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。     

控释尿素基施及普通尿素不同基追比对旱地春玉米生长发育及水分利用效率的影响

通过2年的田间试验,研究了控释尿素一次性基施和普通尿素不同基追比对旱地春玉米光合特性、产量及水分利用效率的影响。结果表明:等氮量的控释尿素与普通尿素相比,产量和水分利用效率差异不显著,但等氮量的控释尿素较普通尿素2年平均增产幅度为4.1%一5.8%,产量构成因素中百粒重和行粒数优势较大。同时,控释尿素能保持较高的光合性能和干物质积累量。因此,综合考虑玉米生长发育及产量水分效应,在本试验条件下,陇东旱地春玉米生产中以控释尿素(纯N)240kg/hm²为最佳施肥量。     

不同水分条件下常规尿素和控释尿素对玉米根冠生长及产量的影响

为了进一步探讨控释尿素在玉米上的应用效果, 于2006—2007年在防雨棚中, 应用郑单958进行了池栽试验。在不同水分条件下, 比较了施用常规尿素和控释尿素后, 玉米各生育阶段的根系活力、植株生长及籽粒产量。与常规尿素(全部基施和基施+小喇叭口期追施)相比, 地上部干重、叶面积指数开花前较低, 开花后较高;成熟期籽粒产量显著高于不施氮对照和两个常规尿素处理, 生物产量显著高于不施氮对照和常规尿素全部基施处理。从籽粒产量看, 维持土壤田间最大持水量的50%时, 控释尿素处理分别比常规尿素全部基施处理和分次施处理高27.3%和12.1%;维持土壤田间最大持水量的75%时, 分别比常规尿素全部基施处理和分次施处理高17.4%和8.1%。相同氮肥处理, 土壤田间最大持水量维持75%处理比维持50%处理籽粒产量和生物产量平均分别高20.6%和17.0%, 差异均达极显著水平。与常规尿素处理相比, 控释尿素处理花前根系数量、活性和根冠比均较低, 但花后三者能维持较高水平。可见, 控释尿素对玉米生长具有明显的“前控后保”效果;控释尿素与水分对玉米产量的耦合效应高于常规尿素, 其原因是生育后期能维持较高的根系数量及活性, 促进地上部干物质积累和转移。     

三个超高产夏玉米品种的物质生产及光合特性

探明不同株高、穗位高具有超高产潜力(>15 000 kg hm^-2)夏玉米品种的物质生产及光合特性,有利于密植增产。本研究在多年高产试验基础上(连续3年达15 000 kg hm^-2以上),选用了登海661 (DH661,低秆低穗位)、登海701(DH701,中秆中穗位)和先玉335 (XY335,高秆高穗位) 3个具有超高产潜力的品种进行试验。在一般高产条件下,这3个品种间产量无显著差异,但干物质生产特性的模型解析表明,DH661的产量潜力高于DH701和XY335,其活跃生长期比XY335长近3周。开花后光合特征参数显示,DH661光合作用与光能利用效率明显较高,尤其是当XY335进入生理功能速衰期时(开花后28 d),DH661仍处于缓慢下降阶段,且具有较高的光合速率和光能利用效率,DH661的这一特性表明其具有更高的产量潜力。     

控释氮肥对棉花产量的影响及光合特性的研究

在大田条件下,以普通尿素常规施肥量(N 150 kg.hm-2)为对照,研究了控释氮肥不同用量和不同施用方法对棉花光合特性和产量的影响,结果表明:控释氮肥处理可提高中后期棉叶叶肉细胞PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)和PSⅡ潜在光化学活性(Fv/Fo),改善叶肉细胞的光合能力,提高叶片光合效率,从而提高群体光合效率,增加单株结铃数和铃重。和对照比,控释氮肥各处理子棉产量和肥效表现:(1)等氮量(施N 150 kg.hm-2)基施处理极显著增产10.3%,肥效提高10.2%;(2)等氮量(施N 150 kg.hm-2)1∶1基追施处理极显著增产22.5%,肥效提高22.4%;(3)施氮120 kg.hm-21∶1基追施处理极显著增产12.3%,肥效提高40.3%;(4)施N 120 kg.hm-2基施处理增产3.2%,肥效提高29.4%。     

不同氮素水平对糯高粱物质生产及氮素利用特性的影响

以糯高粱黔高8号为研究对象,设置不同的氮素水平,对糯高粱的物质生产及氮素利用特性进行研究,结果表明:糯高粱的产量、干物质积累总量和氮素积累总量随氮素水平的提高呈现先增加后降低的趋势,增施氮素较不施氮素能够显著提高糯高粱的产量、干物质积累总量和氮素积累总量,其中以N150处理增幅最大;高氮素处理N300和N450较N150处理的糯高粱干物质生产效率、氮素收获指数、氮素表观回收率、氮素农艺效率、氮肥农学利用率、氮肥利用率和氮肥偏生产力都有不同程度的降低,说明高氮素水平下,氮素利用效率较低,氮肥损失较高。综合考虑,贵州省贵阳地区糯高粱施氮量以稍高于150kgN/hm~2为宜。     

土壤水分胁迫对玉米光合特性的影响

采用盆栽方法,测定了土壤水分胁迫下拔节期和抽雄开花期玉米叶片光合特性。结果表明,水分胁迫下玉米叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的平均水平与对照相比显著降低;抽雄-开花期下降幅度大于拔节期。光合速率下降主要受非气孔因素限制。水分胁迫改变了玉米叶片光合参数日变化规律。水分胁迫下,白单9的Pn,WUE,叶片叶绿素相对含量和叶面积明显高于白单31。     

施肥对不同种植模式下春玉米光合特性的影响

建立了一种密度与单作相同的超大宽窄行种植模式。通过小区试验,研究了该模式下施肥对春玉米单株叶面积、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)及光响应曲线的影响,比较了该模式与单作模式玉米光合特性的异同。结果表明,随着施肥量的增加,Pn、Gs、Ci和单株叶面积都有增加趋势。间作玉米与单作玉米相比,玉米的单株叶面积表现为间作在生育前期小于单作,但在灌浆期及以后的生育时期单作下降较快,表现出间作明显大于单作;玉米叶片Pn生育前期单作较高,但生育后期间作明显高于单作。叶片光响应曲线及其拟合结果也表明,间作前期的最大净光合速率和表观量子效率均小于单作,生育后期大于单作。本试验表明,超大宽窄行种植模式有助于玉米生育后期光合条件的改善。     

播期对下茬青贮玉米物质生产特性的影响及气象条件分析

以郑单958和高油4515两个粮饲兼用型青贮玉米为下茬作物,设置5个播期处理,研究了播期对玉米物质生产特性的影响,并进行了气象条件分析.结果表明,7月5日、7月12日、7月19日三个播期处理的热量和水分条件基本上能够满足青贮玉米所需;7月5～19日播种,郑单958可收获青体产量63.55～71.9t//hm2,高油4515可收获青体产量60.71～64.67t/hm2;7月26日以后播种,有效积温不足,且低温造成生育期延迟性障碍,两个青贮玉米品种均没有鲜稳产量,秸秆干物质含量和青体产量显著降低,因此,下茬复种郑单958和高油4515最迟不宜晚于7月26日.     

微量元素对玉米亲本种子活力及光合特性影响

为探明微量元素对玉米亲本种子活力的影响,以玉米亲本2014-06为材料,研究了不同浓度的微量元素Zn、B处理玉米亲本种子对其种子活力和叶片光合特性及产量影响。结果表明:采用0.3%硫酸锌+0.3%硼砂的处理A3,其亲本在苗高、根干重、发芽率、发芽势和种子活力指数等指标上明显高于其他处理,同时,植株的光合速率、蒸腾速率和单株均种子产量也最高,分别为CO_2 20.21μmol/m~2.s、3.25mmol/m~2.s和55.27g;各处理对玉米亲本种子产量影响大小的顺序为A3A2A4A1对照。     

株型对玉米群体光合速率和产量的影响

在大田条件下，采用人工改变株型的方法，比较了原型（平展型）与改型（紧凑型）玉米不同密度的群体光合速率，结果表明，改型群体光合速率比原型平均提高１７．２％，籽粒产量增加５．３％￣８．６％。抽丝期群体光合速率和籽粒产量之间呈极显著的正相关（ｒ＝０．８６９２）。改型玉米群体内光合有效辐射、ＣＯ２浓度分布比原型相对的“均匀”，是群体光合速率较高的重要原因，认为玉米作物的优化群体结构为紧凑型玉米个体所组成的     

黑龙港流域玉米不同生育阶段气象因子对产量性状的影响

明确玉米生长发育不同阶段气象因子与产量的关系,有助于确定区域最适播期。通过调整播期来改变玉米生育期内气候条件,对于抵御阶段性不良气象因子的胁迫并最终实现高产目标有重要意义。本研究以郑单958为试验材料,于2009年至2010年在黑龙港地区中国农业大学吴桥试验站进行分期播种试验,分析产量及产量构成因素与不同阶段气象因子的关系。结果显示: (1)由于年际间气象条件的差异,产量及其构成因素并非简单地随播期变化而变化。(2)在试验设定的高密度条件下,产量提升主要受千粒重的制约,穗粒数次之。(3)产量性状与不同生育阶段的多个气象因子显著相关。穗期、抽雄吐丝阶段的光照条件对穗粒数以及产量有影响;苗期、营养生长阶段气温日较差与产量显著正相关;抽雄吐丝前后的温度条件影响穗粒数;生育期总降水量影响穗粒数和千粒重的提升。该地区在调整播种时间、改进栽培措施时,上述关系应是考虑的重点。生产中可适当早播晚收,选用适宜的中晚熟品种,既可避开生育前期及籽粒形成阶段不利气象因子的影响,又可延长籽粒灌浆时间,充分利用该地区生育后期丰富的光热资源。     

苗期水分胁迫对玉米根系生长杂种优势的影响

以玉米杂交种高油115及其亲本(母本220、父本1145) 为材料, 研究了玉米苗期根系生长的杂种优势及水分胁迫的影响。试验设水分充足、轻度干旱和严重干旱3个处理, 田间持水量分别为75%、55%和35%。结果表明, 在水分充足条件下, 根长(RL)、根表面积(SA)和根干重(RDW)均表现出不同程度的中亲优势和超亲优势, 轻度干旱显著降低了各指标的杂种优势, 而严重干旱则完全抑制了根系生长的杂种优势。根系各性状中, RL的杂种优势最强。在水分充足条件下, 与中等根(根直径0.25~0.45 mm)和粗根(根直径>0.45 mm)相比, 细根(根直径0.05~0.20 mm)的RL、SA及其占总根系比例的杂种优势最高。轻度干旱胁迫虽然降低了根系的杂种优势, 但RL、SA仍表现出显著的超亲优势和中亲优势(粗根的超亲优势除外)。此外, 只有细根RL和SA占总根系的比例在轻度干旱胁迫下具有显著的中亲优势, 说明杂交种可以通过生成较亲本更高比例的细根来抵抗轻度干旱胁迫。     

夏玉米光合特性对氮素用量的反应

随氮素用量增加,植株下位叶、穗位叶和上位叶的光合速率（P_n）、叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（Pro）、Hill反应活性、Ca²⁺-ATPase活性、Mg²⁺-ATPase活性和PEPCase活性均不断增大。植株不同叶位Pn和Pro随生长进程均不断下降;不同叶位Chl的变化动态表现为下位叶在各测定时期之间差异较小、穗位叶和上位叶为单峰曲线。Hill反应活力、Ca²⁺-ATPase活性和Mg²⁺-ATPase活性的变化规律不同,随生长进程表现不断下降、单峰曲线和双峰曲线等不同形式。各叶位PEPCase活性均表现单峰曲线型变化。随氮素用量增加,叶源量、生物产量和籽粒产量不断增加。适量施氮具有全面改善玉米光合效率和内在生理、生化过程的作用。Ca²⁺-ATPase活性是影响光反应活力的重要因素;在叶片生长前中期,P_n受到PEPCase的影响较小,主要受到光反应活力和暗反应效率的调控。可采用叶源量作为玉米单株生产力的参考诊断指标。     

水稻、大豆、玉米光合速率的日变化及其对光强响应的滞后效应

用LI-6400光合测定系统对水稻、大豆和玉米3种作物在不同生育时期叶片光合速率的日变化规律进行了研究。结果表明:在各个生育时期,C3作物(水稻、大豆)叶片的光合作用均存在午休现象。而午休现象的产生是气孔因素与非气孔因素共同作用的结果。其中“气孔因素”是高温加剧蒸腾作用,气孔对蒸腾作用的反馈抑制造成的。C3作物(水稻、大豆)叶片的光合速率对光强的响应在上午和下午存在明显差异,上午利用光能的能力明显大于下午。这主要表现在上午的表观初始量子效率比下午大。光合产物对光合作用的反馈抑制会造成这种量子效率的差异性。无论是气孔限制还是光合产物反馈抑制都可能是导致光合速率对光强响应产生“滞后效应”的主要原因。C4作物(玉米)的午休现象不明显,光合速率对光强的响应在上午和下午的差异也不明显,不存在明显的“滞后效应”,这可能与C4作物(玉米)自身的生理特性适应高温的能力有关。     

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     

四川地方玉米种质的SSR聚类分析

利用SSR分子标记方法研究28个玉米自交系的遗传变异。分析四川地方玉米种质的遗传基础,并进行SSR聚类分析,探讨四川地方玉米种质与国内主要杂种优势群的关系。结果表明：大部分四川地方玉米种质均可被划分到常见的几大杂种优势群中去,少数地方玉米自交系可形成单独的类群,四川地方玉米种质具有广泛的遗传基础;SSRs能较真     

玉米花期性状的全基因组关联分析

花期性状是玉米的重要性状,与熟期、散粉结实率和产量关系密切,对玉米品种选育至关重要。为探究玉米花期性状的遗传基础,本研究以248份遗传多样性丰富的玉米自交系作为关联群体,通过2017年和2018年在河北保定和辛集的田间试验调查抽雄期、散粉期、吐丝期和散粉吐丝间隔期4个花期相关性状,利用分布于全基因组的83057个SNP标记进行关联分析。结果表明,4个花期相关性状的基因型、年份、地点、基因型与地点的互作、基因型与年份的互作均达到极显著水平;抽雄期、散粉期、吐丝期的遗传率分别为71.77%、71.27%、73.93%,并且两两性状间呈极显著正相关,散粉吐丝间隔期遗传率为62.50%,仅与吐丝期呈极显著正相关;4个花期性状共检测到18个SNPs-性状关联(共涉及16个SNP位点),单个位点的表型贡献率范围为5.46%~28.36%,仅1个位点在不同性状中检测到;筛选到81个候选基因,其中36个在GO分析中具有功能注释。潜在候选基因GRMZM5G877647编码early flowering 4蛋白,参与光周期的调节;GRMZM2G173630编码类赤霉素受体蛋白参与植物激素信号转导;GRMZM2G001139、GRMZM2G375707编码与花器官建成的MADS转录因子。这些潜在候选基因为解析玉米花期性状遗传基础和分子辅助选择育种提供参考。     

高温对玉米籽粒淀粉合成及产量的影响

以农大108和山农3号为试材，采用田间生长箱增温的方法，研究了不同生育时期高温对玉米淀粉合成及产量的影响。结果表明，第1期（出苗后0~28 d）高温处理对玉米的产量没有显著影响，第2期（出苗后29~57 d）和第3期（出苗后58~86 d）高温处理显著降低玉米产量，以第2期对产量的影响最大；同时高温降低1,6-二磷酸酯酶（FBPase）、磷酸蔗糖合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）的活性，且以第2期降低的幅度最大；籽粒淀粉含量，以第1期高温处理高于对照，其他2个处理显著低于对照。