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中国农业科学|甘肃农业大学绿洲农作制研究团队探究免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制

2026-10-24 11:55:45

在粮食需求持续增长与耕地资源日益趋紧的双重约束背景下，西北干旱绿洲灌区连年耕作及地膜覆盖导致土壤质量破坏、白色污染问题尤为突出，优化耕作管理体系及提升农作物产量，成为驱动农业可持续发展的关键。玉米（Zea mays L.）作为我国主要的C4作物，具有较高的光合效率，而灌浆期光合生理性能是调控籽粒灌浆充实、决定干物质积累与最终产量形成的核心生理基础，直接决定玉米高产稳产水平。因此，面向绿洲灌区玉米生产可持续发展需求，亟需构建兼顾土壤质量优化、环境友好、光合高效与产量稳产的绿色耕作栽培技术体系。

近期，甘肃农业大学农学院绿洲农作制研究团队完成的题为“免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制”的研究在《中国农业科学》2026年第59卷6期正式发表。

始于2013年在河西走廊绿洲灌区的随机区组试验，本研究于2021—2023年，根据地膜覆盖时间长短形成3种处理：免耕一膜两年覆盖利用（NTP）；秋免耕春覆膜（RTP）；传统耕作每年覆新膜（对照组，CTP）。探究玉米灌浆期叶片叶绿素含量、气体交换参数、光合生理关键酶活性、基因相对表达量及关键蛋白含量对不同地膜利用方式的响应。

不同地膜利用方式通过调控玉米灌浆期的光合生理特性，促使玉米增产稳产。与CTP处理相比，NTP灌浆期叶绿素a、b平均提高15.1%、8.3%，说明NTP处理有利于维持玉米叶绿素含量，从而有效延缓了叶绿素的降解，促进玉米光合作用。

NTP较CTP处理净光合速率和蒸腾速率在灌浆中期、后期分别平均提高25.2%和11.5%、20.0%和12.2%，说明NTP处理有利于调节玉米灌浆期的气体交换参数，增强了玉米灌浆期光合作用。

同时，NTP在灌浆期维持较高的光合生理关键酶活性、基因相对表达量及关键蛋白含量，为光合作用的提高提供了保障。与CTP处理相比，NTP处理玉米叶片丙酮酸磷酸二激酶（PPDK）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）活性平均提高了18.9%、20.0%和30.6%，玉米叶片pepc、ppdk、rub基因表达量分别提高22.1%、75.8%和70.6%，光合反应中心D1、D2蛋白含量分别提高了12.6%和13.2%；RTP较CTP处理玉米叶片PPDK、PEPC和Rubisco活性平均提高了15.6%、16.4%和19.2%，玉米叶片pepc、ppdk、rub基因表达量分别提高13.6%、53.9%和57.7%，光合反应中心D1蛋白含量提高了10.1%。此外，NTP较CTP处理玉米籽粒产量在2021、2022和2023年分别提高了5.2%、6.0%和5.3%；RTP较CTP处理玉米籽粒产量仅在2022年提高了5.2%。

免耕一膜两年覆盖利用是西北绿洲灌区维持较高光合性能、地膜减投、实现玉米增产的有效栽培管理措施。

甘肃农业大学农学院殷文教授和赵连豪副研究员为该文通讯作者，王佳诺为第一作者。

该研究获得国家自然科学基金（32372238，32460547）、高校青年教师科研创新能力支持项目（SRICSPYF-BS2025119）、甘肃省科技计划（25JRRA347，24ZDNA008，23JRRA1407）、甘肃省高校产业支撑计划（2025CYZC-037）、甘肃省青年科技攻关“揭榜挂帅”项目（GQK2024030）的资助。

全文链接：

《免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制》

王佳诺, 陈桂平, 李盼, 王丽萍, 南运有, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文, 赵连豪. 免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1189-1202.

WANG JiaNuo, CHEN GuiPing, LI Pan, WANG LiPing, NAN YunYou, HE Wei, FAN ZhiLong, HU FaLong, CHAI Qiang, YIN Wen, ZHAO LiaoHao. Photo-Physiological Mechanism at Grain Filling Stage of No-Tillage with Plastic Re-Mulching to Increase Maize Yield in Oasis Irrigation Areas[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(6): 1189-1202.

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研究团队简介

甘肃农业大学农学院绿洲农作制研究团队由柴强教授领衔，主要开展多熟种植、节水农业、循环农业、旱地绿肥栽培及作物品质调优理论与技术研究。团队先后主持完成国家“863”计划、国家科技支撑计划、农业农村部行业(农业)专项、国家重点研发计划、国家自然基金等各类科研项目60余项，发表论文600余篇，其中PNAS、Nature Communications等SCI期刊收录100余篇。获得甘肃省自然科学奖一等奖1项，甘肃省科技进步一等奖1项，全国农牧渔业丰收奖一等奖1项，甘肃省科技进步二等奖3项，培养硕博士研究生100余名。

| 图文由甘肃农业大学农学院绿洲农作制研究团队提供