基本信息
- 项目名称：
- 水氮耦合对玉米根系生长及水氮利用效率的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本试验于2009年6月~2010年10月在河南科技大学农学院教学试验基地进行，设置了6种水氮处理，于玉米关键生育时期采用立体采样法采集了根系样品，并在成熟期测定了玉米各器官含氮量。 创新之处：1.在大田条件下研究水氮耦合，特别是夏玉米生育后期水氮耦合在垂直与水平两个方向上对玉米根系生长动态的综合影响。2.从根系形态与时空分布角度分析不同水氮耦合处理下夏玉米水氮利用效率差异。
- 详细介绍：
- 玉米是我国重要的粮食作物，水氮耦合是玉米生产中的重要管理措施。本试验结合豫西玉米生产实际，围绕水氮利用效率低的问题，按照“以水调肥，以肥调水”的理念，探讨水氮耦合及后期施氮对玉米根系生长动态、水氮利用效率和产量的影响，以期为水氮调控及高效利用提供科学依据和技术参考。 本试验于2009年6月~2010年10月在河南科技大学农学院教学试验基地进行，设置了6种水氮处理，于玉米关键生育时期采用立体采样法采集了根系样品，并在成熟期测定了玉米各器官含氮量。 创新之处：1.在大田条件下研究水氮耦合，特别是夏玉米生育后期水氮耦合在垂直与水平两个方向上对玉米根系生长动态的综合影响。2.从根系形态与时空分布角度分析不同水氮耦合处理下夏玉米水氮利用效率差异。3.综合考虑高产、节本、增效、生态、安全，兼顾水氮利用效率和产量的提高
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的： 提高旱作农业水氮资源利用效率，探讨在不同生育时期施氮肥和水分耦合条件下玉米通过根冠协调提高水氮利用率的可能机制。 基本思路： 本实验采用大田实验方法，分析得到： 一、水氮耦合对夏玉米根系生长的影响 1、水氮耦合对夏玉米根长密度的影响 2、水氮耦合对夏玉米根干重密度的影响 二、水氮耦合对夏玉米水氮利用效率的影响 三、水氮耦合对夏玉米产量的影响
科学性、先进性及独特之处
- 科学性： 水分和氮肥是农业生产最为重要的两大投入要素，也是可以调控的两大重要技术措施。 先进性： 长期以来，在大田条件下进行水氮耦合对玉米根系生长影响的研究较少。 独特之处： （1）特别是夏玉米生育后期水氮耦合在垂直与水平两个方向上对玉米根系形态与功能的综合影响。 （2）从根系形态与功能空间分布角度分析不同水氮耦合处理下夏玉米水氮利用效率差异。
应用价值和现实意义
- 农田水肥资源缺失与水肥利用率低造成的资源浪费与环境污染普遍共存，而水氮耦合是提高作物对水和氮肥的利用效率, 节约水、氮资源和防止生态环境污染的重要环节。本研究通过“以水调肥，以肥调水”，为水氮综合利用与调控提供科学依据，对玉米水分和氮素的协调，实现水氮综合高效利用和农业可持续发展具有重大意义，符合目前我国建设资源节约型、环境友好型社会的要求。
学术论文摘要
- 摘要：在大田条件下，研究了水氮处理对玉米根系生长分布及水氮利用效率的影响，结果表明：玉米根长密度(RLD)与根干重密度(RDWD)均有明显的时空变化。随着生育进程，玉米RLD和RDWD均先升高后降低，峰值出现在吐丝后20d。在垂直方向上，随着土层的加深，行中玉米RLD和RDWD呈不断降低趋势；而行间玉米RLD和RDWD先升高后降低，峰值均出现在10-20cm土层。水氮处理对玉米RLD和RDWD时空变化都有着明显影响。灌溉和后期补氮处理明显提高了玉米生育后期行中和行间RLD和RDWD，延缓了根系的衰老。灌水处理提高了玉米氮肥利用率、氮收获指数和氮素吸收效率，但降低了水分利用率，施氮肥提高了水分利用率，而后期补氮明显提高了玉米氮肥利用率、氮收获指数和氮素吸收效率，显著提高了产量。 关键词：水氮耦合 玉米 根系分布 水利用效率 氮肥利用率
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]沈荣开，王 康 ，张瑜芳，杨路华，穆金元 ，赵立新 .水肥耦合条件下作物产量、水分利用和根系吸氮的试验研究.农业工程学报，2001，17(5) :35～36 [2]崔玉亭.化肥与生态环境保护[M].北京:化学工业出版社,2000, pp: 5～10 [3]曹志洪.科学施肥与我国粮食安全保障[J].土壤,1998,(2):57～63 [4]张春伦,朱兴明,胡思农.缓释尿素肥效及氮素利用率研究[J].土壤肥料,1998,(6) :17 [5]陈国锋.水资源问题浅析.长江大学学报（自然科学版),2008,5(4）：155～165 [6]武英辉，白中科.山西农业大学学报（社会科学版）,2009,8(5) :481～484 [7]杨世丽. 水氮耦合对冬小麦光合特性氮代谢及产量影响的研究. 河北农业大学硕士学位论文,2008. [8]朱筱婧, 李晓明, 张雪. 低碳农业背景下提高肥料利用率的技术途径[ J]. 江苏农业科学, 2010( 4 ): 15～17
同类课题研究水平概述
- 作物根系与地上部是一个相互依赖、相互作用的统一体，根系的生长发育状况和地上部的生长发育状况息息相关。玉米根系和地上部生物量之间、根长和地上部生物量、根系干重与绿叶面积之间存在显著相关。同时，水肥条件也是影响玉米根系生长的重要条件，不同的水肥处理对玉米根系的形态建成与功能的发挥亦有不同影响。研究表明在渍涝条件下．根系主要集中在表土层，单株根系干重较小，最大日增量在大喇叭-吐丝阶段．最大日减量在吐丝后15天至成熟阶段，而在干旱条件下，根系下扎速度较快且较深，深层土壤根量分布较多，衰减缓慢，玉米单株根系干重较大．且增加较快，最大日增根量在拔节-大喇叭口阶段，最大日减根量在吐丝-吐丝后15天。施氮对根的生长有局部刺激作用，局部增施氮肥能够改变根的生长。牟金明等认为底施氮肥增加了地上及0～40 cm土层玉米根系干重。王启现等研究表明施氮增加了0～130cm土层中根系干重、长度、根长密度、表面积和根系活力，提高0～40cm中根重和根表面积比例。施氮期主要影响上层土中根长、根半径和根系活力，推迟施氮期能提高根系活力和20～40cm土层中根长。胡田田等采用分根装置研究了不同根区氮素的吸收利用特征，表明不同灌水条件对玉米根系氮素吸收速率有显著影响。交替灌溉后恢复供水条件下根系的氮素吸收速率显著增大，表现出明显的补偿效应，同时交替灌溉增强了玉米对非灌水区氮素的吸收利用，可提高作物的氮素生产效率。并且胡田田等的研究还发现在农业生产的施肥与灌溉实践中，一方面要避免灌水过多、施肥不足导致的水分利用效率降低，另一方面要避免因施肥量相对过大降低水分有效性，从而导致水分利用效率减少的副作用发生，对农作物需协调供应水分和氮素，才能实现水氮综合利用。氮素与水分对产量的影响存在显著的互作效应。 根系是作物吸收水分和养分的主要器官，其大小及在土壤中的分布与作物对矿质元素和水分的吸收能力密切相关。国际干旱地区农业研究中心把根系生长情况作为抗旱鉴定的指标之一。前人对玉米根系生长分布及生理活性与产量的关系、玉米根系对环境因子的反应等多方面及水氮（肥）处理对辣椒、棉花、春小麦、春玉米等作物进行了大量研究，对水肥单因子的产量效应关系研究的也较为清楚。但是在大田条件下进行水氮耦合对玉米根系生长影响的研究较少，特别是在玉米生育后期施用氮肥对玉米根系衰老动态和水氮利用效率影响方面的研究还鲜见报道。
