高产氮高效玉米品种的筛选及其指标研究

试验在施氮肥条件下以产量和耐低氮胁迫指数筛选氮高效品种,并对筛选指标进行分析。结果表明,郑单958、金山27和郑单17是高产氮高效型玉米品种。不施氮肥条件下,灌浆期茎叶总氮量、吐丝期叶绿素SPAD值和穗位叶氨基酸浓度是氮高效筛选的有效指标;施氮肥条件下,吐丝期茎叶总氮量和穗位叶氨基酸浓度是氮高效辅助筛选指标。高产氮高效型玉米品种无论在施氮肥还是不施氮肥条件下,其营养器官生育后期氮积累能力均强于低产氮低效型玉米品种的,且吐丝期叶绿素SPAD值也具有显著优势。     

陕西省不同年代玉米品种产量和氮效率性状的变化

明确陕西省不同年代玉米产量和氮效率性状响应氮肥的变化趋势,对西北旱区玉米高产氮高效品种选育具有重要的实践意义。本文以1981—2010年间陕西省12个玉米主栽品种为材料,于2011年和2012年在典型旱区陕西长武进行3个氮水平(0、120和240 kg hm–2)的田间试验,分析了不同年代玉米品种农艺和氮效率性状变化趋势。结果显示,不同年代玉米品种籽粒产量随氮水平增加而提高,在施氮0、120和240 kg hm–2处理下籽粒产量增益分别为每年46、65和83 kg hm–2。所有氮水平下2000—2010年间品种产量和生物量显著高于1980—1989年间品种,而秸秆产量变化不明显;现代玉米品种(2000—2010年)产量的增加归因于穗粒数、千粒重和生物量的提高。不同年代玉米品种消光系数随氮水平增加而降低,说明现代玉米品种(2000—2010年)较老品种(1980—1989年)叶片直立,截获更多的光能,致使产量和生物量高。随着年代的递进,玉米品种氮肥农学利用率呈递增趋势,在低氮水平下现代品种氮肥利用效率最高,且显著高于老品种。氮肥农学利用率与氮吸收效率(NUpE)和花后氮素积累量呈显著相关(r=0.75;r=0.72),而与氮生理效率(NUtE)和花前氮素积累量相关性不显著(r=0.42;r=0.39)。说明现代玉米品种氮肥农学利用率提高主要来自氮肥吸收效率和花后氮素积累量的增加。上述结果表明,陕西玉米育种应注重穗粒数、千粒重、氮吸收效率性状和株型结构改良,低氮环境压力选择将有助于旱区玉米高产氮高效新品种培育。     

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。     

水稻氮高产高效与低产低效两类品种株型特征差异研究

以氮利用高产高效型和低产低效型的12个粳稻品种的大田试验研究了225 kg hm^-2纯氮水平下株型特征的类型间差异,以及株型特征、倒伏性状、产量和氮肥利用率的相互关系。结果表明,水稻上三叶的叶长、叶披垂度,氮高产高效型品种显著低于氮低产低效型,平均分别低9.29%、65.3%;上三叶的叶宽、群体LAI、有效LAI、高效LAI和比叶重,氮高产高效型平均分别比氮低产低效型高29.25%、8.27%、13.32%、6.66%和5.82%。相对于氮低产低效型品种,氮高产高效型品种植株茎秆节间配置合理,抗倒能力增强。水稻的产量、氮肥利用效率与植株上三叶的叶长、叶披垂度均呈显著或极显著负相关,与上三叶的叶宽、群体LAI、有效LAI、高效LAI和比叶重呈显著或极显著正相关,与抗折力、弯曲力矩和秆型指数呈显著或极显著正相关。尤其是剑叶、倒三叶的叶长和叶宽对氮素利用效率的作用较大。说明良好的株型结构是氮肥利用效率提高的前提。     

不同管理模式对春玉米土壤硝态氮累积与氮素利用率的影响

在高肥力(文水)、中肥力(祁县)、低肥力(东阳)条件下,研究了不同管理模式(无氮肥对照、农户习惯、优化处理、高产高效处理)对春玉米土壤剖面硝态氮分布、累积与氮素平衡以及氮肥利用率的影响。通过3年定位试验,结果表明,春玉米收获后0~200 cm土壤剖面硝态氮累积量,在2011,2012年3个试验点都表现为:农户习惯高产高效优化处理无氮对照。文水试验点硝态氮累积量最高,三季平均为287.7 kg/hm2,比东阳和祁县土壤硝态氮累积量分别高18.4%和11.6%。氮素表观损失在3个肥力水平都均表现为农户习惯高产高效优化处理无氮对照。作物携出量在3个肥力水平均表现为:高产高效优化处理农户习惯无氮对照。在2011,2012年氮素农学利用率均表现为:高产高效处理优化处理农户习惯,2013年氮素回收率最高为祁县。高产高效处理达67.6%。通过合理的管理模式,可以在提高产量的同时显著提高氮素的利用率,并降低土壤中硝态氮的残留量。     

不同栽培方式对长江下游棉田资源利用效率的影响

我国农业对自然环境依赖性强,农业生产环境相对恶劣、资源利用效率低下,作物栽培理论与技术需要不断创新和完善。为建立与当前生产模式相匹配的作物高产高效栽培管理方式,选用棉花品种泗杂3号,于2012—2013年在长江下游棉区(江苏大丰)不同地力水平田块(高、低)进行麦棉两熟栽培管理方式定位试验,设超高产栽培、常规栽培和高产高效栽培,系统测定棉花生物量、产量和生育期间的温光、氮肥资源利用效率。结果表明,栽培方式和地力水平显著影响棉花产量,而产量的差异主要由温光、氮肥资源利用效率的差异造成。棉花产量提高的限制因子是低下的资源利用效率。高产高效栽培较常规栽培产量提高27.5%,温光资源利用效率分别提高27.7%、23.4%、氮肥偏生产力提高10.1%,是长江下游较为适宜的栽培方式。因此未来生产中应进一步合理优化栽培方式来提高棉田资源利用效率,以达到高产高效的目标。     

辽宁不同年代水稻品种生产力和氮肥效率对施氮水平的响应差异

阐明水稻品种演进过程中植株生产力和资源利用效率的变化特征,对高产高效协调的水稻品种选育和稻作技术改进具有重要的理论参考意义。本研究以1950-2010年间辽宁省的12个水稻主栽品种为材料,探讨氮肥施用对不同年代水稻品种植株生产力和氮肥利用效率的影响。结果表明,1990s及之后品种的最高生物学产量和籽粒产量均显著高于1980s及以前的品种,1990s及之后品种产量的递增主要归功于穗粒数的增加。其最高产量的施氮量显著高于1980s及以前的品种,低氮条件下不同年代品种间的生产力差异不显著。随年代的递进,水稻品种的氮肥农学利用率、偏生产力呈现递增趋势,但生理利用率和吸收利用率的变化趋势不明显;茎叶氮含量变化不明显,但籽粒氮含量呈下降趋势。随施氮量的递增,各年代品种植株含氮量均呈现递增趋势,但农学利用率、偏生产力、生理利用率、吸收利用率均呈下降趋势。在低氮条件下1990s及之后品种的氮肥利用效率与1980s及以前品种的差异不明显,但高氮下前者的氮肥利用效率显著高于后者。上述结果表明,虽然辽宁水稻植株生产力提升是品种改良和施肥水平提高的双重作用的结果,但在今后品种选育和栽培技术改进中要进一步协调好高产与资源高效的关系。     

禅城县夏玉米田间肥效试验简报

玉米是郸城县主要的秋粮作物,常年种植面积5.33万hm2左右。占全县秋作物播种面积的60%,在中、西部多个乡镇,玉米种植比例可达到85%以上。玉米产量高低直接影响到郸城县的秋粮生产和农民收入,而施肥管理是玉米增产的关键因素。在对玉米施肥习惯上,农民往往偏施氮肥,而忽视与磷钾肥配合施用对玉米生产的促进作用,从而导致玉米产量不高,以及资源浪费、环境污染、土壤板结等一系列问题。通过本试验,研究探索氮、磷、钾肥配合施用对玉米产量的影响,为玉米高产、高效提供合理的施肥依据。     

平衡施肥与作物生产的高产高效

目前围绕农业生产能否高产高效的问题展开了一场讨论,这是关系到我国农业持续,稳定发展的大问题。在河北省无极县壤土地上进行的小麦夏玉米两熟连作制多年定位试验研究,土壤耕层有机质含量为1%左右,全氮0.1%左右,全磷0.185%左右,粗肥用量为前一年小麦秸秆全部通过猪圈沤制还田折纯N187.5公斤/公颂,P₂O₅82.5公斤/公顷),小麦夏玉米两熟最高产量施氮量的氮肥累加     

黄淮海玉米自交系氮利用效率相关性状分析

为了阐明不同玉米自交系间氮效率差异特征,筛选优异的氮高效种质,改良玉米的氮素利用效率,为玉米氮高效育种方面的研究奠定基础.以平均产量和氮效率为评价指标并结合抽雄期、散粉期、成熟期、株高、穗位等二级性状,对25份目前在黄淮海应用的核心种质和自育玉米自交系材料进行相关性分析及氮利用效率评价.相关性分析结果表明,氮效率在2种不同的氮处理条件下与散粉-吐丝间隔期、平均产量都呈极显著正相关,与株高分别呈显著和极显著正相关,即3个性状可作为评价玉米自交系材料氮效率高低的指标.方差分析结果显示,在低氮和高氮条件下,散粉-吐丝间隔期、平均产量及株高均存在极显著的差异.将高氮条件与低氮条件下的平均产量进行分析并结合株高和散粉-吐丝间隔期等二级性状,鉴定出郑58、WK858和9058这3个玉米自交系材料可在氮高效育种中作为供体亲本来改良玉米的氮素利用效率.丰富了氮高效种质资源,评价了不同玉米材料的氮素利用效率,揭示了不同材料对氮素的反应程度,为氮高效育种提供材料以及自交系的选育和合理的利用肥料提供理论基础和技术支撑.     

优质高产早熟糯玉米品种玉美头601的选育

糯玉米是玉米属的一个亚种,最初起源于我国的广西、云南的亚热带地区,这些地区形成了糯玉米种质多样性中心,具有十分丰富的糯玉米品种资源,但在育种上要直接利用自然授粉糯性品种选优良自交系具有较大的难度.因此,我们在糯玉米育种上以糯性子粒表现型为标记,将普通优良玉米自交系转育成同型糯性自交系,再育成糯玉米杂交种.经过几年的工作,育成了优质、高产、多抗、早熟、制种高产的糯玉米杂交种玉美头601,成功地解决了糯玉米制种产量低,成本高的问题,也解决了糯玉米育种高产与优质,高产与早熟的矛盾,为农业生产提供新的应用品种.     

不同耐低氮性玉米品种的花后碳氮积累与转运特征

为了探明不同耐低氮性玉米品种生育后期碳、氮物质积累与转运特性及其对氮肥响应的差异,以期为品种高效施氮技术的制定提供理论依据。以耐低氮品种‘正红311’(Zhenghong311,ZH311)和低氮敏感品种‘先玉508’(Xianyu 508, XY508)为材料,设置4个氮肥用量(0、150、300和450 kg hm–2),于2017—2019年研究氮肥水平对不同耐低氮性玉米品种生育后期物质,包括干物质、全氮和非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate, NSC)积累和转运的影响。结果表明,供氮不足时,玉米通过增加花前贮存碳、氮物质对籽粒的转运以保证产量。增施氮肥能够提高玉米花后干物质和碳水化合物生产及其对籽粒质量的贡献率。与低氮敏感品种先玉508相比,在低氮条件下,耐低氮品种正红311在花前、花后均保持较高的植株干物质、NSC和氮素量,花后物质积累量及其对籽粒质量的贡献率更高,从而拥有更高的籽粒产量;品种间花前物质转运率及其对籽粒质量的贡献率差异不大。面对低氮胁迫,正红311既保证了花前贮存物质充分向籽粒运输,同时维持着较高的同化物积累能力来影响其产量形成。     

玉米耐高密品种冠层光氮分布及匹配特征研究

在有限氮投入下通过增密种植实现玉米增产增效,需要进一步挖掘耐密品种的光氮匹配利用潜力。揭示不同耐密品种冠层光氮空间分布和匹配特征差异,及其与玉米产量形成及氮效率的关系,对探索玉米产量效率层次差异消减途径具有指导意义。本试验以常规品种KH8和耐高密品种MC670为试验材料,在减氮增密条件下,系统分析了常规和耐密型玉米品种冠层光氮分布及匹配特征的差异。结果表明,耐高密品种MC670穗位以上透光率较常规品种KH8高20.6%。两品种的比叶氮(specific leaf nitrogen, SLN)均表现为上层叶片、中层叶片显著高于下层叶片; MC670上层、中层叶片SLN显著高于KH8,但下层叶片差异不显著。KH8和MC670的光氮匹配系数分别为1.28和0.86,MC670的光氮匹配系数与理想值差异较小,说明MC670的光氮匹配程度优于KH8。综上所述,与常规品种KH8相比,耐高密品种MC670冠层具有较低的消光系数和较高的氮消减系数,使耐高密品种冠层具有较优的光氮匹配程度,同时使其中上部冠层具有更高的光合氮比例、光合氮效率和光合生产力,这是其实现较高的氮肥生理效率、氮肥利用效率及获得高产...     

密植条件下4个春玉米品种物质生产性能对施氮水平的响应

为了探讨密植条件下春玉米物质生产性能对氮肥水平的响应,为研究区高产高效的氮素养分管理提供理论指导,于2012年在内蒙古民族大学试验农场,在8.25万株/hm2的密度下,研究了不同施氮水平下4个当地主推高产春玉米品种的物质生产性能。结果表明,4个品种的产量均以N2(300 kg/hm2)处理下最高,这一施氮水平下‘伟科702’、‘先玉335’、‘郑单958’和‘金山27’分别较各自N0(CK)增产25.9%、24.8%、14.1%和11.1%。4个品种的叶面积指数和光合势均随施氮水平的增加而增加,均随生育进程的推移呈单峰曲线变化;干物质最大积累速率和最大积累量以N2处理下最大,CK最低。同一品种不同施氮水平下,经济系数均以N2处理下最大;同一施氮水平下,各品种的经济系数以‘伟科702’最大。     

低氮对不同类型玉米品种籽粒产量与品质的影响

为分析低氮胁迫对不同类型玉米品种籽粒产量及品质的影响,采用大田裂区试验设计和近红外分析技术,以3种类型6个玉米品种为研究对象,调查玉米籽粒产量及品质。结果表明,当施氮量由450 kg/hm2逐渐降为0 kg/hm2时,各类型品种籽粒产量和籽粒蛋白质含量有降低趋势,淀粉含量有上升的趋势,但脂肪含量无明显变化规律。与正常施氮(450 kg/hm2)相比,在较强低氮胁迫下(45 kg/hm2),2013年和2014年高产耐低氮玉米品种产量分别降低22.15%和11.96%,蛋白质含量降低幅度分别为9.74%和5.82%,在极端低氮胁迫下(0 kg/hm2),2014年产量和蛋白质含量降低25.91%和14.57%,均小于高产不耐低氮类型和低产不耐低氮类型玉米品种;在较强低氮胁迫处理(45 kg/hm2)时,淀粉含量品种间增幅范围2013年和2014年分别为2.32%~2.89%和1.20%~1.51%,增幅较小。低氮胁迫对品质影响效应为蛋白质淀粉脂肪。高产耐低氮品种在氮胁迫条件下仍能获得比其他类型品种更高的产量和更好的品质。     

高产抗病玉米新品种品玉598的选育

山西省南部临汾、运城盆地是我国黄淮海夏播玉米的主产区之一,年播种面积33万hm2左右,占全省玉米播种面积的20%~25%。玉米品种须具备耐高温干旱、耐瘠薄、耐红蜘蛛和蚜虫、较抗矮花叶病和丝黑穗病、抗倒性强等特点。目前该地区推广的杂交种70%左右为郑单958及其类似品种,先玉335类型品种约占25%。由于先玉335高感矮花叶病、大斑病,易倒伏,郑单958叶部病害较重、玉米螟抗性较差,玉米生产存在较大风险,迫切需要导入新的高产抗病基因,从而克服不断变化的玉米生产逆境,保持玉米持续稳定增产。据此,山西省农科院农作物品种资源研究所制定育种目标,于2005年以自选系金283为母本、金372为父本选育出高产抗病玉米新品种品玉598。试验、示范结果表明,品玉598高产稳产、抗病性强、适应性广、品质优良。适宜山西省南部夏播玉米区及相似生态区种植。     

对我国玉米绿色增产增效栽培技术的探讨:增密减氮

玉米是我国第一大粮食作物,在国家粮食安全保障和国民经济持续发展中起着重要作用。在不增加甚至减少肥料投入情况下实现玉米单产持续增长,是我国玉米科技界亚待回答的关键科学问题和重要技术难题。为此,在我国玉米主产区,开展了生产调研、文献查阅和实践验证的综合分析。调研结果和文献分析表明,合理密植可以进一步提高玉米单产,适当减少前期氮肥用量可以显著提高肥料利用效率。东北春玉米生产实践也证明,选用耐密品种,密度提高和前期氮肥减少各30%,可增产15%,氮肥偏生产力(PFPN)可提高30%左右。可见,增密减氮有利于玉米增产和氮肥增效的协调,是实现玉米绿色增产增效的有效途径。不同玉米种植区可以通过扩行缩株种植,控前促后深施肥,因地制宜地实施增密减氮。鉴于我国玉米种植区域广泛,本文所建议的相关技术方案仍需要进一步的大面积试验验证。     

玉米氮素利用生理及分子机制研究进展

氮是玉米生长必需的营养元素,对产量和品质的影响极大。当前我国玉米种植过程中有一半以上的氮肥损失于环境。要实现农业的可持续发展,必须提高氮素利用效率。根据当前国内外玉米氮素高效利用的研究现状,从氮素利用效率的含义、影响氮素利用效率的生理及分子机制、氮素高效利用候选基因的发掘及应用三个方面进行了阐述,并对该领域今后的重点研究方向进行了展望,为玉米氮素高效利用的遗传育种工作提供理论参考。     

发展西南玉米现代生态育种之我见

基于基因型与环境互作(G×E)原理,围绕西南玉米育种生态分区特征、国民经济发展需求、玉米产业发展趋势、育种目标需求变化和育种技术体系创新等多个维度,本文着重对西南玉米生态育种在新时期的内涵进行了系统总结与阐释,进一步凝练出以“充分重视和利用(G×E)互作”为核心、以“育种目标产业化、品种类型多元化、品种鉴选特异化、品种布局区域化、品种推广集团化、品种栽培模式化”为主要内容的西南玉米区“现代生态育种”的发展理念,系统提出选育以“稳产高产、资源高效、环境友好、优质安全、易制种、宜机收”为特征的“低风险、高效新杂交种”新时期育种目标,集成完善了以“提高新品种的抗病抗逆特性和耐密性为路径,优良特异育种资源的精细发掘与精准鉴定为前提,适应不同生态区域育种急需的不同杂优类群优良骨干自交系、特别是热带种质类群优良自交系的培育为关键,新杂交组合在特定生态区域多年多点生物与非生物强胁迫鉴定选择为重点,选育和推广特定生态区域资源高效利用、环境友好和玉米生产可持续发展的稳产高产高效新品种为保证”的育种技术体系,推动西南玉米生产与产业持续健康发展。     

氮肥后移对不同氮效率水稻花后碳氮代谢的影响

以氮高效品种(德香4103)和氮低效品种(宜香3724)为材料,利用~(13)C和~(15)N双同位素示踪技术和生理生化分析方法,采用盆栽及大田试验,在施氮量180 kg hm~(–2)条件下,设置3种氮肥运筹方式,基肥∶蘖肥∶穗肥比例分别为5∶3∶2(N_1)、3∶3∶4(N_2)、3∶1∶6(N_3),以及不施氮(N_0)处理;研究其对不同氮效率水稻花后氮碳代谢的影响,并探讨氮肥后移下花后光合同化物及氮素累积、转运、分配的共性响应机制及其与产量的关系。结果表明,品种、氮肥运筹对花后氮素利用特征、光合同化物分配、生理特性及产量均存在显著影响。氮高效品种与氮肥后移量占总施氮量的40%、氮素穗肥运筹以倒四、倒二叶龄期等量追施相配套(N_2处理),能促进花后氮素累积,提高剑叶光合速率和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶、谷氨酰胺合成酶等碳氮代谢关键酶活性,促进叶片、茎鞘、根系、穗各营养器官光合同化物及氮素累积与转运,进而提高产量及氮肥利用率,为本试验氮高效品种配套的氮肥运筹优化模式。花后不同氮肥运筹下,氮高效品种光合同化物、氮素的累积与转运,分别较氮低效品种高7.78~12.75 mg ~(13)C株~(–1)、15.14~18.78mg ~(15)N株~(–1);且叶片转运量分别较氮低效品种高1.70~2.93 mg ~(13)C株~(–1)、2.21~4.55 mg ~(15)N株~(–1),茎鞘转运量分别较氮低效品种高1.70~2.93 mg ~(13)C株~(–1)、0.05~1.14 mg ~(15)N株~(–1);而穗部氮高效与氮低效品种~(13)C同化物分别增加31.04~44.68 mg ~(13)C株~(–1)(占~(13)C总量的42.04%~46.38%)、24.94~34.26 mg ~(13)C株~(–1)(占~(13)C总量的36.45%~41.36%),~(15)N则分别增加35.56~46.58 mg ~(15)N株~(–1)(占~(15)N总量的61.82%~82.93%)、27.37~31.57 mg ~(15)N株~(–1)(占~(15)N总量的58.04%~68.31%)。氮高效品种花后具有强光合碳同化、氮素的协同吸收转运特征,以及碳氮代谢能力,来满足籽粒灌浆期对光合同化物及氮素的利用,是氮高效品种相对于氮低效品种高产、氮高效利用的重要原因。此外,从花后不同器官碳氮比(C/N)变化值综合两品种高产及氮肥高效利用来看,N_2处理下,齐穗至成熟期叶片、穗部C/N提高幅度与该时期茎鞘、根系C/N降低幅度一致,据此可将C/N作为水稻高产及氮肥高效利用同步提高的评价指标,这具有重要的参考价值。