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。     

播期对河南不同熟期夏玉米生长发育和产量的影响

以早熟品种(JNK 728、DH 618)和中晚熟品种(XY 335、ZD 958)为材料,探讨不同播期对河南夏玉米生长发育和产量形成的影响。结果表明:在本试验设置的6个播期中,早熟品种均能安全成熟,而中晚熟品种6月26日以后不能正常成熟。随播期推迟,夏玉米生育期延长,主要延长了籽粒灌浆期,播期每推迟5d,灌浆期平均延长1.2d以上;早熟品种产量先升高后降低,播期T 1～T 4处理产量差异不显著,中晚熟品种产量持续下降,T 3播期后减产达显著水平。株高随播期推迟呈先增高后降低趋势,穗位高随播期推迟呈波动性变化。早熟品种JNK 728和DH 618完熟时所需的有效积温为2 700～2 800℃.d,中晚熟品种ZD 958和XY 335完熟时所需的有效积温为2 800～3 000℃.d。本地区夏玉米适期早播利于高产形成,过晚播种减产达极显著水平。     

5-氨基乙酰丙酸和乙烯利对东北春玉米源库碳平衡的调控效应

为探讨5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)和乙烯利(ETH)复配剂对东北昡玉米生育期内低温冷害的调控机制,创建东北昡玉米区抗冷密植稳产化控栽培技术,2018—2019年在吉林省公主岭试验站(43o9′55″N,124o48′43″E),以中单909为材料,设置5-ALA和ETH不同浓度复配组合处理,于拔节期(V6)进行叶面喷施,研究各复配剂组合对昡玉米源-库代谢、灌浆速率及产量的调控效应。5-ALA-ETH处理相比对照均改善了昡玉米源-库代谢,其中22.50 g hm~(–2) 5-ALA配合450mL hm~(–2) ETH处理(A2E1)调控效果最优。A2E1处理下昡玉米花前功能叶蔗糖磷酸合酶(SPS)活性和蔗糖含量平均比对照分别增加5.4%和7.9%,在吐丝后20d内功能叶蔗糖含量降低14.4%,而籽粒蔗糖含量提高41.4%。5-ALA-ETH处理提高了籽粒最大灌浆速率, A2E1处理下在灌浆10～20 d籽粒蔗糖合酶(SS)分解方向酶活、籽粒酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性相比对照平均分别提高12.5%、52.8%和24.1%。A2E1处理玉米收获期穗长、穗粒数比对照分别增加4.7%和8.6%,秃尖长降低58.3%,产量显著提高4.8%。综上所述, 5-ALA-ETH复配剂能够增加东北昡玉米生育期内源强和库活性,进而促进籽粒灌浆,缓解低温冷害的影响,对保障东北昡玉米高产稳产具有重要意义。     

北方超级粳稻根系生理、叶片光合性能特点及其相互关系

以北方粳型超级稻代表品种沈农265和沈农606为试材,秋光和辽粳294为对照,采用盆栽试验,在不同生育时期测定根系伤流速度、根系吸收面积、单株根系氧化力和叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。结果表明,沈农265和沈农606在整个生育期内根系吸收面积、单株根系氧化力和伤流速度都显著地高于对照品种,特别是在生育后期,根系衰老缓慢,生理活性强。在灌浆结实期,两个品种的叶绿素含量和光合速率与对照品种差异显著,光合特性下降速度明显慢于对照品种。说明超级粳稻沈农265和沈农606具有明显的根系生理优势和叶片光合优势,灌浆结实期根系生理活性与叶片叶绿素含量呈显著正相关。     

外源钙对盐碱土与非盐碱土花生生长发育与光合特性的影响

为了探究外源钙对盐碱地花生生长的影响作用,以花育25为试材,采用盆栽方法,研究盐碱土与非盐碱土2种类型土壤上施用外源钙对花生农艺性状和光合特性的影响及影响差异。结果表明,与非盐碱土相比,盐碱土上花生的主茎高、侧枝长、叶面积指数、叶绿素SPAD值、净光合速率均受到严重抑制从而导致产量降低。非盐碱土施用外源钙会提高花生叶面积指数(LAI)峰值,并提高荚果期后花生叶片净光合速率(Pn)、SPAD值及叶面积指数(LAI),具有延缓花生衰老的作用;盐碱土花生施用外源钙不仅延缓了荚果期之后叶片的衰老,并于荚果期之前减小了叶片SPAD值降幅,提高净光合速率最大达55%,从而增加盐碱土花生地上部分的干物质积累,外源钙用量为52. 2 kg/hm~2时作用不明显,仅对花生株高有促进作用,随着外源钙用量增加花生植株地上部干物质积累量及其最大生长速率大幅提高,且增加了花生荚果的出米率,使产量得到提高。此试验条件下,以外源钙用量为156. 6 kg/hm~2时花生产量提高43%,效果最佳。研究结果可为盐碱地花生生产实践中钙肥的合理使用提供理论依据。     

不同类型玉米生理特征与产量的关系

通过对不同类型玉米的产量及光合生理指标的测定表明，在合理密度下，玉米的产量主要由叶片光合能力所决定，特别是生殖生长期中上部叶片的净光合速率。同时表明登海6号在吐丝期下部叶片的净光合速率、叶绿素含量、光合有效辐射、气孔导度均高于其他品种（组合）且差异显著，在乳熟期登海6号中上部叶片净光合速率、叶绿素含量、气孔导度均高于其他品种（组合）且差异显著，并总结了高山生态条件下，玉米高产的生理特征：吐丝期前下部叶片净光合速率高，于粒灌浆期中上部叶片净光合速率高且持续时间长，茎叶物质输出率高。     

不同密度下施氮量对夏玉米产量和氮肥利用效率的影响

为明确施氮量对不同密度夏玉米的产量和氮肥利用效率的调控效应,以京农科728(JNK728)为材料,设置密度和施氮量的二因素随机区组试验。结果表明:施氮量增加显著提高JNK728叶片叶绿素含量(SPAD值);与N180相比,N300和N360叶面积指数(LAI)和单株干物质积累量(DM)显著增加。增加密度显著降低同等施氮水平下JNK728吐丝后穗位叶SPAD值和DM,但显著提高V12-R1+20阶段的LAI。增加施氮量和增加密度均可显著提高JNK728的产量,低密度下施氮量超过240 kg/hm~2显著增加穗行数和千粒质量而提高产量,高密度下施氮量超过300 kg/hm~2显著增加行粒数,增加密度通过增加穗数提高产量。施氮量增加氮肥偏生产力降低31.2%～72.3%,氮肥农学利用效率提高12.5%～52.6%,增加密度后氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率均显著提高。总之,在本研究条件下,耐密抗倒夏玉米在7.5×104株/hm~2时,施氮量宜低于300 kg/hm~2,产量可达9.5×10~3 kg/hm~2;增加密度至9.0×10~4株/hm~2时施氮量在300～360 kg/hm~2为宜,产量可达12.0×10~3 kg/hm~2。总之,在本研究条件下,耐密抗倒夏玉米选择耐密抗倒品种在中密度(7.5×10~4株/hm~2)时,施氮量宜低于300 kg/hm~2,产量可实现9.5×10~3 kg/hm~2,增加密度至9.0×10~4株/hm~2,施氮量在300～360 kg/hm~2为宜,产量可以达到12.0×10~3 kg/hm~2。     

聚糠萘水剂对不同积温带玉米叶片衰老和籽粒灌浆速率的影响

在大田栽培条件下,以郑单958和丰单3号为材料,于六叶期喷施玉米专用抗冷剂聚糠萘水剂(PKN),研究PKN对黑龙江省3个积温带上花后玉米穗位叶衰老生理及籽粒灌浆速率的影响。结果表明,从第I积温带到第III积温带,气温逐渐降低; 两玉米品种穗位叶的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及叶绿素(Chl a+Chl b)含量均呈逐渐下降趋势,而MDA含量呈逐渐升高的趋势。同一积温带,两品种不同处理的穗位叶SOD、POD、CAT的活性随生育期呈“先升高后下降”的单峰变化趋势,而MDA含量呈“先降低后升高”的趋势; PKN处理后3个积温带的两品种穗位叶SOD、POD、CAT的活性及叶绿素含量较对照均有不同程度的提高。而MDA的含量与对照相比呈下降趋势。从第I积温带到第III积温带,两品种籽粒的干重均随籽粒的发育呈“慢—快—慢”的S型变化,而灌浆速率呈“先升高后降低”的单峰曲线变化趋势,且两品种籽粒干物重和灌浆速率呈下降趋势; PKN处理后两品种的籽粒干物重和灌浆速率较对照均有不同程度的提高。2010年和2011年PKN处理后3个积温带两品种的产量均增加。2010年第III积温带的ZDTR和FDTR的增产幅度比第I、第II积温带高2.58%、1.17%和2.04%、1.48%。2011年第III积温带的ZDTR和FDTR的增产幅度比第I、第II积温带高8.2%、5.1%和3.4%、0.8%。由此可见,PKN处理后延缓玉米叶片衰老,提高籽粒的灌浆速率,最终增加玉米的产量。     

ALA叶面肥对制种玉米光合特性和产量的影响

以郑单958为材料,采用田间随机区组试验设计,研究了叶面喷施不同浓度5-氨基乙酰丙酸(ALA)叶面肥对制种玉米光合特性及产量的影响。结果表明:ALA叶面肥可以提高玉米叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和产量,降低叶片胞间CO_2浓度(Ci)。其中喷施1500倍ALA液效果最佳,与对照相比,叶绿素含量提高27.61%,净光合速率(Pn)提高31.87%,增产11.62%。因此,ALA叶面肥在玉米制种田中的最佳喷施浓度为1500倍液。     

不同熟期类型玉米品种籽粒灌浆和脱水特性

根据自然生态条件及玉米品种的熟期、籽粒灌浆与脱水特性和产量潜力等进行科学品种布局,是实现玉米高产优质和资源高效利用的重要途径。本试验选用中早熟、中熟和中晚熟3个熟期类型,共13个玉米生产主栽品种,通过测定籽粒干物质积累和含水率的动态变化,研究并明确了不同熟期类型玉米品种的籽粒灌浆和脱水特性,旨在为生产品种布局提供参考和指导。试验结果表明:产量、籽粒灌浆和脱水特性在不同熟期类型和品种间均存在显著差异。产量表现为中晚熟(13,813.0 kg hm^–2)>中熟(12,970.4 kg hm^–2)>中早熟品种(10,729.0 kg hm^–2),中晚熟分别较中早熟和中熟品种增产28.7%和6.5%。平均灌浆速率表现为中早熟(0.034 g 100-grain^–1℃^–1)>中熟(0.031g 100-grain^–1℃^–1)>中晚熟品种(0.027 g 100-grain^–1℃^–1),生理成熟后的平均物理脱水速率表现为中熟(0.027%℃^–1 d–1)>中早熟(0.025%℃^–1 d–1)>中晚熟品种(0.018%℃^–1 d–1)。中早熟代表性品种京农科728的平均灌浆速率和生理成熟后的物理脱水速率。分别较3个熟期代表性品种郑单958、先玉335、农华101高38.5%和112.5%、28.6%和54.5%、28.6%和13.3%;中晚熟代表性品种京科968产量潜力最大(14,813.0 kg hm^–2),且平均灌浆速率和物理脱水速率分别较同熟期品种郑单958高7.7%和18.8%。产量与灌浆期天数、积温、平均灌浆速率和百粒重呈显著或极显著正相关,收获期籽粒含水率与灌浆期天数和积温显著正相关、与生理降水速率和物理脱水速率极显著负相关,生理降水速率和物理脱水速率与平均灌浆速率相关性不显著。综上,中早熟、中熟和中晚熟3个不同熟期类型及不同玉米品种的籽粒灌浆和脱水特性差异显著,生产中品种布局除考虑熟期外还需兼顾该特性,以更利于实现玉米高产优质和资源高效利用。     

超高产夏玉米花粒期不同部位叶片衰老与抗氧化酶特性

为探讨超高产玉米叶源衰老特征, 揭示其抗氧化关键酶及膜脂过氧化特性, 为玉米衰老调控和高产栽培提供依据, 本研究在大田条件下, 以我国创高产纪录的夏玉米为例, 从单株水平上对高产纪录试验(EHYR)和普通生产田(MCFF)玉米叶片衰老及抗氧化酶特性比较表明, EHYR产量达19 349 kg hm^-2, 是MCFF的2.28倍。MCFF和EHYR叶片分别在开花后30 d和50 d进入速衰期, MCFF叶片衰老比EHYR提前20 d;速衰期EHYR叶面积降幅比MCFF低5.7%。EHYR在籽粒灌浆后期, 中上部叶片净光合速率较高, 可溶性蛋白含量明显高于MCFF, 而MDA含量则维持较低水平。在叶片衰老过程中, 自开花后20 d开始, EHYR上部和中部叶片SOD活性较高, 下部叶片则以SOD、POD和CAT三者活性较高;MCFF仅中部叶片POD和CAT活性较高。EHYR叶片衰老程度与CAT活性极显著负相关, MCFF叶片衰老与SOD和POD活性显著负相关, 且二者叶片衰老进程中SOD、POD、CAT的直接作用大于间接作用。与MCFF相比, EHYR叶片除具较高SOD和POD活性外, 在籽粒灌浆后期同时保持较高CAT活性和可溶性蛋白含量是降低膜脂过氧化程度, 延缓叶片衰老的重要原因。开花后20 d是EHYR与MCFF叶片衰老出现差异的生理临界点, 因而在此时期之前调控更有利于延缓衰老。     

密植条件下玉米品种混播对夏玉米光合性能及产量的影响

探究密植条件下玉米品种混播对夏玉米光合性能及产量的影响。在82 500株 hm ^-2种植密度下, 选用郑单958 (ZD958)和登海605 (DH605), 在大田条件下设置M(两种子相同数量混合后随机混播)、1行郑单958和1行登海605混播(1:1)、2行郑单958和2行登海605混播(2:2)、单播郑单958 (SZD958)和单播登海605 (SDH605) 5个水平, 研究密植条件下玉米品种混播对黄淮海夏玉米产量、群体干物质积累量、净光合速率、叶片衰老酶活性、冠层透光率等的影响。两年结果表明, ZD958和DH605混播可显著改善玉米生育后期群体透光率, 使叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率较单播显著增加, 干物质积累量显著增加。混播处理较单播增加生育后期超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量, 与此同时, 丙二醛(MDA)含量降低。混播显著增加玉米群体产量, 究其原因是穗粒数和千粒重的有效增加。M、1:1、2:2处理的两年平均产量较SZD958和SDH605分别增加11.47%、8.70%、8.48%和9.30%、6.42%、6.20%, 其中M、1:1、2:2处理间没有显著差异。混播处理通过优化冠层结构, 改善群体通风透光条件, 延缓叶片衰老, 减缓花后叶面积指数和叶绿素含量降低, 保持较高的净光合速率, 致使群体干物质积累量增加, 产量提高。可见, 合理品种搭配的混播栽培可显著提高密植夏玉米产量, 是提高黄淮海区夏玉米产量的可选途径之一。     

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。     

Responses of carbon metabolism and antioxidant system of summer maize to waterlogging at different stages

A field experiment was performed to explore responses of carbon metabolism, antioxidant system and endogenous hormone content of summer maize hybrids DengHai605 (DH605) and ZhengDan958 (ZD958) to waterlogging at the third leaf stage (V3), the sixth leaf stage (V6) and the 10th day after the tasselling stage (10VT). Results showed that waterlogging significantly decreased the contents of zeatin riboside (ZR), indole‐3‐acetic acid (IAA) and gibberellic acid (GA), compared to those of CK. However, leaf abscisic acid (ABA) content was significantly increased by waterlogging at different stages, with the most significant increase was found in the treatment of waterlogging at V3 (V3‐W), with an increase of 30% and 29% for DH605 and ZD958, respectively. Waterlogging significantly decreased antioxidative enzyme activities, accelerating leaf senescence, resulted in the disorder of leaf gas exchange parameters and chlorophyll fluorescence parameters. In addition, waterlogging decreased key enzyme activities of carbon metabolism (ribulose bisphosphate carboxylase and phosphoenolpyruvate carboxylase), with the most significant reduction in V3‐W, with a decrease of 46% and 49% for DH605, and 53% and 55% for ZD958, respectively. Visibly, waterlogging disturbed carbon metabolism, affected plant endogenous hormone content, accelerated leaf senescence and eventually resulted in a significant reduction in photosynthetic characteristic and grain yield. V3 was most susceptible to waterlogging, followed by V6 and 10VT.     

Regulation of Leaf Senescence and Yield in Mungbean (Vigna radiata L. Wilczek)

Foliar application of benzyladenine at preanthesis stage retarded leaf senescence in mungbean. Chemical spray increased leaf chlorophyll, soluble protein, specific leaf weight, net photosynthetic rate and nitrate reductase activity. Number of pods, grain yield, harvest index and 100-seed weight were significantly improved by benzyladenine treatment. The possibility of higher pod-filling and thus, yield by chemical regulation of leaf senescence is evident in mungbean.     

叶面喷施5-氨基乙酰丙酸对不同密度春玉米生长特性和产量的影响

为探讨5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid,ALA）对不同密度春玉米生长发育和产量的影响,以中单909为材料,在玉米9展叶时期叶面喷施100mg/L ALA,以喷施等量清水为对照,在大田条件下研究ALA对不同密度春玉米群体（45 000、75 000、105 000株/hm ²）的作用效果。结果表明：ALA处理下,玉米45 000和75 000株/hm ²密度群体产量分别比对照增加9.7%和4.9%,75 000株/hm ²密度群体千粒重和收获期单株干物质积累量分别增加3.7%和4.3%,花后叶面积指数平均增加6.8%,SPAD值比对照分别平均增加2.5%,净光合速率平均比对照高15.7%。综上所述,ALA处理改善了大田玉米的群体结构,延缓了叶片衰老进程,提高了地上部分干物质积累量,进而提高了玉米单产水平,因此可作为东北春玉米高产稳产的技术措施。     

5-氨基乙酰丙酸和乙烯利复配剂对东北春玉米光合特性及产量的影响

以中单909为材料,设置5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）和乙烯利（ETH）不同浓度复配组合,于拔节期（V6）进行叶面喷施。研究5-ALA—ETH复配剂对缓解东北春玉米生育期内低温冷害、提高叶片光合作用、增加干物质积累、保障春玉米稳产增产的技术机理。结果表明,22.50g/hm ² 5-ALA配合450mL/hm ² ETH处理（A2E1）可显著提高玉米产量,比对照提高4.8%。该处理下玉米生育期内功能叶净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）比对照平均分别提高2.7%、3.6%、2.2%和1.4%,且在灌浆期比对照分别提高3.2%、15.7%、8.2%和3.6%。此外,A2E1处理玉米收获期（R6）相对绿叶面积增加16.9%,全生育期内功能叶SPAD值和地上部分干物质积累量比对照平均分别增加2.9%和8.6%。因此,5-ALA—ETH（22.50g/hm ²—450mL/hm ²）复配剂能够有效改善东北春玉米灌浆期光合特性,提高该区域春玉米生育中后期抗耐低温冷害的能力,对保障该区域春玉米的高产稳产具有重要意义。     

Exogenous 6‐benzyladenine improves antioxidative system and carbon metabolism of summer maize waterlogged in the field

A field experiment was performed to study the effects of spraying exogenous 6‐benzyladenine (6‐BA) after waterlogging for 6 days at the third leaf stage and the sixth leaf stage on the activities of key enzymes in carbon metabolism, leaf gas exchange parameters, fluorescent characteristic, antioxidant enzymes activities and MDA content of summer maize hybrids Denghai605 (DH605) and Zhengdan958 (ZD958), in order to illuminate the regulations of exogenous spraying 6‐BA to antioxidative system and carbon metabolism of waterlogged summer maize. Results showed that exogenous application of 6‐BA effectively alleviated the adverse effects of waterlogging on carbon metabolism by improving photosynthetic characteristics and the activities of RuBPCase (in the range of 48%–81%) and PEPCase (in the range of 14%–46%). Treatments with spraying exogenous 6‐BA resulted in significant and substantial increases in net photosynthetic rate (around 49%) and Φ_PSII (around 16%) compared to those of waterlogging treatments. In addition, spraying 6‐BA effectively alleviated waterlogging damages on antioxidative enzyme activity and decreased MDA content, delaying leaf senescence, resulted in significant and substantial (around 19%) increases in grain yield. Visibly, spraying exogenous 6‐BA effectively alleviated waterlogging damages on antioxidative system and carbon metabolism of summer maize, resulting in yield increase in waterlogged maize.