柠条不同还田方式对旱地玉米光合特性及水分利用效率的影响

陈 林，杨新国，宋乃平，李学斌，翟德苹，刘学东

(1.宁夏大学，西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室/西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地/西部生态与生物资源开发联合研究中心，银川 750021；2.华东师范大学 生态与环境科学学院，上海 200241)

柠条不同还田方式对旱地玉米光合特性及水分利用效率的影响

陈 林1，杨新国1，宋乃平1，李学斌1，翟德苹2，刘学东1

(1.宁夏大学，西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室/西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地/西部生态与生物资源开发联合研究中心，银川 750021；2.华东师范大学 生态与环境科学学院，上海 200241)

为寻求来源丰富的柠条资源多元化利用途径，在宁夏中部半干旱地区，以普通玉米品种(‘甘农118’)为试验材料，监测柠条不同还田方式[柠条粉(CP)、羊粪(SM)、菌料(FM)]及在配施钾肥[柠条粉+钾肥(CP+K)、羊粪+钾肥(SM+K)、菌料+钾肥(FM+K)]条件下旱地玉米的土壤水分、生长特性、光合特性，计算叶片水分利用效率和产量水分利用效率。结果表明：柠条不同还田方式下不同处理间各土层土壤体积含水率无显著差异，在玉米生长中后期(8月20日-9月27日)配施钾肥处理20～100 cm土层的土壤体积含水率要高于未配施处理。不同处理玉米叶片净光合速率和气孔导度值随生育期的变化总体呈降低趋势，与胞间CO2体积分数相反。在玉米生长一定时期后，配施钾肥处理的叶片水分利用效率分别显著高于与其对应的未配施钾肥处理(P<0.05)，但产量和产量水分利用效率未达到显著差异。CP和CP+K处理产量和产量水分利用效率均较低，因此建议不采取该种还田方式。

钾肥；还田方式；玉米；光合特性；水分利用效率

柠条作为防风固沙的主要植物，在西北地区广为建植。据统计，仅在宁夏的柠条林(天然和人工种植)面积就超过60万hm2，生物量则超过77万t[1-2]。对于多年生长的柠条，定期平茬是延续其生命的主要技术措施[3]。有研究[2]表明，柠条林的更新利用周期按3a计算，年均更新利用面积为14.87万hm2，年生产柠条将会达到50～56万t。因此，柠条资源可再生、来源丰富，急需后续产业的开发[4]。目前柠条资源多用于饲喂羊只，部分用作碳薪而浪费[5]，也有作为基质应用于栽培西瓜[6]、黄瓜[4]、茄子[7]和食用菌[8]，对柠条粉基质化的发酵[3]和秸秆还田[9]也有相关研究。随着种植面积和可开发利用产量的增加，柠条资源利用的多样化、无害化，受到越来越多的关注，这不仅可以解决当前棘手的农业环境污染与资源浪费问题，而且可以促进中部干旱区经济发展和农民增收[4]，还为生产提供原料来源，对保护环境和发展农业都大有益处[3]。

旱作地区粮食生产与化肥的施用存在密切关系[10]，但化肥的长期不合理施用会影响土壤水分和作物的生长[11]，而有机肥的施用具有促进土壤团粒结构的稳定性[12]、提升水动力学参数[13]、降低土壤紧实度[14]、增加土壤有机质和养分的含量[15]、维持和提高农作物产量[16-18]等功能。目前，在半干旱地区雨养农业中增施有机肥，特别是针对柠条不同还田方式下的研究较少，配施钾肥后效果如何，更无相关报道。本研究立足旱地农业的可持续发展，研究柠条不同还田方式对玉米生长、光合特性以及水分利用效率的影响，旨在为柠条资源的多元化利用和农业高效、可持续利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2013年在宁夏盐池县皖记沟行政村(37°47′46″～37°53′31″N，107°24′54″～107°33′11″E)进行，位于盐池县城东北约3 km，地貌为鄂尔多斯缓坡起伏高原。气候特点为干旱少雨、蒸发量大、冬春两季风大沙多，属典型的中温带大陆性气候。年平均气温为8.46 ℃，年降雨量为276.3 mm，年日照时数为2 862.6 h。作物一年一熟。试验地选择地势相对平坦、地力均匀一致的地块。土壤为风沙土，2013年播种前土壤基础肥力为有机质1.91%、活性有机碳1.36%、碱解氮23.32 mg/kg、速效磷85.40 mg/kg[9]。

1.2 试验设计

以‘甘农118’玉米为研究材料，采用随机区组试验设计，布设柠条粉(Caragana intermedia powder，CP)、柠条粉+钾肥(Caragana intermedia powder+K fertilizer，CP+K)、羊粪(Sheep manure，SM)、羊粪+钾肥(Sheep manure + K fertilizer，SM+K)、菌料(Fungus andCaraganaintermediapowder material，FM)、菌料+钾肥(Fungus andCaraganaintermediapowder material + K fertilizer，FM+K)6个处理。其中，柠条粉为刈割柠条的枝干(带叶)，晾晒干后，粉碎，长度为1.0～2.5 cm，直径为0.1～0.3 cm；菌料为栽培食用菌菇后的柠条粉基质，柠条粉长度为1.0～1.5 cm，直径为0.5～1.0 cm，其中柠条粉、麸皮、石膏和碳酸钙的质量比为78∶20∶1∶1，pH 6～7；羊粪为将柠条或柠条与玉米、玉米秸秆经过饲喂当地滩羊过腹后的羊粪。玉米种植的株行距均为50 cm，小区面积4 m×4 m=16 m2，每处理3次重复。2012年种植西瓜收获后进行翻耕。2013年5月20日进行玉米人工点播，10月1日收获。为保证发芽，2013年种植时每穴灌水2.5 kg，折合成降雨量为13.25 mm，此后则均无灌溉。试验期间进行2～3次人工除草。配施的钾肥为多元纳米钾肥，w(K2O)≥20%，w(SiO2)≥16%，w(CaO)≥3%，w(MgO)≥2%，同时富含有多种中、微量元素(钼、锌、铁、铜、硼、锰、硫、碘、硒、锶)，每株玉米穴施16.27 g±1.68 g。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 降雨和气温资料 2013年生长季内(5月20日-10月1日)降雨量为249.154 mm(图1)。小量级降雨事件(<5 mm)的次数较多，经统计，0.254 mm量级的降雨(自动气象站可采集降雨量的最小值为0.254 mm)次数达到25次，占生长季总降雨频次的39.06%；<2 mm和<5 mm量级的降雨次数分别为34次和46次，分别占生长季总降雨频次的53.13%和71.88%，但<5 mm的降雨量之和(58.130 mm)占生长季总降雨量的23.33%；>5 mm量级的降雨次数为18次，仅占总降雨频次的28.13%，但降雨量之和(191.024 mm)占生长季总降雨量的76.67%。统计得出，生长季内单次平均降雨量只有3.31 mm。在生长季内气温无较大波动，且昼夜温差相对较大，有利于玉米生长和营养物质的积累。该地区试验期内气温不是玉米生长的限制性因子。1.3.2 生长特性、考种及光合特性测定 株高测定：用卷尺测量自地上根茎结合处至茎秆最高处的平均高度[19]，用cm表示；茎粗采用游标卡尺量测茎杆直径[20]，用mm表示；取全部展开叶片，测定叶长、最大叶宽，根据公式：叶面积=长×最大宽度×0.75(叶面积系数)，得出叶面积值[19]，用cm2表示；叶绿素相对含量采用日产叶绿素计(Minolta SPAD-502型)，每小区选取有代表性的植株对其功能叶片的中部进行测定[21]，读数为SPAD值，是相对值，用%表示。在不同时期(2013年6月9日、2013年8月5日和2013年8月20日)，每个小区随机选取(除边行)9株生长发育基本一致的植株，对以上生长特性进行测量。

降雨量和气温通过美国Vantage Pro2型自动气象站获得，采样时间间隔为30 min

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

图1 研究区生长季内单次降雨量和气温分布
Fig.1 Distribution of single rainfall and air temperature during maize growth period in test area in 2013

收获前每小区随机取9个果穗考种，测定穗行数、果穗长、行粒数、秃尖长、百粒质量、果穗粗、穗轴粗、单穗穗质量、单穗芯质量、单穗籽粒质量等。产量采用刘祖贵等[22]的测量方法。

选择晴朗无云天气于9:00-11:00用CIRAS-2便携式光合测定仪(PP-Systems，英国)测定不同处理条件下玉米自上而下、第一片完全展开叶的光合特性(净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2体积分数)。

1.3.3 土壤水分及耗水量 试验期间采用TRIME-T3型TDR测量系统(德国IMKO公司)不定期测定土壤含水量，探管安置于每个小区中央。考虑到玉米根群主要分布在表土层[23]，因此测定0～100 cm土层土壤含水量，共分为5个层次测定，测定步长为20 cm。土壤贮水量的计算公式为：E=M×H，式中，E为贮水量(mm)，M为土壤体积含水量(%)，H为土壤厚度(mm)。

玉米全生育期耗水量的计算公式为：ET=W1-W2+R+I，式中，ET为玉米生育期耗水量，包括植株蒸腾量和植株间地表蒸发量(mm)，W1为播种前土壤贮水量(mm)，W2为收货后土壤贮水量(mm)，R为降雨量(mm)，I为灌溉量(mm)。

1.3.4 叶片水分利用效率及产量水分利用效率 叶片水分利用效率的计算公式为[24]：以净光合速率(CO2)与蒸腾速率(H2O)的比值表示，单位为μmol·mmol-1。

玉米成熟期每个小区随机选取(除边行)9株，收取生长发育基本一致的植株装入样品袋后带回室内，晾干，称量，并计算产量。产量水分利用效率[25]用玉米产量(kg·hm-2)与玉米生育期耗水量(mm)的比值表示，单位为kg·hm-2·mm-1。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 19.0软件进行数据的统计、分析和比较：在数据正态分布检验的基础上，计算平均值和标准差(图和表中数据)，并对各项指标进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，利用LSD法进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 对土壤水分的影响

在播种初期，20 cm以下土层土壤体积含水率均高于萎蔫系数(图2-A)。从播种(5月20日)到8月5日，期间降雨量达到173.104 mm，占整个生育期降雨量的69.48%，但随着生育期的推进，各处理0～100 cm土层土壤体积含水率不同程度地减少(图2-B)，除个别处理0～20 cm土层土壤体积含水率低于萎蔫系数外，其他均高于萎蔫系数。之后由于仅有一次有效降雨(9.466 mm)，且气温仍然较高，在玉米蒸腾耗水和棵间无效蒸发的影响下，0～100 cm土层土壤体积含水率呈现降低趋势，0～20 cm土层土壤体积含水率远低于萎蔫系数。玉米生长中后期(8月20日-9月27日)，各处理20～100 cm土层土壤体积含水率均接近或低于萎蔫系数，且不同处理间土壤体积含水率无显著差异(P>0.05)。

2.2 对玉米生长特性和产量的影响

2.2.1 生长特性 在生长前期(T1)，柠条不同还田方式下玉米株高表现为：羊粪处理>菌料处理>柠条处理，配施钾肥处理中菌料+钾肥处理的最高；茎粗和叶面积大小的排序则不尽相同；而叶绿素是绿色叶片进行光合作用时捕获光能的重要物质[26]，不同处理玉米叶片叶绿素相对含量的大小顺序与配施钾肥处理也不同(表1)。随着生育期的推进，在玉米生长中后期(T2和T3)，菌料处理及其配施钾肥处理的玉米株高均大于羊粪处理和柠条处理；菌料处理茎粗和叶面积大于柠条处理和羊粪处理；在T3时期，柠条处理和配施钾肥处理的叶绿素相对含量大于其他处理。但不配施钾肥(柠条、菌料和羊粪)和配施钾肥处理(柠条+钾肥、菌料+钾肥和羊粪+钾肥)间的玉米株高和叶面积均无显著差异(P>0.05)，除羊粪+钾肥处理显著低于羊粪处理外(P<0.05)，其他配施钾肥和对应的未配施处理间均无显著差异(P>0.05)；随着生育期的推进(T2和T3)，各处理间株高、茎粗、叶面积和叶绿素相对含量均无显著差异(P>0.05)。

2.2.2 产量及其构成因素 菌料处理玉米穗长和穗行数均大于其他两个处理(表2)，而柠条+钾肥处理则较高；菌料处理行粒数多于羊粪处理和柠条处理，配施钾肥处理的排序为：柠条+钾肥>菌料+钾肥>羊粪+钾肥；柠条处理秃尖长要高于羊粪处理和菌料处理，羊粪+钾肥处理则高于其他两个处理；羊粪处理百粒质量最高，配施钾肥后，柠条+钾肥处理最高；穗粗的排序为：菌料处理>羊粪处理>柠条处理，配施钾肥后柠条+钾肥的最粗；轴粗和单穗芯重的大小排序为：菌料处理>柠条处理>羊粪处理；产量的大小排序为：羊粪处理>菌料处理>柠条处理，配施钾肥处理和对应的未配施钾肥处理的产量间无显著差异(P>0.05)。

A为2013年6月9日；B为2013年8月5日；C为2013年8月20日；D为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.

图2 不同施肥处理下玉米地0～100 cm土层土壤的体积含水率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. 同行不同小写字母表示不同处理间差异显著(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 玉米叶片光合特性的变化

CO2是植物进行光合作用的主要原料[27]，胞间CO2体积分数的变化反映叶肉细胞光合作用能力的大小[28]。由图3-A可以看出，柠条不同还田方式下玉米叶片胞间CO2体积分数随着生育期的进行呈增大趋势，在T1和T2时期，各处理的胞间CO2体积分数无显著差异(P>0.05)，但配施钾肥处理的玉米叶片胞间CO2体积分数在生长后期较未施钾肥的处理高，特别是菌料+钾肥处理在T3时期显著高于菌料处理(P<0.05)。

气孔导度反映气孔开张的程度，是CO2与叶肉细胞进行交换的通道，决定植物功能叶片的光合速率[11, 27]。从图3-B可以看出，不同处理玉米叶片气孔导度随生育期的变化与胞间CO2体积分数相反，总体呈降低趋势。在T1时期，菌料处理和配施钾肥的玉米叶片气孔导度均最大，且配施钾肥处理的玉米叶片气孔导度较对应未施钾肥处理的高，但均无显著差异(P>0.05)。在T2时期，配施钾肥处理的排序为：柠条+钾肥>羊粪+钾肥>菌料+钾肥，柠条+钾肥处理的玉米叶片气孔导度显著高于羊粪+钾肥和菌料+钾肥处理(P<0.05)，而羊粪+钾肥和菌料+钾肥处理间无显著差异(P>0.05)。玉米生长到T3时期，柠条不同还田方式下气孔导度的大小顺序为：羊粪处理>柠条处理>菌料处理。

表2 不同处理方式玉米产量及其构成因素Table 2 Maize yield and yield components in different treatments

注：同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(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. 不同小写字母表示同一时期不同处理间差异显著(P<0.05)，下同 Different letters at the same sampling time mean significant differences atP<0.05, the same as below.

图3 不同处理不同时期玉米光合特性
Fig.3 The photosynthetic characteristics of maize in different treatments in different periods

植物在光合作用中固定CO2的速度称为光合速率，其强弱与合成碳水化合物的多少呈正比例关系[27]。从图3-C可以看出，在T1时期，柠条不同还田方式下配施钾肥处理玉米叶片净光合速率为：菌料+钾肥>柠条+钾肥>羊粪+钾肥，菌料+钾肥处理的玉米叶片净光合速率显著高于羊粪+钾肥和柠条+钾肥处理(P<0.05)。在T2时期，柠条不同还田方式下净光合速率的顺序为：柠条处理>菌料处理>羊粪处理。到T3时期，柠条处理下净光合速率显著低于其他几个处理(P<0.05)。总体看来，配施钾肥处理的玉米叶片净光合速率高于对应的未配施钾肥处理，但各处理间差异显著性水平在不同时期情况不同。

植物的光合过程伴随着叶片的蒸腾耗水过程，蒸腾作用的强弱是表明植物水分代谢的一个重要生理指标，对于作物产量形成有重要意义[28]。不同处理玉米叶片蒸腾速率随生育期的变化与气孔导度相同，总体呈降低趋势(图4-D)。可以看出，在T1时期，柠条不同还田方式下玉米叶片蒸腾速率的顺序为：菌料处理>柠条处理>羊粪处理，羊粪和羊粪+钾肥处理的玉米叶片蒸腾速率显著低于其他4个处理(P<0.05)。在T2时期，柠条不同还田方式下蒸腾速率的顺序为：柠条处理>羊粪处理>菌料处理。到T3时期，各个处理间玉米叶片蒸腾速率较低，柠条不同还田方式下玉米叶片净光合速率的顺序为：菌料处理>羊粪处理>柠条处理。

2.4 对玉米水分利用效率的影响

2.4.1 叶片水分利用效率 从图4可以看出，不同处理玉米叶片水分利用效率随生育期的变化呈升高趋势。在T1时期，羊粪处理叶片水分利用效率最高，配施钾肥时菌料+钾肥处理最高，配施钾肥处理的玉米叶片水分利用效率较对应未施钾肥处理的高，菌料+钾肥处理显著高于菌料处理(P<0.05)。T2时期，菌料处理水分利用效率最高，柠条+钾肥处理的玉米叶片水分利用效率显著高于柠条处理(P<0.05)。到T3时期，柠条处理和配施钾肥处理分别最高，且柠条+钾肥、菌料+钾肥和羊粪+钾肥处理的叶片水分利用效率分别显著高于柠条、菌料和羊粪处理(P<0.05)。

图4 不同处理不同时期叶片水分利用效率Fig.4 The leaf water use efficiency of maize in different treatments in different periods

2.4.2 产量水分利用效率 由图5可见，不同处理玉米中羊粪处理的产量水分利用效率最高，为15.94 kg·hm-1·mm-1，其次为菌料处理，为15.42 kg·hm-1·mm-1，产量水分利用效率最低的为柠条处理，为11.94 kg·hm-1·mm-1，且柠条处理显著低于羊粪处理和菌料处理(P<0.05)；配施钾肥处理中，柠条+钾肥处理显著低于羊粪+钾肥处理(P<0.05)。配施钾肥处理中，柠条+钾肥处理和羊粪+钾肥处理的玉米产量水分利用效率高于对应的未配施钾肥处理(柠条处理和羊粪处理)，差异性分析表明，配施钾肥处理和未配施钾肥处理间均无显著差异(P>0.05)。

图5 不同处理玉米产量水分利用效率Fig.5 The yield water use efficiency of maize in different treatments

3 讨 论

曲继松等[29]研究柠条栽培基质对番茄产量和品质的影响，发现在滴灌条件下柠条基质栽培番茄产量增加35%，维生素C含量提高10%，可溶性糖含量提高近0.7%。杨玉画等[30-31]通过柠条木屑与玉米芯培养基配方进行筛选及栽培白灵菇，认为用柠条、玉米芯组成的复合培养基代替棉籽壳栽培白灵菇完全可行。刘秉儒等[8]研究以柠条为主要基质栽培食用菌的配方筛选，认为在以柠条为主要基质的栽培料中添加一定比例的玉米芯，可以提高菌种的生长速度，缩短生产周期，提高生物学转化率与产量。也有学者探讨柠条粉基质化发酵腐熟后的品质，并认为以75%有机肥+25%化肥和50%有机肥+50%化肥柠条粉腐熟的基质更适合蔬菜作物栽培[3]，以及柠条粉复配有机肥作为栽培基质对黄瓜栽培的效应，认为柠条基质粉中添加20%～30%的有机肥在基质物理性状、黄瓜盛果期功能叶叶绿素含量及光合效率等指标方面均表现出良好效果[32]。在本研究中，总体看来柠条不同还田方式下玉米的生长特性和产量无显著差异，这可能是由于柠条3种还田方式一定程度上切断土壤毛管，在降低土壤入渗能力的同时，也减弱土壤的蒸发能力，并且秸秆在腐解初期会消耗大量水分[33]。同时，仅有一年的试验得出以上结论，可能与试验时间较短，腐解率较低[34]有关，也可能与锦鸡儿属植物对玉米具有一定的化感作用有关[5,35]。

光合作用是植物生长发育的基础，是植物合成有机物质和获得能量的根本源泉[26]。造成植物光合作用下降的自身因素可以分为气孔因素和非气孔因素，其中，气孔因素指水分胁迫使气孔导度下降，导致CO2进入叶片受阻而使光合速率下降，如果光合速率和气孔导度变化与胞间CO2体积分数变化的趋势一致，说明光合速率下降是受气孔因素限制[36]。本研究中不同处理玉米叶片净光合速率和气孔导度值随生育期的变化总体呈降低趋势，与胞间CO2体积分数相反，说明光合速率下降是受非气孔因素限制，研究认为，在玉米各生育时期，有机肥处理会降低非气孔因素对光合作用的限制[11]，具体原因有待进一步研究。也有研究表明[37]，柠条不同组织释放化感物质并会作用于受体植物，抑制其光合作用，使植物叶片净光合速率、蒸腾速率均明显低于对照。

钾是植物生长所必需的营养元素之一，具有提高光合速率、促进物质合成等功能，有学者认为配施钾肥对春玉米生长的影响主要表现在生育后期[38]，这与本研究结果一致，配施钾肥的处理株高、茎粗、叶面积和叶绿素相对含量均在T3时期缩小或大于未配施钾肥的处理，尤其是叶片水分利用效率，在玉米生长后期达到显著差异。但本研究中配施钾肥未能显著提高玉米产量和产量水分利用效率，这与杨玉玲等[38]的研究结论基本一致，这可能与研究区属富钾土壤，钾素在自然供给力相对较高，几乎无作用[39]有关。

水分利用效率反映植物光合和蒸腾作用的结果，叶片水分利用效率指水的生理利用效率或蒸腾效率，是作物消耗水分形成干物质的基本效率，在其他层次水分利用效率研究中处于基础地位[40]，为水分利用效率的理论值[41]。产量水平水分利用效率最接近实际生产，也是研究最多的一个层次，是农业生产的目的指标[42]，但是只具有平均意义，没有反映出作物生产与耗水之间的动态联系[43]。作物水分利用效率作为节水农业的重要指标，国内外已经进行了大量研究，但多数研究多集中在某个层次上[44]。本研究发现配施钾肥的处理叶片水分利用效率在玉米生长中前期(T1和T2)和产量水分利用效率均高于未配施钾肥的处理，但无显著差异，仅在T3时期，叶片水分利用效率显著高于未配施钾肥的处理。

4 结 论

柠条不同还田方式下不同处理间各土层土壤体积含水率以及玉米株高、茎粗、叶面积、叶绿素相对含量和产量均无显著差异，配施钾肥的处理玉米20～100 cm土层土壤体积含水率略高于未配施处理，但无显著差异。不同处理玉米叶片净光合速率和气孔导度值随生育期的变化总体呈降低趋势，与胞间CO2体积分数相反，说明在本研究区内光合速率下降是受非气孔因素限制。在玉米生长一定时期后配施钾肥处理的叶片水分利用效率与未配施钾肥处理才会达到显著差异，但未能显著提高玉米产量和产量水分利用效率。柠条粉和柠条粉+钾肥处理的产量和产量水分利用效率均相对于羊粪、菌料、羊粪+钾肥、菌料+钾肥处理较低，建议不采取该种还田方式。

致谢：感谢宁夏大学2012级和2013级生态学专业的研究生为本研究所做的基础工作。

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(责任编辑：郭柏寿 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

国家自然科学基金(31460123，31460161，41461046)。

陈 林，男，助理研究员，研究方向为干旱半干旱地区资源与环境研究。E-mail：chenlin198388@163.com

宋乃平，男，教授，研究方向为土地利用与生态过程研究。E-mail：songnp@163.com

日期：2016-12-20

S216；S282

A

1004-1389(2017)01-0110-11

网络出版地址：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)