玉米生产上3个主推品种光合特性、干物质积累转运及灌浆特性

以当前玉米生产主推品种郑单958、先玉335和京科968为试验材料, 考察其光合特性、干物质积累与转运及籽粒灌浆特性, 以揭示高产玉米品种的产量形成特性, 为玉米高产生产提供依据。结果表明: (1)产量以京科968最高、先玉335次之、郑单958最低, 京科968分别较郑单958和先玉335高14.55%和7.93%。(2)穗位叶净光合速率和冠层光合能力表现为京科968>先玉335>郑单958, 且吐丝期>乳熟期。京科968吐丝期和乳熟期的穗位叶净光合速率分别比先玉335高7.84%和16.78%, 比郑单958高22.23%和24.44%; 冠层光合能力分别较先玉335高38.77%和58.41%, 较郑单958高50.83%和56.49%。(3)花后干物质积累量、转移量、干物质转运率和干物质转运对籽粒贡献率均以京科968最高, 分别比先玉335高13.72%、21.20%、6.32%和4.77%, 比郑单958高31.87%、39.96%、18.49%和10.42%。(4)籽粒灌浆参数在不同品种间存在较大差异, 京科968与先玉335的平均灌浆速率(0.73和0.75 g 100-grain^-1 d^-1)相当, 且均高于郑单958 (0.67 g 100-grain^-1 d^-1); 活跃灌浆期以郑单958 (53.69 d)最长、京科968 (51.02 d)次之、先玉335 (48.95 d)最短。(5)相关分析表明, 产量与净光合速率显著正相关, 与花后干物质积累量及转运率极显著正相关。京科968具有较高的光合效率、花后干物质积累量及转运率、灌浆速率及较长的灌浆持续期, 是较郑单958和先玉335高产的重要原因。     

不同种植密度和品种对夏玉米物质生产和产量构成的影响

以郑单309、郑单326、郑单958和中玉303等玉米品种为研究对象,在7个种植密度（6.00×10⁴、6.75×10⁴、7.50×10⁴、8.25×10⁴、9.00×10⁴、9.75×10⁴和10.50×10⁴株/hm²）条件下进行田间试验,研究不同种植密度和品种对夏玉米生育期内群体物质累积量和产量构成的影响。结果表明,高密度下株高和穗位高表现出明显优势,中玉303和郑单958的株高和穗位高表现相对较高。随生育期推进,植株群体干物质量显著增加,花前、花后和成熟期干物质量均随密度增加而显著增加,成熟期中玉303和郑单958的干物质量较郑单326和郑单309平均提高16.1%,花后干物质量占成熟期的比重以6.00×10⁴株/hm²密度处理下最高,为58.68%,以郑单958最高。随密度增加,成熟期千粒重显著下降,产量明显提高,10.50×10⁴株/hm²密度处理最高,为14.49t/hm²,中玉303产量最高,较郑单309和郑单326平均增加16.3%。由此可见,在本试验条件下,选用中玉303,以10.50×10⁴株/hm²密度种植,可提高玉米植株花后物质生产量,促进花后物质分配,实现夏玉米高产。     

高产夏玉米产量性能特征及密度深松调控效应

以现代高产玉米品种中单909和郑单958为试验材料, 于2010-2011年在河南新乡设置种植密度与耕作方式田间试验, 研究夏玉米高产群体产量性能参数变化及主要栽培措施调控效应。结果表明, 中单909相比郑单958显著增产11.36%, 穗粒数(KN)、千粒重(KW)极显著增加(P<0.01), 生育天数(D)、收获指数(HI)和收获穗数(EN)无明显差异(P>0.05); 平均叶面积指数(MLAI)、光合势在灌浆后期增加更为显著, 平均净同化率(MNAR)显著增加(P<0.05), 而干物质积累最大生长速率、生长速率最大时的生长量、平均生长速率、活跃生长期均明显提高。进一步分析产量性能参数间相互关系, EN与MLAI呈极显著正相关(P<0.01), KN和KW与MNAR呈极显著正相关(P<0.01), 而MNAR、KN、KW与MLAI呈极显著负相关(P<0.01)。中单909比郑单958增产可能是产量性能参数差异补偿的结果。中单909在高密度下具有较高的MLAI、MNAR和KN, 获得最高产量的群体密度比郑单958高27.3%; 深松耕作方式下, 中单909和郑单958分别增产13.0%和8.7%, 主要表现为, MNAR和KN显著增加, MLAI和D无明显变化, HI、EN、KW增加幅度在不同品种间表现不一致, 表明土壤深松条件下密植(9.50×10⁴株 hm^-2)是目前夏玉米高产重要技术途径之一。综上, 密植夏玉米高产群体产量性能特征参数为MLAI 3.05~3.55、MNAR 4.80~6.27 g m^-2 d^-1、D 109~111、HI 0.50~0.52、EN 9.60~10.38×10⁴穗 hm^-2、KN 352.0~370.1粒、KW 314.7~315.9 g, 可以实现11 250~12 000 kg hm-2以上的产量。     

种植密度和氮肥水平对春玉米产量及氮素效率的影响

以玉米杂交种郑单958为材料,对不同种植密度和施氮水平下春玉米的产量形成和氮素利用效率进行了研究。结果表明,不同种植密度对郑单958子粒产量形成影响极显著,中密度水平(67500株/hm²)下,玉米单株生产能力较高,高密度(90000株/hm²)下的减产原因是干物质积累总量的减少;不同施氮水平对郑单958子粒产量形成影响显著,氮肥对玉米生产能力的调控作用主要表现在对穗粒数的影响上,适宜的氮肥施用量可促进顶部子粒发育,使秃尖长度减小,增加穗粒数,增加产量,并提高氮素的利用效率;种植密度与氮肥水平间互作效应显著。在3种密度水平(45000、67500、90000株/hm²)下,施氮量为225kg/hm²时,增产作用均最明显,是当地较为适宜的氮肥施用量。     

密植对不同玉米品种产量性能的影响及其耐密性分析

提高种植密度是玉米高产的重要措施之一,并且群体密度对冠层光合特性与产量有重要影响,为阐明不同基因型玉米品种的耐密性,本研究以先玉335、郑单958、吉单209为供试品种,设置60 000株 hm^-2、75 000株 hm^-2、90 000株 hm^-2、105 000株 hm^-2 4种密度处理,测定并计算6个生育期的叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、净同化率(NAR)以及产量性能参数平均叶面积指数(MLAI)、平均净同化率(MNAR)、收获指数(HI)、单位面积穗数(EN)、单穗粒数(GN)、千粒重(GW),并结合产量性能参数的变化对各品种进行耐密性分析。结果表明,不同品种产量性能参数对密度胁迫的反应相同,MLAI、EN与密度呈显著正相关,MNAR、HI、GN、GW与密度呈显著负相关;各品种产量对密度的响应呈一元二次方程关系,并具有良好的相关性;在试验密度范围内,品种耐密性表现以先玉335最好、郑单958次之,吉单209较差,其中,先玉335的适宜密度范围为90 000~105 000株 hm^-2,郑单958与吉单209的适宜密度范围为75 000~90 000株 hm^-2。     

利用SPAD和Dualex快速、无损诊断玉米氮素营养状况

为了探讨玉米生长过程中适宜的施氮量,以加拿大玉米品种Pioneer 38B84为试验材料,在底施氮为45 kg hm^-2和基本苗7.9万株 hm^-2条件下,研究追氮量0、34、68、101、135、169和203 kg hm^-2以及氮饱和参考小区等8个处理对吐丝后玉米穗位叶SPAD值、Dualex值、地上部生物量及产量的影响。结果表明,SPAD值、地上部生物量以及产量均随追氮量增加而增加,Dualex值随追氮量增加而降低。追氮101、135、169和203 kg hm^-2处理的SPAD-氮饱和指数(SPAD-NSI)在各测定日期均大于0.95。追氮101 kg hm^-2处理的Dualex-NSI在吐丝后18~46 d大于0.95;追氮135、169和203 kg hm^-2各处理的Dualex-NSI在各测定日期均大于0.95。SPAD 值、Dualex 值、SPAD-NSI和Dulaex-NSI均与追氮量显著相关。在拔节期追氮101 kg hm^-2 或135 kg hm^-2即可满足玉米生长对氮素的需求,获得最大的经济产量。当超过最大产量施肥量时,氮肥用量的增加对SPAD值、Dualex值、地上部生物量以及产量均无显著影响。追肥不仅可达到与氮饱和参考小区同样的产量效果,而且还可减少氮肥的施用量,减少种植者的经济投入。在本试验条件下,基施氮45 kg hm^-2,在拔节期适宜的追氮量为101 kg hm^-2或135 kg hm^-2。SPAD叶绿素仪与Dualex仪均可用来诊断玉米的氮素营养状况。     

辽西地区不同种植模式对春玉米产量形成及其生长发育特性的影响

改变玉米田间种植模式是提高玉米单产的重要措施之一。本文在大田试验条件下, 以耐密品种(郑单958)和中密品种(沈玉21)研究了三比空密疏密、大垄双行和等行距(CK) 3种种植模式对春玉米产量形成及其生长发育特征的影响。结果表明, 田间种植形式的改变可以显著影响玉米群体产量及其生长发育特征。耐密品种以大垄双行种植模式为宜, 可以增加玉米的株高、茎粗, 提高叶面积和光能利用率, 促进干物质积累, 两年平均产量为8882.36 kg hm^-2, 比对照增加6.51%, 增产的原因是百粒重和穗行数的显著提高; 中密品种以大垄双行和三比空种植模式为宜, 两种种植模式均可增加玉米的株高、茎粗, 提高叶面积和光能利用率, 促进干物质积累, 且与耐密品种表现不同, 两年平均产量分别为8294.58 kg hm^-2和8188.30 kg hm^-2, 比对照增加21.36%和19.81%, 增产的原因是行粒数的显著增加。因此, 笔者认为在辽西地区特定的自然条件下大垄双行是提高玉米单产的最佳种植模式。     

玉米籽粒胚乳细胞相关性状的杂种优势研究

为了解析玉米粒重性状杂种优势的产生原因,对籽粒胚乳细胞数目、细胞大小开展了研究。以玉米品种‘郑单958’‘、先玉335’及其亲本为试验材料,分析了杂交种与亲本在单籽粒重量、单籽粒胚乳细胞数目及胚乳细胞面积的杂种优势关系。结果表明,‘先玉335’和‘郑单958’胚乳细胞数目的中亲优势分别为40.81%和36.03%,超亲优势分别为33.09%和23.82%;百粒重的中亲优势分别为27.22%和28.89%,超亲优势分别为19.72%和18.34%;而胚乳细胞面积的中亲优势分别为-44.42%和-24.79%,超亲优势分别为-45.75%和-37.30%。单籽粒胚乳细胞数目与粒重呈极显著正相关,相关系数为0.796。综上所述,玉米杂交种籽粒的胚乳细胞数目多于亲本是粒重杂种优势产生的重要原因,选育籽粒胚乳细胞数目多的自交系进行杂交组配利于提高杂交种的粒重。     

高产玉米新品种金华瑞T82选育与高产栽培技术

中晚熟玉米新品种金华瑞T82是以M1为母本、M2为父本育成的玉米杂交种。辽宁省玉米区域试验,两年平均产量11058.0kg/hm²,比对照郑单958增产8.0%,生产试验平均产量11964.0kg/hm²,比对照郑单958增产10.9%。该品种2012年底通过辽宁省农作物品种审定委员会审定,主要特点为中矮秆、耐密植、米质优、适应性广、稳产性好,适合辽宁省北部、西部中晚熟玉米区及吉林省南部种植。……     

施钾量对高产夏玉米抗倒伏能力的影响

倒伏是玉米高产的重要限制因素之一。本研究旨在探讨施钾量对高产夏玉米抗倒伏能力的影响,为钾肥科学施用提供科学依据。选用登海661 (DH661)和郑单958 (ZD958),设置6个施钾水平,研究高产条件下施钾量对夏玉米基部茎节穿刺强度、伤流量和产量的影响,并观察基部第3茎节显微结构。结果表明,施钾肥能显著提高茎秆的穿刺强度,DH661和ZD958最大提高幅度分别为17.9%和25.57%,但不同茎节提高幅度不同。伤流液的强度随着施钾量的增大先增加后减小,开花前促进作用大,吐丝期DH661和ZD958施钾180 kg hm^-2时最高,分别比对照提高24.30%和29.68%。单位面积内维管束增加,特别是小维管束增多是提高茎秆穿刺强度的关键。施钾肥可以显著提高玉米产量,随施钾量的增加,籽粒产量呈先增高后降低的趋势,DH661和ZD958分别在施钾180 kg hm^-2和240 kg hm^-2时达到最高产量。     

吐丝期干旱胁迫对玉米生理特性和物质生产的影响

以玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用抗旱池栽控水试验,研究了叶片光合特性、保护酶活性以及干物质转运对吐丝期干旱胁迫的响应。结果表明,在吐丝期干旱胁迫下2个品种产量分别降低39.10%和44.87%;叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)先升后降。PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、实际量子产额(Φ_PSII)、光化学猝灭(q_P)降低,非光化学猝灭(q_N)升高;抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高。说明吐丝期干旱胁迫增加了花前营养器官贮藏同化物转运量(率)及其对籽粒转运的贡献率;但郑单958受干旱影响程度小于陕单902。说明抗旱品种郑单958具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,维持较高的光化学效率,延长叶片光合功能期,促进花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒的贡献率。这可能是其在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一。     

种植密度、氮肥和水分胁迫对玉米产量形成的影响

为阐明种植密度、氮肥和水分胁迫对不同玉米品种产量形成的影响,选用6个玉米品种,在两种密度(45 000株 hm^-2和75 000株 hm^-2)、两种施氮水平(纯氮112.5 kg hm^-2和337.5 kg hm^-2)和两种水分(前期干旱控水和正常灌水)处理下进行大田试验,调查玉米源库性状的主要生理参数和籽粒产量。结果表明,在环境压力较小时(低密度、高氮和正常灌水),玉米品种间籽粒产量、源性状(叶面积指数、穗位叶净光合速率和群体源供应能力)、库性状(群体库容量)、源库协调性状(群体库源比值、籽粒灌浆速率和收获指数)以及成熟期干物质积累量和吐丝期至成熟期干物质积累量差异较小,而逆境胁迫下(高密度、低氮和干旱),差异较大。环境压力较大时(高密度、低氮和干旱),叶面积指数、群体源供应能力、成熟期干物质积累量、吐丝期至成熟期干物质积累量、群体库容量和收获指数与籽粒产量呈显著或极显著正相关。由此说明,在玉米品种产量改良中要强化逆境人工选择,以适应自然选择,改善玉米品种逆境下的群体源库性状,增强吐丝期至成熟期叶片的光合生产效率,强源促库,提高逆境下的生产能力和适应性。     

玉米叶片光合作用和渗透调节对干旱胁迫的响应

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置3个干旱处理(轻度干旱、中度干旱、重度干旱)和正常灌水,研究了干旱胁迫对2个玉米品种气体交换、叶绿素荧光参数和渗透调节物质的影响。结果显示, 重度干旱造成2个玉米品种叶片光合机构紊乱,破坏细胞膜完整性;同时增加了渗透调节物质,这对增强叶片的保水能力,维持光合速率有重要的作用。但与陕单902相比,干旱胁迫下郑单958表现出较高的最大净光合速率(P_nmax),表观量子效率(AQY),光饱和点(LSP),最大电子传递速率(J_max),最大羧化速率(V_cmax),PSII的实际量子产量(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P);较高的脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量(SS);较低的丙二醛含量(MDA)。这些结果表明,干旱胁迫下抗旱品种郑单958具有较强的渗透物质能力,减轻细胞膜质过氧化程度,维持较高的光合性能是其适应干旱环境的生理基础。     

干旱胁迫对玉米苗期生长和光合特性的影响

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱,中度干旱,重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对2个玉米品种植株生长、气体交换和叶绿素荧光参数的影响。结果显示,干旱胁迫抑制2个玉米品种植株生长和相对生长速率,导致整株生物量显著下降。随着干旱胁迫程度加剧,叶片最大净光合速率(P_nmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)、最大电子传递速率(ETR_m)、光能利用效率(α)、光系统II的实际量子产量(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P)均下降,而胞间CO₂浓度(C_i),光补偿点(LCP)和非光化学猝灭系数(q_N)均升高。可见,干旱胁迫下叶片光合能力和电子传递速率降低是2个玉米品种生物量减少的主要因素。但郑单958变化幅度小于陕单902,表明郑单958植株生长发育和光合特性比陕单902受干旱胁迫的影响小,较高的电子传递速率、较强的光能转化能力和较大的相对生长速率是郑单958适应干旱环境的重要生理特性。     

玉米雌穗发育杂种优势相关miRNA的研究

杂种优势已广泛应用于玉米育种, 在提高玉米产量、品质以及增强抗逆性等方面起到了重要的作用, 然而杂种优势的分子机制尚不清楚。植物miRNA主要在转录和转录后水平调节基因的表达。为阐明miRNA是否及如何对玉米雌穗发育杂种优势产生影响, 本研究对玉米杂交种郑单958及其亲本自交系(昌7-2和郑58)进行了高通量miRNA测序和降解组测序。取玉米雌穗花序分生组织(IM)发育为成对小穗分生组织(SPM), 进而产生小穗分生组织(SM), 及小花分生组织(FM)将3个不同时期的雌穗样品用于miRNA建库测序, 鉴定出16个miRNA家族中的81个保守miRNA为非加性表达, 认为是与雌穗发育杂种优势形成相关的miRNA; 3个阶段中分别检测到80.30%、56.06%和48.10%的非加性表达的miRNA被显性或超显性抑制。鉴定出8种新的miRNA, 属于7个miRNA家族。通过雌穗降解组测序, 发现在郑单958及其亲本自交系中共同检测到的miRNA靶向42个基因的82个转录本。根据测序结果构建了miRNA参与玉米雌穗杂种优势的模型, 并推测在雌穗发育早期阶段杂交种雌穗的miRNA的普遍抑制导致其靶基因上调表达, 随着发育进程miRNA逐步解除抑制, 带来其靶基因表达量的逐步减少, 这种miRNA与其靶基因的拮抗关系也许与玉米雌穗发育杂种优势形成有关。     

高产氮高效玉米品种的筛选及其指标研究

试验在施氮肥条件下以产量和耐低氮胁迫指数筛选氮高效品种,并对筛选指标进行分析。结果表明,郑单958、金山27和郑单17是高产氮高效型玉米品种。不施氮肥条件下,灌浆期茎叶总氮量、吐丝期叶绿素SPAD值和穗位叶氨基酸浓度是氮高效筛选的有效指标;施氮肥条件下,吐丝期茎叶总氮量和穗位叶氨基酸浓度是氮高效辅助筛选指标。高产氮高效型玉米品种无论在施氮肥还是不施氮肥条件下,其营养器官生育后期氮积累能力均强于低产氮低效型玉米品种的,且吐丝期叶绿素SPAD值也具有显著优势。     

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。     

综合农艺管理对夏玉米叶片生长发育及内源激素含量的影响

叶片可直接反映玉米植株的营养状况,是光合作用的主要场所,与干物质积累和产量形成密切相关。本研究以郑单958 (ZD958)为试验材料,以T1代表农民习惯处理; T2代表在T1的基础上,增加种植密度,推迟收获,降低施肥量,并优化施肥时期; T3代表在T2的基础上进一步增加种植密度和施肥量; T4代表在T3的基础上,降低种植密度和施肥量;N代表施氮量处理,设N0、N1、N2和N3分别为0、129.0、184.5和300.0kgNhm~(–2),研究综合农艺管理对夏玉米叶片生长及内源激素的调控作用。综合农艺管理措施包括优化耕作方式、种植密度、施肥量、施肥时期和收获时间等。结果表明,施氮量不足导致IAA、ZR和GA_3含量降低, ABA含量升高,叶片SPAD值、叶面积指数(LAI)及比叶重均显著降低;随施氮量的增加,叶片IAA、ZR和GA_3含量增加,ABA含量降低,LAI、SPAD和干物质积累量均显著增加。综合农艺管理处理可调节叶片内源激素含量,其中T4处理IAA、ZR和GA_3含量较T1处理分别高23.1%、9.8%和14.7%;ABA含量降低12.4%;叶片LAI适宜, SPAD值增加4.2%,最终单株干物质积累量增加12.6%。综合农艺管理在降低施氮量,配合最佳的农艺管理方式下,可调节内源激素含量,增加叶片SPAD和比叶重,有利于单株干物质积累,这可能是促进夏玉米产量增加的重要原因之一。     

乙烯利和氮肥对夏玉米氮素吸收与利用及产量的调控效应

以玉米品种"郑单958"为材料,在大田条件下,研究了乙烯利(0和180 g hm–2)和氮肥水平(0、75、150和225kg N hm–2)对夏玉米产量、氮素吸收和利用以及SPAD值的影响。结果表明,乙烯利处理显著降低了氮吸收量和吸收效率,但显著提高氮利用效率,其中乙烯利处理氮农学效率比对照提高了32.7%~34.6%,而且乙烯利处理对玉米产量及其产量构成因素没有显著影响;随着施氮量增加,夏玉米产量、产量构成因素和氮吸收量显著增加,而氮吸收效率、氮利用效率、氮偏生产力和氮农学效率随之降低,其中225 kg N hm–2处理氮吸收量比0 kg N hm–2处理提高了68.4%~91.8%,但225 kg N hm–2和150 kg N hm–2处理之间的氮吸收量差异不显著。乙烯利和氮肥对氮吸收量、氮吸收效率和氮农学效率具有互作效应。喷施乙烯利和增施氮肥均能提高灌浆期穗位叶SPAD值,但两者之间没有互作效应。通过相关性分析表明,夏玉米产量与吐丝期氮吸收量、收获期氮吸收量、灌浆期穗位叶SPAD值显著正相关。