不同栽培管理条件下夏玉米产量与肥料利用效率的差异解析

于2017—2018年在泰安、淄博和烟台,根据生产调研和各地夏玉米高产经验,在同一地块综合设置了超高产栽培、高产高效栽培和农户栽培3种栽培模式,分别模拟超高产生产水平(SH)、高产高效生产水平(HH)和农户生产水平(FP) 3个层次。并分别设置不施氮(SHN_0、HHN_0、FPN_0)、不施磷(SHP_0、HHP_0、FPP_0)和不施钾(SHK_0、HHK_0、FPK_0)的肥料空白处理。定量分析不同产量层次之间产量差及肥料利用效率差,探究产量差和效率差的影响因素及缩差增效途径。结果显示,当前山东省夏玉米SH、HH和FP的籽粒产量分别实现了光温潜力产量的68.13%、63.71%、53.22%。随着产量差距的增大,肥料利用效率降低。FP的N、P、K肥料利用效率分别为4.23、5.83、4.94 kg kg~(–1), SH的分别为3.84、4.64、2.97 kg kg~(–1)。通过优化栽培措施后,高产高效管理模式能够较FP籽粒产量提升10.49%, N、P、K的肥料利用效率分别提高67.07%、101.35%、57.65%,是实现产量与肥料利用效率协同提升的有效技术途径。对各产量水平进行产量性能分析发现,随着产量水平的提高,平均叶面积指数和单位面积穗数明显提高,而穗粒数、平均净同化率和粒重则有所下降。随着产量水平的提高,吐丝后干物质和N、P、K元素积累比例有增加的趋势。因此,在保持现有功能性参数不降低情况下,优化结构性参数是当前产量与资源利用效率协同提升的有效措施,今后高产高效应更加注重生育后期群体结构性能的优化。     

不同氮肥处理下高温胁迫对夏玉米产量及叶片超微构造的影响

以郑单958为材料,研究高温胁迫对夏玉米产量及叶片超微构造的影响。结果表明,高温处理缩短夏玉米的生育天数,降低夏玉米产量及叶绿素含量。随氮肥增加,高温处理对玉米产量的影响先降低后升高(在310.5 kg/hm^2氮肥下,高温处理玉米产量的降低达到27.2%、31.1%)。高温处理较对照维管束鞘细胞变大,高温处理维管束鞘细胞内的叶绿体出现淀粉粒,对照处理维管束鞘细胞内的叶绿体没有出现淀粉粒。高温线粒体及细胞核(被)膜开始解离,对照处理线粒体及细胞核(被)膜完整,说明高温条件下,玉米对氮的耐受力降低。高温处理叶绿体数、叶绿体基粒数减少及基粒片层数减少,叶绿体面积及叶绿体长/宽比值变小,高温处理较对照线粒体数先增加后减少。高温处理与对照叶肉细胞叶绿体内均未发现淀粉粒。     

玉米籽粒早期发育相关蛋白的差异表达特性

玉米籽粒发育早期,代谢活动旺盛,细胞分裂与增大活跃,为后续贮藏物质的合成形成充足库容。为阐明籽粒早期发育的蛋白合成、积累与调控过程,本研究以夏玉米品种登海661为试验材料,在开花期人工饱和授粉后第3、第5、第10天取果穗中部籽粒,利用同位素标记相对定量(iTRAQ)技术分析其蛋白差异表达特性。玉米籽粒早期发育阶段总计鉴定及定量2639种蛋白,这些蛋白涉及多种生物过程与分子功能,其中代谢过程和分子过程是最主要的2个生物过程;催化活性和绑定功能是最主要的2个分子功能,这些生物过程与分子功能对籽粒早期发育具有重要作用。定量分析结果表明137种蛋白在籽粒发育早期显著差异表达,其功能涉及蛋白代谢、胁迫响应、细胞生长与分裂、碳水化合物与能量代谢、转运、次生物质代谢、淀粉合成、转录、油脂代谢、信号转导、氨基酸代谢等。其中,表达差异较大的是与蛋白代谢、胁迫响应、细胞生长与分裂以及碳水化合物与能量代谢相关的蛋白。表达模式聚类结果显示这些不同功能类别的蛋白协同表达,共同调控玉米籽粒的早期发育。     

氮素对玉米淀粉累积及相关酶活性的影响

氮素在提高玉米籽粒产量和改善品质方面起着重要的调节作用,淀粉是玉米籽粒的主要成分,其数量多寡直接影响玉米的产量.正在发育的玉米籽粒中,合成淀粉的原料来自叶片中合成的或淀粉降解产生的蔗糖,通过韧皮部长距离运输至籽粒[1].     

玉米不同株型品种的高产潜力及群体光合特性研究

选用高产潜力大的株型品种,建立相应的群体结构,提高群体光能利用率,发挥株型品种的最大生产潜力,是玉米高产栽培中亟待解决的问题。近年来,国内外不断推出株型不同的玉米良种,并在生产上发挥了巨大作用,但有关株型品种的高产潜力及群体光合特性研究尚少。现将这方面研究结果介绍如下:     

我国不同年代玉米品种生育全程根系特性演化的研究

对我国20世纪50、70和90年代玉米品种的根系生理特性演化趋势研究表明,我国不同年代的品种根系特性存在显著差异,主要表现在根系的吸收和合成功能上.在生长发育前期,随着品种年代的进展,根系活跃吸收面积、单株根条数以及根系SOD和CAT活性显著增加,且不同年代的品种间差异显著;在生长发育后期,随着品种年代的进展,高层节根数     

控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响

采用旱棚盆栽试验,以郑单958为材料设置3个水分水平(正常水分W3、轻度水分胁迫W2、重度水分胁迫W1)和高氮N3(施纯氮315 kg hm–2)、中氮N2(施纯氮210 kg hm–2)、低氮N1(施纯氮105 kg hm–2)、不施氮N0四个控释尿素施氮水平,探讨控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响。结果表明,控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性具有显著影响。相同水分条件下,夏玉米产量随施氮量增加而增加,W1条件下增产13.17%~20.96%,W2条件下增产13.93%~32.48%,W3条件下增产14.37%~21.83%。相同施氮水平下,产量也随水分增加而增加,W2N3、W3N2和W3N3的产量在所有处理中较高。水氮耦合对夏玉米穗位叶净光合速率的影响显著,W1条件下N3、N2和N1处理间差异不显著,均显著高于N0,W2、W3各施氮处理的净光合速率随施氮量增加而增加,W3各处理的平均净光合速率高于其他2个水分处理,W2N3比W3N3和W3N2前期略低,后期无显著差异。水氮耦合效应能有效减缓穗位叶的实际光化学效率ΦPSII、叶片光化学猝灭系数qP以及PSII反应中心的最大光能转换效率的下降速率,提高光能利用率。控释尿素水氮耦合能有效提高夏玉米花后穗位叶净光合速率,保证籽粒对营养物质的需求,提高穗位叶实际和最大光化学效率,从而提高夏玉米的产量,产量构成因素中增加千粒重和穗粒数的优势较大。综合产量与光合特性、荧光特性的表现,在田间持水量为75%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮210 kg hm–2为最佳;在田间持水量为55%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮315 kg hm–2为宜。     

低磷胁迫对磷不同利用效率玉米叶绿素荧光参数的影响

盆栽试验在高磷（+P）和低磷(－P)条件下，于四叶期测定了磷高效利用型玉米KH5和磷低效利用型玉米齐201的老叶（第2叶）和新展开叶的（第4叶）叶绿素荧光诱导动力学参数。结果表明，低磷处理使玉米叶片PSⅡ关闭程度增加、光能转换和电子传递效率降低,过剩激发能增加。基因型间比较,磷高效利用型玉米的光能转换和电子传递效率     

植物硫素营养研究进展

硫素是植物必需的矿质营养元素，在植物的生命活动中起重要的作用。笔者从硫素的吸收、利用、对生理生化过程、产量、品质的影响以及硫素营养诊断等方面,详细介绍了植物硫素营养研究的现状。     

高油玉米需磷特性及磷素对籽粒营养品质的影响

在高产条件下探讨了高油玉米的需磷特性，结果表明，单株磷吸收量1.427g，每公顷需纯磷85.65kg，其中开花前吸收量约占总吸收量的47%，花后吸收量占53%，灌浆期为吸收高峰；形成100kg籽粒需磷0.74kg，显著高于普通玉米。植株磷总吸收量与籽粒含油率、蛋白质含量、油分产量和蛋白质产量均呈正相关。盆栽试验表明，施磷能促进高