典型玉米自交系氮素吸收利用特点的研究

在大田条件下,对8个代表性的玉米自交系在不同施氮水平下的氮素吸收与利用特点及与氮效率相关的一些性状进行了研究。结果表明:玉米自交系在产量、生物量和氮累积量上存在显著的差异。通过玉米自交系各性状与氮效率的关系的分析表明,低氮胁迫下,应选择抽丝期穗位叶叶绿素含量高、穗位叶叶面积大、籽粒含氮量高和氮收获指数大的自交系,高氮处理条件下,应选择抽丝期生物量大和成熟期生物量大的自交系。通径分析表明,氮吸收和氮利用效率对氮效率的作用均是直接作用大于间接作用。3个施氮水平条件下,对氮效率的直接作用是氮吸收效率大于氮利用效率。在低氮条件下,氮吸收效率的直接作用更强,而氮利用效率对氮效率的直接作用是随着施氮量的增加逐渐增强。在氮2、氮3处理中,吸收效率和利用效率的共同影响导致了产量差异,并且是吸收效率的影响较大;高氮处理则主要是吸收效率的影响。     

不同氮水平下超高产玉米品种的产量性状分析

采用相关分析、通径分析方法对8个超高产玉米杂交种穗部性状与产量的关系进行了分析,结果表明,在高氮条件下(474kg/hm2),穗部各性状对玉米产量的作用依次为行粒数>百粒重>穗行数,保证吐丝期具有较高的生物量和叶绿素含量。在低氮条件下,应注重选育穗粒数多、百粒重大、吐丝期叶绿素和灌浆期生物量高的耐低氮品种(郑单958)。金山27和先玉335是高氮高效型品种,高氮水平下金山27产量较低氮水平下高68.18%,先玉335产量在高氮水平下比低氮水平增加90.40%,可在高氮水平下加以利用,郑单958在低氮水平下产量高于高氮水平,是低氮高效型品种。     

不同氮肥运筹方式对夏玉米产量和氮素利用的影响

以夏玉米杂交种郑单958为材料,对不同氮肥运筹方式下的夏玉米产量、产量构成、穗部性状、叶面积指数、干物质积累、穗位叶叶绿素相对含量以及光合速率、子粒形成的碳氮来源、收获指数、氮素收获指数及氮肥利用效率进行了研究。结果表明,在施总氮量相同的条件下,以播种期施氮结合大喇叭口期和抽丝期二次追施氮效果最好,即产量和氮肥利用效率均处于较高水平;其次为大喇叭口期一次追施氮;抽丝期一次追施氮以及前重后轻的施氮方式导致后期叶片缺肥早衰,影响光合产物的积累,从而影响产量,降低氮肥利用效率。     

广西主要玉米自交系氮利用效率评价

[目的]对低氮胁迫和正常施氮条件下玉米植株的生理指标、产量性状与耐低氮的关系进行研究,为玉米自交系氮利用效率进行有效评价提供参考.[方法]以96份广西主要玉米自交系为材料,通过两年一点两个水平的田间试验,鉴定玉米自交系在低氮和正常氮水平下的产量、吐丝期穗位叶SPAD值、低氮农学利用效率(LNAE)、株高、穗粒数、百粒重和ASI值等性状指标,分析它们之间的相关关系,计算遗传力等,对玉米自交系氮利用效率进行有效评价.[结果]在低氮和正常施氮条件下,各性状遗传变异较大;铁7922、9046、金黄55、P1201-1-1-6、89-1、D黄212、Su137-3P798-1-3-1-3、M017和越F1-1等玉米自交系氮利用效率较高,应充分利用.低氮条件下,各遗传力较高,正常氮下则较低;穗粒数与产量相关性最高,达0.76.[结论]低氮条件下选育自交系的效率更高;低氮农学效率(LNAE)可作为玉米自交系氮利用效率评价指标;选择与产量相关性较高的性状,能提高选择材料效率.     

超高产玉米杂交种在不同氮水平下的产量相关分析

采用相关分析、通径分析方法对9个超高产玉米杂交种穗部性状与产量的关系进行了分析.结果表明,在高氮条件下,对产量作用大小依次为行粒数＞百粒重＞穗行数,同时还要保证吐丝期具有较高的生物量和灌浆期叶绿素含量较高;在低氮条件下,注意选育穗粒数多、百粒重大、吐丝期叶绿素和生物量高的耐低氮品种.同时结果表明,金山27和先玉335是高氮高效型品种,应该在高氮水平下加以利用,郑单958是低氮高效型品种.     

玉米杂交种的氮农学效率及其构成因素剖析

选择我国近十几年来育成的38个杂交种(组合),在高氮(N225kg/hm~2)、低氮(N112.5kg/hm~2)两个水平下,研究了它们的氮农学效率(产量/施氮量)表现,并探讨了氮素吸收与利用在氮效率中的相对作用。结果表明,氮农学效率、氮吸收效率及氮利用效率在玉米品种(组合)间表现出明显差异。在低氮水平下,供试材料的平均氮农学效率为47.37kg/kg,变幅为15.68～74.95kg/kg。在高氮水平下,供试材料的平均氮农学效率为33.13kg/kg,变幅为10.67～45.37kg/kg。通径分析表明,氮素吸收与利用对于氯农学效率的形成均有直接作用,然而,在低氮条件下,氰吸收效率的作用要明显大小氮利用效率(通径系数分别为0.9347和0.6104),在高氮条件下,则二者的作用相近(通径系数分别为0.8609和0.7499)。     

广西主栽玉米品种氮胁迫能力鉴定

【目的】鉴定广西主栽玉米品种的耐低氮能力,筛选适合广西种植的耐低氮型玉米品种,为当地山区玉米生产提供参考。【方法】采用裂区设计,以施氮量为主处理、品种为副处理进行10个主栽玉米品种氮胁迫试验。主处理设正常施氮(N 180 kg/ha,CK)与氮胁迫(N 0 kg/ha)2个处理,灌浆期测量株高与穗位高,成熟期测产并调查穗部性状。分析各玉米品种主要农艺性状指标的耐低氮指数差异性及相关性,并采用模糊函数法五级制划分标准对各玉米品种的耐低氮能力进行综合评价。【结果】氮胁迫处理的株高、穗位、穗长、穗行、穗粒数、百粒重和产量均低于CK,果穗秃尖长则较CK长。不同玉米品种在氮胁迫下各性状的耐低氮指数存在差异,其中以产量的耐低氮指数最小,氮胁迫对其影响最大;株高、穗长、穗行、百粒重等性状的耐低氮指数差异不明显;秃尖长的耐低氮指数变幅最大。相关性分析结果表明,产量与穗粒数呈极显著正相关(P<0.01),与百粒重呈显著正相关(P<0.05,下同),与秃尖长呈显著负相关;氮胁迫条件下,玉米各性状对产量影响程度排序为穗粒数>百粒重>秃尖长>穗行>穗长>株高>穗位。以模糊函数法对各品种耐低氮能力进行综合评价,结果表明,桂单0810、迪卡008、华优168和桂单162的耐低氮能力较强,先达901、亚航0919、兆丰788、桂单901和正大808种的耐低氮性属于中间类型,瑞特237的耐低氮能力较弱。【结论】产量、穗粒数、百粒重和秃尖长可作为大田生产中快速、简易筛选耐低氮玉米品种的指标;初步筛选出耐低氮能力较强的品种为桂单0810、迪卡008、华优168和桂单162。     

施氮量和种植密度对玉米产量及磷钾吸收利用的影响

为明确施氮量和种植密度对玉米产量和磷钾吸收利用的影响，于2015—2016连续2年在河南省禹州市开展大田试验，选用伟科702和中单909，设置不施氮（0 kg·hm^-2，N0）、低氮（180 kg·hm^-2，N180）、高氮（360 kg·hm^-2，N360)三个施氮水平，4.5×104（D45）、6.0×104（D60）、7.5×104（D75）、9.0×104 株·hm^-2（D90）四个种植密度，分析不同因素对玉米产量及构成、磷钾累积及吸收利用效率的影响。结果表明：玉米产量随密度提高呈先增加后降低的趋势；相同密度下低氮处理提高了玉米产量，密度越高增产量幅度越大，D45、D60、D75、D90密度下玉米产量分别增加0.49%、0.73%、5.38%、7.81%；高密条件下，伟科702的N180处理比N360处理增产17.28%，而中单909的两个处理的产量间无差异。随着密度增加，有效穗数增加，穗粒数和千粒重下降；施氮量对有效穗和千粒重的影响较小，对穗粒数的影响与产量变化趋势一致。大喇叭口期以后，各处理玉米磷、钾吸收的差异逐渐变大。随着密度增加，玉米磷、钾吸收量逐渐增加，密度从D75增加至D90，则磷、钾累积量降低，其中伟科702降幅显著高于中单909。相同密度下，N180比N360处理提高了玉米磷、钾素累积，成熟期磷和钾素累积量平均提高了15.30%和17.91%。随密度增加，磷、钾偏生产力和吸收效率呈先增加后降低的趋势，而收获指数和利用效率呈下降趋势。低氮处理提高了玉米的磷、钾吸收效率，且增密处理（D75和D95）提高了磷、钾偏生产力及磷收获指数，但降低了钾收获指数和磷、钾转运效率。本研究条件下，施氮180 kg·hm^-2和种植密度7.5×104株·hm^-2可提高玉米产量和磷、钾素吸收，优化磷、钾肥的利用效率，研究结果为我国玉米合理栽培与施肥提供理论依据。     

不同施氮量对玉米穗部性状和产量产值影响

通过大田试验研究了不同施氮量对玉米穗部性状和产量产值影响，研究结果表明：施氮量为27．7kg／亩时玉米穗部性状和产量产值表现最佳，亩产量和亩产值分别达526kg和1157．2元，该施氮量既实现了高产又实现了高效，达到了节本增效。     

不同冬小麦品种产量和氮素吸收利用效率差异

【目的】研究新疆南疆不同冬小麦品种产量、氮素吸收利用效率的差异及对氮肥的响应,为小麦氮高效育种、氮高效品种选择及氮肥优化施用提供参考依据。【方法】设置3个施氮量,选择新疆南疆种植12个品种（系）为材料,研究不同氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素积累量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标差异。【结果】随着施氮量的增加不同品种收获穗数、穗粒数增加,千粒重降低,氮素积累量和产量增加;氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率随着施氮量的增加而降低。氮素利用率较高品种为新冬40号,新冬60号,15/6317。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,在不施氮（N_o）条件下新冬40号,新冬60号,15/6317氮素利用率高主要是氮素吸收效率和氮素利用效率的共同作用,以氮素利用效率为主;在施氮条件下新冬60号和新冬40号在氮素吸收效率高来自其较高氮素吸收能力,而15/6317氮素利用率较高是氮素吸收效率和氮素利用效率的共同作用。【结论】不同品种达到氮高效的途径不同,针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行调控,提高小麦氮素吸收和利用效率。     

Growth traits and nitrogen assimilation-associated physiological parameters of wheat(Triticum aestivum L.) under low and high N conditions

In this study, 14 wheat cultivars with contrasting yield and N use efficiency(NUE) were used to investigate the agronomic and NUE-related traits, and the N assimilation-associated enzyme activities under low and high N conditions. Under deficient-N, the cultivars with high N uptake efficiency(UpE) and high N utilization efficiency(UtE) exhibited higher plant biomass, yields, and N contents than those with medium and low NUEs. The high Up E cultivars accumulated more N than other NUE type cultivars. Under sufficient-N, the tested cultivars showed similar patterns in biomass, yield, and N content to those under deficient-N, but the varietal variations in above traits were smaller. In addition, the high Up E cultivars displayed much more of root biomass and larger of root length, surface area, and volume than other NUE type cultivars, indicating that the root morphological traits under N deprivation are closely associated with the plant biomass through its improvement of the N acquisition. The high Ut E cultivars showed higher activities of nitrate reductase(NR), nitrite reductase(NIR), and glutamine synthetase(GS) at stages of seediling, heading and filling than other NUE type cultivars under both low and high N conditions. Moreover, the high Up E and Ut E cultivars also displayed higher photosynthetic rate under deficient-N than the medium and low NUE cultivars. Together, our results indicated that the tested wheat cultivars possess dramatically genetic variations in biomass, yield, and NUE. The root morphological traits and the N assimilation enzymatic acitivities play critical roles in regulating N accumulation and internal N translocation under the N-starvation stress, respectively. They can be used as morphological and biochemical references for evaluation of Up E and Ut E in wheat.     

玉米氮效率性状的配合力分析

 在筛选氮高效自交系工作的基础上 ,利用NC Ⅱ设计 ,在两个氮水平下 (2 0 0kg·ha-1和不施氮 ) ,对 18个自交系配合力作出评价。结果表明 ,高氮条件下 ,氮效率受非加性效应控制 ,对氮高效育种有价值的自交系有2 199+ 、河农 7、河农 11;而在低氮条件下 ,氮效率受加性效应控制 ,792 2、2 199+ 、河农 7、河农 9、115 4在耐低氮育种中利用价值较高。在两个氮水平下 ,组合F1代产量与配合力总效应呈极显著正相关。氮吸收效率的遗传力大于氮利用效率。     

优化氮素与品种匹配可协同提高盐碱地夏玉米产量和氮肥利用率

【目的】 明确不同耐盐碱型夏玉米品种产量形成及氮素利用特征,挖掘盐碱地玉米氮素高效利用的生物学潜力。【方法】 以耐盐型玉米品种登海605、鲁单818和不耐盐型玉米品种鲁单981、连胜188为供试材料,在不同施氮水平下（0、180和360 kg·hm^-2,记作N0、N1和N2）,系统研究了施氮对不同耐盐碱类型玉米品种物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率及产量形成的影响,并分析了氮肥水平和品种间的互作效应。【结果】施用氮肥可显著提高盐碱地夏玉米籽粒产量,高氮水平下能够提高不耐盐型玉米品种产量潜力。与N1处理相比,N2处理下耐盐型玉米品种产量无显著变化,不耐盐品种LD981和LS188 2年平均显著增产9.93%和16.31%,各品种氮肥偏生产力（NPFP）、氮肥农学效率（NAE）和氮肥利用率（NUE）均显著降低。互作效应分析表明,产量及其构成因素的差异是由品种、氮肥水平及品种和氮肥水平之间的互作效应共同作用的结果。不同氮肥水平下,耐盐型品种比不耐盐品种分别增产7.78%—27.63%（N0）、7.40%—24.87%（N1）和0.32%—9.55%（N2）;氮肥利用效率（NUE）分别提高26.65%—48.28%（N1）和1.20%—24.87%（N2）。【结论】耐盐型品种较不耐盐型品种具有较高的物质生产和氮素吸收利用能力,在低氮下具有较高的产量优势,而不耐盐型品种在高氮水平下有利于产量的发挥。施氮量、品种及其互作效应通过影响干物质积累量、产量和氮素吸收转运影响氮肥利用效率,优化氮肥供应与品种匹配,能够实现盐碱地玉米产量与氮肥利用效率的协同提高。     

施肥水平对不同氮效率水稻氮素利用特征及产量的影响

【目的】研究不同施肥水平下不同氮效率杂交水稻产量差异与氮素吸收和利用的关系,以期为水稻品种改良和高产高效栽培技术提供依据。【方法】以氮高效品种(德香4103)和氮低效品种(宜香3724)为材料,通过设置低肥(75 kg N·hm~(-2),37.5 kg P_2O_5·hm~(-2),75 kg K_2O·hm~(-2),记为N_1P_1K_1)、中肥(150 kg N·hm~(-2),75 kg P_2O_5·hm~(-2),150 kg K_2O·hm~(-2),记为N_2P_2K_2)、高肥(225 kg N·hm~(-2),112.5 kg P_2O_5·hm~(-2),225 kg K_2O·hm~(-2),记为N_3P_3K_3)3种施肥水平,并在各施肥水平下均增设一不施氮处理,研究其对不同氮效率水稻产量和氮素利用效率的影响及其结实期氮素吸收、转运和分配特性。【结果】品种与施肥水平对杂交稻主要生育时期及各生育阶段氮素的累积、转运、分配,以及氮素利用特征和产量均存在显著影响;品种对氮肥回收利用率、千粒重,以及总颖花数的影响均不同程度的高于施肥水平的调控效应;施肥水平对主要生育时期及各生育阶段氮素的累积,结实期叶片和茎鞘氮的运转,以及产量调控作用显著。N_2P_2K_2相对于N_1P_1K_1处理能促进不同氮效率水稻主要生育时期及各生育阶段氮素的累积,提高氮收获指数,促进结实期叶片和茎鞘中氮素的运转,进而显著提高稻谷产量及氮肥利用效率,且N_2P_2K_2均显著高于同品种下其他的肥料施用处理,为本试验最佳的氮磷钾肥施用模式;N_3P_3K_3处理易造成结实期叶片及茎鞘中氮滞留量增加,氮转运贡献率显著降低,导致产量及氮肥利用效率显著降低。氮高效品种具有总颖花数、结实率高的特征,其主要生育时期氮素累积量,氮素干物质生产效率,氮素稻谷生产效率及氮素收获指数等均显著高于氮低效品种,但千粒重并不是氮高效品种所独有的特征;此外,氮高效品种结实期更有利于叶片与茎鞘氮素的运转及穗部氮素的累积,尤其氮高效品种具有较高的茎鞘氮素转运率,其与氮肥生理利用率、回收利用率及农艺利用率均存在显著正相关性(r=0.699*—0.743*),是导致不同氮效率品种氮肥利用效率、产量差异的重要因子,可作为氮效率及品种鉴选的评价指标,也可以以进一步提高抽穗至成熟期氮高效水稻品种茎鞘氮素运转率,作为实现水稻高产与氮高效利用协调统一的另一重要途径。【结论】本试验条件下,氮高效品种具备的结实期茎鞘高氮素转运、高总颖花数及结实率是优于氮低效品种而形成产量差异的主要因素,N_2P_2K2_为氮高效品种配套的最优氮磷钾肥施用模式。提高抽穗期至成熟期氮累积量,促进叶片与茎鞘氮运转量,尤其应提高茎鞘氮素运转率,可实现高产与氮高效利用的同步提高。     

种植密度对夏玉米根系特性及氮肥吸收的影响

【目的】玉米是中国第一大粮食作物,在国家粮食安全中具有举足轻重的作用。选用耐密型品种,增加种植密度是现在玉米获得高产的主要措施之一。然而,高密度种植加剧了玉米生长空间的压力,导致单株生长受到抑制,单株产量降低。根系作为吸收土壤水分与养分的主要器官,其生长受密植条件抑制。研究夏玉米品种根系特性对密度响应的基因型差异,探明密植条件下耐密型夏玉米根系特性与氮素吸收、利用的关系,为耐密型夏玉米品种的根系改良及密植条件下养分与水分管理提供依据。【方法】试验于2014—2015年在山东农业大学黄淮海区域玉米技术创新中心进行,以耐密型品种郑单958(ZD958)和不耐密型品种鲁单981(LD981)为试验材料,采用土柱栽培与~(15)N标记技术相结合的技术手段,研究不同种植密度下(D1,52 500 plants/hm~2与D2,82 500 plants/hm~2),不同耐密型品种根系性状及氮素吸收利用情况对种植密度的响应。【结果】增加种植密度可显著提高夏玉米籽粒产量,但两品种单株籽粒产量均显著降低。两品种根系生物量、根长、根系表面积、根系活性吸收面积均随种植密度的增加而降低;D1条件下,LD981根系各项指标生育前期高于ZD958,乳熟期后均低于或显著低于ZD958。D2条件下,两品种根系各项指标生育前期差异不显著,而生育后期LD981显著低于ZD958;地上部单株绿叶面积与穗位叶净光合速率受基因型及密度影响,变化趋势与根系一致。两品种根冠质量比受密度增加影响差异不显著,但根冠活性面积比显著降低;增加种植密度两品种单株氮素积累量及氮利用效率显著降低,肥料氮回收率、氮肥偏生产力均显著提高,但肥料氮所占植株氮素积累量的比例不受密度变化影响;D2下ZD958植株肥料氮含量、肥料氮所占比例、肥料氮回收率及氮肥偏生产力显著高于LD981。【结论】耐密型品种ZD958根系受密度影响较小,高密度下,能够维持相对较高的根量、根长、根系吸收面积及根系活力,且高值持续期长,生育后期衰老缓慢,保证了植株对氮素吸收,有利于地上部进行光合生产、获得较高籽粒产量;高密度下ZD958籽粒库容较高、库调节能力较强,是其氮利用效率及氮肥偏生产力显著高于LD981的主要原因。     

不同结球甘蓝自交系氮效率的分析

试验研究了在3个氮处理水平上对12个结球甘蓝自交系的氮效率。结果表明,不同结球甘蓝自交系的产量、氮吸收效率、氮生理利用效率、氮效率和氮响应度存在显著的差异。据氮效率分析,把供试结球甘蓝自交系划分为4个类型:92-1041,96-1047,96-1013,606-12-21属于双高效型;96-1025-1,96-1028属于低氮高效型;96-1038-8,92-1023,97-1126属于双低效型;96-1012-3-11,97-1018,PR1-3-6属于高氮高效型。     

控释尿素一次性施用的玉米减氮增效研究

基于田间小区试验,在常规施氮（U100,普通尿素,施氮量250 kg/hm²）基础上,设置普通尿素、控释尿素减量20%（U80和C80）和40%处理（U60和C60）,通过测定玉米产量及产量构成、氮素吸收和利用效率,结合土壤养分动态和植株光合特征与氮同化关键酶活性,评价控释尿素在玉米减氮增效中的作用。结果表明,氮肥减量20%时玉米产量和氮肥利用率都达到常规施氮水平,其中C80比U80增产14.5%;氮肥减量40%后产量有所降低,减产原因主要是百粒质量降低7.0%~9.5%。与U100相比,减氮20%的光合特征,土壤硝铵态氮水平,谷氨酸脱氢酶（NADH-GDH）、谷草转氨酶（GOT）和谷氨酰胺合成酶（GS）的活性均未显著下降,其中C80的净光合速率和光合氮利用效率比U100显著提高15.0%和24.8%,且C80较U80在提高氮素吸收总量、氮利用率、收获指数、光合氮利用率、酶活性和维持籽粒百粒质量方面更具优势。减氮40%后,U60的酶活性和光合特征与U100相比平均降低31.5%和27.6%,而C60的光合氮利用效率达到常规施氮水平。可见,氮肥减量20%时可以有效维持玉米产量,其中控释尿素一次性施用效果更佳,值得推广应用。