16份玉米自交系全生育期抗旱性鉴定与评价

以16份玉米自交系为试验材料,通过比较其在全生育期水分胁迫和正常灌溉条件下农艺性状、产量性状和光合特性的差异,以抗旱系数为基本评价指标,采用逐步回归法建立最优回归方程,同时结合相关性分析、隶属度及聚类分析方法,对玉米自交系进行抗旱性鉴定及抗旱指标筛选。结果表明：水分条件对散粉吐丝间隔期、株高、穗长等11个性状具有显著/极显著影响,单穗粒重、散粉吐丝间隔期和穗长可作为玉米自交系抗旱性鉴定的次级性状筛选指标。利用次级性状抗旱系数的平均隶属度和旱情发生时期抗旱系数的平均隶属度两种方法对自交系抗旱性进行综合评价,结果完全一致的有11份;通过聚类分析,将16份玉米自交系分成4类,其中强抗旱型5份、抗旱型6份、中抗旱型4份、弱抗旱型1份。参试材料中,抗旱性最强的自交系为Si-287,最弱的自交系为X178。     

1970s—2010s玉米品种产量及籽粒营养品质的分析

为明确不同年代玉米品种产量提升过程中籽粒营养品质变化规律,采用单因素随机区组试验设计,选用1970s—2010s五个不同年代具有代表性的高产玉米品种进行3年大田试验,分析产量提升过程中各年代品种冠层结构、干物质积累量与转运量、产量及其构成因素、籽粒营养品质等变化规律及各指标的相互关系。结果表明:对比1970s—2000s的品种,2010s品种(‘登海618’)的产量提高了9.37%~55.89%,收获穗数和百粒重分别增加4.18%~10.48%和9.85%~33.48%(P<0.05)。2010s品种(‘登海618’)具有较高的有效穗数和百粒重,主要原因是百粒重的提升依赖于籽粒总淀粉和可溶性糖含量的显著增加。相较于1970s和1990s品种,2010s品种(‘登海618’)的籽粒可溶性糖和总淀粉含量分别增加6.56%~16.48%和0.70%~2.14%,但其籽粒粗蛋白含量则降低3.98%~8.17%。吐丝后65 d,2010s品种(‘登海618’)穗位叶净光合速率较其他年代品种提高31.86%~105.35%;成熟期时,其穗位叶SPAD较其他年代品种也增加8.22%~42.66%(P<0.05);同时其花后单株干物质积累量及转运量也较1970s(‘中单2号’)、1980s(‘丹玉13’)、1990s(‘掖单13’)、2000s(‘先玉335’)代表品种分别增加0.72%~33.22%和5.34%~43.77%。综上,2010s品种(‘登海618’)的籽粒可溶性糖、总淀粉含量均较高,但籽粒粗蛋白含量较低。在保证花期较高的穗位叶净光合速率的基础上,进一步维持生育后期的穗位叶SPAD,同时显著增加花后单株干物质积累量及转运量则是2010s品种(‘登海618’)籽粒总淀粉、可溶性糖含量高于1970s和1990s品种的主要原因。     

玉米秸秆低温降解菌的分离与鉴定及复配菌降解效果研究

在15℃下利用纤维素刚果红培养基，采用平板涂布法分离具有明显水解圈的单菌株11株，并根据单菌特性进行有效组配，在液态、固态和模拟环境培养模式下，通过测定滤纸酶活性及玉米秸秆降解率进行复配菌筛选及降解效果评价。组配获得10组复配菌，复配菌A、D、G在15℃条件下培养可分解滤纸，且复配菌的降解能力优于单菌。复配菌在3种培养模式条件下的玉米秸秆降解率总体趋势为模拟环境培养>固体培养≥液体培养，其中复配菌G在模拟环境培养条件下降解效果最优，滤纸酶活性（FPA）为32.96 U/mL，较CK增加20.98 U/mL；秸秆降解率为47.56%，较CK增加21.56%。经16SrDNA分子鉴定，复配菌G由Pseudomonas sp.、Cellulosimicrobiumcellulans、Achromobactermarplatensis、Pseudomonas fuscovaginae组成。     

玉米秸秆低温降解复合菌的筛选及其菌种组成

为筛选适用于北方高寒区玉米秸秆低温降解的复合菌系,促进还田玉米秸秆原位腐解,本研究以内蒙古不同地区采集的57份菌源样品为材料,采用富集培养方法和以玉米秸秆为碳源的低温(15℃)继代培养技术,以不同培养代数秸秆降解率和酶活性为筛选指标,选择高效降解玉米秸秆的复合菌系,并明确其玉米秸秆降解特性及菌种组成多样性。结果表明:57份菌源材料经多层次递进式筛选后获得3个玉米秸秆低温高效降解复合菌系,编号分别为M44、M14和M2,15℃培养20 d后,玉米秸秆降解率分别为35.33%、33.34%和31.33%。其中M44的玉米秸秆降解率较对照(GF-20)高12.25%,秸秆组分中半纤维素和木质素降解率分别较对照高5.47%和23.13%;滤纸酶、内切葡聚糖酶、木聚糖酶和漆酶的活性较对照分别高7.41%、1.44%、13.85%和17.88%。由高通量测序可知,Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes为各菌系中的优势菌门,M44中的优势属为Trichococcus、Acinetobacter;M14主要由Azospirillum、Enterococcus组成;M2主要由Delftia、Sphingobacterium组成。综上所述,以玉米秸秆为碳源筛选获得的复合菌系M44在低温(15℃)条件下具有高效降解玉米秸秆的能力。     

主要栽培措施对北方春玉米产量贡献的定量评估

【目的】定量化解析主要栽培措施对春玉米产量的贡献,探索北方春玉米缩差增产增效技术途径。【方法】通过综合分析2000年以来我国北方春玉米在品种耐密性、种植密度、耕作方式、养分管理、病害防治等114篇论文数据,同时结合大田栽培措施因子替换试验,定量解析主要栽培措施对春玉米产量的贡献及其优先序。【结果】文献统计分析结果与大田栽培因子替换试验结果基本一致,当前生产主要应用的5项主要栽培措施对春玉米产量贡献的优先序为种植密度、养分管理、品种耐密性、防病（兼化控）、耕作方式,对产量的贡献率分别为12.6%、9.2%、6.7%、6.3%和5.5%,对氮肥偏生产力（PFP_N）的贡献分别为16.7%、4.1%、3.4%、3.8%和3.3%。各措施因子对玉米产量差的影响主要通过影响群体物质生产能力和群体库容量实现,当群体LAI饱和后,如何优化群体同化性能、提高光能利用效率和单位叶面积籽粒生产效率是缩差增产的关键。【结论】产量和资源效率协同提高15%—20%的高产高效目标,通过密度和养分管理这2项措施的优化即可实现,若要使产量和资源效率均增加30%—50%,则需要综合优化至少4个因子甚至全部5个因子。     

玉米秸秆低温降解复合菌系降解能力及微生物组成研究

根据还田秸秆配施尿素的生产实际,对玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20进行氮源培养基驯化,探明其菌种组成和功能多样性及其与菌源菌种结构差异,完善复合菌系筛选方法,促进其开发利用。本文以低温高效降解复合菌系GF-20为研究对象,在硫酸铵和尿素不同配比下连续继代培养10代,获得不同氮源菌系(硫酸铵处理N1,硫酸铵和尿素混合处理N2-N5,尿素处理N6),测定其玉米秸秆降解率,评价复合菌系秸秆降解效率;采用MiSeq高通量测序对菌源土壤样品及不同氮源下继代培养的复合菌系菌种组成和功能多样性进行研究。结果显示N2处理玉米秸秆降解率显著高于其他处理;菌源土壤的Alpha多样性指数显著高于继代培养后的复合菌系,不同处理间N2处理显著高于其他氮处理;菌源和复合菌间以及不同氮处理间菌种组成具有显著差异, N2处理菌种组成多样性较高,菌群结构更加丰富、均匀,且碳水化合物的代谢通路丰度较高。菌源经限制性继代筛选后得到了参与玉米秸秆降解过程的功能菌,能有效提高秸秆降解率,其在硫酸铵和尿素氮源为0.16%+0.04%的条件下,菌系的秸秆降解效率较高,这为复合菌的生产实际开发利用提供了理论依据。     

种植密度对不同年代玉米子粒物质积累的影响

以我国1970～2010年代5个在生产中大面积种植的玉米品种为试验材料，设置4.5万株/hm2和10.5万株/hm2两个种植密度，分析品种更替过程中灌浆特性的演变特征及其对增密的响应情况。结果表明，2010年代品种（DH618）的子粒产量较其余年代品种显著提高10.22%～68.79%（P<0.05），且种植密度越大，产量增加越明显。种植密度增加后，1970～2010年代品种渐增期和快增期灌浆速率均降低，1970、1990、2000年代品种缓增期灌浆速率降低，1980、2010年代品种缓增期灌浆速率增加。2010年代品种渐增期、快增期和缓增期灌浆持续时间较其余年代品种增加了7.68%～51.55%、3.39%～30.22%和3.39%～30.22%，渐增期、快增期和缓增期灌浆速率增加了-16.37%～3.31%、3.65%～14.19%和8.26%～30.18%，百粒重增加了16.99%～34.86%。2010年代品种在高密度种植条件时可有效保障灌浆持续时间并提高缓增期的灌浆速率，缓解百粒重的降低幅度，最终实现了增产。