论文摘要
水资源短缺是黄土高原旱作农业区生产力发展的主要制约因素,如何提高水分利用效率,利用有限的水资源增加作物产量对该区域农业可持续发展有重要意义。本试验在旱作大田环境中,研究了基施有机肥及不同种植密度对春玉米根系以及地上部生长发育和水分利用的影响,并在此基础上探讨了综合品种、施肥、种植密度以及地膜覆盖等多种栽培措施的四种栽培模式对春玉米生长及水分利用效率的综合影响,主要结论如下:1.在春玉米根系生长及功能方面,基施有机肥未表现出明显促进作用。相反,有机肥降低了大喇叭口期30-100cm土层中根长及根表面积。在蜡熟期,基施有机肥降低了深层土壤及离植株较远的1/4行间、行间与膜下位置根长、根表面积及根干重,不利于作物利用更大范围土壤中水分及养分资源。蜡熟期时,基施有机肥处理也没有表现出明显维护根系功能,延缓根系衰老的作用。2.有机肥对春玉米生长的促进作用主要体现在生育前期的地上部。基施有机肥显著提高了吐丝期之前春玉米株高及单株叶面积;基施有机肥在苗期、吐丝期都表现出提高植株净光合速率的效应,其干物质积累量也显著高于不施用有机肥玉米;有机肥还有提高吐丝期蒸腾速率,增加苗期——吐丝期耗水的作用。但该效应在生育后期减弱,吐丝期之后,有机肥造成的株高、单株叶面积及叶面积指数差异已不显著,也没有显著提高蜡熟期玉米净光合速率,最终产量无显著增加,而全生育前期的耗水因为前期耗水量增加而提高,导致水分利用效率降低。3.种植密度的增加提高了群体叶面积,也提高了可收获穗数,为最终产量的增加提供了有利条件。但在有限的水分、养分资源环境中,种植密度的增加必然引起种内竞争的加剧。对于根系,种植密度的增加造成耕层及株上位置根系生长减少,但单株根系吸水功能无显著差异,说明根系对此表现出一定适应性,即提高了单位表面积的根系功能。对于地上部,种植密度的增加导致净光合速率的降低,进而降低了单株生物量及穗粒重。收获穗数的增加不足以弥补穗粒重减少所带来的损失,导致最终产量降低。种植密度对耗水量无显著影响,因而密度的增加也造成水分利用效率的降低。所以,密植时需要考虑大田资源条件的限制。4.传统旱地栽培模式由于品种老化、种植密度低、肥料投入低且单一、无地膜覆盖等因素制约,造成其地上部前期生长缓慢,净光合速率低,根量尤其是深层土壤中根量也较低;虽然由于种植密度低,种内竞争弱,导致后期生长加快,单株干物质积累量和穗粒重升高,但高的单株生产力不足以弥补低种植密度所带来的损失,导致其群体产量仍较低,不利于水分利用效率的提高。因而通过选择优良品种,合理密植,增加肥料投入及改善施肥方式和覆盖地膜的方法可显著提高旱作玉米产量及水分利用效率。5.在复杂的大田环境中,各栽培措施相互影响。有机肥与N、P、K等无机肥合理配合施用对春玉米产量及水分利用效率的提高作用显著高于无机、有机单施或某种无机肥料单一施用。种植密度增加的情况下,采取加大肥料投入,平衡施肥种类,将肥料基施改为随生育期多次追肥等栽培措施,可有效减少种内竞争加剧所带来的损失,有利于最终产量和水分利用效率的提高。