栽培模式对黄土高原旱地春玉米养分累积规律及利用效率的影响

论文摘要

玉米（Zea mays）是黄土高原主要粮食作物之一。因玉米光合效率高,生长期与降水季节分布吻合性好;同时该区光照充足,热量适中,大气湿度低,昼夜温差大,呼吸损失少,有利于光合产物积累,其高产稳产性优于小麦和糜谷,玉米实际单产平均4800 kg.hm-2左右,居于黄土高原禾谷类作物单产之首。但目前实际产量与潜力产量仍然存在较大差距,问题之一是缺乏适宜于本区的高产栽培体系及对不同栽培体系玉米养分吸收利用及管理的认识。本试验以黄土高原春玉米单作体系为对象,以理解不同栽培模式春玉米对养分吸收、累积及转运规律为重点,通过田间实验,不同栽培模式对春玉米对养分累积及养分效率的影响。研究结果对基于春玉米需肥规律,在设计高产栽培模式中,充分考虑养分管理,从而显著提高春玉米养分效率具有一定科学及应用价值。研究获得以下主要结论:1.不同栽培处理春玉米冠层生物量及籽粒产量显著不同,表现为补充灌溉>地膜覆盖>雨养>秸秆覆盖。方差分析表明,补充灌溉及地膜覆盖总生物量和籽粒产量均显著高于雨养处理,补充灌溉与地膜覆盖处理间差异不显著。说明在黄土旱塬地区,通过补充灌溉或者地膜覆盖能显著提高玉米产量。秸秆覆盖由于降低了土壤温度,对玉米生长并没有起到明显促进作用。2.土壤剖面NO3--N累积量虽然因栽培模式不同有所差异,但远不及随生育期变化显著,说明玉米对土壤NO3--N的吸收利用是控制玉米生长期土壤剖面NO3--N累积量变化的主要因子。与其它几种栽培模式相比,地膜覆盖由于对土壤水分,特别是对土壤温度的增加效应,在一定程度上可提高土壤剖面NO3--N累积量。由于玉米播种时施用基肥和种肥,且玉米苗期对土壤氮素消耗有限,因而土壤剖面NO3--N累积在玉米V6期仍然较高;尽管在拔节和抽雄期追施氮肥,但由于79月玉米旺盛生长及对氮素的大量吸收利用,土壤剖面中NO3--N累积在V6～R2期急剧下降;从R2到R6,由于玉米对养分吸收逐渐减弱,由于土壤有机氮的矿化作用,土壤NO3--N累积量呈一定程度上升趋势。3.玉米不同器官养分含量及累积量显著不同,各官养分含量主要受生育期及品种控制,而累积量同时受栽培模式及生育期影响。从冠层不同器官养分累积量分配看,地膜覆盖及补充灌溉有利于促进养分,特别是氮、磷养分在籽粒中的累积,这显然与这两种栽培模式有利于促进氮磷从营养体向籽粒转移及有利于增加籽粒产量有关。在玉米营养生长期,叶片全氮含量较高,且比较稳定;R2～R6期,叶片全氮含量出现显著下降趋势。茎秆中氮含量以V12期最高,随生长发育显著降低。春玉米冠层氮素累积趋势与生物量累积基本一致。不同栽培模式氮素累积量显著不同,表现为补充灌溉>地膜覆盖>雨养>秸秆覆盖。不同栽培模式显著影响R6期籽粒中氮素含量,地膜覆盖及补充灌溉,特别是地膜覆盖,有利于增加籽粒氮素含量。从V6到V12期各栽培处理叶片磷含量表现为明显下降趋势,而V12到VT期表现为增加趋势,其中雨养处理增幅最为明显;从VT期至R2期变化不明显;从R2期开始到R6期,4种栽培处理均呈大幅下降趋势。随玉米生长发育,茎秆中磷含量均呈下降趋势。各栽培处理冠层磷素累积随生育期推进总体呈增加趋势,至成熟期累积量最大。茎叶中钾含量变化相似,但茎干中钾含量明显高于叶片,且各栽培处理间差异不大。春玉米植株钾积累量随生育期推进而增加,春玉米钾素在VT期以前分配到叶片和茎秆中较多,抽雄期后,钾素分配到茎秆中较多。各营养器官中氮、磷最终绝大部分转移到籽粒,在R6期籽粒中所占比例很高,而钾素最终大部分转移到茎秆中,其所占比例较高。4.栽培模式显著影响养分效率,对不同养分效率指标的影响有所不同,并且其影响程度与品种有关。不同栽培模式显著影响养分收获指数。地膜覆盖处理氮素收获指数先玉335和沈单10分别达0.684和0.661,显著高于雨养和秸秆覆盖栽培模式,表明在旱地玉米生产中,地膜覆盖可促进玉米营养器官氮素向籽粒转移;地膜覆盖后磷收获指数也有一定程度增加,与雨养栽培相比,先玉335及沈单10号地膜覆盖栽培磷收获指数有一定程度增加。地膜覆盖及补充灌溉对钾收获指数间基本没有差异。栽培模式对沈单10号养分生产效率的影响较对先玉335的影响突出。先玉335雨养栽培磷素生产效率显著高于其它栽培模式,氮、磷、钾养分生产效率在不同栽培模式间基本没有差异;但地膜覆盖栽培沈单10可显著增加氮、磷、钾养分生产效率,说明地膜覆盖有利于促进沈单10号吸收的养分转化为生物量。5.从提高养分效率及产量角度考虑,补充灌溉和地膜覆盖是较理想的黄土高原旱地玉米种植模式,但考虑到该地区水资源缺乏,地膜覆盖仍然是最佳的春玉米种植方式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 作物对氮、磷、钾养分的吸收规律
• 1.2.1 作物对氮素的吸收规律
• 1.2.2 作物对磷素的吸收规律
• 1.2.3 作物对钾素的吸收规律
• 1.3 养分转运
• 1.4 硝态氮淋洗
• 1.5 氮肥利用率及氮平衡
• 1.5.1 氮肥利用率
• 1.5.2 氮平衡
• 1.6 小结
• 第二章 材料和方法
• 2.1 试验区概况
• 2.2 试验布置
• 2.3 试验监测指标项目与监测方法
• 2.3.1 作物数据
• 2.3.2 试验地土壤基本性质
• 第三章 结果与分析
• 3.1 不同栽培模式下春玉米产量和地上部总生物量
• 3.2 不同栽培模式下土壤剖面硝、铵态氮累积量的动态变化
• 3.2.1 硝态氮累积量
• 3.2.2 铵态氮累积量
• 3.2.3 矿质氮（硝态氮+铵态氮）累积量
• 3.3 不同栽培模式对玉米冠层各部位氮素含量及累积量的影响
• 3.3.1 玉米冠层各部位氮素含量
• 3.3.2 玉米冠层氮素累积量
• 3.4 不同栽培模式对玉米冠层各部位磷素含量及累积量的影响
• 3.4.1 玉米冠层各部位磷素含量
• 3.4.2 玉米冠层磷素累积量
• 3.5 不同栽培模式对玉米冠层各部位钾素含量及累积量的影响
• 3.5.1 玉米冠层各部位钾素含量
• 3.5.2 玉米冠层钾素累积量
• 3.6 不同栽培模式对氮、磷、钾养分吸收利用的影响
• 3.6.1 养分收获指数
• 3.6.2 养分利用效率
• 3.6.3 肥料偏生产力
• 第四章 讨论
• 4.1 春玉米栽培模式、生育期进程与产量的耦合效应
• 4.2 春玉米栽培模式、生育期进程与土壤剖面硝态氮分布的耦合效应
• 4.3 春玉米栽培模式、生育进程与作物体养分累积的耦合效应
• 4.4 春玉米栽培模式、生育进程与养分效率的耦合效应
• 第五章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介