檸條不同還田方式對旱地玉米光合特性及水分利用效率的影響

陳 林，楊新國，宋乃平，李學斌，翟德蘋，劉學東

(1.寧夏大學，西北退化生態系統恢復與重建教育部重點實驗室/西北土地退化與生態恢復省部共建國家重點實驗室培育基地/西部生態與生物資源開發聯合研究中心，銀川 750021；2.華東師范大學 生態與環境科學學院，上海 200241)

檸條不同還田方式對旱地玉米光合特性及水分利用效率的影響

陳 林1，楊新國1，宋乃平1，李學斌1，翟德蘋2，劉學東1

(1.寧夏大學，西北退化生態系統恢復與重建教育部重點實驗室/西北土地退化與生態恢復省部共建國家重點實驗室培育基地/西部生態與生物資源開發聯合研究中心，銀川 750021；2.華東師范大學 生態與環境科學學院，上海 200241)

為尋求來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，以普通玉米品種(‘甘農118’)為試驗材料，監測檸條不同還田方式[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、生長特性、光合特性，計算葉片水分利用效率和產量水分利用效率。結果表明：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顯著差異，在玉米生長中后期(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度值隨生育期的變化總體呈降低趨勢，與胞間CO2體積分數相反。在玉米生長一定時期后，配施鉀肥處理的葉片水分利用效率分別顯著高于與其對應的未配施鉀肥處理(P<0.05)，但產量和產量水分利用效率未達到顯著差異。CP和CP+K處理產量和產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

檸條作為防風固沙的主要植物，在西北地區廣為建植。據統計，僅在寧夏的檸條林(天然和人工種植)面積就超過60萬hm2，生物量則超過77萬t[1-2]。對于多年生長的檸條，定期平茬是延續其生命的主要技術措施[3]。有研究[2]表明，檸條林的更新利用周期按3a計算，年均更新利用面積為14.87萬hm2，年生產檸條將會達到50～56萬t。因此，檸條資源可再生、來源豐富，急需后續產業的開發[4]。目前檸條資源多用于飼喂羊只，部分用作碳薪而浪費[5]，也有作為基質應用于栽培西瓜[6]、黃瓜[4]、茄子[7]和食用菌[8]，對檸條粉基質化的發酵[3]和秸稈還田[9]也有相關研究。隨著種植面積和可開發利用產量的增加，檸條資源利用的多樣化、無害化，受到越來越多的關注，這不僅可以解決當前棘手的農業環境污染與資源浪費問題，而且可以促進中部干旱區經濟發展和農民增收[4]，還為生產提供原料來源，對保護環境和發展農業都大有益處[3]。

旱作地區糧食生產與化肥的施用存在密切關系[10]，但化肥的長期不合理施用會影響土壤水分和作物的生長[11]，而有機肥的施用具有促進土壤團粒結構的穩定性[12]、提升水動力學參數[13]、降低土壤緊實度[14]、增加土壤有機質和養分的含量[15]、維持和提高農作物產量[16-18]等功能。目前，在半干旱地區雨養農業中增施有機肥，特別是針對檸條不同還田方式下的研究較少，配施鉀肥后效果如何，更無相關報道。本研究立足旱地農業的可持續發展，研究檸條不同還田方式對玉米生長、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業高效、可持續利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗于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。氣候特點為干旱少雨、蒸發量大、冬春兩季風大沙多，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，年日照時數為2 862.6 h。作物一年一熟。試驗地選擇地勢相對平坦、地力均勻一致的地塊。土壤為風沙土，2013年播種前土壤基礎肥力為有機質1.91%、活性有機碳1.36%、堿解氮23.32 mg/kg、速效磷85.40 mg/kg[9]。

1.2 試驗設計

以‘甘農118’玉米為研究材料，采用隨機區組試驗設計，布設檸條粉(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，FM)、菌料+鉀肥(Fungus andCaraganaintermediapowder material + K fertilizer，FM+K)6個處理。其中，檸條粉為刈割檸條的枝干(帶葉)，晾曬干后，粉碎，長度為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，檸條粉長度為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、玉米秸稈經過飼喂當地灘羊過腹后的羊糞。玉米種植的株行距均為50 cm，小區面積4 m×4 m=16 m2，每處理3次重復。2012年種植西瓜收獲后進行翻耕。2013年5月20日進行玉米人工點播，10月1日收獲。為保證發芽，2013年種植時每穴灌水2.5 kg，折合成降雨量為13.25 mm，此后則均無灌溉。試驗期間進行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 測定指標及方法

1.3.1 降雨和氣溫資料 2013年生長季內(5月20日-10月1日)降雨量為249.154 mm(圖1)。小量級降雨事件(<5 mm)的次數較多，經統計，0.254 mm量級的降雨(自動氣象站可采集降雨量的最小值為0.254 mm)次數達到25次，占生長季總降雨頻次的39.06%；<2 mm和<5 mm量級的降雨次數分別為34次和46次，分別占生長季總降雨頻次的53.13%和71.88%，但<5 mm的降雨量之和(58.130 mm)占生長季總降雨量的23.33%；>5 mm量級的降雨次數為18次，僅占總降雨頻次的28.13%，但降雨量之和(191.024 mm)占生長季總降雨量的76.67%。統計得出，生長季內單次平均降雨量只有3.31 mm。在生長季內氣溫無較大波動，且晝夜溫差相對較大，有利于玉米生長和營養物質的積累。該地區試驗期內氣溫不是玉米生長的限制性因子。1.3.2 生長特性、考種及光合特性測定 株高測定：用卷尺測量自地上根莖結合處至莖稈最高處的平均高度[19]，用cm表示；莖粗采用游標卡尺量測莖桿直徑[20]，用mm表示；取全部展開葉片，測定葉長、最大葉寬，根據公式：葉面積=長×最大寬度×0.75(葉面積系數)，得出葉面積值[19]，用cm2表示；葉綠素相對含量采用日產葉綠素計(Minolta SPAD-502型)，每小區選取有代表性的植株對其功能葉片的中部進行測定[21]，讀數為SPAD值，是相對值，用%表示。在不同時期(2013年6月9日、2013年8月5日和2013年8月20日)，每個小區隨機選取(除邊行)9株生長發育基本一致的植株，對以上生長特性進行測量。

降雨量和氣溫通過美國Vantage Pro2型自動氣象站獲得，采樣時間間隔為30 min

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

圖1 研究區生長季內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

收獲前每小區隨機取9個果穗考種，測定穗行數、果穗長、行粒數、禿尖長、百粒質量、果穗粗、穗軸粗、單穗穗質量、單穗芯質量、單穗籽粒質量等。產量采用劉祖貴等[22]的測量方法。

選擇晴朗無云天氣于9:00-11:00用CIRAS-2便攜式光合測定儀(PP-Systems，英國)測定不同處理條件下玉米自上而下、第一片完全展開葉的光合特性(凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2體積分數)。

1.3.3 土壤水分及耗水量 試驗期間采用TRIME-T3型TDR測量系統(德國IMKO公司)不定期測定土壤含水量，探管安置于每個小區中央。考慮到玉米根群主要分布在表土層[23]，因此測定0～100 cm土層土壤含水量，共分為5個層次測定，測定步長為20 cm。土壤貯水量的計算公式為：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量水分利用效率 葉片水分利用效率的計算公式為[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。

玉米成熟期每個小區隨機選取(除邊行)9株，收取生長發育基本一致的植株裝入樣品袋后帶回室內，晾干，稱量，并計算產量。產量水分利用效率[25]用玉米產量(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 數據處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進行數據的統計、分析和比較：在數據正態分布檢驗的基礎上，計算平均值和標準差(圖和表中數據)，并對各項指標進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，利用LSD法進行差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 對土壤水分的影響

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(圖2-A)。從播種(5月20日)到8月5日，期間降雨量達到173.104 mm，占整個生育期降雨量的69.48%，但隨著生育期的推進，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)，除個別處理0～20 cm土層土壤體積含水率低于萎蔫系數外，其他均高于萎蔫系數。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效蒸發的影響下，0～100 cm土層土壤體積含水率呈現降低趨勢，0～20 cm土層土壤體積含水率遠低于萎蔫系數。玉米生長中后期(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，且不同處理間土壤體積含水率無顯著差異(P>0.05)。

2.2 對玉米生長特性和產量的影響

2.2.1 生長特性 在生長前期(T1)，檸條不同還田方式下玉米株高表現為：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行光合作用時捕獲光能的重要物質[26]，不同處理玉米葉片葉綠素相對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，在玉米生長中后期(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時期，檸條處理和配施鉀肥處理的葉綠素相對含量大于其他處理。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)，其他配施鉀肥和對應的未配施處理間均無顯著差異(P>0.05)；隨著生育期的推進(T2和T3)，各處理間株高、莖粗、葉面積和葉綠素相對含量均無顯著差異(P>0.05)。

2.2.2 產量及其構成因素 菌料處理玉米穗長和穗行數均大于其他兩個處理(表2)，而檸條+鉀肥處理則較高；菌料處理行粒數多于羊糞處理和檸條處理，配施鉀肥處理的排序為：檸條+鉀肥>菌料+鉀肥>羊糞+鉀肥；檸條處理禿尖長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處理；羊糞處理百粒質量最高，配施鉀肥后，檸條+鉀肥處理最高；穗粗的排序為：菌料處理>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為：菌料處理>檸條處理>羊糞處理；產量的大小排序為：羊糞處理>菌料處理>檸條處理，配施鉀肥處理和對應的未配施鉀肥處理的產量間無顯著差異(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是植物進行光合作用的主要原料[27]，胞間CO2體積分數的變化反映葉肉細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體積分數隨著生育期的進行呈增大趨勢，在T1和T2時期，各處理的胞間CO2體積分數無顯著差異(P>0.05)，但配施鉀肥處理的玉米葉片胞間CO2體積分數在生長后期較未施鉀肥的處理高，特別是菌料+鉀肥處理在T3時期顯著高于菌料處理(P<0.05)。

氣孔導度反映氣孔開張的程度，是CO2與葉肉細胞進行交換的通道，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度隨生育期的變化與胞間CO2體積分數相反，總體呈降低趨勢。在T1時期，菌料處理和配施鉀肥的玉米葉片氣孔導度均最大，且配施鉀肥處理的玉米葉片氣孔導度較對應未施鉀肥處理的高，但均無顯著差異(P>0.05)。在T2時期，配施鉀肥處理的排序為：檸條+鉀肥>羊糞+鉀肥>菌料+鉀肥，檸條+鉀肥處理的玉米葉片氣孔導度顯著高于羊糞+鉀肥和菌料+鉀肥處理(P<0.05)，而羊糞+鉀肥和菌料+鉀肥處理間無顯著差異(P>0.05)。玉米生長到T3時期，檸條不同還田方式下氣孔導度的大小順序為：羊糞處理>檸條處理>菌料處理。

表2 不同處理方式玉米產量及其構成因素Table 2 Maize yield and yield components in different treatments

注：同列不同小寫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. 不同小寫字母表示同一時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，其強弱與合成碳水化合物的多少呈正比例關系[27]。從圖3-C可以看出，在T1時期，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時期，檸條不同還田方式下凈光合速率的順序為：檸條處理>菌料處理>羊糞處理。到T3時期，檸條處理下凈光合速率顯著低于其他幾個處理(P<0.05)。總體看來，配施鉀肥處理的玉米葉片凈光合速率高于對應的未配施鉀肥處理，但各處理間差異顯著性水平在不同時期情況不同。

植物的光合過程伴隨著葉片的蒸騰耗水過程，蒸騰作用的強弱是表明植物水分代謝的一個重要生理指標，對于作物產量形成有重要意義[28]。不同處理玉米葉片蒸騰速率隨生育期的變化與氣孔導度相同，總體呈降低趨勢(圖4-D)。可以看出，在T1時期，檸條不同還田方式下玉米葉片蒸騰速率的順序為：菌料處理>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個處理(P<0.05)。在T2時期，檸條不同還田方式下蒸騰速率的順序為：檸條處理>羊糞處理>菌料處理。到T3時期，各個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為：菌料處理>羊糞處理>檸條處理。

2.4 對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。在T1時期，羊糞處理葉片水分利用效率最高，配施鉀肥時菌料+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應未施鉀肥處理的高，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 產量水分利用效率 由圖5可見，不同處理玉米中羊糞處理的產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+鉀肥處理的玉米產量水分利用效率高于對應的未配施鉀肥處理(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顯著差異(P>0.05)。

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

3 討 論

曲繼松等[29]研究檸條栽培基質對番茄產量和品質的影響，發現在滴灌條件下檸條基質栽培番茄產量增加35%，維生素C含量提高10%，可溶性糖含量提高近0.7%。楊玉畫等[30-31]通過檸條木屑與玉米芯培養基配方進行篩選及栽培白靈菇，認為用檸條、玉米芯組成的復合培養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栽培食用菌的配方篩選，認為在以檸條為主要基質的栽培料中添加一定比例的玉米芯，可以提高菌種的生長速度，縮短生產周期，提高生物學轉化率與產量。也有學者探討檸條粉基質化發酵腐熟后的品質，并認為以75%有機肥+25%化肥和50%有機肥+50%化肥檸條粉腐熟的基質更適合蔬菜作物栽培[3]，以及檸條粉復配有機肥作為栽培基質對黃瓜栽培的效應，認為檸條基質粉中添加20%～30%的有機肥在基質物理性狀、黃瓜盛果期功能葉葉綠素含量及光合效率等指標方面均表現出良好效果[32]。在本研究中，總體看來檸條不同還田方式下玉米的生長特性和產量無顯著差異，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，也減弱土壤的蒸發能力，并且秸稈在腐解初期會消耗大量水分[33]。同時，僅有一年的試驗得出以上結論，可能與試驗時間較短，腐解率較低[34]有關，也可能與錦雞兒屬植物對玉米具有一定的化感作用有關[5,35]。

光合作用是植物生長發育的基礎，是植物合成有機物質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度下降，導致CO2進入葉片受阻而使光合速率下降，如果光合速率和氣孔導度變化與胞間CO2體積分數變化的趨勢一致，說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度值隨生育期的變化總體呈降低趨勢，與胞間CO2體積分數相反，說明光合速率下降是受非氣孔因素限制，研究認為，在玉米各生育時期，有機肥處理會降低非氣孔因素對光合作用的限制[11]，具體原因有待進一步研究。也有研究表明[37]，檸條不同組織釋放化感物質并會作用于受體植物，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照。

鉀是植物生長所必需的營養元素之一，具有提高光合速率、促進物質合成等功能，有學者認為配施鉀肥對春玉米生長的影響主要表現在生育后期[38]，這與本研究結果一致，配施鉀肥的處理株高、莖粗、葉面積和葉綠素相對含量均在T3時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，在玉米生長后期達到顯著差異。但本研究中配施鉀肥未能顯著提高玉米產量和產量水分利用效率，這與楊玉玲等[38]的研究結論基本一致，這可能與研究區屬富鉀土壤，鉀素在自然供給力相對較高，幾乎無作用[39]有關。

水分利用效率反映植物光合和蒸騰作用的結果，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的基本效率，在其他層次水分利用效率研究中處于基礎地位[40]，為水分利用效率的理論值[41]。產量水平水分利用效率最接近實際生產，也是研究最多的一個層次，是農業生產的目的指標[42]，但是只具有平均意義，沒有反映出作物生產與耗水之間的動態聯系[43]。作物水分利用效率作為節水農業的重要指標，國內外已經進行了大量研究，但多數研究多集中在某個層次上[44]。本研究發現配施鉀肥的處理葉片水分利用效率在玉米生長中前期(T1和T2)和產量水分利用效率均高于未配施鉀肥的處理，但無顯著差異，僅在T3時期，葉片水分利用效率顯著高于未配施鉀肥的處理。

4 結 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、葉綠素相對含量和產量均無顯著差異，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，但無顯著差異。不同處理玉米葉片凈光合速率和氣孔導度值隨生育期的變化總體呈降低趨勢，與胞間CO2體積分數相反，說明在本研究區內光合速率下降是受非氣孔因素限制。在玉米生長一定時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達到顯著差異，但未能顯著提高玉米產量和產量水分利用效率。檸條粉和檸條粉+鉀肥處理的產量和產量水分利用效率均相對于羊糞、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2012級和2013級生態學專業的研究生為本研究所做的基礎工作。

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(責任編輯：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

國家自然科學基金(31460123，31460161，41461046)。

陳 林，男，助理研究員，研究方向為干旱半干旱地區資源與環境研究。E-mail：chenlin198388@163.com

宋乃平，男，教授，研究方向為土地利用與生態過程研究。E-mail：songnp@163.com

日期：2016-12-20

S216；S282

A

1004-1389(2017)01-0110-11

網絡出版地址：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)