气象资源特性对玉米产量形成的影响及长江中游玉米高产关键技术研究

发布时间：2017-04-11 23:14

  本文关键词：气象资源特性对玉米产量形成的影响及长江中游玉米高产关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：发展玉米生产是解决长江中游地区玉米产需矛盾,保障该区粮食安全及畜牧业发展的根本途径。长江中游具有丰富的光、温、水等适合玉米生长的气候资源,但同时存在春季低温渍涝、夏季高温以及秋季低温寡照等多种非生物逆境因素;同时,由于该区域并非我国玉米优势产区,存在播种地块肥力差、追施肥满足玉米生长需要、群体密度结构不合理等栽培限制性因素。因此,本研究的目的在于,(1)研究探明长江中游光、温、水气象要素分布特性及确定影响玉米产量形成过程中的主要气象要素,综合比较分析确定长江中游玉米高产的最佳播期;(2)研究探明一次性施用/缓控释肥料、覆膜条件下缓/控释肥的施用量及群体调控等关键栽培技术对长江中游春玉米产量形成的影响规律,构建春玉米高产栽培技术;(3)探讨长江中游不同周年种植模式及周年双季玉米品种搭配对产量形成的影响,构建长江中游作物生产的优化栽培模式。为指导长江中游地区的玉米生产提供理论指导及技术支撑。主要研究结果如下:(1)研究明确了气象要素对长江中游玉米产量形成的影响规律,提出决定玉米产量及其构成的气象要素,确定玉米最佳播期。长江中游3月10日至7月25日均可播种玉米,适播期内,玉米产量随播期推迟呈先降低后略有升高的变化趋势,变异度20.5%。分析产量构成要素,播期对粒重的影响呈先降低后升高的变化趋势,变异度为11.2%;穗数、穗粒数、穗颖花数和穗结实率均随播期推迟逐渐降低,变异度分别为6.3%、20.0%、14.2%和9.5%。分析气象要素对玉米产量及性能参数的影响表明,营养生长期伤害积温量和日最高温30℃的天数,生殖生长期总辐射量和全生育期平均日温差是决定长江中游玉米产量的主要气象要素。籽粒灌浆期日高温30℃的天数及其比例是决定KW的主要气象要素;穗粒数主要受营养生长期日高温30℃的天数和生殖生长期辐射量影响;营养生长期日均温差和辐射量决定穗数的形成,而该时期伤害积温量决定玉米籽粒库容量穗颖花数的多少;生殖生长期总辐射量和全生育期日高温30℃的天数决定结实率的高低。日均温、有效积温量、伤害积温量及总辐射量决定营养生长期天数,日均最高温、有效积温量、伤害积温量及总辐射量影响生殖生长期天数,全生育期内的日均最高温、日均温、有效积温量和伤害积温量决定全生育期天数。综合产量指标,长江中游春玉米最佳播期为3月22日-4月27日,秋玉米最佳播期为6月25日-7月15日。(2)考虑区域作物综合布局,构建了兼顾长江中游区域水稻和玉米生产的最优模式—春玉米晚稻周年种植系统。长江中游将双季稻调整为春玉米晚稻种植模式,周年产量提高22.94%,有效积温利用效率提高4.06%、光辐射利用效率提高14.92%。长江中游周年双季玉米栽培模式比双季稻产量提高21.73%,有效积温利用效率提高2.93%、光辐射利用效率提高19.10%,品种间的搭配是取得周年双季玉米高产的基础,长江中游北部第一季选用中早熟玉米品种,第二季搭配中熟品种可以获得周年高产16528 kg hm-2。(3)研究明确了关键栽培技术对春玉米产量形成的影响,提出来覆膜抗逆条件下缓/控释肥优化施用量和群体结构调控模式。一次性施缓/控释肥在春玉米稳产的前提下,减少追施肥劳动成本(1200元hm-2),提高经济效益229~525元hm-2,若考虑劳动力转移,经济效益则提高至1429~1725元hm-2,提高经济效益13.56%~16.12%。增施缓/控释肥料优化春玉米光合性能参数,促进籽粒灌浆,显著提高粒重,春玉米增产6.80%~24.66%。覆膜促进春玉米生长发育,促进叶面积生长发育,延缓吐丝后叶面积的衰老速率,同时增加穗数、穗粒数,提高粒重,显著提高产量7.16%~21.19%。覆膜减少土壤速效氮素的损失,提高0-20 cm土壤速效氮素含量,促进春玉米对氮素的吸收利用,氮肥偏生产力和氮素农学利用效率分别提高18.30%~31.67%和25.83%~56.80%。以最终产量为考察指标,长江中游春玉米覆膜条件下缓/控释肥最优施氮量为162.6 kg hm-2,可实现单季高产8845 kg hm-2,裸地条件下最优施氮量为186.9 kg hm-2,产量7298 kg hm-2;覆膜可减少缓/控释肥施氮量24.3 kg hm-2,产量提高1547 kg hm-2,增产21.2%;随密度的增加,长江中游春玉米产量呈先升高后降低的变化趋势;大小行种植模式可优化群体结构,调控产量性能参数;大小行播种条件下,春玉米增密967株hm-2,产量达10 888 kg hm-2,增产8.89%。综上所述,集成长江中游春玉米高产栽培技术模式和周年双季玉米“周年厢沟免耕错位一次性施肥”高产栽培技术规程。
【关键词】：产量 产量性能因素 气象因素 种植制度 资源利用效率 施氮量 覆膜 密度行株距配置 氮肥利用效率
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S513
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 缩略语表13-15
• 第一章 前言15-27
• 1 国内外研究进展16-24
• 1.1 气象资源对玉米生长发育及产量形成的影响16-20
• 1.1.1 温度对玉米生长发育及产量的影响16-18
• 1.1.2 水分对玉米生长发育及产量的影响18-19
• 1.1.3 光辐射对玉米生长发育及产量的影响19-20
• 1.2 周年栽培种植制度对作物产量及资源利用率的影响20-21
• 1.3 施氮量、覆膜、群体结构调控等关键栽培措施对玉米产量形成及养分利用的影响21-24
• 1.3.1 简化施肥21
• 1.3.2 施氮量21-22
• 1.3.3 覆膜22-23
• 1.3.4 群体结构调控23-24
• 2 研究目的与意义24
• 3 研究思路与方案24-27
• 3.1 研究思路与技术路线24-25
• 3.2 主要研究内容25-27
• 第二章 不同播期对玉米生育期内气象因素的调控效应及其对玉米产量形成的影响27-74
• 1 材料与方法28-33
• 1.1 试验地点概况28
• 1.2 试验设计28-29
• 1.3 气象数据的获取与计算29-30
• 1.4 测定项目及方法30-32
• 1.4.1 生育期天数30
• 1.4.2 叶面积指数30-31
• 1.4.3 地上部生物量、作物生长速率与收获指数31
• 1.4.4 籽粒灌浆过程模拟及参数求解31-32
• 1.4.5 籽粒产量及产量构成因素32
• 1.5 数据统计与分析32-33
• 2 结果与分析33-67
• 2.1 长江中游不同播期玉米产量及其构成因素变化33-35
• 2.2 播期对长江中游玉米生育时期及各生育阶段气象因子的影响35-45
• 2.2.1 不同播期对长江中游玉米生育期天数的影响35-37
• 2.2.2 不同播期玉米各生育阶段气象因子变化规律37-44
• 2.2.3 不同播期玉米各生育期天数与气象因素的相关性分析44-45
• 2.3 播期对长江中游玉米叶面积指数的影响45-47
• 2.4 播期对长江中游玉米干物质积累及作物生长速率的影响47-57
• 2.4.1 播期对长江中游玉米干物质积累的影响47-51
• 2.4.2 播期对长江中游玉米作物生长速率的影响51-55
• 2.4.3 播期对长江中游玉米收获指数的影响55-57
• 2.5 长江中游不同播期玉米粒重及籽粒灌浆速率的变化57-62
• 2.6 长江中游玉米产量及产量构成因素的影响因素分析62-67
• 2.6.1 长江中游玉米产量及其构成因素相关性分析62-63
• 2.6.2 长江中游玉米量及其构成因素与产量性能因素相关性分析63-64
• 2.6.3 长江中游玉米产量及其构成因素与气象因素的相关性分析64-67
• 3 讨论67-72
• 3.1 气象因素对长江中游玉米生育进程的影响67-68
• 3.2 气象因素对长江中游玉米光合性能因素的影响68-70
• 3.3 源特征参数和气象因素对长江中游玉米产量及其构成因素的影响70-72
• 4 小结72-74
• 第三章 长江中游周年玉作两熟系统产量与资源利用效率研究74-87
• 1 材料与方法75-79
• 1.1 试验地点概况75
• 1.2 试验设计75-76
• 1.2.1 周年不同栽培种植模式试验设计75-76
• 1.2.2 周年双季玉米品种搭配模式试验设计76
• 1.3 资源利用效率计算76-78
• 1.3.1 气象数据计算76-77
• 1.3.2 资源利用效率计算77-78
• 1.4 作物产量78
• 1.4.1 周年栽培种植模式试验78
• 1.4.2 周年双季玉米栽培模式产量78
• 1.5 数据处理78-79
• 2 结果与分析79-84
• 2.1 不同周年栽培种植模式产量及资源利用效率比较79-81
• 2.1.1 产量79
• 2.1.2 资源利用效率79-81
• 2.2 品种搭配对周年双季玉米栽培模式产量及资源利用效率的影响81-84
• 2.2.1 产量81-82
• 2.2.2 资源利用效率82-84
• 3 讨论84-85
• 3.1 周年不同栽培模式对长江中游作物产量和资源利用效率的影响84-85
• 3.2 品种搭配对长江中游周年双季玉米栽培模式产量及资源利用效率的影响85
• 4 小结85-87
• 第四章 关键栽培技术对春玉米产量形成与养分利用效率的调节效应87-144
• 1 材料与方法90-95
• 1.1 试验地点概况90
• 1.2 试验设计90-92
• 1.2.1 一次性施肥试验设计90-91
• 1.2.2 覆膜条件下缓/控释肥施氮量试验设计91
• 1.2.3 群体结构调控试验设计91-92
• 1.3 测定内容与方法92-94
• 1.3.1 生育期天数92
• 1.3.2 叶面积指数（LAI）和平均叶面积指数(MLAI)92
• 1.3.3 平均净同化率(MNAR)92
• 1.3.4 春玉米干物质积累量92-93
• 1.3.5 叶绿素相对含量93
• 1.3.6 群体透光率93
• 1.3.7 籽粒灌浆参数93
• 1.3.8 籽粒产量及其构成因素93
• 1.3.9 养分偏生产力和养分农学效率93-94
• 1.3.10 土壤硝态氮和铵态氮测定方法94
• 1.4 数据统计与分析94-95
• 2 结果与分析95-135
• 2.1 一次性施用缓控释肥对春玉米产量形成与养分利用效率的调节效应95-100
• 2.1.1 一次性施肥对长江中游春玉米产量及干物质积累特性的影响95-96
• 2.1.2 一次性施肥对长江中游春玉米养分吸收及转运的影响96-100
• 2.2 覆膜条件下缓/控释肥施氮量对长江中游春玉米产量形成与养分利用效率的影响100-121
• 2.2.1 对长江中游春玉米生育时期的而影响100-101
• 2.2.2 对长江中游春玉米产量的影响101
• 2.2.3 对长江中游春玉米叶面积指数动态的影响101-103
• 2.2.4 对长江中游春玉米不同叶位相对叶绿素含量的影响103-108
• 2.2.5 对长江中游春玉米干物质积累与转运的影响108-110
• 2.2.6 对长江中游春玉米籽粒灌浆的影响110-112
• 2.2.7 长江中游春玉米产量性能参数的影响及其与产量的相关性112-116
• 2.2.8 对长江中游春玉米氮素吸收利用效率的影响116-118
• 2.2.9 对长江中游春玉米田土壤速效氮养分时空变化规律的影响118-121
• 2.3 群体调控对长江中游春玉米产量形成及产量性能参数的影响121-135
• 2.3.1 群体调控对长江中游春玉米产量的影响121
• 2.3.2 群体调控对长江中游春玉米叶面积指数的影响121-123
• 2.3.4 群体调控对长江中游春玉米不同叶位SPAD值的影响123-126
• 2.3.5 群体调控对长江中游春玉米群体冠层透光率的影响126-128
• 2.3.6 密度行株距配置对长江中游玉米干物质积累与转运的影响128-131
• 2.3.7 群体调控对长江中游春玉米产量性能参数的影响131-133
• 2.3.8 群体调控条件下长江中游春玉米产量与产量性能参数相关性133-135
• 3 讨论135-141
• 3.1 一次性施肥对长江中游春玉米产量形成及养分利用效率的影响135-136
• 3.2 覆膜条件下缓/控释肥施氮量对长江中游春玉米产量形成及养分利用效率的影响136-139
• 3.2.1 对长江中游春玉米产量及其性能的影响136-138
• 3.2.2 对春玉米氮素利用效率的影响138-139
• 3.2.3 对春玉米田土壤速效态氮素时空变化的影响139
• 3.3 群体调控对长江中游玉米产量形成的影响139-141
• 4 小结141-144
• 4.1 一次性施肥对长江中游春玉米产量形成及养分利用效率的影响141-142
• 4.2 覆膜条件下缓/控释肥施氮量对长江中游春玉米产量形成及养分利用效率的影响142-143
• 4.3 群体调控对长江中游春玉米产量形成的影响143-144
• 第五章 长江中游玉作系统高产栽培技术体系集成144-150
• 5.1 长江中游春玉米高产栽培技术体系144-146
• 5.2 长江中游周年双季玉米高产栽培技术体系146-150
• 第六章 结语150-154
• 6.1 研究结论150-152
• 6.1.1 播期对长江中游玉米产量形成的影响及主要气象要素分析150-151
• 6.1.2 长江中游周年不同栽培种植制度对产量及资源利用效率的影响151
• 6.1.3 优化施氮对长江中游玉米产量性能及氮素利用的影响151
• 6.1.4 群体调控对长江中游春玉米产量及产量性能的调节151-152
• 6.2 本研究的创新之处152-153
• 6.2.1 阐明长江中游玉米产量变化趋势和主要影响气象因素152
• 6.2.2 明确长江中游不同周年栽培种植制度产量及资源利用效率152
• 6.2.3 明确长江中游春玉米高产栽培措施的调控效应152-153
• 6.3 本研究的存在的问题及进一步研究的思考153-154
• 6.3.1 本研究存在的问题153
• 6.3.2 进一步研究的探讨153-154
• 参考文献154-165
• 附录165-173
• 致谢173-174
• 作者简介及成果174-176

【参考文献】

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本文编号：300216