌｌｉｎｏｉｓ?ａｔ?Ｕｒｂａｎａ－Ｃｈａｍｐａｉｇｎ??２．２研究目标、内容与技术路线??２．２．１研目标??本研宂针对华北地区春玉米产量低而不稳的问题，通过连续的田间试验，研宄探讨播期调??整、品种筛选和氮肥管理等农艺措施对春玉米的增产作用与机理。研宄还结合了同华北地区纬??度相似的美国“玉米带”品种筛选和高产玉米养分管理试验内容，初步提出了春玉米品种的选??育方向和养分管理模式建议，为华北地区种植结构的调整和农业可持续发展提供了理论和实践??依据。??２．２．２研究内容??本研究以位于华北北部的中国农业大学吴桥实验站为依托，基于课题组播期和品种筛选上??己有的研究结果（陶志强，２０１３），进一步研宄明确播期、品种和氮肥施用对春玉米增产增效的??调控机制。以讳度与华北北部相似且玉米生产水平较高的美国玉米带为参考，在品种筛选和氮??肥管理两部分内容的研究中参考了美国玉米带玉米品种和玉米高产田养分管理的研宄结果，以??期为未来华北北部春玉米品种的选育方向和养分管理模式提供参考依

时间来达到最大的叶面积指数，但不同播期下春玉米的最大叶面积指数没有显著差异。春玉米??在吐丝以后，４月中下旬至５月上旬播种的春玉米叶面积指数下降速率较４月上旬和５月下旬??播种的春玉米更快（图３－４）。??６．００??????２０１３?２０１４?２０１５??事＇?ｆＳ?．．．?ｆｓ??Ｋ０°?＊?ｔＪ；２ｌ?Ｊ?＾?５／２５?ｙ?十似??２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０??播种后天数??图３－４?２０１３－２０１５年不同播期春玉米叶面积指数的动态变化趋势??Ｆｉｇ．?３－４．?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｌｅａｆ?ａｒｅａ?ｉｎｄｅｘ?ｏｆ?ｓｐｒｉｎｇ?ｍａｉｚｅ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｏｗｉｎｇ?ｄａｔｅｓ?ｆｒｏｍ?２０１３?ｔｏ?２０１５??播期同样影响春玉米地上部干物质的积累，随着播期推迟，地上部分干物质的积累速率明??显提高。但是，４月上旬播种的春玉米在吐丝时地上部分干物质的量显著高于其他处理，尤其??是５月下旬播种春玉米。４月上旬播种的春玉米在吐丝时地上部分干物质积累量比５月上旬和５??月下旬播种的春玉米在吐丝时地上部分干物质积累量分别高２７．４％和２２．８％。但在春玉米吐丝??至成熟期，４月下旬至５月上旬播种的春玉米在这一时期地上部分干物质的积累量显著低于４??月上旬和５月下旬播种的春玉米，其中５月下旬播种的春玉米在这一时期地上
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本文编号：2881234