施氮对不同基因型玉米籽粒发育和氮效率的影响

为解决生产中氮肥过度施用造成的资源浪费和环境污染问题,选择适宜的玉米氮高效品种至关重要。在不同施氮水平下,对不同基因型玉米籽粒发育及氮效率的差异进行了比较,采用田间试验,对屯玉99(TY)、潞玉19(LY)、先玉335(XY)3个玉米品种在4个施氮水平N0、N1、N2、N3(0,80,160,240 kg/hm2)条件下的籽粒发育和氮效率进行对比分析。结果表明,各品种玉米的籽粒干质量与氮含量差异在N3水平下最大,依次表现为N3N2N0N1;随着施氮量的增加,双高效型先玉335和高氮高效型屯玉99籽粒发育速率加快,籽粒干质量和籽粒氮含量在各生长时期都有明显增加,增施氮肥可以有效提高其氮肥利用率,促进氮在玉米植物体内的转移;低氮高效型潞玉19在低氮(N0、N1)水平下保持较高的产量,但随施氮量的增加,其籽粒干质量和氮含量无明显变化,产量甚至有所降低,导致氮利用效率降低。双高效型先玉335在低氮和高氮条件下都有较好的产量,是适合广泛种植的玉米品种;低氮高效型潞玉19适合在贫瘠土壤和施氮条件不良的条件下种植。     

施氮对不同氮效率玉米籽粒灌浆的影响

不同的玉米品种在吸收利用氮效率方面存在着显著差异,因此确定不同品种玉米的氮效率很有必要。玉米施氮后的生长效果可以在籽粒灌浆期表现出来。很多学者在对于相同的施氮条件下不同玉米品种间的灌浆特性差异方面做出了不少研究,然而对于不同施氮条件下的灌浆特性差异却鲜有报道。本试验通过观察玉米灌浆动态,旨在确定不同玉米品种氮效率差异的基础上,比较品种间的灌浆特性差异。试验于2013年5月1日—10月7日进行,在大田条件下,以‘屯玉99’、‘潞玉19’、‘先玉335’为材料,对不同供氮水平N0、N1、N2（施纯氮量分别为0、140、210 kg/hm²）下春玉米顶部、中下部籽粒的灌浆动态进行研究。结果表明,‘屯玉99’籽粒鲜重、干重表现为N2＞N1＞N0,‘潞玉19’表现为N1＞N2＞N0,‘先玉335’表现为施氮(N1、N2)＞无氮(N0),其中N1、N2间差别不大。N1条件下的‘潞玉19’发育优势最为显著,其次是N2条件下的‘屯玉99’,N1、N2条件下的‘先玉335’优势最不明显。施氮对顶部籽粒发育的促进作用明显高于中下部籽粒。     

施氮对夏玉米顶部籽粒早期发育及产量的影响

以夏玉米杂交种郑单958为材料,对不同施氮水平下顶部籽粒的早期发育状况及产量进行了研究。结果表明,施氮明显促进关键酶活性的增强,促进顶部籽粒的早期发育。当施氮量为180 kg/hm²时,顶部籽粒的酸性蔗糖转化酶（AI）、中性蔗糖转化酶（NI）、蔗糖合成酶（SS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGase）、淀粉     

施氮量对夏大豆干物质积累、转运规律及产量的影响

2015—2016年连续两年在新疆伊宁县研究了施氮对夏大豆叶面积指数、干物质积累及产量的影响。结果表明,随施氮水平的增加,夏大豆叶面积指数、干物质积累量及产量呈先增后降低的趋势,以施氮150 kg.hm-2水平(N1)最大,施氮300 kg.hm-2水平(N2)次之。随生育进程的推进,夏大豆的叶面积指数呈先增后降的变化趋势,并在盛荚期达到峰值,即N1处理为5.59,分别较N0、N2提高了49.07%、13.39%。施氮提高了夏大豆干物质的最大相对生长速率及快速增长持续时间,两年平均花后干物质累积量均以N1处理最高为15.70 g.plant -1,较N0处理高出40.32%;施氮处理的花后干物质转运量及对豆荚的贡献率均显著高于不施氮处理,且两年均以N1最高,花后干物质转运量分别较N0、N2处理平均高53.33%、12.47%,贡献率分别较N0、N2处理提高了17.97%,4.23%。N1处理两年平均产量最高达2929.56 kg.hm-2,较N0、N2处理的平均产量分别提高29.42%、6.53%,且各处理产量差异显著。     

施氮对夏玉米不同部位籽粒灌浆的影响

籽粒败育是影响玉米产量的一个限制因素,高密[1]、弱光[2]、氮缺乏[3]等等都使败育粒数大量增加.败育与籽粒所处的位势有关,常发生于穗的顶部.顶部小花分化发育晚,花丝抽出迟,授粉受精晚,中下部小花的早受精子房对顶部小花有库位抑制作用,是顶部受精小花败育的一个原因[4,5].本试验在不同的种植密度、施氮水平下,采用人工同步授粉的方法,排除授粉受精早晚对顶部、中下部小花发育的影响,旨在探讨氮肥对不同部位籽粒灌浆和形成的影响机制,以便为生产中进行合理调控提供理论依据.     

施氮时期对小麦籽粒HMW-GS积累及GMP粒度分布的影响

在225 kg hm^-2施氮水平下, 设置起身肥(SE, GS 30), 拔节肥(JT, GS 32)和孕穗肥(BT, GS 41) 3个追施氮肥处理(底追比1:1), 研究了追肥时期对强筋小麦济南17和弱筋小麦鲁麦21籽粒HMW-GS积累和GMP粒度分布的影响。结果表明, 两品种籽粒HMW-GS于花后14 d均已形成, 济南17籽粒HMW-GS和GMP含量均高于鲁麦21, 说明强筋小麦具有较强的谷蛋白积累能力。济南17成熟期籽粒HMW-GS和GMP含量以SE处理最高, 施氮时期后移其含量呈下降趋势。JT处理显著提高鲁麦21灌浆中后期HMW-GS的积累速度, 延长HMW-GS的快速积累期。济南17 SE处理和鲁麦21 JT处理的籽粒x型亚基(1、4或5、7)在灌浆中后期的积累速率显著提高。追肥时期对y型亚基的积累速率无显著影响。追氮时期后移均提高两品种籽粒GMP小颗粒的(粒径<12 μm)体积和表面积百分比, 降低大颗粒(粒径>100 μm)体积和表面积百分比。济南17粒径>12 μm的GMP颗粒数目百分比因追氮时期后移而增加, 鲁麦21粒径>12 μm的GMP颗粒数目百分比则降低。含4+12亚基的强筋小麦济南17比含5+10亚基的弱筋小麦鲁麦21偏向于更高的大颗粒体积比例, 说明亚基间的聚合和GMP颗粒的分布不仅与亚基类型有关, 而且与单位面粉中亚基的含量密切相关。     

氮肥运筹对不同氮效率玉米品种干物质生产及产量的影响

为研究氮肥运筹对不同氮效率玉米品种物质积累特征与产量的影响,并探讨不同氮效率玉米品种干物质积累、分配、转运与产量对氮肥运筹响应的差异。以氮高效品种正红311(ZH311)和氮低效品种先玉508(XY508)为材料,于2015-2016年采用大田试验,在225 kg/hm2的施氮量下,设置5种氮肥运筹模式:不施肥、100%基肥、75%基肥+25%穗肥、50%基肥+50%穗肥、25%基肥+75%穗肥,同时设不施肥处理(B1)。结果表明,品种和氮肥运筹对玉米的干物质积累、分配、转运与产量及其构成均有重要影响;氮高效品种ZH311较强的根系吸收能力和较高的光合器官分配比例显著提高了其干物质生产能力,同时较低的花前干物质转运量和转运率有效地延缓其光合器官的衰老,保持较高的花后干物质生产能力,使得其产量显著高于氮低效品种XY508。提高追肥比例显著改善了玉米花后干物质生产能力和产量,但对XY508的促进作用明显高于ZH311。ZH311较XY508的产量优势随追肥比例升高而先增后减,在基肥61. 35%+追肥38. 65%时(最大达1. 48 t/hm2)。综上所述,均衡的基追比使氮高效品种ZH311保持较高的花前干物质转运和花后干物质积累,充分发挥产量优势;而较高的追肥比例能显著改善氮低效品种XY508的花后干物质生产,弥补产量的不足。     

施氮量对不同氮效率水稻花后干物质和氮积累与转运的影响

选用3个氮利用效率(NUE)和3个氮收获指数(NHI)显著不同的水稻基因型,在土培盆栽试验下,研究了施氮量(0kgN?ha-1、180kgN?ha-1和360kgN?ha-1)对水稻花后植株干物质和氮积累与转运的影响及与氮营养效率的关系。结果表明,施氮降低了水稻NUE和NHI,NUE和NHI差异分别以低氮和高氮为最大。施氮提高了水稻干物质和氮总积累量、花后积累量及转运量。不同NHI水稻花后干物质和氮转运率及转运贡献率随施氮量增加而增加,不同NUE水稻则降低。不同NUE水稻花前干物质积累和花后转运量差异最大,不同NHI水稻花后干物质积累和转运差异量最大。不同NUE水稻花后氮积累量差异最大,不同NHI水稻花后氮积累和转运差异最大。相关分析表明,水稻NUE与干物质积累总量、花后氮积累量、氮转运率和转运氮贡献率密切相关;而NHI与花后干物质转运量和转运氮贡献率的关系最大。因此,同一施氮量下,增加水稻干物质积累总量、降低花后氮积累量和促进花后氮高效转运是提高NUE的重要措施,提高花后干物质转运量和转运氮贡献率则有利于提高NHI。     

不同供氮条件下谷氨酸胺合成酶与谷氨酸合成酶对油菜氮素再利用的影响

为了探究不同供氮水平下氮素利用相关酶的贡献程度,采用单株砂培培养,严格控制氮素等营养供应,用15N饲喂追踪。研究了氮高效油菜品系742谷氨酸胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)交替抑制情况下,油菜的子粒氮素转运和积累量、氮素损失的情况以及对氮素利用率的影响。结果表明,氮胁迫与正常供氮2种情况下,在抑制GOGAT活性时,氮素利用效率最低,子粒中氮素转运比例最低,氮素损失最大,在抑制GS时影响较小。缺氮时GOGAT对子粒氮素积累、作物产量形成及作物体内氮素再利用影响很大,GS影响较小。同时发现在生育后期,正常供氮与氮胁迫2种情况下子粒中来源于营养器官前期积累的氮素达到50%~70%。油菜营养器官生育前期积累的氮素主要用于氮素再利用,子粒中积累的氮素大部分来源于营养器官。     

弱光胁迫对不同基因型玉米籽粒发育和碳氮代谢的影响

以不耐阴型玉米豫玉22和耐阴型玉米郑单958为试验材料,设置自然光照和弱光胁迫2个处理,研究弱光胁迫对不同基因型玉米籽粒建成和碳氮代谢的影响,探求弱光胁迫下碳氮代谢与籽粒建成的关系。结果表明,弱光胁迫下,玉米籽粒生长发育减缓,败育数增加,体积和干重降低;果穗顶部籽粒可溶性糖、蔗糖含量和全氮含量升高, 淀粉含量和碳氮比降低;豫玉22胚乳细胞中淀粉粒密度降低,郑单958与对照相近。弱光胁迫下,不耐阴型玉米豫玉22果穗籽粒的生长发育减缓程度大于耐阴型玉米郑单958,同一基因型果穗顶部籽粒生长发育减缓程度大于中部籽粒,耐阴型玉米郑单958在恢复自然光照后籽粒体积、干重、籽粒碳氮含量和碳氮比与对照之间的差异均小于豫玉22,表现出更强的补偿效应。淀粉合成能力和碳氮比的下降可能是弱光胁迫条件下籽粒发育不良以致最终造成败育的主要原因。     

不同供氮水平对春玉米干物质积累及氮素吸收利用的影响

为了掌握玉米适宜施氮量,研究不同供氮水平对春玉米干物质积累和氮素吸收利用的影响。本研究采用田间小区试验的方法,设置0、120、240、360 kg/hm² 4个施氮水平,研究了玉米各器官干物质吸收积累、氮素吸收利用及产量的变化。结果表明,不同供氮水平下春玉米干物质积累和氮素吸收均符合Logistic方程[y=K/(1+ae^bx)],氮肥施用量可明显影响干物质最大积累速率和氮素最大吸收速率,各施氮水平下均表现为N₃₆₀＞N₂₄₀＞N₁₂₀＞N₀。玉米产量随施氮量的增加而增加,施氮量为360 kg/hm²时,玉米产量最高,达10081.5 kg/hm²,但相较N₂₄₀玉米增产效果并不显著,同时氮肥利用率较N₂₄₀降低15.5%。本试验条件下,综合考虑产量和氮素利用效率两因素,施氮量240 kg/hm²为玉米最佳氮肥用量。     

春玉米子粒干物质积累的数量分析

采用三因素二次饱和Ｄ－最优设计方法,研究了春玉米子粒建成期间子粒干重的变化及播期、密度、施氮量对其影响,阐明了春玉米籽子建成期间干物持积累Ｓ形曲线的数量变化。通过聚类分析可划分为指数增长期（授粉后１９天内）,直线增长期（授粉后２０～４３天）,缓慢增长期（授粉４４天至成熟）;子粒干物质增长速度为单峰曲线,但播期晚,高密度,高施氮量处理下峰值较小,峰值之后干物质积累速度下降快;晚播处理下子粒干物质积累     

不同基因型棉花地上部干物质积累对氮素的响应

选取有代表性的3个棉花品种(美国抗虫棉33B、常规棉中棉所12和抗虫杂交棉中棉所46),在大田试验条件下测定不同施氮处理下(0、90、180、270、360kg.hm-2)的叶面积指数(LAI)、地上部干物质量和植株氮浓度的动态变化。运用指数线性生长模型对棉花地上部干物质积累过程进行模拟,并用幂函数模拟棉花氮稀释效应。结果表明:(1)棉花地上部干物质增长过程可以用指数线性模型模拟,模型参数能较好地反映基因型和氮肥处理对地上部干物质积累的影响。(2)棉花地上部氮浓度随干物质的增长而降低,模型能较好地反映不同基因型棉花氮素吸收能力的差异。(3)通过对棉花地上部干物质增长和氮稀释效应的模拟分析,认为田间最佳施氮水平为180kg.hm-2,过量施氮对3个棉花品种的干物质积累和地上部植株氮素吸收增加无明显影响。     

覆膜条件下深翻对春玉米干物质积累和转运的影响

为探明覆膜条件下深翻对春玉米干物质积累及转运的影响,以‘伟科702’为供试材料,在覆膜条件下设深翻(FS)和旋耕(FR)2个处理,测定并计算不同处理下干物质积累及转运。结果表明：吐丝期后,FR干物质积累量显著高于FS,且随生育进程差异增大。干物质最大积累速率、持续时间均表现为FR>FS,最大速率出现时间为FS>FR。FR吐丝后的营养器官的转运量、转移效率和对子粒贡献率均显著高于FS,各器官表现为叶>茎>穗部。     

不同施肥条件下夏玉米的干物质积累、产量及氮肥利用效率

针对我国华北地区夏玉米生产中所面临的氮素污染和秸秆资源严重浪费等问题，中国农业大学和德国霍恩海姆大学(Hohenheim University of Germany)自1999以来开展了中德国际合作项目“华北平原作物高产高生产力条件下环境可承受的持续农业研究”。研究表明：在同一时期，优化施肥、秸秆还田优化施肥与传统施肥夏玉米干物质积累量无显著性差异。拔节到吐丝，优化施肥的干物质日增长量和干物质积累量并不低于传统施肥，吐丝到灌浆，略低于传统施肥；秸秆还田优化施肥两阶段的干物质日增长量和干物质积累量最高。3处理间夏玉米产量无显著性差异。优化施肥和秸秆还田优化施肥条件下，氮肥当季利用率显著高于传统施肥。     

Dry Matter Accumulation in Different Guar Genotypes Under Irrigated and Dryland Conditions

This investigation measured plant dry matter accumulation in guar [ Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.] grown under water-optimal and water-stressed field conditions. Twelve guar genotypes were planted in irrigated and dryland tests at Chillicothe, TX on a Miles fine sandy loam (fine-loamy mixed, thermic Udic Paleustalf). Dry weight harvests were made at 60, 90, 120, and 150 days after planting (DAP).
Significant variation was found among guar genotypes within maturity groups for plant dry matter accumulation. Percentage shoot dry weight in reproductive parts (pods) ranged from 41 to 79 % among the 12 genotypes at 150 DAP. Percentage stem weight, expressed as a percentage of shoot weight, averaged 36% at 60 DAP and 40% at 150 DAP. Percentage leaves decreased from 60% at 60 DAP to 0 at 150 DAP.
Genotypic differences were found in irrigation water use efficiency (IWUE). IWUE was highest for Lewis (28.3) and lowest for Hall (5.4). Medium maturing genotypes, with the exception of Lewis , had similar IWUE's ranging from 16.3 to 19.2. Early and late maturing genotypes generally had relatively low IWUE's. Genotypes differed significantly in harvest index (ratio of seed to shoot weight). Harvest indices ranged from 0.20 to 0.48. Harvest indices of the same magnitude were found in the water-optimal and the water-stressed tests.     

不同水稻品种干物质积累与产量性状的相关研究

为了探讨黑龙江省南部稻区不同水稻品种干物质积累与产量性状的相互关系,选用了该稻区不同时期主栽的6个品种为试验材料,通过田间小区对比试验进行研究,结果表明：不同水稻品种干物质积累总的趋势是前期低、后期高、中期次之;不同水稻品种抽穗前、抽穗后干物质积累量比例不同,抽穗后干物质积累量明显高于抽穗前干物质积累量;干物质积累量由高到低的品种为‘松粳9号’、‘松粳3号’、‘松粳2号’、‘松粳6号’、‘五优稻1号’、‘藤系138’;产量由高到低的品种为‘松粳9号’、‘松粳3号’、‘松粳6号’、‘松粳2号’、‘五优稻1号’、‘藤系138’;拔节至齐穗期和齐穗至成熟期干物质积累量与产量呈显著正相关;抽穗前干物质积累量与每穗粒数、千粒重呈极显著正相关;抽穗后干物质积累量与产量呈显著正相关;总干物质积累量与产量呈极显著正相关;成穗率与产量呈极显著正相关,结实率与产量呈显著正相关。合理提高拔节至成熟期干物质积累量有利于提高本稻区水稻产量。     

播期对河套地区玉米干物质积累模型的影响

建立玉米干物质重量随生理日数、活动积温、有效积温生长变化的生长模型,确定玉米干物质重量随其增长变化的关键点,为玉米田间管理提供科学依据。采用分期播种试验数据,建立21个生长模型（Logistic方程均通过0.01的极显著检验）,将玉米干物质重量随生理日数、活动积温、有效积温生长的时段分为三阶段,即渐增期、快增期和缓增期;当活动积温为1449.7℃·d时,开始进入快增期,到1733.7℃·d时,增长速度最快,达2008.5℃·d时,开始进入缓增期,终止点的活动积温为2717.3℃·d;当有效积温为761.4℃·d时,开始进入快增期,到912.0℃·d时,增长速度最快,达1068.6℃·d时,开始进入缓增期,终止点的有效活动积温为1447.3℃·d。以各阶段积温界限值作为判断水肥管理的依据,以取得最佳经济效益。     

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。