我国北方不同地区玉米（Zea mays L.）养分吸收与利用研究

论文摘要

从2006年～2007年通过在东北地区（黑龙江、吉林、辽宁）、华北地区（河北、河南、山东、山西）、西北地区（陕西、新疆、甘肃镇原、甘肃武威）进行大田试验,在统一玉米品种（郑单958）的前提条件下（东北地区和西北地区的新疆、甘肃武威和甘肃镇原试验点作为春玉米栽培,华北地区和西北地区的陕西试验点作为夏玉米栽培）,研究我国北方不同地区玉米和干物质及养分吸收累积规律以及气候条件对玉米品质和产量的影响。统一试验方案,各试验点2006年处理包括平衡施肥（OPT）、农民常规处理（FP）、不施肥处理（CK）以及在OPT和FP的基础上减去氮（OPT-N）、磷（OPT-P）、钾（OPT-K）处理;2007年处理包括OPT处理、FP处理和CK处理以及OPT的基础上减去氮、磷、钾处理。其中OPT、FP和CK处理分别在苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期和成熟期采样,其它处理只在成熟期采样。样品烘干后测定干物质中氮、磷、钾养分含量。主要结果如下:1.随着玉米的生长发育,总生物量一直呈增加趋势,营养体生物量在生育前期呈增加趋势,在灌浆期达到最大值,之后呈下降趋势。其中OPT处理营养体和籽粒产量最大,其次是FP处理,CK处理的最小。在氮、磷、钾三要素中,氮素是影响营养体生物量和籽粒产量的主要因素。从各地区OPT处理的籽粒产量上看,在西北地区（新疆、甘肃镇原、武威试验点）作为春玉米栽培时籽粒产量最高,其次是在东北地区（黑龙江、吉林和辽宁试验点）作为春玉米栽培时的籽粒产量,在西北地区（陕西试验点）和华北地区（河北、河南、山东、山西试验点）作为夏玉米栽培时产量较低,其中山西试验点的玉米产量最低。2.玉米营养体中氮、磷、钾百分含量都呈先升高后降低的变化趋势,各时期不同处理之间各养分百分含量没有显著差别;成熟期各处理之间营养体和籽粒中氮、磷、钾百分含量差别也不大。在作为夏玉米栽培时,营养体中氮含量最大值高于作为春玉米栽培时的,并且氮百分含量上升较快,下降的也比较快,氮百分含量最大值出现的时间也要提前一些;各地区营养体中磷百分含量最大值一般都出现在玉米生育期温度较高的时期;在华北和西北地区种植的玉米,其营养体中钾百分含量最大值（3.14%～4.50%）明显高于在东北地区种植的玉米（2.08%～2.82%）,在西北地区种植的玉米,其营养体中钾的百分含量在达到最大值后,虽然呈下降趋势,但是下降缓慢,到了成熟期,西北地区玉米秸秆中钾百分含量最高（2.6%～3.54%）,其次是华北地区（2.06%～2.83%）,东北地区种植的玉米秸秆中钾的百分含量最低（0.51%～1.25%）。3.各地区种植的玉米总生物量及养分累积变化均符合Logistic方程y=k/（1+ae-bx）。对拟合的方程求出一阶导数,可得到干物质累积和养分吸收速率;求出二阶导数,可得到最大速率出现的时间。各地区种植的玉米对各种养分吸收的最大速率出现的时间都是钾素早于磷素,氮素出现的最晚,生物量累积最大速率出现的时间要比各种养分最大吸收速率出现的时间滞后。从不同处理上看,作为夏玉米栽培时,CK处理总生物量最大累积速率出现的时间最早,其次是FP处理,OPT处理出现的时间最晚,而作为春玉米栽培时,OPT处理总生物量最大累积速率出现的时间最早,其次是FP处理,CK处理出现的时间最晚。各试验点玉米对养分的吸收速率在其生育前期增长较快,比干物质累积速率提前达到最大值,在生育后期,养分吸收速率下降快而干物质增长速率下降慢。气候条件不能改变养分和总生物量累积的变化趋势,但是对最大速率出现的时间有一定的影响。在作为春玉米栽培时,其总生物量累积速率及氮、磷、钾养分累积速率最大值出现的时间都要晚于作为夏玉米栽培的地区。从最大累积速率上看,作为春玉米栽培时,其总生物量累积速率和氮、磷的最大吸收速率都要小于作为夏玉米栽培时的。但是钾的最大吸收速率与氮、磷的略有差别,其中在西北地区无论是作为春玉米栽培还是作为夏玉米栽培时,钾的最大吸收速率都要高于其它两个地区,而且在东北地区作为春玉米栽培时,钾的最大吸收速率最小。4.从养分累积及从营养体向籽粒转移的运转效率上看,东北地区作为春玉米栽培时,玉米灌浆前对氮素和磷素的总吸收量明显高于其它两个地区种植的玉米,转运率各地区没有明显差别。钾素在灌浆前的总吸收量与氮素、磷素完全相反,在东北地区作为春玉米栽培时,玉米对钾素的吸收量明显低于其它两个地区种植的玉米,东北地区和华北地区玉米钾素的转运量没有明显差别,但是都明显低于西北地区玉米钾素的转运量。5.从肥料农学效率上看,在西北地区的甘肃武威和镇原试验点种植的春玉米每kg氮肥的增产量（25.40、22.92 kg grain/kg）要高于在东北地区种植的春玉米的（13.50～19.36 kg grain/kg）,华北地区种植的夏玉米每kg氮肥的增产量最低（3.98～11.63 kg grain/kg）;在东北地区（10.05～35.66 kg grain/kg）和西北地区（19.05～27.45 kg grain/kg）,各试验点每kg磷肥的增产量要高于在华北地区的（3.28～5.79 kg grain/kg）。从肥料养分当季回收率上看,在东北地区种植的春玉米氮肥的当季回收率（30.72～50.11%）明显高于在华北地区的氮肥当季回收率（7.17～25.28%）,与西北地区种植的春玉米氮肥当季回收率（28.60～30.79%）相差不多。肥料的农学效率与施肥量有较大关系,而肥料的当季回收率与施肥量关系较小,平衡施肥可以提高肥料养分的当季回收率。6.玉米的产量与生育期积温、生育期平均日照时数、生育期平均气温及抽雄后的日照时数都表现为正效应,其中与抽雄后日照时数的关系最大。7.气候因子并不是简单独立的影响玉米籽粒的品质,而是与其它因子一起对籽粒的品质形成起作用。根据玉米籽粒品质的聚类分析,把8个试验点分成两个生态区,第一个生态区包括黑龙江、吉林、辽宁和新疆试验点,第二个生态区包括河北、河南、山东和陕西试验点。第一个生态区玉米籽粒中可溶性糖、淀粉等品质指标都高于第二个生态区。

论文目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 本研究的目的、意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 作物养分吸收及累积的影响因素

1.2.2 气候条件对玉米品质的影响

1.3 研究契机和技术路线

1.3.1 研究契机

1.3.2 技术路线

第二章材料与方法

2.1 试验设计

2.1.1 试验地点及供试玉米品种

2.1.2 试验设计

2.1.3 试验点气候条件

2.2 样品采集

2.3 测定方法

2.3.1 植株氮磷钾含量测定

2.3.2 籽粒品质测定

2.4 数据分析

第三章东北地区玉米养分吸收与累积规律

3.1 生物量及其动态

3.1.1 总生物产量动态

3.1.2 籽粒产量

3.1.3 营养体累积量及其动态变化

3.2 养分含量及累积量的动态变化

3.2.1 养分含量

3.2.2 养分累积量及其动态变化

3.3 干物质及养分累积速率动态

3.4 东北地区玉米不同处理经济效益比较

3.5 讨论与结论

第四章华北地区玉米养分吸收与累积规律

4.1 生物量及其动态

4.1.1 总生物量累积动态

4.1.2 籽粒产量

4.1.3 营养体动态变化

4.2 养分含量及累积量动态变化

4.2.1 养分含量

4.2.2 养分累积量动态变化

4.3 干物质及养分吸收速率动态

4.4 华北地区玉米不同处理经济效益比较

4.5 讨论与结论

第五章西北地区玉米养分吸收与累积规律

5.1 生物量及其动态

5.1.1 总生物量累积动态

5.1.2 籽粒产量

5.1.3 营养体累积量及其动态变化

5.2 养分含量及累积量的动态变化

5.2.1 养分含量

5.2.2 养分累积量及其动态变化

5.3 干物质及养分吸收速率动态

5.4 西北地区玉米不同处理经济效益比较

5.5 讨论与结论

第六章不同地区玉米干物质及养分吸收累积动态

6.1 生物产量及其动态

6.1.1 籽粒产量

6.1.2 营养体生物量

6.1.3 总生物量回归分析

6.2 营养体养分含量动态

6.2.1 营养体养分含量动态

6.2.2 收获期秸秆和籽粒中养分含量

6.3 养分吸收量及其转运和再分配

6.3.1 养分吸收量

6.3.2 养分总吸收量的回归分析

6.3.3 养分吸收系数及吸收比例

6.3.4 养分吸收后的转运和再分配

6.3.5 不同试验点肥料氮、磷、钾利用率

6.4 干物质及养分吸收速率动态

6.4.1 干物质累积速率动态

6.4.2 养分累积速率动态

6.5 不同生态因子与产量的关系

6.5.1 不同生态因子与产量的相关分析

6.5.2 不同生态因子与产量的逐步回归

6.6 讨论与结论

第七章气候因素对玉米品质的影响

7.1 不同试验点玉米籽粒品质

7.1.1 籽粒蔗糖含量

7.1.2 籽粒果糖含量

7.1.3 籽粒葡萄糖含量

7.1.4 籽粒淀粉含量

7.1.5 籽粒粗蛋白含量

7.1.6 籽粒粗脂肪含量

7.2 不同生态因素与品质的关系

7.2.1 不同生态因素与品质的相关分析

7.2.2 不同生态因素与品质的逐步回归分析

7.2.3 不同试验点玉米籽粒品质的聚类分析

7.3 讨论与结论

第八章全文结论

8.1 全文结论

8.2 创新点

8.3 问题与展望

参考文献

附表

致谢

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