支撑夏玉米高产高效群体的根层氮素调控机制与途径

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1、分类号：单位代码密级学号：博士学位论文支撑夏玉米高产高效群体的根层氮素调控机制与途径研究生：颜鹏指导教师：陈新平教授崔振岭副教授邹春琴教授合作指导教师：串请学位类别：农学博士专业领域名称：植物营养学研究方向：养分资源综合管理所在学院：资源与环境学院二一五年五月Ph.D.DissertationThemechanismsofroot-zoneNmanagementregulatesmaizecanopydevelopmentwithhighyieldandhighNuseefficiencyCANDIDATE:PengYanSUPERVISION:Prof.XinpingChenDr.Zhenl

2、ingCuiProf.ChunqinZouSPECIALTY：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经注明引用和致谢的内容外，论文中不包含本人和其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：时间：年月日关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定。本人同意中国农业大学有权保存及向国家有关部门和机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅

3、；本人同意中国农业大学将本学位论文的全部或部分内容授权汇编录入《中国博士学位论文全文数据库》或《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行出版，并享受相关权益。保密的学位论文在解密后应遵守此协议）学位论文作者签名时间：丨女年月曰导师签名：时间：厂年厂月知曰摘要随着人口增加和发展中国家人民生活水平的提高，未来对粮食的需求不断增加，预计到年粮食需求要增加一倍，但是从开始很多地区的粮食增加速度开始放缓，在有些地区甚至出现徘徊不前的情况。与此同时，农业生产中肥料农药等各种资源投入量不断提高，导致资源利用效率低，难以同时实现作物高产和资源高效利用。因此，在进一步提高作物产量的同时提高资源利用效率是保障国家粮食

4、安全和资源环境安全的迫切需要。本文通过大样本数据总结，明确了高产夏玉米的地上部生物量累积和氮素吸收动态变化规律，并且利用多年长期定位试验探明了高产夏玉米根层氮素供应调控地上部植株氮营养和叶面积指数与叶片的生理机制，从理论上构建了华北平原高产高效夏玉米生产体系。然后从品种选择和密度调控与氮肥管理互作等方面进一步对该体系进行田间试验验证和反馈调节。最后应用到农业生产中，从产量、资源利用效率、环境影响评价和农民收入等方面对华北平原各农业生产体系进行综令评价。取得的主要成果如下：通过对华北平原个地区个试验点组数据分析研究发现，随着夏玉米产量水平的提高，生物量累积和氮素吸收量是不断提高的，这一差异出现在

5、花后灌浆期。随着产量水平从〈提高到〗和〉、花后干物质累积分别从增加到和氮素吸收量从增加到和从吐丝期到收获期，夏玉米能够维持叶面积指数高值持续期到花后天，而〈和仅仅维持到花后天和天。通过年长期定位试验，建立了夏玉米关键生育阶段六叶期和抽雄吐丝期地上部群体生物量累积与叶面积指数、叶片、植株氮浓度和根层土壤无机氮之间的关系模型，理解根层氮素供应如何调控地上部氮素营养和群体结构与功能。并且在实际田间试验中验证发现，在基于上述理论研究基础上制定的根层氮素实时监控技术的优化氮肥管理下，与农民传统处理相比，氮肥施用量从下降到，但是产量从提高到，氮肥偏生产力从提高到。通过个不同年代夏玉米品种掖单、郑单和先玉与

6、不同氮肥管理互作的研究发现，在优化氮肥管理下，郑单和先玉实现最大产量显著高于掖单的人这主要是因为郑单和先玉花后叶片持绿性更强，干物质生产和氮素吸收能力更强。而且，先玉花后茎叶氮素转移量为显著高于郑单的转移效率提高从而实现高的籽粒氮浓度。另外，在优化氮肥管理下三个品种均能够实现最大产量，同时可以实现最大籽粒氮浓度的。通过三个种植密度、和万株公顷与不同氮肥管理互作试验，在万株公顷下获得最大产量和最大氮肥利用效率。随着密度的增加，、和万株公顷的最大产量分别为、和—，获得最大产量所需要的施氮量分别为、和人这主要是由于从万株公顷到万株公顷，在增加叶面积指数的同时单位叶片的光合速率没有显著下降，但是从万株

7、公顷增加到万株公顷，虽然叶面积指数进一步提高，但是单位叶片的光合生产能力显著下降，导致群体干物质生产能力下降。5.通过华北平原不同作物综合生产体系的研究发现，在冬小麦夏玉米一年两熟种植体系下，与传统农民习惯处理相比，经过优化农学栽培管理和根层养分管理的优化体系在产量上能够提高，同时减少的氮肥用量，的灌溉水消耗和的温室气体排放强度，从而使氮肥偏生产力和水分利用效率分别提高和。但是优化冬小麦夏玉米一年