不同株高夏玉米品种同化物积累转运与分配特性

以矮秆玉米品种登海661 (DH661),中间型玉米品种超试3号(CS3),高秆玉米品种鲁单981 (LD981)和先玉335 (XY335)为试验材料,研究不同株高夏玉米品种同化物积累、转运及分配特性。结果表明,不同株高类型玉米品种干物质积累量在开花期之前差异不显著,其差异主要表现在开花后,随株高的增加,开花后的干物质积累降低。矮秆品种植株中下部茎秆的碳素分配率比高秆品种低,叶片则相反。通过¹³C同位素示踪研究表明,不同株高类型玉米品种不同部位叶片对产量的贡献不同。随株高降低,中、下部叶片的光合产物转移率相对提高,而上部叶片的转移率有所下降,高秆品种LD981和XY335上部叶片对籽粒的贡献率相对较高,中矮秆品种DH661和CS3下部叶片对籽粒的贡献率相对较高。不同部位叶片在开花前后对籽粒贡献也不相同,高秆品种LD981和XY335上部叶片开花后光合产物的转移率最高;矮秆品种DH661中部叶片开花前光合产物的转移率最高。     

不同春玉米品种花后光合物质生产特点及碳氮含量变化

玉米高产实践表明增加花后干物质生产对于产量的进一步增加具有重要作用。为了探明高产条件下花后干物质生产增加的原因,本研究比较了玉米品种登海661 (DH661)、中单909 (ZD909)和970的产量差异,并利用产量性能分析理论剖析了花后的产量性能参数,分析了花后主要功能叶穗位叶的叶绿素含量、净光合速率和碳、氮含量的变化。结果表明,品种间的产量差异显著,产量较高的品种(DH661和ZD909)具有较高的穗粒重,而DH661具有较多的穗粒数(466.7),ZD909具有较高的粒重(392.7 g);产量较高的品种后期干物质生产及其向籽粒的分配比例高,产量性能分析表明花后的平均叶面积指数(mLAI)及光合势(LAD)与干物质生产及产量均呈显著正相关;产量较高的品种花后穗位叶叶绿素、全碳和全氮含量下降慢,碳氮比值增加慢,光合速率在整个灌浆期相对较高,光合产物不仅向籽粒运转,还能在叶片中以淀粉的形式持续积累,在后期随着光合速率的下降,淀粉才开始降解向籽粒运输。可见玉米花后碳氮代谢协调、光合作用和物质生产能力衰减缓慢对于有效维持较高平均叶面积指数和光合势,进一步提高作物产量具有重要意义。     

冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米的适宜熟期与积温需求特性

本研究旨在探讨冬小麦–夏玉米周年生产条件下黄淮海区夏玉米的适宜熟期与积温需求特性。选用郑单958(ZD958)、先玉335(XY335)、登海605(DH605)、登海618(DH618)和登海661(DH661),设置5月21日、5月31日、6月10日和6月20日4个播期,研究表明,播期对夏玉米生理成熟所需积温无显著影响,各品种生理成熟所需要的积温主要取决于品种自身的特性,DH618、XY335、ZD958、DH605、DH661的生育期和生理成熟所需要积温分别为110、112、116、116、121 d和2800、2880、2945、2950、3025°C d。冬小麦-夏玉米周年生产条件下,夏玉米最大可能的生长期约107~112 d(自6月15日至10月1~5日),积温约2800°C d,难以满足现有品种的生产需要。夏玉米直播晚收、冬小麦适期晚播有利于周年产量提高,但目前广泛推广的夏玉米品种生育期过长(约120 d),适时晚收仍难以完全生理成熟,机收籽粒损伤严重。可见,冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米最大可能的生长期和有效积温不能满足目前广泛推广的夏玉米品种所需生育持续期和积温,且适时晚收仍难以完全生理成熟,黄淮海区亟需生育期适宜(生育期≤107 d)的高产夏玉米新品种。     

近年我国玉米超高产田的分布、产量构成及关键技术

2006—2010年,全国玉米栽培学组专家在全国不同区域开展了玉米高产潜力探索及小面积超高产创建工作。本文对经过严格测产且产量达到和超过15 000 kg hm^-2的159个地块的地理分布、产量构成因素及关键技术分析表明：(1)大多数高产田分布在较高纬度(40°~43°N)、较高海拔(1 000~1 500 m)地区,这些地区具有昼夜温差大、光照充足等利于高产的自然因素,选择这样的区域是实现超高产的重要因素; (2)平均单产16 692 kg hm^-2 ,88 950穗 hm^-2、每穗541粒,千粒重360.0 g,穗粒重191.8 g; 通径分析表明,穗数和粒数对产量的贡献最大; (3)高产关键技术主要是,采用耐密型高产稳产品种,合理提高密度,充足的水肥供给,科学管理和地膜覆盖等。     

种植密度对不同株高夏玉米品种茎秆性状与抗倒伏能力的影响

倒伏是影响夏玉米在密植条件下获得高产的重要限制因素之一,本研究旨在探讨种植密度对不同株高夏玉米品种茎秆性状与抗倒伏能力的影响。以矮秆品种登海661 (DH661)和高秆品种鲁单981 (LD981)为试验材料,通过设置4.50×10⁴株 hm^-2、6.75×10⁴株 hm^-2和9.00×10⁴株 hm^-2 3个种植密度,研究茎秆节间长度、茎秆穿刺强度、茎秆显微结构以及倒伏率等方面的变化。结果表明,随种植密度增加,夏玉米的基部第3茎节间和穗位节间变细,茎秆穿刺强度显著下降,较密度4.50万株 hm^-2,DH661和LD981 6.75万株 hm^-2、9.00万株 hm^-2地上第3节间茎秆穿刺强度分别降低了8.5%、22.6%和13.3%、29.6%;茎秆皮层和维管束内部厚壁细胞厚度及维管束数目均随种植密度的增加显著下降,倒伏风险增加,但矮秆品种的下降幅度小于高秆品种,而产量的增加幅度大于高秆品种,说明矮秆品种在高密度下能够保持较好的抗倒伏性能,有助于其在高密度种植条件下获得高产、稳产。     

超高产栽培杂交中籼稻的生长发育特性

以5个杂交中籼稻品种(含品系)扬两优6号、P88S/747、珞优8号、珞优234和天两优2号为材料,研究大田条件下超高产水平(产量≥12.0 t hm^-2)的物质生产、产量构成及养分吸收特性。试验结果表明,与高产水稻(产量≥9.0 t hm^-2)相比,超高产水稻具有以下特征,幼穗分化期、齐穗期和灌浆结实期(齐穗后10 d) LAI大,分别为6.5~7.2、8.5~8.9和6.5~7.0;齐穗期的高效叶面积比率高,为60.0%~66.5%;齐穗期、灌浆期和成熟期积累较多的干物质,分别为13.5~15.0、15.0~16.0和25.0~28.0 t hm^-2;分蘖盛期对氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收利用优势不明显,而幼穗分化期、齐穗期和成熟期对N、P、K 吸收利用高而且积累速度快。此外,具有穗数多(有效穗数介于250×10⁴ ~290×10⁴ 穗 hm^-2)、结实率高(88.2%~92.3%)、千粒重大(29.0~31.0 g)的特点。     

南方粳型超级稻物质生产积累及超高产特征的研究

以超级粳稻品种武粳15、淮稻9号、徐稻3号和常优1号为材料,对高产(8.25~9.75 t hm^-2)、更高产(9.75~11.25 t hm^-2)和超高产(＞11.25 t hm^-2) 3个产量等级群体的物质生产与产量的关系、干物质积累、输出与转运等方面进行了系统的比较研究。结果表明,4个超级稻品种成熟期、抽穗至成熟期的干物质重与产量呈极显著正相关,抽穗期干物质重均与产量呈抛物线关系,拔节至抽穗期的干物质重与产量呈极显著正相关(高产—更高产、更高产—超高产以及将3个产量等级综合起来);从高产到更高产再到超高产,4个超级稻品种的生物学产量不断提高(差异显著),而超高产群体的经济系数则与更高产水平相当(0.5000以上),显著高于高产水平;较之更高产、高产群体,超高产群体在生育中期(拔节至抽穗期)干物质积累量大,抽穗期叶面积指数高、株型挺拔、群体质量优[有效叶面积率、高效叶面积率、总颖花量与颖花/叶(cm²)、基部节间粗、单茎茎鞘重均高],在生育后期(抽穗至成熟期),光合能力强(叶面积衰减率小,光合势、群体生长率、净同化率高)、干物质积累量高(占生物学产量的40.0%以上)、茎鞘物质的输出与转运协调[实粒/叶(cm²)、粒重(mg)/叶(cm²)均高]。     

杂交棉标杂A1和石杂2号超高产冠层特性及其与群体光合生产的关系

在田间自然条件下, 以标杂A₁、石杂2号为材料, 研究了超高产(3 500 kg hm^-2以上)杂交棉冠层的叶面积配置、叶倾角和光分布等冠层特性的变化及与群体光合生产的关系。结果表明, 超高产条件下杂交棉叶面积指数高且持续期长, 群体叶面积配置与光分布较均匀, 花铃期冠层中部有较好的透光性, 吐絮期底部漏光损失较小, 整个冠层仍保持较高的光吸收率。超高产杂交棉不仅群体光合速率峰值高, 而且高值持续时间长, 生育后期非叶器官仍维持较高的光合能力, 特别是茎的光合贡献率为常规高产棉花的1.6~4.9倍, 这是杂交棉在生育后期能保证群体光合优势的一个重要原因。超高产杂交棉的棉铃干物质空间分布与叶分布、光分布和冠层光合分布的比例吻合程度较高, 保证了光能的有效利用, 促进同化物及时向棉铃转运, 有利于挖掘杂交棉品种的增产潜力。     

杂交棉标杂A1和石杂2号超高产冠层特性及其与群体光合生产的关系

在田间自然条件下, 以标杂A₁、石杂2号为材料, 研究了超高产(3 500 kg hm^-2以上)杂交棉冠层的叶面积配置、叶倾角和光分布等冠层特性的变化及与群体光合生产的关系。结果表明, 超高产条件下杂交棉叶面积指数高且持续期长, 群体叶面积配置与光分布较均匀, 花铃期冠层中部有较好的透光性, 吐絮期底部漏光损失较小, 整个冠层仍保持较高的光吸收率。超高产杂交棉不仅群体光合速率峰值高, 而且高值持续时间长, 生育后期非叶器官仍维持较高的光合能力, 特别是茎的光合贡献率为常规高产棉花的1.6~4.9倍, 这是杂交棉在生育后期能保证群体光合优势的一个重要原因。超高产杂交棉的棉铃干物质空间分布与叶分布、光分布和冠层光合分布的比例吻合程度较高, 保证了光能的有效利用, 促进同化物及时向棉铃转运, 有利于挖掘杂交棉品种的增产潜力。     

种植密度和行距配置对超高产夏玉米群体光合特性的影响

在67 500株 hm^-2、90 000株hm^-2和112 500株hm^-2等3个种植密度条件下,研究了密度和行距配置对超高产夏玉米品种登海701产量和群体光合特性的影响。结果表明,随密度增加,籽粒产量、叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)上层截获率、群体光合(CAP)和群体呼吸(CR)、干物质积累量均提高;而叶绿素含量、穗位叶层和下层PAR截获率则降低。在67 500株 hm^-2下,宽窄行与等行距处理相比无显著优势。但在90 000株 hm^-2和112 500株 hm^-2密度下,80 cm+40 cm行距处理的产量、叶面积指数(LAI)、叶绿素含量、穗位叶层的PAR截获率、花后群体光合速率(CAP)平均值均显著高于其他行距处理(等行距、70 cm+50 cm和90 cm+30 cm);而群体呼吸速率与光合速率的比值(CR/TCAP)则显著低于其他行距处理。说明在较高密度条件下,80 cm+40 cm的宽窄行配置有助于扩大光合面积、增加穗位叶层的光合有效辐射、提高群体光合速率、减少群体呼吸消耗,从而提高籽粒产量。     

玉米密植群体下部叶片衰老对植株碳氮分配与产量形成的影响

玉米密植会造成花后下部叶片早衰, 为探明其对植株根系性能、碳氮积累分配及产量形成的影响, 采用大田与土柱栽培相结合的方式, 以登海661和郑单958为试材, 分析了密植条件下两品种花后碳氮分配、根系性能和植株干物质积累量的变化。两年结果表明, 玉米密植群体下部叶片早衰导致两品种花后穗位叶叶绿素含量和净光合速率显著降低, 向根系转运的光合产物数量显著减少, 成熟期(R6)的根系生物量、根长密度和根系表面积较CK显著减少。根系性能的下降导致花后氮素吸收量显著降低, 叶片光合速率降低、整株叶片衰老进程加快, 单株籽粒产量显著下降, 登海661较CK低7.61%, 郑单958较CK低8.35%。郑单958的花后叶片衰老要早于登海661, 且叶面积和净光合速率比登海661低, 导致花后干物质积累量和产量较登海661显著降低。可见玉米密植群体花后下部叶片衰老加速了根系衰老, 降低了氮素吸收量, 影响整株绿叶面积和光合持续期, 最终导致花后干物质积累量和籽粒产量降低。     

渐密种植条件下玉米植株形态特征及其相关性分析

在大田条件下,以郑单958、先玉335、登海661和益农103为试验材料,采用行距固定(80 cm×40 cm大小行)、株距从1 m开始由大至小的“渐密”种植方式,形成1.67~16.67株 m^-2共13个种植密度,在拔节期、大喇叭口期和生理成熟期分别测定株高、茎粗、穗位高、产量等指标,研究密度对玉米植株形态特征的影响及其相互作用效应。结果表明,随着密度的增加,株高呈先增加后降低的抛物线变化,穗位高和穗株比不断增高,当穗株比大于0.4时植株易倒伏,降低穗位高可明显减少植株倒伏率;穗下各节间呈伸长趋势,而穗上各节间呈缩短趋势,整株自下而上各节间粗均呈减小趋势,而各节间宽窄比无显著变化。植株株高、穗位高、茎粗等形态指标间对密度协调反应,共同对密度变化作出响应。茎部的伸长主要表现在穗位以下各节间,穗位高、穗株比与各时期的茎粗均成极显著负相关(r = –0.7701^**以上)。     

种植密度对高产夏玉米登海661产量及干物质积累与分配的影响

选用玉米品种登海661和农大108,设置不同种植密度,研究高产条件下种植密度对夏玉米产量及干物质积累与分配的影响。结果表明,种植密度增加后群体产量和干物质积累量显著增加,单株产量和干物质积累量反之。登海661在9万株 hm^-2时充分发挥了生长潜能,可获高产。随种植密度的增加,开花期和乳熟期茎秆干物质积累量的降幅大于叶片,主要影响茎秆干物质积累;成熟期茎秆干物质积累量降幅小于叶片,主要影响叶片干物质积累。乳熟期以后茎秆和叶片的干物质输出率均随种植密度增加显著减少,茎秆的贡献率随种植密度增加显著减少,而叶片的贡献率,随种植密度增加显著增加。密度3~9万株 hm^-2时茎秆对籽粒干物质积累量贡献率大,10.5~13.5万株 hm^-2时叶片对籽粒库建成影响大。     

不同高产玉米品种抗旱性的比较研究

为了有效筛选出适合鲁东半干旱区应用的夏玉米品种,以山东省目前主推的9个玉米品种为试材,通过2010-2011年连续2年防雨棚控水干旱试验,以抗旱隶属度、抗旱指数为评价参数,对各品种进行抗旱性综合评价。结果表明,干旱胁迫导致各品种玉米株高、穗位高、穗长、穗粒重均不同程度地降低,茎秆变细,秃尖变长,产量降低。年份间比较,2011年夏玉米植株性状、穗部性状、地上部干物重、产量均显著高于2010年。以茎秆性状、穗部性状、地上部干物重及产量指标隶属度的平均值为综合评价标准,‘登海701’为典型抗旱性品种;‘莱农14’、‘农大108’、‘金海5号’为抗旱性较强的品种;‘登海662’、‘郑单958’、‘中科11’、‘浚单20’为抗旱性弱的品种;‘青农105’在2年内的隶属度值差异较大,其抗旱性有待进一步研究。     

玉米穗位叶宽与茎粗相关性的初步研究

在乳熟期对玉米单交种‘黔单16’的株高、穗位高、茎粗、穗位叶长与宽进行基于单株的调查时发现：相对于其它农艺性状之间的关系,穗位叶宽与茎粗之间有更为一致的变化趋势,且这种一致性在不同小区间表现稳定。为了验证二者之间一致的变化趋势是否在不同玉米材料上普遍存在,以及明确二者相互关系的性质特点,于是对正在进行试验的其它5个玉米单交种、2个玉米开放授粉群体的以上农艺性状进行了基于单株的同样考察。结果表明：所有材料的穗位叶宽与茎粗都在0.001水平上达到了直线正相关,而其它农艺性状之间的直线相关系数则呈现较大的波动性;同时,单交种的相关系数大于群体,如果用穗位叶宽与茎粗的比值来描述二者之间的关系特点,则不同材料的这一比值具有极显著差异。考察结果一致说明：玉米乳熟期穗位叶宽与茎粗之间存在发育上的高度一致性;如果以穗位叶宽与茎粗的比值来描述二者的关系特点,则这一值因遗传背景不同而有极显著差异;二者之间发育上的直线相关性及同一遗传背景下的比值不因密度等环境不同而发生改变。     

在植株不同水平距离处垂直断根对夏玉米产量形成和籽粒库容特性的影响

以高产夏玉米品种郑单958(浅根型,ZD)和登海661(深根型,DH)为材料,于大喇叭口期(V12)分别在距离植株两侧10 cm、20 cm、30 cm处垂直断根,断根深度60 cm,以不断根处理为对照,共设计8个处理(ZDCK、ZD10、ZD20、ZD30;DHCK、DH10、DH20、DH30),研究了玉米植株两侧不同水平距离处根系对夏玉米籽粒灌浆及产量形成的调控作用。结果表明,ZD10、ZD20与DH10、DH20分别切断24.81%、11.69%与16.82%、7.52%的根系;ZD30与DH30各指标与CK间无显著差异,ZD10、ZD20产量分别下降13.09%、9.10%,显著大于DH10、DH20的产量降幅(9.81%、4.64%),其产量下降原因主要是断根后两品种的穗粒数与千粒重降低,其中ZD20、ZD10穗粒数与千粒重较ZDCK分别下降4.90%、5.60%和4.37%、7.88%,DH20、DH10穗粒数与千粒重较DHCK分别下降3.38%、5.15%和1.15%、4.97%;断根后两品种实际库容与结实率均有不同程度下降;到达最大灌浆速率时的天数(T_(max))、灌浆速率最大时的生长量(W_(max))、最大灌浆速率(G_(max))、籽粒灌浆活跃期(P)、灌浆速率也均下降,断根处理对浅根型品种郑单958的影响更为显著。     

玉米健壮素和烯效唑对杂交玉米正红311的株高及产量的影响

采用田间试验方法,在高海拔的攀西地区研究了玉米健壮素和烯效唑对杂交玉米新品种正红311株高和产量的影响,结果表明:小喇叭口期叶面喷施玉米健壮素有显著的降高效应,株高和穗位高分别降低12.1%～24.5%和13.5%～16.0%,但产量也随之降低,降低幅度为6.7%～8.9%;株高和产量之间为二次凸函数关系,植株过高、过低均不利于高产。