陳 林，楊新國(guó)，宋乃平，李學(xué)斌，翟德蘋(píng)，劉學(xué)東

(1.寧夏大學(xué)，西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地/西部生態(tài)與生物資源開(kāi)發(fā)聯(lián)合研究中心，銀川 750021；2.華東師范大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，上海 200241)

檸條不同還田方式對(duì)旱地玉米光合特性及水分利用效率的影響

陳 林1，楊新國(guó)1，宋乃平1，李學(xué)斌1，翟德蘋(píng)2，劉學(xué)東1

(1.寧夏大學(xué)，西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地/西部生態(tài)與生物資源開(kāi)發(fā)聯(lián)合研究中心，銀川 750021；2.華東師范大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，上海 200241)

為尋求來(lái)源豐富的檸條資源多元化利用途徑，在寧夏中部半干旱地區(qū)，以普通玉米品種(‘甘農(nóng)118’)為試驗(yàn)材料，監(jiān)測(cè)檸條不同還田方式[檸條粉(CP)、羊糞(SM)、菌料(FM)]及在配施鉀肥[檸條粉+鉀肥(CP+K)、羊糞+鉀肥(SM+K)、菌料+鉀肥(FM+K)]條件下旱地玉米的土壤水分、生長(zhǎng)特性、光合特性，計(jì)算葉片水分利用效率和產(chǎn)量水分利用效率。結(jié)果表明：檸條不同還田方式下不同處理間各土層土壤體積含水率無(wú)顯著差異，在玉米生長(zhǎng)中后期(8月20日-9月27日)配施鉀肥處理20～100 cm土層的土壤體積含水率要高于未配施處理。不同處理玉米葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度值隨生育期的變化總體呈降低趨勢(shì)，與胞間CO2體積分?jǐn)?shù)相反。在玉米生長(zhǎng)一定時(shí)期后，配施鉀肥處理的葉片水分利用效率分別顯著高于與其對(duì)應(yīng)的未配施鉀肥處理(P<0.05)，但產(chǎn)量和產(chǎn)量水分利用效率未達(dá)到顯著差異。CP和CP+K處理產(chǎn)量和產(chǎn)量水分利用效率均較低，因此建議不采取該種還田方式。

鉀肥；還田方式；玉米；光合特性；水分利用效率

檸條作為防風(fēng)固沙的主要植物，在西北地區(qū)廣為建植。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅在寧夏的檸條林(天然和人工種植)面積就超過(guò)60萬(wàn)hm2，生物量則超過(guò)77萬(wàn)t[1-2]。對(duì)于多年生長(zhǎng)的檸條，定期平茬是延續(xù)其生命的主要技術(shù)措施[3]。有研究[2]表明，檸條林的更新利用周期按3a計(jì)算，年均更新利用面積為14.87萬(wàn)hm2，年生產(chǎn)檸條將會(huì)達(dá)到50～56萬(wàn)t。因此，檸條資源可再生、來(lái)源豐富，急需后續(xù)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)[4]。目前檸條資源多用于飼喂羊只，部分用作碳薪而浪費(fèi)[5]，也有作為基質(zhì)應(yīng)用于栽培西瓜[6]、黃瓜[4]、茄子[7]和食用菌[8]，對(duì)檸條粉基質(zhì)化的發(fā)酵[3]和秸稈還田[9]也有相關(guān)研究。隨著種植面積和可開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)量的增加，檸條資源利用的多樣化、無(wú)害化，受到越來(lái)越多的關(guān)注，這不僅可以解決當(dāng)前棘手的農(nóng)業(yè)環(huán)境污染與資源浪費(fèi)問(wèn)題，而且可以促進(jìn)中部干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收[4]，還為生產(chǎn)提供原料來(lái)源，對(duì)保護(hù)環(huán)境和發(fā)展農(nóng)業(yè)都大有益處[3]。

旱作地區(qū)糧食生產(chǎn)與化肥的施用存在密切關(guān)系[10]，但化肥的長(zhǎng)期不合理施用會(huì)影響土壤水分和作物的生長(zhǎng)[11]，而有機(jī)肥的施用具有促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[12]、提升水動(dòng)力學(xué)參數(shù)[13]、降低土壤緊實(shí)度[14]、增加土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的含量[15]、維持和提高農(nóng)作物產(chǎn)量[16-18]等功能。目前，在半干旱地區(qū)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)中增施有機(jī)肥，特別是針對(duì)檸條不同還田方式下的研究較少，配施鉀肥后效果如何，更無(wú)相關(guān)報(bào)道。本研究立足旱地農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，研究檸條不同還田方式對(duì)玉米生長(zhǎng)、光合特性以及水分利用效率的影響，旨在為檸條資源的多元化利用和農(nóng)業(yè)高效、可持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2013年在寧夏鹽池縣皖記溝行政村(37°47′46″～37°53′31″N，107°24′54″～107°33′11″E)進(jìn)行，位于鹽池縣城東北約3 km，地貌為鄂爾多斯緩坡起伏高原。氣候特點(diǎn)為干旱少雨、蒸發(fā)量大、冬春兩季風(fēng)大沙多，屬典型的中溫帶大陸性氣候。年平均氣溫為8.46 ℃，年降雨量為276.3 mm，年日照時(shí)數(shù)為2 862.6 h。作物一年一熟。試驗(yàn)地選擇地勢(shì)相對(duì)平坦、地力均勻一致的地塊。土壤為風(fēng)沙土，2013年播種前土壤基礎(chǔ)肥力為有機(jī)質(zhì)1.91%、活性有機(jī)碳1.36%、堿解氮23.32 mg/kg、速效磷85.40 mg/kg[9]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以‘甘農(nóng)118’玉米為研究材料，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，布設(shè)檸條粉(Caragana intermedia powder，CP)、檸條粉+鉀肥(Caragana intermedia powder+K fertilizer，CP+K)、羊糞(Sheep manure，SM)、羊糞+鉀肥(Sheep manure + K fertilizer，SM+K)、菌料(Fungus andCaraganaintermediapowder material，F(xiàn)M)、菌料+鉀肥(Fungus andCaraganaintermediapowder material + K fertilizer，F(xiàn)M+K)6個(gè)處理。其中，檸條粉為刈割檸條的枝干(帶葉)，晾曬干后，粉碎，長(zhǎng)度為1.0～2.5 cm，直徑為0.1～0.3 cm；菌料為栽培食用菌菇后的檸條粉基質(zhì)，檸條粉長(zhǎng)度為1.0～1.5 cm，直徑為0.5～1.0 cm，其中檸條粉、麩皮、石膏和碳酸鈣的質(zhì)量比為78∶20∶1∶1，pH 6～7；羊糞為將檸條或檸條與玉米、玉米秸稈經(jīng)過(guò)飼喂當(dāng)?shù)貫┭蜻^(guò)腹后的羊糞。玉米種植的株行距均為50 cm，小區(qū)面積4 m×4 m=16 m2，每處理3次重復(fù)。2012年種植西瓜收獲后進(jìn)行翻耕。2013年5月20日進(jìn)行玉米人工點(diǎn)播，10月1日收獲。為保證發(fā)芽，2013年種植時(shí)每穴灌水2.5 kg，折合成降雨量為13.25 mm，此后則均無(wú)灌溉。試驗(yàn)期間進(jìn)行2～3次人工除草。配施的鉀肥為多元納米鉀肥，w(K2O)≥20%，w(SiO2)≥16%，w(CaO)≥3%，w(MgO)≥2%，同時(shí)富含有多種中、微量元素(鉬、鋅、鐵、銅、硼、錳、硫、碘、硒、鍶)，每株玉米穴施16.27 g±1.68 g。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 降雨和氣溫資料 2013年生長(zhǎng)季內(nèi)(5月20日-10月1日)降雨量為249.154 mm(圖1)。小量級(jí)降雨事件(<5 mm)的次數(shù)較多，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，0.254 mm量級(jí)的降雨(自動(dòng)氣象站可采集降雨量的最小值為0.254 mm)次數(shù)達(dá)到25次，占生長(zhǎng)季總降雨頻次的39.06%；<2 mm和<5 mm量級(jí)的降雨次數(shù)分別為34次和46次，分別占生長(zhǎng)季總降雨頻次的53.13%和71.88%，但<5 mm的降雨量之和(58.130 mm)占生長(zhǎng)季總降雨量的23.33%；>5 mm量級(jí)的降雨次數(shù)為18次，僅占總降雨頻次的28.13%，但降雨量之和(191.024 mm)占生長(zhǎng)季總降雨量的76.67%。統(tǒng)計(jì)得出，生長(zhǎng)季內(nèi)單次平均降雨量只有3.31 mm。在生長(zhǎng)季內(nèi)氣溫?zé)o較大波動(dòng)，且晝夜溫差相對(duì)較大，有利于玉米生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。該地區(qū)試驗(yàn)期內(nèi)氣溫不是玉米生長(zhǎng)的限制性因子。1.3.2 生長(zhǎng)特性、考種及光合特性測(cè)定 株高測(cè)定：用卷尺測(cè)量自地上根莖結(jié)合處至莖稈最高處的平均高度[19]，用cm表示；莖粗采用游標(biāo)卡尺量測(cè)莖桿直徑[20]，用mm表示；取全部展開(kāi)葉片，測(cè)定葉長(zhǎng)、最大葉寬，根據(jù)公式：葉面積=長(zhǎng)×最大寬度×0.75(葉面積系數(shù))，得出葉面積值[19]，用cm2表示；葉綠素相對(duì)含量采用日產(chǎn)葉綠素計(jì)(Minolta SPAD-502型)，每小區(qū)選取有代表性的植株對(duì)其功能葉片的中部進(jìn)行測(cè)定[21]，讀數(shù)為SPAD值，是相對(duì)值，用%表示。在不同時(shí)期(2013年6月9日、2013年8月5日和2013年8月20日)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取(除邊行)9株生長(zhǎng)發(fā)育基本一致的植株，對(duì)以上生長(zhǎng)特性進(jìn)行測(cè)量。

降雨量和氣溫通過(guò)美國(guó)Vantage Pro2型自動(dòng)氣象站獲得，采樣時(shí)間間隔為30 min

The data of rainfall and air temperature was sampled every 30 minutes

圖1 研究區(qū)生長(zhǎng)季內(nèi)單次降雨量和氣溫分布
Fig.1 Distribution of single rainfall and air temperature during maize growth period in test area in 2013

收獲前每小區(qū)隨機(jī)取9個(gè)果穗考種，測(cè)定穗行數(shù)、果穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)、百粒質(zhì)量、果穗粗、穗軸粗、單穗穗質(zhì)量、單穗芯質(zhì)量、單穗籽粒質(zhì)量等。產(chǎn)量采用劉祖貴等[22]的測(cè)量方法。

選擇晴朗無(wú)云天氣于9:00-11:00用CIRAS-2便攜式光合測(cè)定儀(PP-Systems，英國(guó))測(cè)定不同處理?xiàng)l件下玉米自上而下、第一片完全展開(kāi)葉的光合特性(凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2體積分?jǐn)?shù))。

1.3.3 土壤水分及耗水量 試驗(yàn)期間采用TRIME-T3型TDR測(cè)量系統(tǒng)(德國(guó)IMKO公司)不定期測(cè)定土壤含水量，探管安置于每個(gè)小區(qū)中央?？紤]到玉米根群主要分布在表土層[23]，因此測(cè)定0～100 cm土層土壤含水量，共分為5個(gè)層次測(cè)定，測(cè)定步長(zhǎng)為20 cm。土壤貯水量的計(jì)算公式為：E=M×H，式中，E為貯水量(mm)，M為土壤體積含水量(%)，H為土壤厚度(mm)。

玉米全生育期耗水量的計(jì)算公式為：ET=W1-W2+R+I，式中，ET為玉米生育期耗水量，包括植株蒸騰量和植株間地表蒸發(fā)量(mm)，W1為播種前土壤貯水量(mm)，W2為收貨后土壤貯水量(mm)，R為降雨量(mm)，I為灌溉量(mm)。

1.3.4 葉片水分利用效率及產(chǎn)量水分利用效率 葉片水分利用效率的計(jì)算公式為[24]：以凈光合速率(CO2)與蒸騰速率(H2O)的比值表示，單位為μmol·mmol-1。

玉米成熟期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取(除邊行)9株，收取生長(zhǎng)發(fā)育基本一致的植株裝入樣品袋后帶回室內(nèi)，晾干，稱量，并計(jì)算產(chǎn)量。產(chǎn)量水分利用效率[25]用玉米產(chǎn)量(kg·hm-2)與玉米生育期耗水量(mm)的比值表示，單位為kg·hm-2·mm-1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析和比較：在數(shù)據(jù)正態(tài)分布檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差(圖和表中數(shù)據(jù))，并對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，利用LSD法進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤水分的影響

在播種初期，20 cm以下土層土壤體積含水率均高于萎蔫系數(shù)(圖2-A)。從播種(5月20日)到8月5日，期間降雨量達(dá)到173.104 mm，占整個(gè)生育期降雨量的69.48%，但隨著生育期的推進(jìn)，各處理0～100 cm土層土壤體積含水率不同程度地減少(圖2-B)，除個(gè)別處理0～20 cm土層土壤體積含水率低于萎蔫系數(shù)外，其他均高于萎蔫系數(shù)。之后由于僅有一次有效降雨(9.466 mm)，且氣溫仍然較高，在玉米蒸騰耗水和棵間無(wú)效蒸發(fā)的影響下，0～100 cm土層土壤體積含水率呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，0～20 cm土層土壤體積含水率遠(yuǎn)低于萎蔫系數(shù)。玉米生長(zhǎng)中后期(8月20日-9月27日)，各處理20～100 cm土層土壤體積含水率均接近或低于萎蔫系數(shù)，且不同處理間土壤體積含水率無(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.2 對(duì)玉米生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響

2.2.1 生長(zhǎng)特性 在生長(zhǎng)前期(T1)，檸條不同還田方式下玉米株高表現(xiàn)為：羊糞處理>菌料處理>檸條處理，配施鉀肥處理中菌料+鉀肥處理的最高；莖粗和葉面積大小的排序則不盡相同；而葉綠素是綠色葉片進(jìn)行光合作用時(shí)捕獲光能的重要物質(zhì)[26]，不同處理玉米葉片葉綠素相對(duì)含量的大小順序與配施鉀肥處理也不同(表1)。隨著生育期的推進(jìn)，在玉米生長(zhǎng)中后期(T2和T3)，菌料處理及其配施鉀肥處理的玉米株高均大于羊糞處理和檸條處理；菌料處理莖粗和葉面積大于檸條處理和羊糞處理；在T3時(shí)期，檸條處理和配施鉀肥處理的葉綠素相對(duì)含量大于其他處理。但不配施鉀肥(檸條、菌料和羊糞)和配施鉀肥處理(檸條+鉀肥、菌料+鉀肥和羊糞+鉀肥)間的玉米株高和葉面積均無(wú)顯著差異(P>0.05)，除羊糞+鉀肥處理顯著低于羊糞處理外(P<0.05)，其他配施鉀肥和對(duì)應(yīng)的未配施處理間均無(wú)顯著差異(P>0.05)；隨著生育期的推進(jìn)(T2和T3)，各處理間株高、莖粗、葉面積和葉綠素相對(duì)含量均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.2.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 菌料處理玉米穗長(zhǎng)和穗行數(shù)均大于其他兩個(gè)處理(表2)，而檸條+鉀肥處理則較高；菌料處理行粒數(shù)多于羊糞處理和檸條處理，配施鉀肥處理的排序?yàn)椋簷帡l+鉀肥>菌料+鉀肥>羊糞+鉀肥；檸條處理禿尖長(zhǎng)要高于羊糞處理和菌料處理，羊糞+鉀肥處理則高于其他兩個(gè)處理；羊糞處理百粒質(zhì)量最高，配施鉀肥后，檸條+鉀肥處理最高；穗粗的排序?yàn)椋壕咸幚?羊糞處理>檸條處理，配施鉀肥后檸條+鉀肥的最粗；軸粗和單穗芯重的大小排序?yàn)椋壕咸幚?檸條處理>羊糞處理；產(chǎn)量的大小排序?yàn)椋貉蚣S處理>菌料處理>檸條處理，配施鉀肥處理和對(duì)應(yīng)的未配施鉀肥處理的產(chǎn)量間無(wú)顯著差異(P>0.05)。

A為2013年6月9日；B為2013年8月5日；C為2013年8月20日；D為2013年9月27日。

A is 2013-06-09, B is 2013-08-05, C is 2013-08-20, D is 2013-09-27.

圖2 不同施肥處理下玉米地0～100 cm土層土壤的體積含水率Fig.2 Soil water content in 0-100 cm profile in different fertilizeration treatments

注：T1.2013-06-09；T2. 2013-08-05；T3. 2013-08-20. 同行不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:T1.2013-06-09；T2. 2013-08-05；T3. 2013-08-20.Different letters in each row mean significant differences (P<0.05).

2.3 玉米葉片光合特性的變化

CO2是植物進(jìn)行光合作用的主要原料[27]，胞間CO2體積分?jǐn)?shù)的變化反映葉肉細(xì)胞光合作用能力的大小[28]。由圖3-A可以看出，檸條不同還田方式下玉米葉片胞間CO2體積分?jǐn)?shù)隨著生育期的進(jìn)行呈增大趨勢(shì)，在T1和T2時(shí)期，各處理的胞間CO2體積分?jǐn)?shù)無(wú)顯著差異(P>0.05)，但配施鉀肥處理的玉米葉片胞間CO2體積分?jǐn)?shù)在生長(zhǎng)后期較未施鉀肥的處理高，特別是菌料+鉀肥處理在T3時(shí)期顯著高于菌料處理(P<0.05)。

氣孔導(dǎo)度反映氣孔開(kāi)張的程度，是CO2與葉肉細(xì)胞進(jìn)行交換的通道，決定植物功能葉片的光合速率[11, 27]。從圖3-B可以看出，不同處理玉米葉片氣孔導(dǎo)度隨生育期的變化與胞間CO2體積分?jǐn)?shù)相反，總體呈降低趨勢(shì)。在T1時(shí)期，菌料處理和配施鉀肥的玉米葉片氣孔導(dǎo)度均最大，且配施鉀肥處理的玉米葉片氣孔導(dǎo)度較對(duì)應(yīng)未施鉀肥處理的高，但均無(wú)顯著差異(P>0.05)。在T2時(shí)期，配施鉀肥處理的排序?yàn)椋簷帡l+鉀肥>羊糞+鉀肥>菌料+鉀肥，檸條+鉀肥處理的玉米葉片氣孔導(dǎo)度顯著高于羊糞+鉀肥和菌料+鉀肥處理(P<0.05)，而羊糞+鉀肥和菌料+鉀肥處理間無(wú)顯著差異(P>0.05)。玉米生長(zhǎng)到T3時(shí)期，檸條不同還田方式下氣孔導(dǎo)度的大小順序?yàn)椋貉蚣S處理>檸條處理>菌料處理。

表2 不同處理方式玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 2 Maize yield and yield components in different treatments

注：同列不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:Different letters in each line mean significant differences (P<0.05),same as below.

T1.2013-06-09；T2. 2013-08-05；T3. 2013-08-20. 不同小寫(xiě)字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同 Different letters at the same sampling time mean significant differences atP<0.05, the same as below.

圖3 不同處理不同時(shí)期玉米光合特性
Fig.3 The photosynthetic characteristics of maize in different treatments in different periods

植物在光合作用中固定CO2的速度稱為光合速率，其強(qiáng)弱與合成碳水化合物的多少呈正比例關(guān)系[27]。從圖3-C可以看出，在T1時(shí)期，檸條不同還田方式下配施鉀肥處理玉米葉片凈光合速率為：菌料+鉀肥>檸條+鉀肥>羊糞+鉀肥，菌料+鉀肥處理的玉米葉片凈光合速率顯著高于羊糞+鉀肥和檸條+鉀肥處理(P<0.05)。在T2時(shí)期，檸條不同還田方式下凈光合速率的順序?yàn)椋簷帡l處理>菌料處理>羊糞處理。到T3時(shí)期，檸條處理下凈光合速率顯著低于其他幾個(gè)處理(P<0.05)。總體看來(lái)，配施鉀肥處理的玉米葉片凈光合速率高于對(duì)應(yīng)的未配施鉀肥處理，但各處理間差異顯著性水平在不同時(shí)期情況不同。

植物的光合過(guò)程伴隨著葉片的蒸騰耗水過(guò)程，蒸騰作用的強(qiáng)弱是表明植物水分代謝的一個(gè)重要生理指標(biāo)，對(duì)于作物產(chǎn)量形成有重要意義[28]。不同處理玉米葉片蒸騰速率隨生育期的變化與氣孔導(dǎo)度相同，總體呈降低趨勢(shì)(圖4-D)?？梢钥闯?，在T1時(shí)期，檸條不同還田方式下玉米葉片蒸騰速率的順序?yàn)椋壕咸幚?檸條處理>羊糞處理，羊糞和羊糞+鉀肥處理的玉米葉片蒸騰速率顯著低于其他4個(gè)處理(P<0.05)。在T2時(shí)期，檸條不同還田方式下蒸騰速率的順序?yàn)椋簷帡l處理>羊糞處理>菌料處理。到T3時(shí)期，各個(gè)處理間玉米葉片蒸騰速率較低，檸條不同還田方式下玉米葉片凈光合速率的順序?yàn)椋壕咸幚?羊糞處理>檸條處理。

2.4 對(duì)玉米水分利用效率的影響

2.4.1 葉片水分利用效率 從圖4可以看出，不同處理玉米葉片水分利用效率隨生育期的變化呈升高趨勢(shì)。在T1時(shí)期，羊糞處理葉片水分利用效率最高，配施鉀肥時(shí)菌料+鉀肥處理最高，配施鉀肥處理的玉米葉片水分利用效率較對(duì)應(yīng)未施鉀肥處理的高，菌料+鉀肥處理顯著高于菌料處理(P<0.05)。T2時(shí)期，菌料處理水分利用效率最高，檸條+鉀肥處理的玉米葉片水分利用效率顯著高于檸條處理(P<0.05)。到T3時(shí)期，檸條處理和配施鉀肥處理分別最高，且檸條+鉀肥、菌料+鉀肥和羊糞+鉀肥處理的葉片水分利用效率分別顯著高于檸條、菌料和羊糞處理(P<0.05)。

圖4 不同處理不同時(shí)期葉片水分利用效率Fig.4 The leaf water use efficiency of maize in different treatments in different periods

2.4.2 產(chǎn)量水分利用效率 由圖5可見(jiàn)，不同處理玉米中羊糞處理的產(chǎn)量水分利用效率最高，為15.94 kg·hm-1·mm-1，其次為菌料處理，為15.42 kg·hm-1·mm-1，產(chǎn)量水分利用效率最低的為檸條處理，為11.94 kg·hm-1·mm-1，且檸條處理顯著低于羊糞處理和菌料處理(P<0.05)；配施鉀肥處理中，檸條+鉀肥處理顯著低于羊糞+鉀肥處理(P<0.05)。配施鉀肥處理中，檸條+鉀肥處理和羊糞+鉀肥處理的玉米產(chǎn)量水分利用效率高于對(duì)應(yīng)的未配施鉀肥處理(檸條處理和羊糞處理)，差異性分析表明，配施鉀肥處理和未配施鉀肥處理間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

圖5 不同處理玉米產(chǎn)量水分利用效率Fig.5 The yield water use efficiency of maize in different treatments

3 討 論

曲繼松等[29]研究檸條栽培基質(zhì)對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在滴灌條件下檸條基質(zhì)栽培番茄產(chǎn)量增加35%，維生素C含量提高10%，可溶性糖含量提高近0.7%。楊玉畫(huà)等[30-31]通過(guò)檸條木屑與玉米芯培養(yǎng)基配方進(jìn)行篩選及栽培白靈菇，認(rèn)為用檸條、玉米芯組成的復(fù)合培養(yǎng)基代替棉籽殼栽培白靈菇完全可行。劉秉儒等[8]研究以檸條為主要基質(zhì)栽培食用菌的配方篩選，認(rèn)為在以檸條為主要基質(zhì)的栽培料中添加一定比例的玉米芯，可以提高菌種的生長(zhǎng)速度，縮短生產(chǎn)周期，提高生物學(xué)轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)量。也有學(xué)者探討檸條粉基質(zhì)化發(fā)酵腐熟后的品質(zhì)，并認(rèn)為以75%有機(jī)肥+25%化肥和50%有機(jī)肥+50%化肥檸條粉腐熟的基質(zhì)更適合蔬菜作物栽培[3]，以及檸條粉復(fù)配有機(jī)肥作為栽培基質(zhì)對(duì)黃瓜栽培的效應(yīng)，認(rèn)為檸條基質(zhì)粉中添加20%～30%的有機(jī)肥在基質(zhì)物理性狀、黃瓜盛果期功能葉葉綠素含量及光合效率等指標(biāo)方面均表現(xiàn)出良好效果[32]。在本研究中，總體看來(lái)檸條不同還田方式下玉米的生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量無(wú)顯著差異，這可能是由于檸條3種還田方式一定程度上切斷土壤毛管，在降低土壤入滲能力的同時(shí)，也減弱土壤的蒸發(fā)能力，并且秸稈在腐解初期會(huì)消耗大量水分[33]。同時(shí)，僅有一年的試驗(yàn)得出以上結(jié)論，可能與試驗(yàn)時(shí)間較短，腐解率較低[34]有關(guān)，也可能與錦雞兒屬植物對(duì)玉米具有一定的化感作用有關(guān)[5,35]。

光合作用是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，是植物合成有機(jī)物質(zhì)和獲得能量的根本源泉[26]。造成植物光合作用下降的自身因素可以分為氣孔因素和非氣孔因素，其中，氣孔因素指水分脅迫使氣孔導(dǎo)度下降，導(dǎo)致CO2進(jìn)入葉片受阻而使光合速率下降，如果光合速率和氣孔導(dǎo)度變化與胞間CO2體積分?jǐn)?shù)變化的趨勢(shì)一致，說(shuō)明光合速率下降是受氣孔因素限制[36]。本研究中不同處理玉米葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度值隨生育期的變化總體呈降低趨勢(shì)，與胞間CO2體積分?jǐn)?shù)相反，說(shuō)明光合速率下降是受非氣孔因素限制，研究認(rèn)為，在玉米各生育時(shí)期，有機(jī)肥處理會(huì)降低非氣孔因素對(duì)光合作用的限制[11]，具體原因有待進(jìn)一步研究。也有研究表明[37]，檸條不同組織釋放化感物質(zhì)并會(huì)作用于受體植物，抑制其光合作用，使植物葉片凈光合速率、蒸騰速率均明顯低于對(duì)照。

鉀是植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，具有提高光合速率、促進(jìn)物質(zhì)合成等功能，有學(xué)者認(rèn)為配施鉀肥對(duì)春玉米生長(zhǎng)的影響主要表現(xiàn)在生育后期[38]，這與本研究結(jié)果一致，配施鉀肥的處理株高、莖粗、葉面積和葉綠素相對(duì)含量均在T3時(shí)期縮小或大于未配施鉀肥的處理，尤其是葉片水分利用效率，在玉米生長(zhǎng)后期達(dá)到顯著差異。但本研究中配施鉀肥未能顯著提高玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量水分利用效率，這與楊玉玲等[38]的研究結(jié)論基本一致，這可能與研究區(qū)屬富鉀土壤，鉀素在自然供給力相對(duì)較高，幾乎無(wú)作用[39]有關(guān)。

水分利用效率反映植物光合和蒸騰作用的結(jié)果，葉片水分利用效率指水的生理利用效率或蒸騰效率，是作物消耗水分形成干物質(zhì)的基本效率，在其他層次水分利用效率研究中處于基礎(chǔ)地位[40]，為水分利用效率的理論值[41]。產(chǎn)量水平水分利用效率最接近實(shí)際生產(chǎn)，也是研究最多的一個(gè)層次，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的指標(biāo)[42]，但是只具有平均意義，沒(méi)有反映出作物生產(chǎn)與耗水之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系[43]。作物水分利用效率作為節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，但多數(shù)研究多集中在某個(gè)層次上[44]。本研究發(fā)現(xiàn)配施鉀肥的處理葉片水分利用效率在玉米生長(zhǎng)中前期(T1和T2)和產(chǎn)量水分利用效率均高于未配施鉀肥的處理，但無(wú)顯著差異，僅在T3時(shí)期，葉片水分利用效率顯著高于未配施鉀肥的處理。

4 結(jié) 論

檸條不同還田方式下不同處理間各土層土壤體積含水率以及玉米株高、莖粗、葉面積、葉綠素相對(duì)含量和產(chǎn)量均無(wú)顯著差異，配施鉀肥的處理玉米20～100 cm土層土壤體積含水率略高于未配施處理，但無(wú)顯著差異。不同處理玉米葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度值隨生育期的變化總體呈降低趨勢(shì)，與胞間CO2體積分?jǐn)?shù)相反，說(shuō)明在本研究區(qū)內(nèi)光合速率下降是受非氣孔因素限制。在玉米生長(zhǎng)一定時(shí)期后配施鉀肥處理的葉片水分利用效率與未配施鉀肥處理才會(huì)達(dá)到顯著差異，但未能顯著提高玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量水分利用效率。檸條粉和檸條粉+鉀肥處理的產(chǎn)量和產(chǎn)量水分利用效率均相對(duì)于羊糞、菌料、羊糞+鉀肥、菌料+鉀肥處理較低，建議不采取該種還田方式。

致謝：感謝寧夏大學(xué)2012級(jí)和2013級(jí)生態(tài)學(xué)專業(yè)的研究生為本研究所做的基礎(chǔ)工作。

Reference：

[1] 李淑君,李國(guó)旗,王 磊,等.荒漠草原區(qū)不同林齡檸條林物種多樣性研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2014,28(6):82-87.

LI SH J,LI G Q,WANG L,etal.A research on species diversity of artificialCaraganaintermedia forests in desert steppe[J].JournalofAridLandResourcesandEnvironment,2014,28(6):82-87(in Chinese with English abstract).

[2] 溫學(xué)飛,魏耀鋒,呂海軍,等.寧夏檸條資源可持續(xù)利用的探討[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2005,14(5):177-181.

WEN X F,WEI Y F,Lü H J,etal.Survey on sustaining utilization ofCaraganaresource in Ningxia[J].ActaAgriculturaeBoreali-OccidentalisSinica,2005,14(5):177-181(in Chinese with English abstract).

[3] 馮海萍,曲繼松,楊志剛,等.氮源類型與配比對(duì)檸條粉基質(zhì)化發(fā)酵品質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2015,46(3):1-10.

FENG H P,QU J S,YANG ZH G,etal.Effects the type and proportion of nitrogen on fermentation quality ofCaraganapowder for substrate production[J].TransactionsoftheChineseSocietyforAgriculturalMachinery,2015,46(3):1-10(in Chinese with English abstract).

[4] 孫 婧,買(mǎi)買(mǎi)提吐遜·肉孜,曲 梅,等.檸條基質(zhì)理化性質(zhì)和育苗效果研究[J].中國(guó)蔬菜,2011,22(24):68-71.

SUN J,MAIMAITITUXUN·RZ,QU M,etal.Studies on physicochemical property and seedling culture effect ofCaraganaincluded substrates[J].ChinaVegetables,2011,22(24):68-71(in Chinese with English abstract).

[5] 陳 林,楊新國(guó),李學(xué)斌,等.中間錦雞兒莖葉水浸提液對(duì)4種農(nóng)作物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的化感作用[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版),2014,40(1):41-48.

CHEN L,YANG X G,LI X B,etal.Allelopathic effects ofCaraganaintermedia on seed germination and seedling growth of four crops[J].JournalofZhejiangUniversity(Agriculture&LifeScience),2014,40(1):41-48(in Chinese with English abstract).

[6] 曲繼松,郭文忠,張麗娟,等.檸條粉作基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育及干物質(zhì)積累的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(8):291-295.

QU J S,GUO W ZH,ZHANG L J,etal.Influence ofCaragana-straw as nursery substrate on growth and dry matter accumulation of watermelon seedlings[J].TransactionsoftheCSAE,2010,26(8):291-295(in Chinese with English abstract).

[7] 曲繼松,張麗娟,馮海萍,等.混配檸條復(fù)合基質(zhì)對(duì)茄子幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012,21(11):62-67.

QU J S,ZHANG L J,FEND H P,etal.Influence ofCaragana-straw as component of mixed substrate on growth of eggplant seedlings[J].ActaAgriculturaeBoreali-OccidentalisSinica,2012,21(11):62-67(in Chinese with English abstract).

[8] 劉秉儒,宋乃平,蘇建宇,等.以檸條為主要基質(zhì)栽培食用菌的配方篩選研究[J].北方園藝,2012(24):168-170.

LIU B R,SONG N P,SU J Y,etal.Selecting formula for edible fungi usingCaraganaintermedia powder as main cultivation material[J].NorthernHorticulture,2012(24):168-170(in Chinese with English abstract).

[9] 陳 林,楊新國(guó),翟德蘋(píng),等.檸條秸稈和地膜覆蓋對(duì)土壤水分和玉米產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015,31(2)：108-116.

CHEN L,YANG X G,ZHAI D P,etal.Effects of mulching withCaraganapowder and plastic film on soil water and maize yield[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2015,31(2):108-116(in Chinese with English abstract).

[10] 曾希柏,李菊梅.中國(guó)不同地區(qū)化肥施用及其對(duì)糧食生產(chǎn)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,37(3):387-393.

ZENG X B,LI J M.Fertilizer application and its effect on grain production in different counties of China[J].ScientiaAgriculturaSinica,2004,37(3):387-393(in Chinese with English abstract).

[11] 王曉娟,賈志寬,梁連友,等.不同有機(jī)肥量對(duì)旱地玉米光合特性和產(chǎn)量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2012,23(2):419-425.

WANG X J,JIA ZH K,LIANG L Y,etal.Effects of organic fertilizer application rate on leaf photosynthetic characteristics and yield of dryland maize[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2012,23(2):419-425(in Chinese with English abstract).

[12] MIKHA M M,RICE C W.Tillage and manure effects on soil and aggregate associated carbon and nitrogen [J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,2004,68(3):809-816.

[13] FARES A,ABBAS F,AHMAD A,etal.Response of selected soil physical and hydrologic properties to manure amendment rates,levels,and types [J].SoilScience,2008,173(8):522-533.

[14] MOSADDEGHI M R,MAHBOUBI A A,SAFADOUST A.Short-term effects of tillage and manure on some soil physical properties and maize root growth in a sandy loam soil in western Iran [J].SoilandTillageResearch,2009,104(1):173-179.

[15] EGASHIRA K,HAN J L,KARIM A J M S,etal.Evaluation of long-term application of organic residues on accumulation of organic matter and improvement of soil chemical properties in a clay terrace soil of Bangladesh[J].JournaloftheFacultyofAgricultureKyushuUniversity,2003,48(1/2):227-236.

[16] 高菊生,黃 晶,董春華,等.長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤有效養(yǎng)分影響[J].土壤學(xué)報(bào),2014,51(2):314-324.

GAO J SH,HUANG J,DONG CH H,etal.Effects of long term combined application of organic and chemical fertilizers on rice yield and soil available nutrients[J].ActaPedologicaSinica,2014,51(2):314-324(in Chinese with English abstract).

[17] 張玉平,榮湘民,劉 強(qiáng),等.有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)旱地作物養(yǎng)分利用率及氮磷流失的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2013,27(3):44-49.

ZHANG Y P,RONG X M,LIU Q,etal.Effects of combination of organic and inorganic fertilizer on crop nutrient utilization rate,nitrogen and phosphorus loss in dry land[J].JournalofSoilandWaterConservation,2013,27(3):44-49(in Chinese with English abstract).

[18] 杜 偉,趙秉強(qiáng),林治安,等.有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥優(yōu)化化肥養(yǎng)分利用的效應(yīng)與機(jī)理研究.Ⅲ.有機(jī)物料與鉀肥復(fù)混對(duì)玉米產(chǎn)量及肥料養(yǎng)分吸收利用的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2015,21(1):58-63.

DU W,ZHAO B Q,LIN ZH A,etal.Study on the enhancement and mechanism of organic-inorganic compound fertilizer on inorganic fertilizer utilization.III.Effect of potassium sulfate combined with organic material on maize yield and K fertilizer utilization[J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2015,21(1):58-63(in Chinese with English abstract).

[19] 王小林,張歲岐,王淑慶,等.黃土塬區(qū)不同品種玉米間作群體生長(zhǎng)特征的動(dòng)態(tài)變化[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012,32(23):7383-7390.

WANG X L,ZHANG S Q,WANG SH Q,etal.The dynamic variation of maize(SeamaysL.) population growth characteristics under cultivars-intercropped on the Loess Plateau[J].ActaEcologicaSinica,2012,32(23):7383-7390(in Chinese with English abstract).

[20] 強(qiáng)小嫚,周新國(guó),李彩霞,等.不同水分處理下液膜覆蓋對(duì)夏玉米生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(1)：54-60.

QIANG X M,ZHOU X G,LI C X,etal.Effect of liquid film mulching on growth and yield of summer maize under different soil moisture conditions[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2010,26(1):54-60(in Chinese with English abstract).

[21] 李永平,楊改河,馮永忠,等.黃土高原土壤風(fēng)蝕區(qū)玉米起壟覆蓋集水效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(4):59-65.

LI Y P,YANG G H,FENG Y ZH,etal.Catchment effect of ridging and mulching in maize field in soil wind erosion area of Loess Plateau[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2009,25(4):59-65(in Chinese with English abstract).

[22] 劉祖貴,劉戰(zhàn)東,肖俊夫,等.苗期與拔節(jié)期淹澇抑制夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育、降低產(chǎn)量[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(5):44-52.

LIU Z G,LIU ZH D,XIAO J F,etal.Waterlogging at seedling and jointing stages inhibits growth and development,reduces yield in summer maize[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2013,29(5):44-52(in Chinese with English abstract).

[23] 李潮海,李勝利,王 群,等.下層土壤容重對(duì)玉米根系生長(zhǎng)及吸收活力的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,38(8):1706-1711.

LI CH H,LI SH L,WANG Q,etal.A study on maize root growth and activities at different soil layers with special bulk density[J].ScientiaAgriculturaSinica,2005,38(8):1706-1711(in Chinese with English abstract).

[24] RAWSON H M,TURNER N C,BEGG J E.Agronomic and physiological responses of soybean and sorghow crops to water deficits.IV.Photosynthesis,transpiration and water use efficiency of leaves[J].AustralianJournalofPlantPhysiology,1978,5:195-209.

[25] 白 偉,孫占祥,鄭家明,等.虛實(shí)并存耕層提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,30(21):81-90.

BAI W,SUN ZH X,ZHENG J M,etal.Furrow loose and ridge compaction plough layer improves spring maize yield and water use efficiency[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2014,30(21):81-90(in Chinese with English abstract).

[26] 朱先燦,宋鳳斌,徐洪文.低溫脅迫下叢枝菌根真菌對(duì)玉米光合特性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2010,21(2):470-475.

ZHU X C,SONG F B,XU H W.Effects of arbuscular mycorrhizal fungion photosynthetic characteristics of maize under low temperature stress[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2010,21(2):470-475(in Chinese with English abstract).

[27] 蘇 旺,屈 洋,馮佰利,等.溝壟覆膜集水模式提高糜子光合作用和產(chǎn)量[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,30(13):137-145.

SU W,QU Y,FENG B L,etal.Photosynthesis characteristics and yield of broomcorn millet under film mulching on ridge-furrow for harvesting rainwater model in semi-arid region of Northern Shaanxi[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2014,30(13):137-145(in Chinese with English abstract).

[28] 孟凡超,張佳華,郝 翠,等.CO2濃度升高和不同灌溉量對(duì)東北玉米光合特性和產(chǎn)量的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(7):1-14.

MENG F CH,ZHANG J H,HAO C,etal.Effects of elevated CO2and different irrigation on photosynthetic parameters and yield of maize in Northeast China[J].ActaEcologicaSinica,2015,35(7):1-14(in Chinese with English abstract).

[29] 曲繼松,馮海萍,郭文忠,等.檸條粉基質(zhì)栽培對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].長(zhǎng)江蔬菜,2010(2):63-64.

QU J S,FENG H P,GUO W ZH,etal.Effect ofCaraganakorshinskiiKom.powder as substrate culture on tomato yield and quality[J].JournalofChangjiangVegetables,2010(2):63-64(in Chinese with English abstract).

[30] 楊玉畫(huà),李彩萍,聶建軍,等.檸條與玉米芯復(fù)合基質(zhì)配方栽培白靈菇試驗(yàn)[J].食用菌,2011(4):20-22.

YANG Y H,LI C P,NIE J J,etal.The study onCaraganaand corn cob composite matrix formula cultivate Bailing mushroom[J].EdibleMushrooms,2011(4):20-22(in Chinese).

[31] 楊玉畫(huà),李彩萍,聶建軍,等.晉北高寒區(qū)檸條與玉米芯栽培白靈菇技術(shù)研究[J].中國(guó)食用菌,2011,30(4):29-31.

YANG Y H,LI C P,NIE J J,etal.Research onPleurotusnebrodensiscultivation techniques byCaraganamicrophyllaand corncob compound substrate of high cold region in Northern Shanxi[J].EdibleFungiofChina,2011,30(4):29-31(in Chinese with English abstract).

[32] 馮海萍,曲繼松,郭文忠,等.檸條發(fā)酵粉復(fù)配雞糞基質(zhì)對(duì)黃瓜光合指標(biāo)和產(chǎn)量的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,41(4):119-124.

FENG H P,QU J S,GUO W ZH,etal.Effects ofCaragana-straw ferment powder mixed with chicken dung on photosynthetic indexes and yields of cucumber[J].JournalofNorthwestA&FUnivcrsity(NaturalScienceEdition),2013,41(4):119-124(in Chinese with English abstract).

[33] 趙永敢,王 婧,李玉義,等.秸稈隔層與地覆膜蓋有效抑制潛水蒸發(fā)和土壤返鹽[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(23):109-117.

ZHAO Y G,WANG J,LI Y Y,etal.Reducing evaporation from phreatic water and soil resalinization by using straw interlayer and plastic mulch[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2013,29(23):109-117(in Chinese with English abstract).

[34] 吳榮美,王永鵬,李鳳民,等.秸稈還田與全膜雙壟集雨溝播耦合對(duì)半干旱黃土高原玉米產(chǎn)量和土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012,32(9):2855-2862.

WU R M,WANG Y P,LI F M,etal.Effects of coupling film-mulched furrow-ridge cropping with maize straw soil-incorporation on maize yields and soil organic carbon pool at a semiarid loess site of China[J].ActaEcologicaSinica,2012,32(9):2855-2862(in Chinese with English abstract).

[35] 陳 林,李學(xué)斌,王 磊,等.檸條錦雞兒莖葉水浸提液對(duì)4種農(nóng)作物幼苗生理特性的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2013,27(2):164-167.

CHEN L,LI X B,WANG L,etal.Allelopathic effects ofCaraganakorshinskiion four crops seedlings[J].JournalofSoilandWaterConservation,2013,27(2):164-167(in Chinese with English abstract).

[36] WINTER K,SCHRAMM M J.Analysis of stomatal and nons-tomatal components in the environmental control of CO2exchanges in leaves ofWelwitschiamirabilis[J].PlantPhysiology,1986,82:173-178.

[37] 王 冰,陳 林,璩向?qū)?等.檸條不同組織水浸提液對(duì)黑豆幼苗光合特性的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(12):76-81.

WANG B,CHEN L,QU X N,etal.Effects of aqueous extracts of differentCaraganatissues on photosynthetic characteristics of black soybean seedlings[J].GuizhouAgriculturalSciences,2013,41(12):76-81(in Chinese with English abstract).

[38] 楊玉玲,劉文兆,王 俊,等.配施鉀肥、有機(jī)肥對(duì)旱地春玉米光合生理特性和產(chǎn)量的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,18(3):116-121.

YANG Y L,LIU W ZH,WANG J,etal.Effects of potassium and organic fertilizer on photosynthetic physiological characteristics and yield of spring maize in dry lands[J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2009,18(3):116-121(in Chinese with English abstract).

[39] 古巧珍,楊學(xué)云,孫本華,等.長(zhǎng)期定位施肥對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2004,24(3):76-79.

GU Q ZH,YANG X Y,SUN B H,etal.Effects of long-term fertilization on grain yield and quality of wheat[J].JournalofTriticeaeCrops,2004,24(3):76-79(in Chinese with English abstract).

[40] 王會(huì)肖,劉昌明.作物水分利用效率內(nèi)涵及研究進(jìn)展[J].水科學(xué)進(jìn)展,2000,11(1):99-104.

WANG H X,LIU CH M.Advances in crop water use efficiency research[J].AdvancesinWaterScience,2000,11(1):99-104(in Chinese).

[41] 李全起,沈加印,趙丹丹.灌溉頻率對(duì)冬小麥產(chǎn)量及葉片水分利用效率的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(3)：33-36.

LI Q Q,SHEN J Y,ZHAO D D.Effect of irrigation frequency on yield and leaf water use efficiency of winter wheat[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2011,27(3):33-36(in Chinese with English abstract).

[42] 閆 峰.甜高粱種質(zhì)資源評(píng)價(jià)及親緣關(guān)系分析[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2008.

YAN F.Appraisal and studies on genetic relationships of sweet sorghum germplasm resources[D].Beijing:Chinese Academy of Agricultural Sciences,2008(in Chinese with English abstract).

[43] 劉文兆.作物生產(chǎn)、水分消耗與水分利用效率間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系[J].自然資源學(xué)報(bào),1998,13(1):23-27.

LIU W ZH.Dynamic interrelations of crop production,water consumption and water use efficiency[J].JournalofNaturalResources,1998,13(1):23-27(in Chinese with English abstract).

[44] 房全孝,陳雨海,李全起,等.灌溉對(duì)冬小麥水分利用效率的影響研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004,20(4):34-39.

FANG Q X,CHEN Y H,LI Q Q,etal.Effect of irrigation on water use efficiency of winter wheat[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2004,20(4):34-39(in Chinese with English abstract).

(責(zé)任編輯：郭柏壽 Responsible editor:GUO Baishou)

Effect of DifferentCaraganaStraw-returning Manners on Leaf Photosynthetic Characteristics and Water Use Efficiency of Maize in Semi-arid Region

CHEN Lin1, YANG Xinguo1, SONG Naiping1, LI Xuebin1,ZHAI Deping2and LIU Xuedong1

(1. Key Lab for Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystem in North-Western China of Ministry of Education/Breeding Base for State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration of North-western China/Union Research Center for Ecology and Exploitation of Biological Resources in Western China，Ningxia University，Yinchuan 750021，China; 2. School of Ecological and Environmental Sciences, East China Normal University, Shanghai 200241, China)

In order to seek the diversified utilization way ofCaraganaresources, we chosen maize(‘Gannong 118’) as test materials, and set three returning methods forCaraganaintermedia, including powder(CP), sheep manure(SM), and fungus material(FM) ofCaraganaintermedia) , as well as three combined applications of potassium fertilizer(CP+K, SM+K)and FM+K. The photosynthetic and growth characteristics were measured, and the leaf water use efficiency(LWUE) and yield water use efficiency(YWUE) were calculated, the limiting factor(soil moisture) of crop growth at the area was monitored at the same time. The results showed that the soil moisture of 0-100 cm layers in all treatments had no significant difference,but the soil moisture of 20-100 cm layers(August 20 to September 27) in the treatments of adding K fertilizer was higher than those treatments without K fertilizer combination, and more obviously improvement under drought conditions. The leaf photosynthetic rates and stomatal conductance were decreased with the growth periods, but the intercellular CO2concentration was just the opposite. After the growth period, LWUE were higher in the K-added treatments than without K addition treatments,but the yield and YWUE had no significant difference.Considering lower yield and yield water use efficiency of CP and CP+K treatments,Caraganaintermedia powder are not a preferred straw-returning method.

K fertilizer; Returning methods; Maize; Photosynthetic characteristics; Water use efficiency

CHEN Lin, male, assistant research fellow.Research area:the resources and environmental studies in arid and semi-arid region. E-mail：chenlin198388@163.com

SONG Naiping, male, professor. Research area:the study of land use and ecological processes. E-mail：songnp@163.com

2015-11-02

2016-05-09

國(guó)家自然科學(xué)基金(31460123，31460161，41461046)。

陳 林，男，助理研究員，研究方向?yàn)楦珊蛋敫珊档貐^(qū)資源與環(huán)境研究。E-mail：chenlin198388@163.com

宋乃平，男，教授，研究方向?yàn)橥恋乩门c生態(tài)過(guò)程研究。E-mail：songnp@163.com

日期：2016-12-20

S216；S282

A

1004-1389(2017)01-0110-11

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161220.1645.028.html

Received 2015-11-02 Returned 2016-05-09

Foundation item The National Natural Science Foundation of China(No.31460123, 31460161, 41461046)