不同施氮模式对夏玉米生长、产量和氮素利用效率的影响

以河南省的主栽玉米品种郑单958和先玉335为供试材料,在大田生产条件下设置4个施氮模式:0 kg/hm2(N0)、180 kg/hm2(N1,基肥120 kg/hm2+追肥60 kg/hm2)、240 kg/hm2(N2,基肥120 kg/hm2+追肥120 kg/hm2)和300 kg/hm2(N3,基肥120 kg/hm2+追肥180 kg/hm2),研究不同施氮模式下2个高产玉米品种的干物质积累量、叶绿素含量、产量及氮素利用效率,以期为该地区玉米高产高效栽培提供理论依据。结果表明,随施氮量增加,2个玉米品种群体干物质积累量均呈增加趋势,各模式先玉335的群体干物质积累量均高于郑单958;2个玉米品种叶绿素含量均呈增加趋势,各模式先玉335的叶绿素含量均高于郑单958。随施氮量增加,郑单958和先玉335籽粒产量和氮素利用效率均先增加后降低,其中籽粒产量以N2模式最高,为10 209.04 kg/hm2和11 115.08 kg/hm2;氮素利用效率以N1模式最高,为57.37 kg/kg和57.01 kg/kg,与N2模式无显著差异;总体上先玉335的籽粒产量和氮素利用效率均高于郑单958。综合认为,2个玉米品种均以N2模式可以同步协调实现籽粒产量和氮素利用效率的提高,且先玉335优于郑单958。     

低温胁迫对不同基因型玉米幼苗的影响

以不同基因型玉米品种郑单958、京科968、先玉335、农大108、京农科728和正大615为试验材料,在玉米苗期进行低温胁迫,分别在0、2、4d采集玉米植株样品进行测定,通过比较玉米幼苗株高、株重、丙二醛含量、脯氨酸含量以及可溶性糖含量的变化,研究低温对不同基因型玉米幼苗的影响.结果表明,在常温(25℃)和低温胁迫(5℃)的培养条件下,京科968和京农科728的株高均高于先玉335、郑单958、正大615和农大108,其中京科968的株高显著高于其他基因型玉米幼苗.5℃低温胁迫条件下,京科968和京农科728的株重显著高于先玉335、郑单958、正大615和农大108.低温胁迫(5℃)0、2和4 d条件下,京科968和京农科728种子的丙二醛(MDA)含量和脯氨酸均低于其他基因型玉米幼苗,可溶性糖含量在不同基因型玉米幼苗间呈相反趋势,在低温胁迫4d后优势更明显.在低温胁迫下,京科968、京农科728表现出较强的耐冷性,该研究为解决目前玉米生产中遇到的低温冷害问题提供理论参考依据.     

施氮量对玉米光合特性及灌浆特性的影响

为了在种植高效型玉米品种时能够更合理的施用氮肥,提高氮肥利用效率,本试验以低氮高效型玉米品种‘京农科728’和高氮高效型玉米品种‘先玉335’为供试材料,设置5个氮肥处理：N1(120 kg/hm²),N2(180 kg/hm²),N3(240 kg/hm²),N4(300 kg/hm²),NCK（360 kg/hm²,本地大田生产施氮量）,测定光合特性和籽粒灌浆特性相关数据。结果表明：‘京农科728’在N2处理下拔节期和灌浆期的光合速率较NCK高,差异达显著水平;拔节期蒸腾速率较NCK高,差异达显著水平;抽雄吐丝期的细胞间二氧化碳浓度较NCK低,差异达显著水平。‘先玉335’在N4处理下的抽雄吐丝期的光合速率、蒸腾速率、气孔导度皆显著高于NCK;在灌浆期的光合速率显著高于NCK;在抽雄吐丝期和灌浆期的细胞间二氧化碳浓度显著低于NCK。‘先玉335’的灌浆速率在N4处理下显著高于NCK。因此‘京农科728’施氮量在180 kg/hm² (N2)左右最为适宜;‘先玉335’施氮量在300 kg/hm² (N4)左右最为适宜。     

施氮对不同品种夏玉米产量及氮素吸收利用的影响(英文)

为实现因不同夏玉米品种科学施用氮肥,采用田间试验研究了不同施氮量对郑单958、浚单20、农华101和先玉335产量、经济效益、氮素积累及氮肥效率的影响。结果表明,4个夏玉米品种施氮增产显著,郑单958在低氮时产量和纯收益较好,增产18.19%,增收3 158元/hm2;浚单20、农华101和先玉335在高氮时产量和纯收益较好,分别增产17.31%、25.03%和17.41%,增收2642、3726和3182元/hm2。施氮量增加,郑单958氮肥农学效率显著降低,浚单20、农华101和先玉335氮肥农学效率无显著差异。生产中郑单958适宜低氮肥用量,而浚单20、农华101和先玉335适当增加氮肥用量可获得较好收益。     

施氮对不同品种夏玉米产量及氮素吸收利用的影响

为实现因不同夏玉米品种科学施用氮肥,采用田间试验研究了不同施氮量对郑单958、浚单20、农华101和先玉335产量、经济效益、氮素积累及氮肥效率的影响.结果表明,4个夏玉米品种施氮增产显著,郑单958在低氮时产量和纯收益较好,增产18.19％,增收3 158元/hm^2;浚单20、农华101和先玉335在高氮时产量和纯收益较好,分别增产17.31％、25.03％和17.41％,增收2642、3726和3182元/hm^2.施氮量增加,郑单958氮肥农学效率显著降低,浚单20、农华101和先玉335氮肥农学效率无显著差异.生产中郑单958适宜低氮肥用量,而浚单20、农华101和先玉335适当增加氮肥用量可获得较好收益.     

氮肥对高氮效玉米品种干物质累积分配与籽粒含水量的影响

以高氮效玉米品种新玉156、先玉335和郑单958为供试材料,研究不施氮(对照)、80%施氮量、100%施氮量(正常施氮量)对高氮效玉米品种干物质累积分配与籽粒含水量的影响。结果表明:与对照相比,80%施氮量处理能够增加3个高氮效品种的株高、茎粗,显著影响成熟期干物质的累积与分配,且表现为先玉335干物质累积量明显高于其他两个品种,郑单958向穗的分配比重明显高于新玉156、先玉335。新玉156、郑单958施氮处理籽粒含水量均低于不施氮处理,且以80%施氮量处理最低,先玉335施氮处理籽粒含水量虽略有增加,但其所有处理的籽粒含水量均明显低于其他两个品种。3个高氮效玉米品种均以80%施氮量处理获得较高籽粒产量,与对照相比,新玉156、先玉335、郑单958分别增产21.05%、5.88%、4.00%。     

不同氮素水平对夏玉米生理参数及产量品质的影响

合理施用氮素可提高氮素利用效率,并最终影响玉米的产量和品质。为研究不同氮素水平对玉米生理参数及产量品质的影响,以‘先玉335’和‘京农科728’为试验材料,分别设N₁(150 kg·hm^-2)、N₂(210 kg·hm^-2)、N₃(270 kg·hm^-2)和N₄(330 kg·hm^-2)4种施氮水平,分析不同氮素水平对玉米生长、生理参数、产量和籽粒品质的影响。研究表明,2个玉米品种的株高、叶面积和地上部干重随着施氮量的增加而升高,而茎粗从N₁至N₃处理不断增大,到N₄处理降低,另外叶面积指数和叶片夹角同样表现为随着施氮量的增加而升高,京农科728的叶面积指数高于先玉335,且各个处理之间的差异未达到显著水平;叶绿素含量均表现出从吐丝期至灌浆期升高,到成熟期又降低的趋势,施氮量从N₁至N₃处理逐渐升高,到N...     

不同基因型玉米品种对三个关键时期干旱胁迫的响应及抗旱性鉴定

旨在研究玉米品种在不同生育时期抗旱性差异,以18 个玉米品种为材料,设置拔节期(T1)、大喇叭口期(T2)、吐丝期(T3)干旱胁迫,以及正常灌溉(CK)4 个处理,对试验品种的抗旱性进行鉴定与评价。结果表明：干旱胁迫处理后各品种ASI 值较对照不同程度延长1~6 天。‘京农科728’、‘京科968’等9 个品种的ASI 值延长较少,‘中单28’、‘浚单20’等品种的ASI 值延长较大。干旱胁迫处理后,‘京科968’、‘京农科728’等品种产量均相对较高;‘先玉335’、‘郑单958’等品种中等;‘浚单20’、‘中单28’等品种相对较低。由此可见,‘京科968’、‘京农科728’等为丰产性好、抗旱性强品种;‘郑单958’、‘先玉335’等为丰产性和抗旱性中等品种;‘辽单565’和‘纪元1 号’等为丰产性和抗旱性差品种;‘中单28’等为丰产性最差和干旱敏感型品种。     

不同基因型玉米品种对3个关键时期干旱胁迫的响应及抗旱性鉴定

旨在研究玉米品种在不同生育时期抗旱性差异,以18个玉米品种为材料,设置拔节期(T1)、大喇叭口期(T2)、吐丝期(T3)干旱胁迫,以及正常灌溉(CK)4个处理,对试验品种的抗旱性进行鉴定与评价。结果表明:干旱胁迫处理后各品种ASI值较对照不同程度延长1~6天。‘京农科728’、‘京科968’等9个品种的ASI值延长较少,‘中单28’、‘浚单20’等品种的ASI值延长较大。干旱胁迫处理后,‘京科968’、‘京农科728’等品种产量均相对较高;‘先玉335’、‘郑单958’等品种中等;‘浚单20’、‘中单28’等品种相对较低。由此可见,‘京科968’、‘京农科728’等为丰产性好、抗旱性强品种;‘郑单958’、‘先玉335’等为丰产性和抗旱性中等品种;‘辽单565’和‘纪元1号’等为丰产性和抗旱性差品种;‘中单28’等为丰产性最差和干旱敏感型品种。     

地膜覆盖、氮肥与密度及其互作对黄土旱塬春玉米氮素吸收、转运及生产效率的影响

【目的】以紧凑型玉米品种先玉335为供试作物,研究地膜覆盖、施氮量、种植密度及其互作对春玉米氮素吸收转运及利用效率的影响,以期为黄土高原半干旱区春玉米高产高效栽培提供理论依据。【方法】2013—2014年春玉米生长季,设置覆盖方式(覆膜和不覆膜)、施氮量(2013年为0、170、200和230 kg N·hm~(-2),2014年为0、170、225和280 kg N·hm~(-2))和种植密度(5.0×10~4、6.5×10~4和8.0×10~4株/hm~2)3个因子,分析不同处理的氮素累积与转运、产量及氮肥生产效率。【结果】地膜覆盖显著增加了玉米吐丝前氮素累积量,促进了吐丝后氮素累积和吐丝前累积氮素的再转移,从而显著提高了籽粒氮素累积量和籽粒产量。覆盖方式与氮肥或密度互作显著影响春玉米氮素吸收、累积和转移。地膜覆盖条件下更多的氮肥(200—230 kg N·hm~(-2))或更高的密度(6.5×10~4—8.0×10~4株/hm~2)投入能有效促进吐丝前储存更多的氮素向籽粒转运,提高吐丝后期氮同化量及其对籽粒的贡献率,从而提高了籽粒氮素累积量;而不覆盖条件下当施氮量超过170 kg N·hm~(-2)或密度超过5.0×104株/hm~2时,吐丝后氮同化量及其对籽粒的贡献显著减少,从而导致吐丝前氮素储备的增加未能有效增加籽粒氮素累积。氮肥与密度互作显著影响氮素累积、吸收和转移。氮肥偏生产力(PFPN)和氮素收获指数(NHI)与吐丝前氮素累积量、氮素转移量、吐丝后氮素累积量及籽粒产量呈正相关,达到了显著水平。从春玉米氮素累积、转移及与产量和氮肥偏生产力关系看,全膜双垄沟播种植技术的合理施氮量为200—230 kg N·hm~(-2)、密度为8.0×10~4株/hm~2,其产量可达13.7—14.6 t·hm~(-2),PFPN可达64.8—68.7 kg·kg~(-1)。【结论】地膜覆盖与适宜的施氮量和种植密度相结合的综合管理实践,有利于促进灌浆期营养器官储存氮向籽粒转移和吐丝后氮同化的协同增加,从而实现高产和高氮肥生产力。     

品种和氮素供应对玉米根系特征及氮素吸收利用的影响

【目的】研究玉米根系特性与氮素吸收利用及其与地上部生物量和产量形成的关系,探明根系形态特征与氮素吸收能力对玉米高产性能的影响,为玉米高产高效生产提供理论依据。【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(36°18′N,117°12′E)和作物生物学国家重点实验室进行,以京科968(JK968)、郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为试验材料,采用土柱栽培,设置两个氮素水平,施氮量分别为1.5 g/plant(LN)和4.5 g/plant(HN),在抽雄期(VT)和完熟期(R6)进行根系及植株取样,测定根系相关指标(根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积),干物质及氮素积累与分配规律,探究品种和氮素供应对玉米根系特征及氮素吸收利用的影响。【结果】两个氮素水平下JK968单株籽粒产量、生物量、根系各指标和植株氮素积累量、氮转运率、氮素收获指数、氮素利用效率均显著高于XY335和ZD958(P0.05)。JK968单株生物量、籽粒产量、植株氮素积累量较XY335和ZD958在低氮水平下分别增加15.2%、17.7%、9.0%和31.6%、44.1%、31.4%,在高氮水平下分别增加5.4%、12.9%、8.9%和13.5%、26.8%、23.5%;高氮水平下JK968、XY335、ZD958的单株生物量、单株籽粒产量和植株氮素积累量较低氮水平下分别增加15.7%、10.2%、33.9%,26.5%、14.8%、34.0%和34.3%、25.1%、42.5%。抽雄期JK968根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积较XY335和ZD958在低氮水平下分别增加41.8%、9.0%、47.1%、24.0%和63.2%、41.6%、60.4%、105.1%,在高氮水平下分别增加24.3%、6.0%、35.2%、19.7%和40.3%、30.0%、49.3%、78.7%;高氮水平下JK968、XY335、ZD958的根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积较低氮水平下分别增加48.3%、37.3%、36.4%、12.7%,69.1%、41.3%、48.4%、16.7%和72.5%、49.7%、46.5%、29.3%。相关分析表明,吸氮量与根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积呈显著线性正相关,但品种的响应程度不同。在抽雄前,JK968植株吸氮量对根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积增长的响应度要高于XY335和ZD958;而抽雄后的响应度则低于XY335和ZD958。【结论】JK968整个生育期的根系各项指标均显著高于XY335和ZD958,且氮素吸收能力强,生物量大,低氮条件下优势更加明显。JK968较发达的根系,保证了植株对氮素的吸收,具有较高的氮素转运效率、贡献率和氮素利用效率,有利于进行物质生产,因而获得更高的籽粒产量。     

收获期对玉米籽粒含水率及籽粒机收质量的影响

籽粒机收是我国玉米生产发展的趋势和方向，选用熟期适宜、抗倒性好、脱水快的玉米品种并农机农艺结合、良种良法配套是实现玉米籽粒机收的技术途径。选用以耐密抗倒伏、早熟脱水快的玉米骨干自交系京2416为父本组配选育并通过国审的3个早熟耐密玉米新品种京农科728、MC812、MC121，以及郑单958、先玉335两大主导品种，在黄淮北部夏播区北京通州开展籽粒机收试验，设置生理成熟期（H1）及生理成熟后5（H2）、10（H3）、15（H4）、20（H5）d共5个机收籽粒收获期处理，研究并明确了收获期对不同玉米品种籽粒含水率及籽粒机收质量的影响，为黄淮北部夏播区机收籽粒玉米品种选择和适期机收提供指导。结果表明：①参试玉米品种京农科728、MC812、MC121、先玉335和郑单958夏播出苗至成熟分别为101、106、105、111、113 d。②H1、H2、H3、H4、H5五个不同收获期条件下，籽粒含水率平均为31.2%、29.4%、27.6%、26.0%、244%；不同品种生理成熟后的籽粒平均脱水速率差异显著，表现为京农科728 [0.039%·(℃·d) ^-1]＞MC812 [0.037%·(℃·d) ^-1]＞MC121 [0.032%·(℃·d) ^-1]＞先玉335 [0.031%·(℃·d) ^-1]＞郑单958 [0.026%·(℃·d) ^-1]。③H1、H2、H3、H4、H5五个收获期，籽粒破碎率平均为7.4%、6.8%、6.2%、5.4%、5.0%，杂质率平均为1.2%、1.0%、0.8%、06%、0.6%，落粒率平均为3.7%、3.4%、3.3%、3.3%、3.1%；在H4收获期，早熟品种京农科728、MC812和MC121的籽粒破碎率、杂质率和落粒率均达到国家机收标准，而郑单958和先玉335因籽粒破碎率高不适宜机收籽粒。④相关性分析表明，籽粒含水率与破碎率、杂质率和落粒率均极显著正相关，落粒率与破损率和杂质率极显著正相关。由此说明，收获期是影响玉米籽粒含水率和籽粒机收质量特别是籽粒破碎率的重要因素，在黄淮北部夏播区选择早熟、脱水快、收获时籽粒含水率低的品种以及适期收获是实现玉米籽粒机收的关键；京农科728、MC812和MC121熟期早、脱水快，在黄淮北部6月15日夏播条件下生理成熟后15 d即可机收籽粒，而郑单958和先玉335熟期偏长且后期脱水相对较慢，在黄淮北部夏播区不宜机收籽粒。     

收获期对玉米籽粒含水率及籽粒机收质量的影响

籽粒机收是我国玉米生产发展的趋势和方向,选用熟期适宜、抗倒性好、脱水快的玉米品种并农机农艺结合、良种良法配套是实现玉米籽粒机收的技术途径。选用以耐密抗倒伏、早熟脱水快的玉米骨干自交系京2416为父本组配选育并通过国审的3个早熟耐密玉米新品种京农科728、MC812、MC121,以及郑单958、先玉335两大主导品种,在黄淮北部夏播区北京通州开展籽粒机收试验,设置生理成熟期（H1）及生理成熟后5（H2）、10（H3）、15（H4）、20（H5）d共5个机收籽粒收获期处理,研究并明确了收获期对不同玉米品种籽粒含水率及籽粒机收质量的影响,为黄淮北部夏播区机收籽粒玉米品种选择和适期机收提供指导。结果表明：①参试玉米品种京农科728、MC812、MC121、先玉335和郑单958夏播出苗至成熟分别为101、106、105、111、113 d。②H1、H2、H3、H4、H5五个不同收获期条件下,籽粒含水率平均为31.2%、29.4%、27.6%、26.0%、244%;不同品种生理成熟后的籽粒平均脱水速率差异显著,表现为京农科728 [0.039%·(℃·d) ^-1]＞MC812 [0.037%·(℃·d) ^-1]＞MC121 [0.032%·(℃·d) ^-1]＞先玉335 [0.031%·(℃·d) ^-1]＞郑单958 [0.026%·(℃·d) ^-1]。③H1、H2、H3、H4、H5五个收获期,籽粒破碎率平均为7.4%、6.8%、6.2%、5.4%、5.0%,杂质率平均为1.2%、1.0%、0.8%、06%、0.6%,落粒率平均为3.7%、3.4%、3.3%、3.3%、3.1%;在H4收获期,早熟品种京农科728、MC812和MC121的籽粒破碎率、杂质率和落粒率均达到国家机收标准,而郑单958和先玉335因籽粒破碎率高不适宜机收籽粒。④相关性分析表明,籽粒含水率与破碎率、杂质率和落粒率均极显著正相关,落粒率与破损率和杂质率极显著正相关。由此说明,收获期是影响玉米籽粒含水率和籽粒机收质量特别是籽粒破碎率的重要因素,在黄淮北部夏播区选择早熟、脱水快、收获时籽粒含水率低的品种以及适期收获是实现玉米籽粒机收的关键;京农科728、MC812和MC121熟期早、脱水快,在黄淮北部6月15日夏播条件下生理成熟后15 d即可机收籽粒,而郑单958和先玉335熟期偏长且后期脱水相对较慢,在黄淮北部夏播区不宜机收籽粒。     

密植与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种产量及氮素利用效率的影响

【目的】探究密度与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种籽粒产量及氮素利用效率的影响。【方法】以稀植大穗型品种鲁单981(LD981)和紧凑耐密型品种郑单958(ZD958)为供试材料,设置52 500和82 500株/hm~2两个种植密度,同时设置0、90、180、270和360 kg·hm~(-2) 5个施氮水平,研究密度与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种单株及群体干物质积累特性、氮素转运效率、氮素利用效率、产量及其构成因素的影响。【结果】增加种植密度,相同施氮水平处理的千粒重和穗粒数显著降低,单位面积穗数、空秆率、倒伏率显著提高,不耐密品种空秆率、倒伏率增加更显著。其中,ZD958与LD981各施氮处理的平均千粒重、穗粒数分别降低6.24%、6.77%和7.52%、18.09%,LD981空秆率、倒伏率高达17.0%、27.6%,显著高于ZD958。高密度条件下,籽粒产量随施氮量增加而增加,施氮270和360 kg·hm~(-2)处理的产量差异不显著;低密度条件下,随施氮量增加,籽粒产量先上升后下降,施氮量270 kg·hm~(-2)处理产量达到最大值。增加种植密度,夏玉米单株干物质积累量呈降低趋势,群体干物质积累量呈增加的趋势。随施氮量增加,单株和群体干物质积累量均显著增加,花后干物质贡献率呈上升趋势。相同氮素水平下,高密度处理显著提高夏玉米总氮素积累量、氮素转运量及其对籽粒的贡献率。增加种植密度,ZD958和LD981各施氮处理的平均总氮素积累量、氮肥农学利用率、氮肥利用率分别增加15.94%、39.01%、26.22%和1.96%、5.79%、14.92%。相同种植密度水平下,总氮素积累量和花后氮素同化量随施氮量增加呈上升趋势,而氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力呈下降趋势。增加种植密度,营养器官氮素转运量和氮素转运对籽粒的贡献率显著增加。高密度种植条件下,氮素转运效率及贡献率随施氮量增加而增加,而低密度种植条件下,随施氮量增加而降低。【结论】本试验条件下,增密施氮显著提高不同耐密型夏玉米干物质积累量,但密度对籽粒产量的影响,品种间差异显著。增密后,LD981籽粒产量增加不显著,ZD958籽粒产量显著提高。高密度条件下,增加施氮量,不同耐密型玉米籽粒产量均显著增加,而LD981空秆率、倒伏率显著提高,是限制LD981籽粒产量提高的主要原因。增密显著提高不同耐密型玉米氮素利用率,提高营养器官氮素转运量;增加种植密度,ZD958花后氮素同化量增加,LD981则降低。施氮降低了植株氮素利用效率,但可以提高高密度条件下植株氮素吸收量,提高花后氮素同化量。增密与施氮相结合,有利于耐密型玉米产量与氮肥利用率协同提高。综合考虑产量和氮效率两方面,ZD958适宜种植密度为82 500株/hm~2,施氮量为270 kg·hm~(-2);LD981适宜种植密度为52 500株/hm~2,施氮量为180 kg·hm~(-2)。     

不同时期高温胁迫对夏玉米物质生产性能及籽粒产量的影响

【目的】黄淮海夏玉米区高温胁迫频发、重发、持续期延长显著影响籽粒产量。本文以不同耐热型玉米品种为材料,探明大喇叭口期（V12）和开花期（VT）高温胁迫对两类品种叶片光合特性、碳同化物积累、分配和籽粒产量的影响。【方法】本研究以耐热型品种郑单958（ZD958）和热敏感型品种先玉335（XY335）为材料,以同时期适宜温度处理（昼32℃12 h/夜22℃12 h）为对照,使用自动控温控湿的高温棚模拟田间自然增温效果,设置V12期、VT期高温胁迫处理（昼38℃12 h/夜28℃12 h）,比较高温胁迫后夏玉米叶面积指数（LAI）、碳代谢酶活性、光合速率、碳同化物积累和分配的动态变化特征,明确夏玉米物质生产性能及籽粒产量对高温胁迫的响应机制。【结果】高温胁迫后,两品种的LAI、碳代谢酶活性、净光合速率和干物质积累量均显著降低,ZD958和XY335的LAI、RuBP羧化酶活性、PEP羧化酶活性、净光合速率和干物质积累量比其对照分别降低了2.98%—4.21%、40.38%—54.46%、16.88%—30.60%、18.14%—25.49%、12.83%—19.38%和3.80%—5.07%、56.56%—76.16%、26.33%—33.66%、22.37%—34.62%、22.07%—26.72%,VT期高温胁迫的降幅大于V12期。高温胁迫后,夏玉米叶片蒸腾速率显著升高,但叶片水分利用效率显著下降。高温下两品种的¹³C同化量均显著降低,V12期高温胁迫后,ZD958和XY335的¹³C同化量分别降低了18.48%和22.82%,籽粒中¹³C同化量占比降低。高温胁迫显著降低穗粒数,千粒重虽有小幅提高,但籽粒产量显著降低。与适宜温度相比,V12期高温胁迫后ZD958穗粒数和产量分别降低了62.53%和45.87%;VT期高温胁迫后穗粒数和产量分别降低了70.53%和66.89%;V12期高温胁迫后XY335穗粒数和产量分别降低了70.50%和62.87%;VT期高温胁迫后分别降低了85.41%和80.61%;VT期高温胁迫降幅大于V12期高温胁迫,XY335的降幅大于ZD958。【结论】高温胁迫降低了夏玉米叶面积指数、叶片RuBP和PEP羧化酶活性,显著降低叶片光合速率和干物质生产性能。高温下穗粒数显著减少,抑制了碳同化物从叶片和茎秆向籽粒的转运,最终导致籽粒产量降低。VT期高温胁迫效应大于V12期,热敏感型品种XY335的降幅显著大于耐热型品种ZD958。     

不同成熟度玉米叶片光合生理对高温胁迫的响应特征及其基因型差异

为了探索玉米叶片光合生理对高温胁迫的响应特征,以郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为材料,从第9片叶展开期至抽雄期,每天8:30—17:30进行大田人工模拟增温试验,研究了不同成熟度玉米叶片的光合参数和Ru BP羧化酶、PEP羧化酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的变化。结果表明,高温胁迫下,叶片的SPAD值除了ZD958幼嫩叶片略高于对照(自然生长)外,其余处理均显著低于对照;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著下降,且成熟叶片的下降幅度高于幼嫩叶片;胞间CO_2浓度(Ci)增加,幼嫩叶片的增加幅度高于成熟叶片;成熟叶片和幼嫩叶片的PSⅡ最大光化学效率均下降,且幼嫩叶片的下降幅度达到显著水平。高温胁迫下,2个品种成熟叶片和XY335幼嫩叶片的Ru BP羧化酶和SPS活性显著降低,ZD958成熟叶片和2个品种幼嫩叶片的PEP羧化酶活性显著增加。可见,高温胁迫显著降低了玉米叶片的光合性能,且对成熟叶片的影响大于幼嫩叶片,对XY335的影响大于ZD958。     

Local nitrogen application increases maize post-silking nitrogen uptake of responsive genotypes via enhanced deep root growth

Nitrogen (N) is unevenly distributed throughout the soil and plant roots proliferate in N-rich soil patches. However, the relationship between the root response to localized N supply and maize N uptake efficiency among different genotypes is unclear. In this study, four maize varieties were evaluated to explore genotypic differences in the root response to local N application in relation to N uptake. A split-root system was established for hydroponically-grown plants and two methods of local N application (local banding and local dotting) were examined in the field. Genotypic differences in the root length response to N were highly correlated between the hydroponic and field conditions (r>0.99). Genotypes showing high response to N, ZD958, XY335 and XF32D22, showed 50–63% longer lateral root length and 36–53% greater root biomass in N-rich regions under hydroponic conditions, while the LY13 genotype did not respond to N. Under field conditions, the root length of the high-response genotypes was found to increase by 66–75% at 40–60 cm soil depth, while LY13 showed smaller changes in root length. In addition, local N application increased N uptake at the post-silking stage by 16–88% in the high-response genotypes and increased the grain yield of ZD958 by 10–12%. Moreover, yield was positively correlated with root length at 40–60 cm soil depth (r=0.39). We conclude that local fertilization should be used for high-response genotypes, which can be rapidly identified at the seedling stage, and selection for “local-N responsive roots” can be a promising trait in maize breeding for high nitrogen uptake efficiency.     

The effect of solar radiation change on the maize yield gap from the perspectives of dry matter accumulation and distribution

The uneven distribution of solar radiation is one of the main reasons for the variations in the yield gap between different regions in China and other countries of the world.In this study,different solar radiation levels were created by shading and the yield gaps induced by those levels were analyzed by measuring the aboveground and underground growth of maize.The experiments were conducted in Qitai,Xinjiang,China,in 2018 and 2019.The maize cultivars Xianyu 335 (XY335)and Zhengdan 958 (ZD958) were used with planting density of 12×10~4 plants ha~(–1) under either high solar radiation (HSR)or low solar radiation (LSR,70%of HSR).The results showed that variation in the solar radiation resulted in a yield gap and different cultivars behaved differently.The yield gaps of XY335 and ZD958 were 8.9 and 5.8 t ha~(–1) induced by the decreased total intercepted photosynthetically active radiation (TIPAR) of 323.1 and 403.9 MJ m~(–2) from emergence to the maturity stage,respectively.The average yield of XY335 was higher than that of ZD958 under HSR,while the average yield of ZD958 was higher than that of XY335 under LSR.The light intercepted by the canopy and the photosynthetic rates both decreased with decreasing solar radiation.The aboveground dry matter decreased by 11.1% at silking and 21% at maturity,and the dry matter of vegetative organs and reproductive organs decreased by 9.8 and 20.9%at silking and by 12.1 and 25.5% at physiological maturity,respectively.Compared to the HSR,the root weights of XY335 and ZD958 decreased by 54.6 and 45.5%,respectively,in the 0–60 cm soil layer under LSR at silking stage.The aboveground and underground growth responses to different solar radiation levels explained the difference in yield gap.Selecting suitable cultivars can increase maize yield and reduce the yield gaps induced by variation of the solar radiation levels in different regions or under climate change.