朱琳，李世清

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地表覆蓋對玉米籽粒氮素積累和干物質(zhì)轉移 “源-庫”過程的影響

朱琳1,2，李世清1,3

（1西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院，陜西楊凌 712100；2秦嶺國家植物園，西安 710061；3西北農(nóng)林科技大學黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè) 國家重點實驗室，陜西楊凌 712100）

【目的】探尋不同覆蓋措施下玉米籽粒氮素積累和物質(zhì)轉移的“源-庫”過程?！痉椒ā恳灾袊鞅秉S土高原典型旱作農(nóng)業(yè)區(qū)春玉米生產(chǎn)體系為對象，通過2年田間試驗，對覆蓋地膜、覆蓋砂礫和不覆蓋3個處理的光能捕獲和土壤溫度進行定位觀測，分析干物質(zhì)累積轉移和氮素的積累，揭示地表覆蓋對“源-庫”過程的影響?！窘Y果】覆膜處理的有效積溫顯著高于不覆蓋處理，與覆砂處理差異不顯著。覆膜處理輻射生產(chǎn)效率顯著高于覆砂處理。覆膜處理的積溫生產(chǎn)效率顯著高于其他處理，其輻射生產(chǎn)效率在2010年與其他處理差異不顯著，但在2011年顯著高于不覆蓋處理，低于覆砂處理。莖+葉鞘的干物質(zhì)轉移量最大，地表覆蓋對轉移干物質(zhì)貢獻率及干物質(zhì)轉移率影響不顯著。覆膜條件下，玉米單穗粒重及單穗粒數(shù)在收獲時均高于其他處理。在吐絲后前30 d，覆膜處理籽粒平均含氮量明顯高于覆砂和不覆蓋處理；灌漿30 d至成熟，處理間籽粒含氮量差異較小，覆膜處理略高于覆砂和不覆蓋。由于籽粒干重差異，覆膜處理籽粒氮累積量顯著高于覆砂處理和不覆蓋處理。覆蓋處理有效提高了果穗上部籽粒氮素累積，其次為中部和下部籽粒；覆膜處理果穗各部分籽粒氮累積量明顯高于覆砂和不覆蓋處理；干物質(zhì)轉移量和轉移干物質(zhì)貢獻率均與單穗粒重和有效積溫呈正相關，達到了顯著水平，而與單穗粒數(shù)、光合有效輻射捕獲量、積溫生產(chǎn)效率及輻射生產(chǎn)效率雖呈正相關，但未達到顯著水平。覆膜通過影響單穗籽粒數(shù)及穗粒干重而增加籽粒干物質(zhì)累積能力，進而促進籽粒氮素累積，增加產(chǎn)量?！窘Y論】覆膜促使源能力和庫容量的協(xié)同增加是玉米增產(chǎn)的根本原因。

地表覆蓋；土壤溫度；光合有效輻射；干物質(zhì)累積轉運；氮素累積；玉米

0 引言

【研究意義】玉米是中國西北黃土高原旱地雨養(yǎng)生產(chǎn)中最主要的糧食作物[1]。然而，玉米經(jīng)常受到早春低溫和干旱的限制而減產(chǎn)或絕收[2]?；谟行У脑鰷睾捅Ｋ饔茫暗[覆蓋和地膜覆蓋普遍應用于中國西北旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[3]，成為旱地作物增產(chǎn)的主要措施[4]，而覆蓋促進旱地玉米增產(chǎn)的機制尚需進一步理解，明確玉米在不同覆蓋措施下的增產(chǎn)機制，對不斷優(yōu)化發(fā)展旱地農(nóng)業(yè)管理措施具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】生育期內(nèi)太陽輻射和溫度顯著影響作物生育進程，進而影響作物產(chǎn)量潛力。王泓霏等[5]在分析邢臺地區(qū)夏玉米與氣候變化關系時發(fā)現(xiàn)，夏玉米生育期內(nèi)太陽輻射降低和溫度升高導致夏玉米生育期縮短，顯著降低夏玉米產(chǎn)量潛力，其中太陽輻射下降對產(chǎn)量下降貢獻達到60%。史建國等[6]認為，花粒期減少太陽輻射，夏玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)累積量、最大灌漿速率均下降，增加光照則有相反的效果。張耀耀等[7]在分析滄州地區(qū)氣候與作物生長關系時發(fā)現(xiàn)，平均日照時數(shù)和太陽輻射減少是降低作物產(chǎn)量潛力的主要原因；同時溫度對作物生長影響復雜，不同時期溫度變化對作物影響不同。陳傳曉等[8]認為同一品種的作物灌漿期活動積溫與籽粒產(chǎn)量呈正相關關系，即活動積溫越高，籽粒產(chǎn)量越高。不同覆蓋措施能夠影響土壤溫度變化，進而影響作物生長發(fā)育及對熱資源的利用狀況。李榮等[9]研究認為，覆膜能夠提高玉米苗期耕層土壤2.4℃。朱琳等[10]研究表明，春玉米生長期間，＞10℃的土壤積溫以出苗階段最低，生殖生長階段次之，營養(yǎng)生長階段最高。覆膜具有明顯增溫效果。王榮堂等[11]認為覆膜能夠降低玉米生殖生長期土壤溫度，這是由于玉米進入生殖生長期后，葉面積增大，導致透過冠層的太陽總輻射減少?？梢酝茢啵材τ衩咨成L階段土壤溫度影響復雜，最終影響玉米籽粒產(chǎn)量。覆砂也能夠提高根際土壤溫度[12]。【本研究切入點】目前，對于地表覆蓋措施對土壤溫度、水分研究較多，而對地表覆蓋如何通過影響溫度、太陽輻射及作物“源-庫”關系而實現(xiàn)增產(chǎn)和籽粒氮素累積尚不明確?！緮M解決的關鍵問題】地表覆蓋對光熱資源捕獲及利用的影響；地表覆蓋對作物籽粒發(fā)育過程、“源-庫”過程及氮素累積的影響。期望通過以上研究進一步揭示地表覆蓋增產(chǎn)機制。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗在中國科學院水利部水土保持研究所長武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站進行。試驗站位于陜西省咸陽市長武縣洪家鎮(zhèn)王東村（北緯35°12′，東經(jīng)107°40′，海拔1 220 m），屬典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，地貌屬高原溝壑區(qū)，地帶性土壤為黑壚土。2010年播前0—20 cm土層土壤有機碳、全氮、有效磷、速效鉀、礦質(zhì)氮、容重和pH分別為8.2 g·kg-1、0.87 g·kg-1、14.4 mg·kg-1、144.6 mg kg-1、28.8 mg·kg-1、1.3 g·cm-3和8.4。試區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，近50年（1960—2009年）平均降水578 mm，其中73%分布于春玉米生長季（5—9月）。年均氣溫9.7℃，5—9月平均氣溫為19.0℃，土壤積溫（GDD＞10℃）為1 398℃，無霜期171 d。

1.2 田間試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，設置不覆蓋（對照，CK）、覆蓋砂石（GM）和覆蓋地膜（FM）3個處理，為定位試驗。GM處理采用粒徑2—4 cm的石子覆蓋小區(qū)全部地表，F(xiàn)M處理采用透明地膜覆蓋整個小區(qū)。每個處理重復3次，小區(qū)面積為56 m2（7 m×8 m）。各處理均采用寬窄行種植方式，寬行為60 cm，窄行為40 cm。試驗用玉米品種為先玉335，播種深度為5 cm，種植密度為65 000株/hm2。

1.3 養(yǎng)分管理

為保證作物各生育階段養(yǎng)分充分供應，施純氮225 kg·hm-2、純磷40 kg·hm-2、純鉀80 kg·hm-2，肥料分別：尿素（含氮量為46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）和硫酸鉀（含K2O 45%）。氮肥分3次施入：基肥與種肥共90 kg·hm-2、拔節(jié)期67.5 kg·hm-2、抽雄期67.5 kg·hm-2；磷、鉀肥作為基肥與種肥播前一次施入。2010和2011年播種日期均是4月28日。各小區(qū)根據(jù)玉米成熟情況逐一收獲，2010年收獲日期是9月26日，2011年收獲日期是9月25日。玉米生育期間水分供應僅來源于天然降雨，無補充灌溉。

1.4 取樣和測產(chǎn)

玉米生育期以RITCHIE等[13]的觀測記錄方法為標準。以吐絲期（R1）為界限，將玉米生育期劃分為營養(yǎng)生長時期（VS，出苗—吐絲）和生殖生長時期（RS，吐絲—成熟）。玉米植株取樣在每個小區(qū)單獨劃出的區(qū)域中進行，在吐絲期（R1）、灌漿期（R3）和生理成熟期（R6）3個生育時期取樣。每次在事先確定的取樣區(qū)連續(xù)取3株，然后隔3株下次再取連續(xù)3株樣，以此類推。玉米整株樣品帶回室內(nèi)按器官分開，測定生物量。生物量采用烘干稱重法測定：將玉米植株樣品置于烘箱中105℃殺青30 min，然后在75℃下烘干至恒重，折算為公頃干物質(zhì)量（kg·hm-2）。以小區(qū)為單位，在玉米生理成熟期進行收獲和測產(chǎn)。收獲每小區(qū)測產(chǎn)區(qū)所劃定的10 m2（2 m×5 m）內(nèi)所有玉米整株。植株各部分和籽粒在75℃下烘干至恒重，獲得生物產(chǎn)量和籽粒干物質(zhì)；按照15.5%含水量折算籽粒干重后計籽粒產(chǎn)量，各處理生物量和產(chǎn)量為3個區(qū)組重復的平均值。

1.5 監(jiān)測指標、測定方法及參數(shù)計算方法

1.5.1 葉面積指數(shù)（LAI）和光能捕獲（PAR） 玉米植株鮮樣帶回室內(nèi)后內(nèi)即刻測量單株葉面積，用卷尺逐一測量每株各片綠葉長度和最大寬度，單葉面積（m2）= 葉長×葉寬×0.75，單株葉面積（m2）為每株單葉面積總和，葉面積指數(shù)（LAI）=單株葉面積（m2）×種植密度（株/hm2）/10000。光合有效輻射捕獲量根據(jù)以下公式計算[14]：

PAR=∑0.5R(1-e-kLAI) （1）

式中，R 為總入射光強（MJ·m-2·d-1）；0.5 代表入射光的50%為光合有效輻射（PAR）；k 為消光系數(shù)，對玉米其值為0.65[15]；LAI為葉面積指數(shù)。

光能生產(chǎn)效率（RPE）為單位面積籽粒干重（g·m-2）與光能有效輻射的捕獲量（MJ·m-2）的比值。

1.5.2 土壤溫度測定 采用地溫計測定各小區(qū)每日5 cm處土壤溫度。每日最低土壤溫度于7：00—7：30記錄，每日最高地溫于14：30—15：00記錄。土壤有效積溫（TT，℃）根據(jù)下列公式計算[16]：

TT=∑(Tmean-Tbase) （2）

式中，Tbase為基礎有效溫度，對于玉米而言其值為10℃[17]；Tmean為日平均土壤溫度，是兩次地溫測定的平均值。當Tmean＜Tbase時土壤有效積溫記為0℃[18]。

土壤積溫生產(chǎn)效率（TPE）為籽粒干物質(zhì)（kg·hm-2）與TT（℃）的比值。

1.5.3 營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉運

營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉移量=干物質(zhì)最大時期干物質(zhì)量-完熟期干物質(zhì)量；

營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉移率=干物質(zhì)轉運量/干物質(zhì)最大時期干物質(zhì)量×100%；

營養(yǎng)器官轉移貢獻率=干物質(zhì)轉移量/完熟時期籽粒干物質(zhì)量×100%。

1.5.4 籽粒生長過程測定 在到達玉米吐絲期時（R1，小區(qū)內(nèi)50%的植株果穗出現(xiàn)花絲），每個小區(qū)選取并掛牌標記代表性果穗40個，用于籽粒生長過程監(jiān)測。自吐絲后10 d至生理成熟，每5—6 d取樣一次[19]，每次每個小區(qū)隨機取3個掛牌標記的完整果穗（帶苞葉）。果穗從植株上取下立即裝入遮光塑料袋中，帶回室內(nèi)立刻放入隔熱絕緣箱內(nèi)進行籽粒剝離和測量。籽粒剝下后立即稱取鮮重，記錄果穗上、中、下各部分籽粒數(shù)量，75℃烘干至恒重后稱取干重（g），凱氏定氮法測定籽粒氮素含量。

1.6 統(tǒng)計分析

處理間差異采用單因素方差分析（ANOVA），樣本間差異采用最小顯著差法（LSD）進行，設置顯著性水平為＜0.05。

2 結果

2.1 地表覆蓋對玉米生殖生長期光熱資源捕獲的影響

不同處理葉面積指數(shù)在玉米不同生育階段顯著不同（圖1）。覆膜處理玉米葉面積指數(shù)增長最快，其峰值到達時間明顯早于不覆蓋和覆砂處理。在生殖生長階段，覆砂能夠有效緩解葉片衰老和葉面積指數(shù)下降，葉面積指數(shù)保持在相對較高水平；覆膜處理玉米葉片衰老速率最快，從而導致葉面積指數(shù)下降幅度最大。

從表1看出，地表覆蓋顯著影響植物獲得的有效積溫及光合有效輻射捕獲量。與不覆蓋相比，地表覆蓋顯著提高了有效積溫及光合有效輻射捕獲量，覆膜和覆砂處理有效積溫差異不顯著，但覆膜處理的光合有效輻射捕獲量顯著高于覆砂處理。

2.2 地表覆蓋對玉米生殖生長期光熱資源生產(chǎn)效率的影響

從表2看出，地表覆蓋影響玉米生殖生長期對光熱資源的利用。覆膜處理積溫生產(chǎn)效率在2年內(nèi)分別為14.25和19.64 kg·hm-2·℃-1，顯著高于覆砂和不覆蓋處理；覆砂處理與不覆蓋處理在2010年差異不顯著，但2011年顯著高于不覆蓋處理，低于覆膜處理。覆膜處理輻射生產(chǎn)效率在2010年為12.36 g·MJ-1，與不覆蓋和覆砂處理差異不顯著，在2011年覆膜處理與覆砂處理輻射生產(chǎn)效率分別為11.07和12.36 g·MJ-1，均顯著高于不覆蓋處理，但覆膜處理低于覆砂處理。

表1 不同地表覆蓋在生殖生長期的有效積溫、光合有效輻射捕獲量

CK、GM和FM分別表示不覆蓋、覆砂和覆膜；同一年份同一列小寫字母表示顯著水平達到5%。表2同

CK, GM and FM stand for no mulching, gravel mulching and plastic film mulching. Different lowercase within a column in the same year mean significant difference among treatments at the 5% level. The same as Table 2. TT for the effective accumulated temperature. PAR for photosynthetically active radiation

圖1 2010和2011地表覆蓋對葉面積指數(shù)（LAI）的影響

表2 不同地表覆蓋處理生殖生長期的積溫生產(chǎn)效率和輻射生產(chǎn)效率

2.3 地表覆蓋對玉米生殖生長期干物質(zhì)轉運的影響

從表3看出，不同器官干物質(zhì)轉移量、干物質(zhì)轉移率及轉移干物質(zhì)貢獻率不同。整體以莖+葉鞘的干物質(zhì)轉移量最大，為681—1 521 kg·hm-2，干物質(zhì)轉移率在試驗的2年均表現(xiàn)為莖+葉鞘大于穗軸+苞葉。

從地表覆蓋看，地表覆蓋對轉移干物質(zhì)貢獻率及干物質(zhì)轉移率影響不顯著。在2011年，覆膜顯著提高了干物質(zhì)轉移量，為2 477 kg·hm-2，在2010年則地膜覆蓋效果不顯著。

表3 地表覆蓋對春玉米生殖生長期干物質(zhì)轉運的影響

CK、GM和FM分別表示不覆蓋、覆砂和覆膜；同一年份同一行小寫字母表示顯著水平達到5%

CK, GM and FM stand for no mulching, gravel mulching and plastic film mulching. Different lowercase within a row in the same year mean significant difference among treatments at the 5% level

2.4 地表覆蓋對生殖生長期玉米籽粒生長發(fā)育和氮素累積的影響

從圖2看出，2年內(nèi)在玉米生殖生長期單穗粒重隨玉米生育進程推進而增加，而單穗粒數(shù)呈相反變化趨勢。玉米籽粒單穗粒重生長發(fā)育呈“S”型，先緩慢增加，后迅速增加，然后增加速度趨于平緩；玉米籽粒單穗粒數(shù)先迅速下降，后逐漸趨于穩(wěn)定。

覆膜條件下，玉米單穗粒重及單穗粒數(shù)在收獲期時均高于不覆蓋和覆砂處理。玉米單穗粒重在吐絲后28 d前（2010年）、35 d前（2011年）低于不覆蓋和覆砂處理，在吐絲后約58 d（2010年和2011年）達到最大值，雖然最大值出現(xiàn)時間晚于其他處理，但重量高于其他處理。覆砂處理在收獲期的單穗粒重及單穗粒數(shù)均介于3個處理中間，變化趨勢和覆膜處理相同，單穗粒重分別在吐絲后48 d（2010年）、56 d（2011年）后增長速度放緩，單穗粒數(shù)分別在吐絲后18 d（2010年）、25 d（2011年）后下趨于穩(wěn)定。不覆蓋處理玉米單穗粒重分別在吐絲后28 d（2010年）、35 d（2011年）到達最大值，在達到最大值之前均高于其他處理（2010年）或與其他處理持平（2011年）；單穗粒數(shù)兩年內(nèi)均低于其他兩個處理，分別在吐絲后22 d（2010年）、26 d（2011年）后下降速度放緩。

CK、GM和FM分別表示不覆蓋、覆砂和覆膜。下圖同

如圖3所示，吐絲后10 d各處理籽粒含氮量逐漸下降，到吐絲后30 d趨于平穩(wěn)。2010年，在吐絲后前30 d，覆膜處理籽粒平均含氮量明顯高于覆砂和不覆蓋處理。灌漿30 d至成熟，處理間籽粒含氮量差異較小，覆膜處理略高于覆砂和不覆蓋；2011年，覆膜處理籽粒含氮量明顯高于覆砂和不覆蓋處理，至吐絲后40 d時各處理籽粒含氮量無明顯差異。2010年吐絲后的前50 d各處理籽粒含氮量持續(xù)上升，隨后趨于平穩(wěn)。由于籽粒干重差異，覆膜處理籽粒氮累積量顯著高于覆砂處理，覆砂處理顯著高于不覆蓋處理。2011年覆蓋處理吐絲后的前60 d籽粒氮累積量持續(xù)上升，隨后趨于平穩(wěn)，覆膜處理的籽粒氮累積量與2010年相同，顯著高于覆砂處理，覆砂處理顯著高于不覆蓋處理。不覆蓋處理由于未成熟，未出現(xiàn)拐點，各處理籽粒氮累積量總體低于2010年。

果穗各部分籽粒氮累積量測定表明（圖4），各處理上部粒氮累積量明顯低于中、下部籽粒，2010年吐絲后25 d至成熟，覆蓋處理各部分籽粒氮累積量逐漸高于不覆蓋處理，表現(xiàn)為上部＞中部＞下部，說明覆蓋處理有效提高了果穗上部籽粒氮素累積，其次為中部和下部籽粒；覆膜處理果穗各部分籽粒氮累積量明顯高于覆砂和不覆蓋處理。2011年各處理果穗各部分籽粒氮累積量均小于2010年，處理間差異與2010年相似，覆膜處理對籽粒氮累積量的促進作用更加明顯。

2.5 干物質(zhì)轉移與庫源的相關關系

從表4和表5可以看出，干物質(zhì)轉移量和轉移干物質(zhì)貢獻率均與單穗粒重和有效積溫呈正相關，達到了顯著水平，而與單穗粒數(shù)、光合有效輻射捕獲量、積溫生產(chǎn)效率及輻射生產(chǎn)效率雖呈正相關，但未達到顯著水平。

2.6 地表覆蓋對產(chǎn)量和生物量的影響

2010和2011年收獲期總生物量和籽粒產(chǎn)量見表6。與不覆蓋相比，覆蓋處理均顯著增加了總生物量和籽粒產(chǎn)量。覆膜增產(chǎn)效果優(yōu)于覆砂：2010 年砂礫和地膜覆蓋分別增加生物量 10.5%和 21.0%，2011 年分別增加 40.6%和 30.5%。同樣，2010 年籽粒產(chǎn)量分別增加 17.0%和 28.3%，2011 年分別增加 70.2%和 87.5%。對于兩種覆蓋措施而言，兩年間的生物量和產(chǎn)量基本一致。對于不覆蓋處理而言，氣溫相對較低的 2011 年玉米生物量和籽粒產(chǎn)量均顯著低于氣溫相對較高的 2010 年。

圖3 2010和2011地表覆蓋對生殖生長期玉米單穗籽粒含氮量和氮累積量的影響

圖4 2010和2011地表覆蓋對生殖生長期玉米穗各部位籽粒氮累積量的影響

表4 干物質(zhì)轉移與庫的相關系數(shù)

同一列*表示顯著水平達到5%；**表示顯著水平達到了1%

*within a row mean significant difference among treatments at the 5% level; **within a row mean significant difference among treatments at the 1% level

表5 干物質(zhì)轉移與源的相關系數(shù)

*表示顯著水平達到5% *Significant difference among treatments at the 5% level. TUE for accumulated temperature use efficiency and RUE for radiation use efficiency

表6 不同處理下的總生物量和籽粒產(chǎn)量

表中數(shù)字表示平均值±標準差（=3），字母表示每年每列數(shù)值的多重比較顯著性差異（＜0.05）

Values are given as mean ± standard error (=3). Values followed by different letters within a column in each year are significantly different (＜0.05) by least significant differences of Duncan’s new multiple range test

3 討論

“源”能力是指植株的干物質(zhì)同化能力，取決于植株冠層的大小[20]。覆蓋措施能顯著促進植株生長，較大的冠層（特別是葉面積指數(shù)）使其具有較強的“源”能力。“庫”強是指籽粒儲存同化物的潛在能力，包括籽粒數(shù)量和含水量等[21]。穗粒數(shù)是決定“庫”強的首要因子[22]，其大小決定于吐絲前后植株的生長速率[23]和環(huán)境狀態(tài)[24-25]。吐絲后籽粒的退化程度直接決定于吐絲后植株生長速率的下降幅度[26]。本研究表明，砂礫和地膜覆蓋均能顯著促進玉米植株生長發(fā)育，同時提前到達的吐絲期植株具有更適宜環(huán)境條件。強壯的植株和適宜的環(huán)境資源使其單穗粒數(shù)顯著高于不覆蓋處理。

光合有效輻射作為植物生長所需氣候因子，在一定程度上可以影響作物產(chǎn)量[27]。孫本普等[28]認為，覆膜能夠促使作物充分利用太陽輻射能，增加地表和耕層土溫，增加有效積溫。在本研究中，地表覆蓋顯著提高了春玉米冠層捕獲太陽輻射，其中覆膜效果最佳，兩年內(nèi)太陽輻射捕獲量分別為937和1 022 MJ·m-2，地表覆砂處理分別為825和831 MJ·m-2，不覆蓋處理分別為720和591 MJ·m-2。在本研究中，覆膜處理土壤積溫為813和576℃，覆砂處理土壤積溫為819和575℃，兩者相差不顯著，但顯著高于不覆蓋處理（分別為751和459℃）。

在本研究中，地表覆蓋對土壤積溫生產(chǎn)效率影響顯著，覆膜土壤積溫生產(chǎn)效率兩年分別為14.25和19.64 kg·hm-2·℃-1，覆砂處理分別為12.91和17.86 kg·hm-2·℃-1，不覆蓋處理分別為12.02和13.14 kg·hm-2·℃-1，處理間差異顯著，說明地膜覆蓋有利于促進土壤積溫生產(chǎn)效率。地表覆蓋對輻射的生產(chǎn)效率的作用不顯著，覆膜處理輻射生產(chǎn)效率兩年分別為12.36和11.07 g·MJ-1，覆砂處理分別為12.81和12.36 g·MJ-1，不覆蓋處理分別為12.54和10.20 g·MJ-1。

馬青枝等[29]認為覆膜會顯著提高籽粒灌漿速率，玉米百粒干重提高0.6 g，比不覆膜提高20%。本研究發(fā)現(xiàn)，各營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉移量對覆蓋措施沒有顯著響應，且沒有明顯變化規(guī)律。因此，覆膜主要通過提高籽粒自身干物質(zhì)累積能力來提高籽粒產(chǎn)量。在本研究中，覆膜顯著提高了玉米單穗粒數(shù)。隨著玉米生長，到灌漿后期，覆膜玉米單穗粒重顯著高于覆砂和不覆蓋處理。這說明覆膜通過單穗籽粒數(shù)及穗粒干重以提高籽粒自身干物質(zhì)累積能力，進而促進籽粒對氮素吸收，提高氮素利用效率，從而提高產(chǎn)量。通過相關分析，發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)轉移量及轉移干物質(zhì)對籽粒貢獻率與單穗粒重呈正相關，且達到了顯著水平；與單穗粒數(shù)呈正相關。這說明覆膜促進源能力和庫容量的協(xié)同增加是玉米增產(chǎn)的根本原因。同時，干物質(zhì)積累和轉移促進了籽粒對氮素的吸收和利用，對改善玉米籽粒品質(zhì)有益。

4 結論

地膜和砂礫覆蓋能夠顯著提高土壤溫度，增加光能捕獲和利用，加快玉米營養(yǎng)生長期植株冠層的生長發(fā)育速度。因此，覆蓋有效促進了干物質(zhì)積累，從而獲得較高的生物量、籽粒產(chǎn)量和資源生產(chǎn)效率。與傳統(tǒng)的砂礫覆蓋措施相比，覆膜更能夠提高玉米冠層捕獲的太陽能輻射量及土壤有效積溫量，同時提高土壤有效積溫的生產(chǎn)效率，以此擴大玉米干物質(zhì)的“源”。覆膜更能通過提高籽粒自身干物質(zhì)累積能力，即通過增加籽粒數(shù)擴大玉米自身庫容?！霸?庫”能力的協(xié)同增加是覆蓋提高玉米籽粒產(chǎn)量關鍵。同時，“源-庫”的協(xié)同提升促進了籽粒氮素累積，對進一步提高玉米品質(zhì)發(fā)揮了積極作用。干物質(zhì)轉移量極顯著地影響單穗粒重。

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（責任編輯 李云霞）

Effect of Soil Surface Mulching on the Maize Source-Sink Relationship of Nitrogen Accumulation and Dry Matter Transfer

ZHU Lin1,2, LI ShiQing1, 3

(1College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi;2Qinling National Botanical Garden, Xi’an 710061;3State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on Loess Plateau, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi)

【Objective】A field study on dryland spring maize in three treatments was conducted to explore the source-sink relationship between nitrogen accumulation and dry matter transfer in different mulching treatments on the Changwu Tableland of the Loess Plateau in northwest China. 【Method】The light energy capture and soil temperature in treatments of plastic film mulching, gravel mulching, and no mulching (CK) were observed, and dry matter accumulation and nitrogen accumulation were analyzed through two years.【Result】The effective accumulated temperature of the plastic film mulching was significantly higher than that of the CK treatment, but no significant differences compared with gravel mulching treatment. The radiation utilization efficiency of the plastic film mulching treatment was significantly higher than that of the other treatments. The accumulated temperature production efficiency of plastic film mulching treatment was significantly higher than that of other treatments, the difference of its radiation production efficiency with other treatments was not obvious in 2010, and however, its radiation production efficiency was significantly higher than that of CK treatment and lower than that of gravel mulching treatment in 2011. The dry matter transfer amount of stem and leaf sheath reached the maximum. The contribution rate of soil surface mulching to dry matter transfer and its impacts on dry matter transfer rate were not significant. At reproductive growth stage, the single grain weight of corn grain increased with growth of corn. However, the number of single grain decreased instead. Under the condition of plastic film mulching, the weight and number of single grain in harvest time were higher than that in other treatments. Within 30 days after silking, the average nitrogen content of corn grain in plastic film mulching was significantly higher than that in gravel mulching and CK treatments; within 30 days after grain filling and up to mature period, the difference of nitrogen content in corn grains was not significant and the nitrogen content in plastic film mulching treatment was slightly higher than that in gravel mulching and CK treatments. As the difference in dry weight of corn grains, the nitrogen accumulation amount in plastic film mulching was significantly higher than the that in grave mulching and CK treatments. The mulching treatment had effectively increased the nitrogen accumulation of grains in upper, middle and lower parts of corn ear; the nitrogen accumulation amount of grains in each parts of corn ear in plastic film mulching treatment was significantly higher than that in gravel and CK treatments. The dry matter transfer amount and contribution rate to dry matter transfer were positively related to the volume and weight of single grain and effective accumulated temperature, which reached at a significant level; however, although the dry matter transfer amount and contribution rate to dry matter transfer were positively related to the number of single grain, the fractional interception of photosynthesis active radiation and production efficiency of accumulated temperature and radiation, it did not reach at a significant level. The plastic film mulching increased the dry matter accumulation capacity based on the number of single grains, and dry weight of ear grain to facilitate nitrogen accumulation of corn grains, improve the nitrogen use efficiency and increase production.【Conclusion】The plastic mulching promoted the accumulation of nitrogen and improved the utilization efficiency of nitrogen, thus improved the yield of maize on the Loess Plateau.

soil surface mulching; soil temperature; photosynthesis active radiation; dry matter accumulation and transfer; nitrogen accumulation; maize

2017-03-28；接受日期：2017-05-02

國家自然科學基金（31270553）、國家重點基礎研究發(fā)展計劃（2009CB118604）、國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201103003）

朱琳，E-mail：45387922@qq.com。通信作者李世清，Tel：029-87016171；E-mail：sqli@ms.iswc.ac.cn