【目的】提出一种优化模型精度的机器学习网格搜索方法,解决滴灌玉米光合响应曲线模型参数确定难、精度低等问题,为滴灌玉米光合生理机制及光合响应特征提供新思路。【方法】2017年和2018年以宁夏玉米主栽品种(TC19)为试验材料,设置6个施钾水平(0(K0)、90 kg·hm~(-2)(K1)、180 kg·hm~(-2)(K2)、270 kg·hm~(-2)(K3)、360 kg·hm~(-2)(K4)、450 kg·hm~(-2)(K5)),使用Li-6400XT光合仪测定不同钾肥水平下玉米吐丝期光响应曲线。运用机器学习网格搜索法和非线性回归分析法对基于直角双曲线修正模型的光响应曲线进行拟合。选取决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)及平均绝对误差(MAE)对模型精度进行评价。【结果】在玉米吐丝期,叶片光合参数Pn、Tr和Gs随施钾量的增加呈先增大后减小的趋势。拟合评价结果表明,在K0和K1处理下机器学习方法计算效果优于传统方法,R2均大于0.991,RMSE均小于1.487,MAE均小于1.350。在K2—K5处理下,2种方法拟合效果相当,R2均大于0.993,RMSE均小于0.952、MAE均小于0.860。最优拟合方法(网格搜索法)对光响应特征参数计算结果表明,α、Pnmax、Rd、LSP和LCP的变化趋势与其光合参数相似。在施钾量为360 kg·hm~(-2)(K4)时,各光响应特征参数均达到最大,在450 kg·hm~(-2)(K5)时出现光抑制现象。【结论】基于机器学习的网格搜索法可准确地拟合宁夏滴灌玉米光响应特征,且施钾量为360 kg·hm~(-2)时玉米光合性能达到最佳。

旨在研究不同磷钾肥施用方法对东北半干旱区滴灌玉米生长发育、磷钾养分吸收和利用及产量的影响，明确滴灌玉米磷钾滴施时期和次数，为东北半干旱区玉米磷钾滴灌施肥技术提供理论依据。2018—2019年在吉林松原，以翔玉998为试验材料，设置P0(不施磷处理)、K0(不施钾处理)、P1(磷肥100%基施、钾肥50%基施，50%钾肥分3次追施)、K1(钾肥100%基施、50%磷肥基施，50%磷肥分4次追施)、P1K1(磷钾肥100%基施处理)和P4K3(50%磷钾肥基施，剩余50%磷肥分4次追施、50%钾肥分3次追施)6个处理。结果表明：磷肥分次滴施(P4K3)处理与P1相比，玉米产量提高4.2%,成熟期干物质积累量提高6.8%(P<0.05),花后磷素积累增加33.3%(P<0.05),显著提高磷肥当季回收率21.6百分点和磷肥农学效率28.5%。钾肥分次滴施(P4K3)处理与钾肥一次基施(K1)处理相比，玉米产量提高3.5%,成熟期干物质积累量提高5.1%(P<0.05),钾肥当季回收率和钾肥农学效率分别显著提高了14.9百分点和53.5%;磷钾分次滴施处理与磷钾一次性基施相比，玉米产量提高5.0%,花后磷素吸收量增加26.3%,磷肥当季回收率和农学效率分别提高19.5百分点和32.6%;钾肥当季回收率和农学效率分别提高15.2百分点和95.5%。在滴灌条件下，磷钾肥分次滴施不仅有利于提高玉米产量，还可以促进花后养分吸收、提高养分利用率。综合考虑，磷钾分次滴施(P4K3)处理是较为适宜大田生产的滴灌施肥技术。

【目的】明确等灌溉量膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长、产量及水分利用效率的影响。【方法】以郑单958为研究对象，于2015—2021年进行田间试验，通过管式水分仪测定窄行、根区和宽行下0—50 cm土层水分含量，研究膜下滴灌与细流沟灌对土壤水分分布状况及其对玉米株高、叶面积指数、叶绿素含量、生物量、产量、水分利用效率等的影响。【结果】膜下滴灌优先补充窄行和根区的土壤水分，而细流沟灌优先补充宽行表层的土壤水分。而玉米耗水主要集中在0—30 cm土层范围内，膜下滴灌的窄行和根区0—30 cm土层水分含量均高于细流沟灌；随着土层深度增加灌溉对土壤含水量的影响减小，40—50 cm土层水分动态受灌溉方式影响较小。膜下滴灌较细流沟灌可显著促进玉米在开花期和成熟期的生长，提高叶面积指数。开花期膜下滴灌玉米的株高和叶面积指数较细流沟灌平均增加4.3%和8.3%，成熟期平均增加4.9%和15.1%。开花期和成熟期玉米总生物量均为膜下滴灌>细流沟灌处理，开花期增加12.2%，成熟期增加11.5%。膜下滴灌处理的玉米干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对籽粒贡献率均显著高于细流沟灌处理，分别增加17.8%、3.8%和3.5%。膜下滴灌显著提高玉米产量和灌溉水利用效率，平均增产14.4%，灌溉水利用效率平均提高14.6%。【结论】在等灌量条件下，膜下滴灌增加玉米根区水分含量，促进玉米生长，有利于玉米干物质积累及转运，提高产量，实现节水增效；较细流沟灌平均增产2 131.68 kg·hm-2，灌溉水利用效率提高8.8%—24.1%。因此膜下滴灌是北疆玉米种植的高产高效灌溉方式。

为探究灌溉方式、灌溉水平和品种对玉米水分利用效率及产量的定量影响，基于中国知网及Web of Science，以“玉米”、“滴灌”、“水分利用效率/产量”等为主题检索词，检索到2000-01-01—2020-12-31发表的110篇文献，并根据已定筛选标准，最终纳入21篇文献的94组相关数据进行Meta-Analysis。结果表明：1）以灌溉量为40%～60%的作物需水量（ETc）为对照，与60%～80%、100%～120%和120%～140%的ETc相比，灌溉量为80%～100%ETc时，玉米水分利用效率的效应值最高，标准均值差SMD=2.83(P0.05);2）灌溉量在80%～100%ETc的水平下，以滴灌为对照，畦灌、沟灌和漫灌的玉米水分利用效率的合并效应值SMD=-4.55(P<0.05)。因此，建议在灌溉区域采用滴灌灌溉方式，能够增产节水。水分利用效率能提高45.5%，产量能提高13.4%。同时使滴灌水平控制在80%～100%ETc下，节水增产的效果更优。

为探讨玉米应对不同滴灌定额的生理响应机制，在控制条件下开展2 a池栽试验，以2个具有耐旱性差异的玉米品种为材料，设置CK1(耐旱型品种、500 mm)、T1(耐旱型品种、350 mm)、T2(耐旱型品种、200 mm)、CK2(干旱敏感型品种、500 mm)、T3(干旱敏感型品种、350 mm)和T4(干旱敏感型品种、200 mm)6个处理，分析玉米叶片光合、叶绿素荧光、光合响应特性及籽粒灌浆特性、籽粒中激素含量、淀粉合成酶活性、产量的变化。结果显示，随滴灌定额减少玉米R3期叶片净光合速率(Pn)等4项光合参数、光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)等4项叶绿素荧光参数均呈下降趋势，气孔限制百分率(Ls)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势。玉米叶片表观量子效率(AQE)等10项光合响应相关参数均随滴灌定额减少而下降，CK1、T1与CK2处理光补偿点(LCP)与光饱和点(LSP)、CO_2补偿点(CCP)与CO_2饱和点(CSP)间差值范围较其他处理大。籽粒灌浆速率在开花后25 d达到峰值，T2和T4处理较CK1和CK2处理显著下降。随滴灌定额减少籽粒中细胞分裂素(CTK)、生长素(IAA)含量下降，脱落酸(ABA)含量增加。T2和T4处理籽粒中酸性蔗糖转化酶、蔗糖合酶、淀粉合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性均较CK1和CK2处理显著下降。玉米产量随滴灌定额减少而显著下降，T1处理较CK1处理仅下降3.45%～4.51%。T1处理与CK1和CK2处理在上述指标间均无显著差异。采用T1处理的玉米叶片仍能维持光合性能和光系统Ⅱ结构，增强叶片对光与CO_2适应能力，玉米籽粒相关激素含量和淀粉合成相关酶活性增加，有效调控了籽粒生长发育及灌浆进程，玉米产量及其构成因素均表现较佳。

[目的]本研究旨在探寻玉米对不同滴灌模式的生理响应机制，寻求滴灌方式与滴灌定额之间的优化方案，为半干旱区玉米节水高效生产提供理论依据。[方法]利用可移动式防雨棚进行2年的小区试验，以‘富民985’为试验材料，设置地上滴灌与浅埋滴灌2种滴灌方式，玉米全生育期300、400和500 mm 3个滴灌定额，即地上滴灌–300 mm（T1）、地上滴灌–400 mm（T2）、地上滴灌–500 mm（T3）、浅埋滴灌–300 mm（T4）、浅埋滴灌–400 mm（T5）和浅埋滴灌–500 mm（T6）6个处理，研究不同滴灌模式对玉米光合特性、叶绿素荧光特性、叶片氮代谢酶活性、根系伤流强度及产量的影响。[结果]与T1、T2和T4处理相比，T3、T5和T6处理玉米大喇叭口期（V12）、吐丝期（R1）和灌浆期（R3）叶片的净光合速率（P_(n)）、气孔导度（G_(s)）、胞间二氧化碳浓度（C_(i)）、蒸腾速率（T_(r)）、水分利用效率（WUE）、表观叶肉导度（AMC）、光系统Ⅱ最大光合效率（F_(v)/F_(m)）、光系统Ⅱ实际光合效率（Φ_(PSII)）、电子传递效率（ETR）、光化学淬灭系数（qP）增加，气孔限制百分率（L_(s)）和非光化学猝灭系数（NPQ）下降。不同滴灌模式条件下，T3、T5和T6处理玉米叶片的谷氨酰胺合成酶（GS）活性、根系伤流强度均呈增加趋势，谷氨酸脱氢酶（GDH）活性呈下降趋势，且产量显著高于T1、T2和T4处理，但T3、T5和T6处理间无显著性差异。[结论]采用浅埋滴灌–全生育期400 mm滴灌定额（T5处理）的滴灌模式的玉米在根系伤流强度、叶片氮代谢酶活性、光合特性、叶绿素荧光特性及产量形成等方面均表现较佳，获得了节水与高产的双重目的。

[目的]本研究旨在探寻玉米对不同滴灌模式的生理响应机制，寻求滴灌方式与滴灌定额之间的优化方案，为半干旱区玉米节水高效生产提供理论依据。[方法]利用可移动式防雨棚进行2年的小区试验，以玉米品种‘富民985’为试验材料，设置地上滴灌与浅埋滴灌2种滴灌方式，玉米全生育期300、400和500 mm 3个滴灌定额，即地上滴灌-300 mm(T1)、地上滴灌-400 mm(T2)、地上滴灌-500 mm(T3)、浅埋滴灌-300 mm(T4)、浅埋滴灌-400 mm(T5)和浅埋滴灌-500 mm(T6)6个处理，研究不同滴灌模式对玉米光合特性、叶绿素荧光特性、叶片氮代谢酶活性及根系伤流强度的影响。[结果]与T1、T2和T4处理相比，T3、T5和T6处理玉米大喇叭口期(V12)、吐丝期(R1)和灌浆期(R3)叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间二氧化碳浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)、表观叶肉导度(AMC)、光系统Ⅱ最大光合效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ实际光合效率(Φ_(PSⅡ))、电子传递效率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)增加，气孔限制百分率(L_s)和非光化学猝灭系数(NPQ)下降。不同滴灌模式条件下，T3、T5和T6处理玉米叶片的谷氨酰胺合成酶(GS)活性、根系伤流强度均呈增加趋势，且显著高于T1、T2和T4处理，但谷氨酸脱氢酶(GDH)活性呈下降趋势。[结论]采用浅埋滴灌-全生育期400 mm滴灌定额(T5处理)的滴灌模式的玉米在根系伤流强度、叶片氮代谢酶活性、光合特性、叶绿素荧光特性等方面均表现较佳，获得了节水与高产的双重目的。

对滴灌条件下麦行间套播的夏玉米水肥耦合效应进行了田间试验。结果表明，套播夏玉米全生育期耗水量保持在4800m3·hm－2，施氮（折纯N）、磷（P2O5）肥量分别保持在175kg·hm－2和145kg·hm-2水平时，可获取9450kg·hm－2以上产量，水生产效益超过1．9kg·m－2，显示出较好的节水增收效益。

为探索密植玉米群体茎秆质量改善，抗倒伏能力提高的技术途径和措施，大田滴灌条件下研究了不同肥料配施对夏玉米生长发育及与茎秆质量、抗倒伏相关的农学性状和力学性状的影响。试验设置５个肥料配施处理：仅施氮肥（Ｎ）、氮配施磷肥（Ｎ＋Ｐ）、氮配施钾肥（Ｎ＋Ｋ）、氮配施４种微肥（Ｎ＋４Ｍ）、氮配施磷钾和４种微肥（Ｎ＋Ｐ＋Ｋ＋４Ｍ），并以传统施肥方式（全部肥料一次性底施）为对照（ＣＫ）。结果表明，与传统施肥相比，滴灌配施钾肥显著增加了玉米干物质积累量和籽粒产量，各器官干物质积累分配模式也得以优化，同时控制株高和重心高度、缩短基部节间、增加基部节间的直径、干质量从而使单位长度干质量显著增加。玉米茎秆的抗弯曲力、．．．

【目的】定量评价滴灌均匀系数和土壤空间变异对春玉米产量的影响。【方法】在华北平原砂质壤土上进行4年田间尺度的春玉米滴灌试验,2009及2010年试验中滴灌均匀系数(Cu)设置0.66、0.81和0.99 3个水平,灌水量设置灌溉需水量的50%、75%和100%3个水平;2011及2012年试验中滴灌均匀系数(Cu)设置0.59、0.80和0.97 3个水平,施氮量设置0、120和210 kg·hm-2 3个水平。分别用经典方差分析模型(ANOVA)和空间效应模型(SP)对春玉米产量数据进行拟合。【结果】ANOVA模型表明,均匀系数、灌水量及施氮量对春玉米产量的影响均不显著;而考虑了土壤空间变异...

【目的】针对东北半干旱区覆膜滴灌玉米生产中大量施磷导致的效率低与环境风险增大问题,通过3年定位试验,系统研究了覆膜滴灌条件下不同磷肥用量对玉米产量、磷肥利用效率和土壤供磷能力的影响,为该区域玉米磷肥合理施用提供科学依据。【方法】于2015—2017年在吉林省半干旱玉米主产区(乾安县)布置定位田间试验。共设6个磷肥用量处理,分别为0(P0)、40 kg·hm-2(P40)、70 kg·hm-2(P70)、100 kg·hm-2(P100)、130 kg·hm-2(P130)和160 kg·hm-2(P160),测定指标包括玉米产量及其构成、成熟期植株磷含量和土壤有效磷含量,并计算作物吸磷量、磷肥利用效率和土壤-作物系统的磷素表观平衡状况。【结果】施磷可显著提高玉米产量,增幅依次为6.2%—21.2%(2015年)、9.0%—20.6%(2016年)和12.9%—30.3%(2017年),3年平均增幅为9.2%—23.9%,增产的主要原因是施磷增加了穗粒数、百粒重和收获指数。玉米产量随磷肥用量的增加呈先升后降趋势,其中以P100处理玉米产量最高。磷素表观回收率和磷素偏生产力均随磷肥用量的增加而下降,磷素农学利用率随磷肥用量的增加先升后降。与不施磷肥相比,随磷肥用量和施磷年限的增加,0—40 cm土壤有效磷含量呈增加趋势,其中P100处理土壤有效磷含量与试验起始时土壤有效磷含量相近。连续种植3季玉米后,P0、P40和P70处理土壤磷素表观平衡值均表现为亏缺,亏缺量随磷肥用量的增加而下降;P100、P130和P160处理的土壤磷素表现为盈余,并随磷肥用量的增加而增加。将盈余率(x)与磷肥用量(y1)、土壤有效磷含量(y2)、磷肥利用效率(y3)分别进行拟合,当x=0时,磷肥用量为92.4 kg·hm-2,玉米产量为12 497 kg·hm-2,0—20 cm和20—40 cm土壤有效磷含量分别为34.6和28.4 mg·kg-1,磷素表观回收率为24.1%,磷素农学利用率为21.9 kg·kg-1,磷素偏生产力为146.1 kg·kg-1;其结果与最高产量处理(P100)相对应的玉米产量、土壤有效磷含量和磷肥利用效率结果相近;以理论盈余率为0时施磷量的95%为置信区间,得出最佳施磷范围在88—97 kg·hm-2。【结论】本研究中磷肥用量88—97 kg·hm-2范围内不仅能获得玉米高产,还能维持土壤磷素平衡,可作为东北半干旱区覆膜滴灌条件下玉米高产与环境友好的磷肥管理参考依据。

【目的】探索新疆天山北部准噶尔盆地南缘区膜下滴灌玉米年际需水量、气象因素、水分生产率、作物系数以及生长、生理动态等变化特征,为调整区域作物种植结构,高效节水提供理论依据。【方法】在新疆灌溉中心试验站,通过2013—2015年3年的旱棚灌溉试验,分析4种不同灌水定额300、375、450、525 m3·hm(-2)(分别用T1、T2、T3、T4表示)玉米年际内和年际间耗水规律、作物系数及生长、生理指标变化,采用相关分析方法,探明各气象因素与玉米需水量的相关关系,确定影响玉米需水量变化的主要气象因素。【结果】

针对河西灌区玉米种植过程中水肥利用率及播种效率低下的问题,设计一种玉米种肥同穴与膜下滴灌一体播种机。该机具由有机肥排肥装置、滴灌铺设装置、地膜铺设装置、排沙装置、膜上覆土装置和播种装置等6部分组成。根据农艺种植要求对机具的关键装置进行理论分析,确定正常工作时机具匹配的施肥装置、播种装置和覆沙装置的合理容积;确定穴播器和排肥器的外形尺寸;通过Adams分析软件验证了机具种肥同穴的可行性。田间试验结果表明:机具前进速度为0.55m/s时,空穴率为0.9%、穴粒数合格率92.3%、膜下播种深度合格率97.8%。样机能够一次性完成施肥、滴灌带铺设、覆膜、覆沙、播种、覆土等工序,实现了旱区玉米的种肥同穴与膜下滴灌的栽培且满足覆膜穴播机技术要求。

【目的】通过研究华北地区中低产土壤条件下不同氮、磷、钾肥施用量在滴灌夏玉米上的肥料效应,从而优化滴灌施肥系统,为夏玉米高效滴灌施肥提供理论依据,推进水肥一体化技术。【方法】通过两年田间试验,以郑单958为供试品种,滴灌带设置为一管带两行,氮磷钾分别设4个处理,其中氮肥处理为0、144、180、216kg·hm~(-2)(记为N0、N1、N2、N3),磷肥处理为0、72、90、108 kg·hm~(-2)(记为P0、P1、P2、P3),钾肥处理为0、72、90、108 kg·hm~(-2)(记为K0、K1、K2、K3),氮磷钾肥料分4次滴施,以研究不同处理对夏玉米产量及不同生育时期干物质积累的影响,分析不同处理下肥料的利用率。【结果】(1)华北地区中低产田条件下夏玉米产量随施氮磷肥的用量呈抛物线性变化,当施氮量为180 kg·hm~(-2),施磷量为90 kg·hm~(-2)时,作物产量最高;当氮磷肥施用量超过最高产量施肥量时,作物产量随施氮磷用量的提高呈下降趋势,但氮肥处理的下降程度差异不显著,而磷肥施用量超过90 kg·hm~(-2)时,作物产量随施磷量的提高显著下降(P

为研究氮肥后移对夏玉米叶片光合特性的改善、籽粒库容的调节以及增产效应,选择库容差异较大的玉米品种登海605和郑单958,利用滴灌水肥一体化方式设置氮肥全部(100%)底施、底施40%+十二叶展(V12)60%、底施40%+吐丝期60%和底施40%+十二叶展20%+吐丝期40%处理。结果表明,与一次性底施相比,氮肥分次施用处理登海605和郑单958穗位叶光合速率分别增加了14.4%33.3%和6.1%16.9%;籽粒建成期玉米素核苷含量、籽粒绝对含水量、体积分别提高了9.4%53.0%、5.2%13.5%、