郑州地区夏玉米水氮耦合效应研究

论文摘要

本试验于2006-2007年连续两年在河南农业大学科教园区玉米区域创新中心试验地和全自动防雨棚下测坑试验区进行,通过对土壤水肥运移、夏玉米生长发育特点,生理生态效应以及夏玉米的产量品质的分析,较系统的研究了郑州地区夏玉米“以水调肥,以肥促水”的水氮耦合效应,主要结论如下:（1）夏玉米生育期内补灌和追肥都有利于土壤水分在土层中的运移,追肥量为180 kg·hm-2的补充灌溉处理和高水分处理水分运移变化最为明显。水肥对土壤水分的影响主要在0-20 cm和20-40 cm。80-100 cm和100-120 cm受影响较小。碱解氮在玉米生育时期内有所差异,同时不同土层的碱解氮含量也有所不同,碱解氮的吸收主要在苗期,而到了拔节追肥后,土壤中碱解氮有所增加,到了玉米生育后期对土壤中碱解氮的吸收量减少。且玉米吸收碱解氮的土层主要在0-40 cm。全氮含量差异主要在玉米根系生长的20-40㎝和40-60㎝处。补灌条件下各处理收获期不同层次的土壤全氮含量要比自然降水条件下的各层次土壤全氮含量小。（2）追肥和灌水对于提高玉米植株生物量和增加玉米籽粒灌浆速率具有重要作用。随着追肥量的增加玉米植株生物量增加,同时补灌的生物量积累要比自然降水的处理大。当追肥量达到240 kg·hm-2时,由于土壤中肥料不能被植株完全有效的吸收,故追肥量大于240 kg·hm-2时反而不利于作物生长发育和籽粒灌浆。（3）追肥和灌水提高玉米穗位叶NR活性,降低GS活性,减小了膜质过氧化产物MDA含量,同时还减小了超氧化物歧化酶SOD活性,增加了叶片中的可溶性蛋白含量。补灌处理要高于自然降水处理,高水分处理要高于低水分处理,同时追肥量达到240 kg·hm-2时的补灌处理和高水分处理对夏玉米穗位叶片的氮代谢指标的提高和抗衰老指标减少反而不如追肥量为180 kg·hm-2时的补灌处理和高水分处理。（4）补灌和追肥有利于玉米叶水势日变化的改善,有利于土壤蒸发的降低,水肥是影响光合作用不可缺少的因素,追肥和灌水均能提高玉米叶片的光合速率,增加玉米植株的叶面积系数,提高玉米单叶水分利用效率。且追肥对玉米Fv/Fo值有一定的影响,追肥量增加,Fv/Fo值也增加,但追肥量达到240 kg·hm-2时又不利于夏玉米的光合暗反应的进行。（5）补灌处理追肥为180 kg·hm-2处理产量最高,比最低的处理要高出19.7%。品质方面,追肥和补灌主要对玉米的粗淀粉、粗蛋白和粗脂肪含量有一定影响,而对赖氨酸含量则影响不明显。过量追肥和灌水则对产量和品质起到一定的负效应。追肥边界值为180 kg·hm-2,而灌水量的边界值为555 m3·hm-2。（6）不同处理的水分利用效率有很大的不同,灌水量越大,土壤水分含量越高,水分利用效率越低;灌水量越少,土壤水分含量越低,水分利用效率越高。虽然增加灌水量和提高土壤水分含量可以提高玉米产量,但其灌水利用效率较低,自然降水条件下或适当进行干旱胁迫,作物的产量稍有降低,但作物的水分利用效率却大幅上升,在试验处理水平下,灌水量越少,作物对水分的利用率越高。拔节期追肥量的不同也对水分利用效率有一定的影响。追肥量为120 kg·km-2处理的水分利用效率最低,追肥量为180 kg·km-2处理的水分利用效率最高,追肥量为240 kg·km-2的处理水分利用效率居中。（7）追肥量为180 kg·hm-2且补充灌溉量为555 m3·hm-2是黄淮海地区夏玉米生长最为合适的水肥配比,同时土壤水分含量为75%,追肥量为180 kg·hm-2对于提高夏玉米生理状态,提高作物产量和改善玉米品质来说是最为适宜的水肥比例。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 水分状况与利用现状
• 1.1.1 世界水资源现状
• 1.1.2 我国水资源现状
• 1.1.3 提高水分利用效率的研究状况
• 1.1.4 我国节水农业，即高水效农业的发展状况
• 1.2 氮素营养与利用状况
• 1.2.1 植物氮营养
• 1.2.2 氮素肥料
• 1.2.3 氮素污染和氮素循环
• 1.2.4 提高氮素利用和减少氮素残留的研究状况
• 1.3 水肥（氮）耦合机理与应用
• 1.3.1 水肥耦合的定义和类型
• 1.3.2 水肥耦合对作物生理生态效应的影响
• 1.3.3 水肥耦合的调控机理研究
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试验地概况
• 3.2 试验设计
• 3.2.1 防雨棚试验
• 3.2.2 大田试验
• 3.3 测定项目与方法
• 3.3.1 基础调查
• 3.3.3 干物质生产及灌浆进程
• 3.3.4 产量与品质
• 3.3.5 水分利用效率
• 3.3.6 统计分析
• 4 结果与分析
• 4.1 不同水肥条件对土壤水分、养分运移的影响
• 4.1.1 不同水肥条件对土壤水分运移的影响
• 4.1.2 补灌对不同追肥水平下夏玉米不同生育时期土壤碱解氮含量的影响
• 4.1.3 补灌对不同追肥水平下夏玉米收获期土壤全氮含量的影响
• 4.2 不同水肥条件对夏玉米生长发育特性的影响
• 4.2.1 不同水肥条件对夏玉米干物质积累的影响
• 4.2.2 不同水肥条件对夏玉米灌浆速率的影响
• 4.3 不同水肥条件对夏玉米主要生理参数的影响
• 4.3.1 不同水肥条件对夏玉米叶片叶绿素含量的影响
• 4.3.2 不同水肥条件对夏玉米叶片脯氨酸含量的影响
• 4.3.3 不同水肥条件对夏玉米功能叶片硝酸还原酶（NR）的变化动态
• 4.3.4 不同水肥条件对夏玉米功能叶片GS 的变化动态
• 4.3.5 不同水肥条件对夏玉米功能叶片丙二醛（MDA）的变化动态
• 4.3.6 不同水肥条件对夏玉米功能叶片超氧化酶（SOD）的变化动态
• 4.3.7 不同水肥条件对夏玉米功能叶片可溶性蛋白的变化动态
• 4.3.8 不同水肥条件对夏玉米叶水势日变化的影响
• 4.3.9 补灌对不同追肥水平下夏玉米光合作用的影响
• 4.4 不同水肥条件对夏玉米生态特性的影响
• 4.4.1 补灌对不同追肥水平下夏玉米土壤蒸发的影响
• 4.4.2 不同水肥条件对夏玉米茎流的影响
• 4.4.3 不同水肥对夏玉米土壤呼吸的影响
• 4.5 不同水肥处理对夏玉米产量、品质的影响
• 4.5.1 不同水肥处理对夏玉米产量及产量构成因素的影响
• 4.5.2 不同水肥处理对夏玉米品质的影响
• 4.6 不同处理对玉米水分利用效率的影响
• 5 结论与讨论
• 5.1 不同水肥对夏玉米干物质积累和籽粒灌浆的影响
• 5.2 不同水肥对夏玉米生理特性的影响
• 5.3 不同水肥对夏玉米生态特性的影响
• 5.4 不同水肥对夏玉米产量品质的影响
• 5.5 不同水肥对土壤水分养分运移的影响
• 参考文献
• ABSTRACT