摘要
覆膜方式、密度和氮肥运筹是调控玉米生产的重要措施，不仅影响玉米的生长发育进程、水分运移规律及生态生理特性，而且很大程度上调控籽粒产量和品质的形成。明确密肥互作对全膜双垄沟播玉米水分运移状况、生态生理特性及籽粒产量的调控效应，对完善全膜双垄沟播玉米栽培技术，实现旱地玉米高产、优质及高效栽培具有重要的理论意义和实践价值。本文于2008～2011年，分别在甘肃省陇东庆阳市和陇中定西市旱作玉米高产区，通过田间试验(不同覆膜栽培方式、不同种植密度、不同氮磷肥用量)，研究了全膜双垄沟播玉米的生长发育状况、土壤水分状况、生态生理特性、籽粒产量及水分利用效率等，以期为全膜双垄沟播玉米高产高效栽培提供理论依据和技术支撑。取得的主要结果有：
1、不同覆膜栽培方式下，0～150cm土层玉米根长密度表现为全膜双垄沟播种植﹥半膜双垄沟播﹥常规地膜覆盖﹥露地（CK，P＜0.05）；根干重密度主要集中在0～30cm土层，且垄沟﹥垄中，全膜双垄沟播﹥常规覆膜﹥半膜双垄沟播，单苗种植﹥双苗种植。
2、不同覆膜栽培方式下，玉米全生育期叶片干重、茎干重和穗干重均为全膜双垄沟播处理（QS）最大，极显著高于CK。植株总干重表现为覆膜处理﹥CK，双垄沟播﹥垄作沟播，全膜覆盖﹥半膜覆盖、垄作沟播﹥平作穴播，其中，处理QS的干物质量最大，在抽雄期和成熟期分别较CK高29.39%和38.25%（P﹤0.01），该处理在拔节期植株总干重的66.87%分配到叶片中，其余分配至茎秆，抽雄期随着生殖器官的形成，茎叶所占干物质比例下降，乳熟期分配至果穗的干物质比例为全膜垄作（QL）最高，达38.32%，其次为处理QS（36.65%），CK最小（23.84%）。但处理QS分配到叶片和茎秆中的干物质比例均高于处理QL。两密度比较，全生育期叶片总干重、茎干重、穗干重和植株总干重均为4.50×10~4株/hm~2（D1）高于6.75×10~4株/hm~2（D2）。不同施肥水平下，施氮150kg/hm~2（NP3）和180kg/hm~2（NP4）可显著促进叶片干重、茎干重和穗干重的增加，两密度水平下穗干重分别较NP1高26.50%和63.34%（P﹤0.01）。
3、不同栽培方式下玉米生育期叶片Pn和Tr表现为全膜覆盖﹥半膜覆盖﹥CK，双垄沟播﹥垄作沟播﹥平铺穴播。其中，处理QS的Pn、Gs、LWUE、Spade值和可溶性蛋白含量均显著高于其他，MDA含量最低。该栽培方式下叶面积指数、叶片Spade值、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和游离脯氨酸含量6.75×10~4株/hm~2（D2）较4.50×10~4株/hm~2（D1）显著提高，MDA含量极显著低于D1。施氮150kg/hm~2（NP3）和180kg/hm~2（NP4）可显著提高叶片Spade值和游离脯氨酸含量，降低叶片MDA含量，促进玉米的生长发育，减弱膜脂过氧化作用，有效延缓植株衰老。
4、全膜双垄沟播栽培方式显著提高了土壤含水量，尤其增加了0～20cm土层土壤含水量，具有明显的保墒抗旱作用。0～160cm土层土壤含水量为4.50×10~4株/hm~2种植密度高于6.75×10~4株/hm~2，各施肥处理在0～100cm土层均随土层深度的加深而下降，100～160cm土层基本趋于稳定。其中，苗期处理NP3和NP4可显著提高100～160cm土层土壤含水量，拔节期80cm以下土层当施氮量达180kg/hm~2时，土壤含水量均随施肥量的增加而增大。
5、全膜双垄沟播栽培方式显著提高了旱地玉米的籽粒产量和水分利用效率，降低了耗水量，与半膜双垄沟播、常规地膜覆盖和CK相比，处理QS的籽粒产量分别提高17.72%、22.01%和47.00%(P﹤0.05)，水分利用效率分别提高6.41%、18.54%和43.57%（P﹤0.05）。4.50×10~4株/hm~2（D1）和6.75×10~4株/hm~2（D2）种植密度下玉米百粒重分别为处理NP3和NP4最高，籽粒产量和水分利用效率则表现为D2大于D1。随着施肥量的增加籽粒产量呈增加趋势，当施氮量超过150kg/hm~2（D2水平）或180kg/hm~2（D1水平）时，籽粒产量和水分利用效率均随施肥量的增加而下降。
The important measures of regulating maize production involve the method of film mulching, density and nitrogen fertilizer management. These measures not only affected maize's growth and development process, law of moisture migration and ecological and physiological characteristics, but also regulated and controlled the forming of grain yield and quality to a large extent. It was important that to disclose the effects of density and fertilizer interaction on the conditions of moisture migration, ecological and physiological characteristics and high grain yield, which was helpful to improve the cultivation technology and theory of full film mulching on double ridges and planting in catchment furrows. The conditions growth and development, the conditions of soil moisture, ecological and physiological characteristics of maize were researched through field trials (different methods of film mulching cultivation, different planting densities, different dosages of nitrogen and phosphorus fertilizer) respectively in the high yield areas of Qingyang city in Longdong and Dingxi city in Longzhong in Gansu province from2008to2011, which would be benefit to provid theoretical basis and technical support for reasonable planting density and fertilization level of cultivation of high yield and efficiency of maize with full plastic-film mulching on double ridges and planting in catchment furrows. Through research we got access to the following conclusions:
1. Maize root length density in0-150cm soil layer showed that equal line spacing planting of full film mulching on double ridges and planting in catchment furrows> half-film and double-furrow> conventional film mulching> bare land (P<0.05) in different methods of film mulching cultivation; root dry weight mainly concentrate in the soil layer of0-30cm, and furrow in ridge> middle ridge, full film mulching on double ridges and planting in catchment furrows> conventional film> half-film and double-furrow, equal line spacing single seedling planting> double seedling planting.
2. The leaves and stems and clusters dry weight of maize in the whole growth period were all the maximum in the dispose of full film mulching on double ridges and planting in catchment furrows (QS) in different methods of film mulching cultivation, and they were significantly higher than CK. The total dry weight of plants indicated that film mulching> bare land, double-furrow> single-furrow, full-film mulching> half-film mulching, mulching in ridge> flat mulching, and among them, the maximum dry matter was dispose of QS, and in heading period and maturation period increased by29.39%and38.25%respectively compared with CK (P<0.01) in tasselling stage and filling stage. The66.87%of the total dry matter accumulation was districted to leaves, and33.13%to stem in jointing stage. The distribution of leaves and stem of dry matter accumulation were gradually decreased with there productive organs formed in tasselling stage. The highest distribution percentage of dry matter accumulation in ear occurred in the treatment of full film mulching on single-furrow (QL) in filling stage, the second of QS (36.65%), and the third of CK (23.84%). But the distribution of dry matter accumulation in leaves and stem of QS were higher than that of QL. The total leaves dry weight, stems dry weight, tassel dry weight, clusters dry weight and total plant dry weight in the whole growth of4.50×104plant/ha (D1) were higher than that of6.75×104plant/ha (D1), and with the increase of density, accumulation of single plant dry matter of maize presented upward trend. In different fertilizing levels, the increase of leaves dry weight, stems dry weight and clusters dry weight can be significantly improved by fertilization of150kg/ha (NP3) and180kg/ha (NP4), and in this case of the two densities, clusters dry weight was26.50%and63.34%higher than NP1(P<0.01).
3. The leaves Pn and Tr of maize in growth period showed full-film covered> half-film covered> bare land, double-furrow> single-furrow> sowing in holes without furrow, and among them the Pn, Gs, LWUE, chlorophyll content and soluble protein content of QS were all significantly higher than that of other cultivation technologies, and the content of MDA decreased. The index of leaves area, chlorophyll content, soluble protein content, soluble sugar content and free proline content of6.75×104plant/ha (D2) were significantly raised than that of4.50×104plant/ha (D1), and the content of MDA was lower than D1. Fertilizing nitrogen150kg/ha and180kg/ha were able to significantly raise leaves chlorophyll content and free proline content, reduce the content of MDA in leaves, promote growth and development of maize, weaken membrane lipid peroxidation and effectively defer plant senescence.
4. The soil moisture content was significantly improved by the treatment of QS, and it especially increased the soil water content in the soil layer of0-20cm, which play a significant role in maintaining soil moisture and drought resisting. Soil water content in the soil layer of0-160cm of4.50×104plant/ha planting density was higher than that of6.75×104plant/ha. In all fertilizer treatment, the soil water content decreased with the deepering of soil depth in0-100cm, and soil water content would trend to be stable in100-160cm. Soil water content in100-160cm could be significantly improved by the treatment of NP3and NP4dispose in seedling period, and when quantity of fertilizing nitrogen reached180kg/ha, the soil water content increased along with increasing of fertilizer in jointing period beneath the depth of80cm.
5. The sowing technology of QS significantly improved the seeds yield and water use efficiency of dry-land maize, reduced the water consumption, and its grain yield was44.52%and67.23%higher than that of half-film sowing in holes without furrow and CK (P<0.01), and compared with half-film and double-furrow, conventional film mulching and CK, grain yield of QS improved by17.72%,22.01%and47.00%(P<0.05), respectively, and water use efficiency raised by6.41%,18.54%and43.57%(P<0.05), respectively. The maximum weights of a hundred maize grains of dispose NP3and NP4were the planting densities of4.50×104plant/ha (D1) and6.75×104plant/ha (D2), and grain yield and water use efficiency of D2were higher than that of D1. Grain yields increased along with the augment of fertilization quantity, and when quantity of fertilizing nitrogen was over150kg/ha (D2level) or180kg/ha (D1level), yield and water use efficiency declined along with the augment of fertilizing amount.
引文
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