青贮玉米耐旱关键指标的筛选及其遗传研究

以六份不同耐旱性的青贮玉米自交系为材料,采用GRIFFING方法二的双列杂交,经通径分析,明确了青贮玉米籽粒产量耐旱系数的关键指标为根冠比、叶面积、叶绿素含量、光合速率四个指标,建立了籽粒产量耐旱系数回归方程;估算了关键指标的一般配合力、特殊配合力和相应的遗传参数.结果表明,五个指标的一般配合力方差明显高于特殊配合力方差,基因累加效应占主导地位.广义遗传力h2B(%)最高为光合速率达93.07.狭义遗传力h2N(%)最高为籽粒产量耐旱系数达18.62.籽粒产量耐旱系数指标宜在早代选择效果好,而根冠比、叶面积、叶绿素含量、光合速率指标四个指标宜加强杂种优势的利用.     

玉米光合优势与其杂交种产量优势的关系

本试验在二年内测定了二十五个玉米杂交组合及其亲本自交系的光合速率、叶面积、叶绿素含量及其生物学产量和籽粒产量,结果表明:1、在这些杂交组合中光合速率、叶面积、叶绿素含量等光合性状上均表现有明显的杂种优势,但依不同杂交组合而异。2、对光合速率、叶面积、叶绿素含量的杂种优势与产量杂种优势的相关分析结果表明,光合速率、叶面积、叶绿素含量的杂种优势与生物学产量杂种均有显著正相关。说明生物学产量的杂种优势大部分是由于光合性状上杂种优势表现的结果。3、光合速率杂种优势与籽粒产量杂种优势相关较为密切,尤其是在苗期和灌浆末期呈极显著正相关,似乎说明在苗期有可能对杂交组合产量杂种优势的强弱进行初步预测。     

大气CO_2浓度升高对玉米叶片光合生理指标及其产量的影响

以大丰30为试验材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究了CO_2浓度升高处理下,玉米叶片叶绿素含量、净光合速率、叶面积指数以及籽粒产量的变化,揭示CO_2浓度升高对玉米光合生理特性及籽粒产量的影响机制。结果表明,随着CO_2浓度的升高,叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)的含量均逐步升高,叶片净光合速率也在不断升高,从大喇叭口期开始到生育期结束叶面积指数均表现为增大,最终对单株籽粒产量以及单株生物产量有显著增产作用。     

玉米-大豆间作复合体系光合特性研究

间作是一种能集约利用光、热、肥、水等自然资源的种植方式,不同间作模式对作物群体光能利用率产生的影响不同。以单作玉米和单作大豆为对照,在玉米与大豆2∶2、2∶3和2∶4间作模式下,分析了不同种植模式对玉米和大豆光合特性指标的影响。结果表明:间作能够提高玉米的光能利用率,光合速率、叶绿素含量和叶面积指数分别较单作提高了22.4%～24.7%、9.2%～12.0%和0.9%～3.5%,其中光合速率和叶绿素含量差异达到了显著水平;间作降低了大豆的光能利用率,光合速率、叶绿素含量和叶面积指数分别较单作降低了3.5%～12.6%、1.6%～4.0%和0.3%～0.5%,但差异均不显著。在玉米-大豆间作复合体系中,随着玉米大行距的增大,玉米的叶绿素含量和叶面积指数均逐渐提高,光合速率呈先提高后降低趋势并以玉米与大豆2∶3间作复合体系最高;大豆的光合速率、叶绿素含量和叶面积指数均逐渐提高,但3种间作模式间的光合特性指标差异均不显著。综合分析认为,采用玉米与大豆2∶3间作模式,玉米-大豆间作体系的光能利用率最高。     

氮肥对春玉米‘中单509’叶片生理特性及产量的影响

为研究玉米不同生育期叶片光合特性在不同施氮水平下的差异及其与产量间的关系,阐述光合特性的变化规律,探讨玉米高产节肥的适宜施氮量。本研究采用春玉米‘中单509’,在5个施氮水平下,测定不同生育期叶片的光合速率、叶绿素含量、可溶性糖含量和产量。结果表明,不同施氮水平下,玉米叶片光合速率和叶绿素含量均在开花期达最大值;玉米叶片光合速率、叶绿素含量及产量等均以施氮量为135.00 kg/hm~2时达最高;大喇叭口期和灌浆期施纯氮量在135.00 kg/hm~2时,叶片可溶性糖含量达到最高;通过试验建立了施氮量与产量之间的回归方程。不同施氮量对玉米叶片光合速率、叶绿素含量、可溶性糖含量和产量有显著的影响,施用适量的氮肥有利于玉米叶片光合作用和产量的提高。     

钾肥对春玉米‘中单509’叶片生理特性及产量的影响

钾是影响玉米生长和产量的重要因素之一。为研究玉米不同生育期叶片光合特性在不同施钾水平的表现及其与产量间的关系,阐述光合特性的变化特性,探讨玉米高产节肥的适宜施钾量,本研究采用春玉米‘中单509’为试验材料,设置5个施钾水平,测定不同生育期叶片的光合速率、叶绿素含量和产量。结果表明:随着施钾量的增加,玉米叶片的光合速率和叶绿素含量均表现先上升后下降的趋势,不同的施钾肥水平,玉米叶片光合速率和叶绿素含量都在开花期达最大值;玉米叶片光合速率、叶绿素含量除成熟期外,均以施纯钾量为67.50 kg/hm~2时达最高;施纯钾量在67.50kg/hm~2时,‘中单509’产量达到最大,各生育期的叶片可溶性糖含量达最高;通过试验建立了施钾量与产量之间的回归方程。不同施钾量对玉米叶片的光合速率、叶绿素含量、可溶性糖含量和产量有显著的影响,施用适量的钾肥有利于玉米叶片的光合作用和产量的提高。     

玉米自交系农艺性状的配合力及遗传力分析

试验结果表明,BC0029,PK0083,海921,C649和太411主要性状的GCA较高,转了果聚糖合酶基因的自交系在产量性状上配合力表现较好,而转了甜菜碱醛脱氢酶基因的自交系在光合性状上配合力表现好;在参试的25个组合中,特殊配合力最高的组合是C649×PK0083。遗传力估算表明,一般配合力表现出比特殊配合力较大的遗传分量。从性状遗传力估计值看,在玉米育种上可对穗行数、穗长、叶宽、叶长进行早代选择,而对穗位高、叶面积、百粒重性状宜进行晚代选择。     

产量15 000 kg·ha-1以上夏玉米灌浆期间的光合特性

【目的】探讨产量15000kg·ha-1以上夏玉米籽粒灌浆期的光合特性及其与产量形成的关系。【方法】在多年高产试验基础上,选用3个具有高产潜力的玉米杂交种,采用78000株/ha的密度大田种植。以地上生物量及其分配、果穗叶的光合特征参数来评价产量15000kg·ha-1以上的夏玉米光合生理活性;以Richards模型拟合籽粒灌浆过程。【结果】3个玉米杂交种均可实现15000kg·ha-1以上的高产,以先玉335(XY335)产量最高。对籽粒产量形成的Richards解析表明,籽粒灌浆启动快且高灌浆速率持续时间和生长活跃期(50d以上)长的杂交种更容易实现高产。产量15000kg·ha-1以上3个杂交种表现出灌浆前期净光合速率、PEPCase活性和RuBPCase活性较高,后期净光合速率、叶面积指数和可溶性蛋白含量下降缓慢的特点,整个灌浆期间叶绿素a/b比值始终较高。3个杂交种中XY335叶片光合生理活性最高,净光合速率和叶面积的高值持续期分别达50d和60d以上。【结论】在玉米高产高密度栽培条件下,重视叶片的光合生理活性的改善可提高光能利用效率,维持较高灌浆速率和较长活跃生长期,实现15000kg·ha-1以上的高产目标。     

不同磷肥水平对春玉米中单509叶片光合特性及产量的影响

玉米是中国第一大粮食作物,肥料是影响其生长和产量的重要因素之一。本研究采用天津市主推春玉米品种之一的中单509,探索不同磷肥处理对中单509生长期叶片光合特性及产量性状的影响。结果表明,玉米叶片光合速率和叶绿素含量都在开花期达最大值;不同施磷处理均以施磷量为75.00 kg/hm~2时玉米叶片光合速率、叶绿素含量及产量等指标为最高;玉米叶片光合速率、叶绿素含量与产量数据之间除个别生长期外,均达到显著和极显著正相关;通过试验,建立了施磷量与产量之间的施肥方程。本研究为中单509高效高产的磷肥施用提供了理论及技术指导。     

3种化学调控剂对夏玉米光合特性、灌浆期和籽粒含水量的影响

【目的】研究3种学化调控剂对夏玉米光合特性、灌浆期和籽粒含水量的影响,为促进黄淮海夏玉米区夏玉米籽粒机械收获提供理论依据和技术支持。【方法】以夏玉米品种隆平206为材料,采用随机区组试验,于散粉后35 d分别用乙醇、乙烯利和敌草快对玉米植株进行处理,以等量清水为对照(CK);在喷施化学调控剂后5 d,使用手持式叶绿素仪测定穗位叶叶绿素SPAD值,使用光合仪测定穗位叶净光合速率;生理成熟后,记录灌浆期周天数,用烘干法测定玉米籽粒含水量,并对产量进行测定。【结果】(1)与CK相比,喷施乙醇未显著降低玉米的穗位叶叶绿素含量、光合速率和产量(P0.05),但显著降低了成熟期玉米籽粒含水量(P0.05),并缩短了玉米的灌浆期;(2)喷施乙烯利和敌草快均显著降低了玉米的穗位叶叶绿素含量、光合速率和产量(P0.05),缩短了玉米的灌浆期;喷施敌草快显著降低了玉米籽粒含水量(P0.05),但喷施乙烯利处理并未显著降低玉米籽粒含水量(P0.05)。【结论】综合产量和籽粒含水量2个关键指标,10%乙醇可以作为促进玉米籽粒脱水的化学调控剂在黄淮海夏玉米区进行应用。     

氮肥用量对饲用玉米光合特性以及产量的影响

以中原单32、龙辐208和高油115为材料,研究氮肥用量对饲用玉米光合特性以及产量的影响。结果表明,3个饲用玉米品种叶面积指数、叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素总含量在整个生育过程中均呈单峰曲线变化。叶面积指数以N300处理为最高,叶绿素含量以N250处理为最高。饲用玉米生物产量品种间表现为龙辐208>中原单32>高油115,均以N250处理为最高,各处理间生物产量差异均达到极显著水平。饲用玉米光合特性与生物产量呈显著正相关。     

玉米果穗性状和生理生化指标与抗旱性相关分析

以玉米东单７号、丹玉１３号、豫玉３号及其亲本自交系（Ｄ１,Ｄ２,Ｍｏ１７,Ｅ２８,３１８４,黄早四）为试材,研究了玉米果穗性状、形态和生理生化指标在干旱条件下的变化及其与抗旱性的关系。结果表明,穗重、穗粒重、结实长度、穗直径、穗粒数、行粒数、单株叶面积、相对电导率、脯氨酸含量、叶片失水速率、根部失水速率、叶片光合速率、叶片ＶＣ含量、叶片ＳＯＤ活性、叶片丙二醛含量与抗旱性显著相关。穗行数、瘪粒数、叶向值、叶角度、叶形值、黄叶枯叶数、叶绿素含量与抗旱性没有显著的相关性。用穗部性状进行抗旱性直接鉴定可靠性高,用形态性状指标进行抗旱性间接鉴定可靠性较差,用生理生化指标进行间接鉴定时,需以丙二醛含量,叶片失水速率、相对电导率、叶片ＳＯＤ活性、ＶＣ含量为５项指标综合鉴定可靠性较高     

侧向垂直断根对不同根型夏玉米品种叶片光合性能及产量的影响

【目的】探明距离植株中心不同距离处根系对玉米叶片光合特性及产量形成的作用,为生产上通过筛选理想根系构型进一步提高玉米产量和资源利用效率提供理论依据。【方法】以高产夏玉米品种登海661(深根型,DH661)和郑单958(浅根型,ZD958)为材料,于大喇叭口期(V12)的植株为中心,沿行向分别在植株两侧10 cm(T-10)、20 cm(T-20)处侧向垂直断根,断根深度60 cm,以不断根处理为对照(CK),共6个处理,研究在玉米植株两侧不同水平距离处侧向垂直断根对不同根型夏玉米品种叶片光合性能及产量形成的调控作用。【结果】深根型品种DH661在距离植株10 cm范围内其根系干重(RDW)、总根长(RL)、根表面积(RSA)、根系体积(RV)分别占总体根系的83.18%,69.55%,68.74%,66.44%,浅根型品种ZD958则分别为75.19%、51.17%、53.85%、56.49%,DH661根系的分布主要集中在距离植株中心0—10 cm范围内,相对于ZD958根系在横向分布上更为紧缩。在距离玉米植株两侧10 cm及20 cm处垂直断根对于DH661各根系指标的影响较ZD958要小。断根显著影响了两玉米品种叶片的光合性能,抑制了花前叶片的生长,加速了花后叶片的衰老。两年中DH661的T-20处理在抽雄期(VT)叶绿素含量下降4.29%和6.32%,净光合速率(Pn)下降5.16%和4.66%,T-10处理降幅分别为6.37%和6.86%,6.47%和8.66%;ZD958的T-20处理降幅分别为6.52%和9.91%,6.48%和9.15%,T-10处理降幅分别为15.40%和15.01%,11.89%和15.49%。断根同时造成地上部生物量、籽粒产量显著下降,各指标的下降幅度均为T-10T-20,且对深根型品种DH661的影响显著小于浅根型品种ZD958。【结论】侧向垂直断根显著降低了两种不同根型夏玉米品种的穗位叶净光合能力、植株生物量和最终产量,降幅随着侧向垂直断根距离植株中心靠近呈显著增加趋势。两品种相比,深根型夏玉米品种(登海661)对于远距垂直断根(T-20)的响应明显弱于浅根型夏玉米品种(郑单958)。深根型与浅根型夏玉米品种从根系构型、分布和垂直断根后保留的根系功能方面相比,深根型品种根系性能更适宜纵向压缩的栽培空间,是其较浅根型耐密种植的主要原因之一。     

花期干旱胁迫对不同夏玉米品种花后干物质积累运转及产量的影响

【目的】明确花期不同程度干旱胁迫对夏玉米花后干物质运转的影响机制,为夏玉米抗旱栽培提供理论依据。【方法】于2018—2019年在人工控水条件下,以干旱敏感型品种伟科702（WK702）和耐旱型品种郑单958（ZD958）为供试材料,于玉米花期设4个干旱胁迫处理,分别为CK（对照,全生育期正常灌水）、T1（花前干旱胁迫）、T2（花后干旱胁迫）和T3（花期连续干旱胁迫）,探究花期不同程度干旱胁迫对玉米植株形态、叶面积指数、花后干物质积累分配及运转和籽粒产量的影响。【结果】花前干旱胁迫能抑制株高、穗位高、茎粗和叶面积的生长,而花后干旱胁迫的影响较小,但生育后期叶面积指数下降幅度较大。花期干旱胁迫不仅显著降低夏玉米花后干物质积累量（P<0.05,下同）,还抑制茎叶等营养器官干物质向籽粒的运转,降低干物质运转量、运转率及其对籽粒产量的贡献率,使成熟期干物质在籽粒中的分配比例减少。花前干旱胁迫对夏玉米穗长、穗粗、穗粒数和百粒重等穗部性状的影响大于花后干旱胁迫。花期干旱胁迫导致夏玉米籽粒产量显著下降,其中花期连续干旱胁迫籽粒产量降幅最大,花前干旱胁迫籽粒产量降幅大于花后干旱胁迫;ZD958在T1、T2和T3处理下的籽粒产量分别比对照下降20.1%、15.6%和35.9%,WK702分别比对照降低32.3%、19.3%和51.3%。【结论】花期干旱胁迫在不同程度上影响夏玉米的植株形态、有效光合面积、花后干物质积累与运转等,导致夏玉米产量显著降低,对干旱敏感型品种WK702花后干物质积累与运转的抑制高于耐旱型品种ZD958。     

密度对饲用玉米光合特性和产量的影响

以饲用玉米品种为材料,研究整个生长发育过程中不同密度对叶面积指数、叶绿素、比叶重的影响,揭示光合生理指标与产量之间的关系,进而对产量进行调控。结果表明,在部分生育时期玉米叶面积指数、比叶重随密度的增加而增大,叶绿素含量拔节期~灌浆期均随密度的增大而减小,不同生育时期3个指标与产量之间相关性不一致。     

吐丝期干旱对夏玉米叶绿素荧光特性和产量的影响

【目的】探讨吐丝期干旱胁迫造成夏玉米减产的叶绿素荧光生理机制,为夏玉米抗旱栽培提供理论依据。【方法】以夏玉米品种郑单958和先玉335为试验材料,利用具有遮雨棚的抗旱池,设充分灌水［CK,0～20 cm土层含水量为田间最大持水量的（75±5）%］和吐丝期干旱胁迫［0～20 cm土层含水量为田间最大持水量的（45±5）%］2个处理。测定吐丝期（0 d）及吐丝后10、20和40 d穗位叶叶片SPAD值及叶绿素荧光参数,调查成熟后穗部性状及产量。【结果】吐丝期干旱胁迫显著降低了夏玉米吐丝期及吐丝后的叶片SPAD值,以吐丝后20 d降幅最大,分别为15.38%（郑单958）和17.65%（先玉335）。干旱胁迫下,2个夏玉米品种穗位叶光系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率（F_v/F_m）和PSⅡ潜在活性（F_v/F_o）均显著下降（P<0.05,下同）,且随着干旱胁迫时间延长而加剧,以吐丝后20 d降幅最大,分别达0.036和0.574（郑单958）、0.039和0.593（先玉335）。同时,干旱胁迫还降低了穗位叶光合性能综合指数（PI_ABS）,影响程度随着干旱胁迫时间的延长而加剧,以吐丝后20 d胁迫强度最大,分别降低12.30%（郑单958）和16.87%（先玉335）。此外,在干旱胁迫结束恢复供水后,干旱胁迫处理吐丝后40 d的叶片叶绿素含量和叶绿素荧光参数仍低于CK,但与CK间差距缩小。干旱胁迫增加了2个夏玉米品种秃尖长,显著降低了穗粒数和千粒重,最终导致郑单958和先玉335分别显著减产10.29%和11.83%。【结论】吐丝期干旱胁迫对夏玉米穗位叶叶绿素造成了不可逆的损伤,导致叶片SPAD值、F_v/F_m、F_v/F_o和PI_ABS显著下降,限制叶片光合作用,造成减产。     

夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的影响

【目的】探明夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的调控作用,为生产中塑造高产高效根群结构,提高籽粒产量提供理论依据。【方法】以高产夏玉米品种郑单958和登海661为材料,采用土柱栽培方式,设置3个处理（不断根处理：CK,地下40 cm处断根：T-40,地下80 cm处断根：T-80）,于开花期进行断根,研究不同土层根系对地上部生长及产量形成的调控作用。【结果】0—40 cm土层根系对花后氮素积累和转运量影响最大,切断40 cm以下土层根系后植株吸收氮素能力显著降低,植株营养器官氮素向籽粒库的转运量增加。花后40 cm以下土层根系对叶片保绿性和光合性能影响显著,切断深层根系后玉米单株叶面积、叶绿素含量、净光合速率(Pn)和SOD活性显著降低,MDA含量升高,光合高值持续期缩短,单株生物量和籽粒产量显著下降;0—40 cm根系对产量影响最大,40—80 cm根系对穗粒数和千粒重有显著影响,80 cm以下土层根系对千粒重影响较为显著。【结论】高产栽培中促进根系下扎,保持深层根系活力可以防止玉米早衰,提高叶片光合能力和对氮素的吸收能力,有助于提高玉米单产。     

Evaluation and Quantitative Inheritance of Several Drought-Relative Traits in Maize

The authors evaluated 57 parental inbred lines of maize hybrids disseminated in Southwest China for drought tolerance under drought-stressed and well-watered conditions. Multiple regression analyses between drought tolerant coefficients of the grain yield per plant and 15 morphological and physiological traits measured from a subset of 12 selected lines, identified traits 1 and 5, which were important for drought tolerance, at the seedling and reproductive stages respectively. Gene effects, combining abilities, and heritabilities of these traits were estimated using generation mean and diallel cross methods. Dominance effect was more important than additive effect for the plant height, anthesis-silking interval （ASI）, root weight, and the grain yield per plant, whereas, they were about equal for the leaf emergence rate. The variances of special combining ability （SCA） were about double that of the general combining ability （GCA） for plant height, ASI and grain yield per plant, although they were about equal for leaf emergence rate and root weight. Narrow sense heritabilities of the five traits for the reproductive stage were not high （12.8-29.6%）, although broad sense heritabilities for plant height, ASI, and grain yield were as high as 70-85%. A segregating population consisting of 183 F2 plants from the cross N87-1 （drought tolerant） × 9526 （susceptible）, was genotyped at 103 SSR loci and the F2：4 families were evaluated under two water regimes. Twelve quantitative trait loci （QTLs） （two for plant height, five for ASI, four for root biomass, and one for grain yield） were identified, most of which had overdominant gene action. Some chromosomal regions, such as those linked to markers umcl051 （bin 4.08）, umc2881 （bin 4.03）, and phi034 （bin 7.02）, had overlapping QTLs.