大田遮荫对夏玉米光合特性的影响

在大田条件下研究不同时期和不同程度遮荫对夏玉米光合特性及其产量的影响。结果表明，遮荫对玉米叶片的光合特性有显著影响，导致玉米籽粒产量显著降低，农大108（ND108）苗期遮荫50%和90%的籽粒产量分别比对照降低16.9%和24.5%，穗期遮荫分别降低34.1%和55.3%，花粒期遮荫分别降低67.5%和79.4%。遮荫后玉米的叶面积指数、叶绿素含量和净光合速率等都显著降低。不同生育时期对遮荫的响应不同，苗期遮荫50%和90%处理的叶面积指数分别较对照降低53.6%和64.3%，穗期分别降低22.1%和23.0%，花粒期分别降低66.2%和79.4%。遮荫50%和90%处理叶片的光合速率苗期分别较对照降低28.6%和49.0%，穗期分别降低36.6%和59.6%，花粒期分别降低43.9%和64.7%。遮荫使玉米叶片的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）和核酮糖二磷酸羧化酶（RuBPCase）活性显著降低，不同遮荫时期对其影响不同，花粒期遮荫影响最显著。遮荫时期对玉米光合特性的影响大于遮荫程度对其影响。     

夏玉米超高产群体光合特性的研究

对夏玉米中熟品种超高产群体光合特性的研究结果表明,超高产群体叶面积发展动态为花前块,花后稳,蜡熟期衰减缓;光合势总量适度,经济产量形成期的阶段光合势高;群体光合速度高而稳;群体呼吸占群体光合的比率较低;净同化率与群体叶面乘积高;总干物质各界量大,干物质生产率高,尤其生育后期干物质生产量大、生产率高是夏玉米超高产群体光合的重要特性之一。实现 玉米产量水平１３５００ｋｇ／ｈｍ＾２;适宜密度为７５００株     

土壤干旱条件下外源锌、锰对夏玉米光合特性的影响

干旱条件下光合性能的降低是限制植株生长的主要生理因素之一.邵嘉鸣等[1]的研究表明,随供水量的减少,玉米生长、蒸腾速率、光合速率均降低.微量元素锌和锰在作物的生长发育,特别是光合作用过程中起着重要作用[2～6].植物对锌、锰的吸收以及土壤对植物锌、锰的供应,在很大程度上取决于土壤环境,特别是土壤水分状况.在不同的水分状况下,土壤中锌、锰的存在状态受到很大的影响,其生物有效性也随之发生改变.高柳青等[7]研究发现,对于高pH,固锌、固锰能力较强,释放养分能力较弱的土壤,适当施用锌、锰肥(2～8 mg ZnSO4/kg土,5～30 mg MnSO4/kg土)可显著提高作物根系活力,促进了养分吸收,增强根系对养分的活化作用.     

花期前后干旱胁迫对复水后夏玉米光合特性与产量的影响

花期前后干旱是影响黄淮海地区夏玉米产量下降的重要因素之一。于2020—2021年开展池栽控制性试验,以中科玉505为试验材料,在开花前后28 d内设置4个水分梯度,包括100%作物蒸散量ETC (CK)、70%ETC (干旱胁迫WD1)、40%ETC (WD2)和0 ETC (WD3),研究花期前后干旱胁迫对夏玉米复水后的光合特性、干物质积累与分配以及产量的影响。结果表明:干旱胁迫处理复水后夏玉米光合性能没有恢复,表现为叶片SPAD值、净光合速率和群体叶面积指数、光合势、净同化速率低于对照,植株干物质积累因此受阻,导致籽粒库容能力下降。干旱胁迫处理使开花吐丝间隔期延长1～3 d,籽粒败育率增加,行粒数和百粒重降低,尤其是WD3的败育率在2020—2021年分别显著增加220.71%和100.73%,WD1、WD2和WD3的产量在2020—2021年分别减产14.52%、36.69%、39.83%和19.62%、45.18%、54.42%。综上所述,花期前后干旱胁迫在复水后,玉米的光合性能仍受到抑制,进而影响光合同化物的积累与分配,最终导致库容量和产量显著下降。     

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。     

高湿和干旱对夏玉米灌浆期叶片光合特性的影响

针对土壤高湿和干旱影响夏玉米籽粒灌浆并对其造成减产的灾害问题,为了揭示其致灾的生理机制,2016年在夏玉米生长季通过人工控制土壤水分,笔者设计了土壤高湿、干旱和对照3种处理,在玉米灌浆期测定叶片的光合特性日变化、光饱和点和光补偿点、夜间叶片暗呼吸等。结果表明:对照玉米叶片的净光合速率日变化曲线呈双峰型,即"M"型,而高湿处理被弱化为单峰型,干旱处理全天持续走低。气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的日变化规律一致,呈显著正相关;胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)的日变化曲线呈反向变化,呈显著负相关。高湿处理的叶片暗呼吸比对照提高0.5800~0.7767μmol CO2/(m2·s),干旱处理比对照降低0.1767~0.4933μmol CO2/(m2·s),可能因为土壤高湿情况下,玉米叶片等绿色器官呼吸作用强,导致果穗籽粒养分积累少进而造成减产;分析光饱和点和光补偿点发现,高湿处理光合作用有效利用光强的区间拉大,干旱胁迫下,光合作用有效利用光强的区间缩小,这可能是玉米灌浆期干旱造成减产的主要生理原因。     

长期定位施肥对夏玉米光合性状及产量的影响

基于 30年的长期定位试验, 研究了长期定位施肥对夏玉米光合性状及产量的影响。研究结果表明：随着施肥量的增加,玉米穗位叶叶绿素含量,光合速率,干物质积累量都显著提高。有机肥与氮肥配施的处理与偏施氮肥的处理相比,各项指标提高最为显著。长期不施肥,玉米的穗粒数最低偏施氮肥可以提高穗粒数,但与对照差异不显著,有机肥与氮肥配施可以显著提高小麦的穗粒数,产量较高,高有机肥与高氮肥配施的处理产量最高。     

大田遮阴对夏玉米光合特性和叶黄素循环的影响

以郑单958和振杰2号为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴(S1)、穗期遮阴(S2)、全生育期遮阴(S3) 3个处理,遮光度为60%,以自然光照为对照,研究遮阴对夏玉米光合特性和叶黄素循环的影响。结果表明,遮阴后夏玉米产量显著降低,且遮阴时期对产量的影响表现为S3>S1>S2,郑单958和振杰2号的S3分别减产96.87%和90.78%。遮阴后叶片的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶绿体色素含量显著降低,胞间CO₂浓度(C_i)较同期对照先降低后升高,即叶片光合作用的降低受到气孔与非气孔因素双重影响,2个供试品种变化一致。遮阴期间光合电子传递量子效率(Ф_PSII)降低,原初光能转换效率(F_v/F_m)和非光化学猝灭(NPQ)显著升高,叶黄素循环库(A+Z+V)和脱环化状态(A+Z)/(A+Z+V)升高,即在长期遮阴条件下叶片捕获的光能分配发生了变化,光合电子传递的能量占吸收光能的比例降低,叶黄素循环的启动辅助过剩光能的热耗散。遮阴结束初期(A+Z)/(A+Z+V)和NPQ迅速升高,说明光恢复初期叶片对弱光适应后的自然光照比较敏感,叶黄素循环增强抑制强光对光合机构的破坏。     

长期养分亏缺对夏玉米叶片光合特性的影响

基于长期养分定位试验平台,研究了长期养分亏缺条件下夏玉米的光合特征,结果表明：缺P和缺K会导致初始荧光Fo的增加,缺P、缺N会导致最大光化学量子效率（ Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、电子传递效率（ETR）降低,而缺K对其无显著影响。光合速率的大小变化表现出和ΦPSⅡ、ETR相似的规律,缺K的情况下光合速率与全NPK相比并没有显著降低,而缺N和缺P的处理光合速率明显降低,尤其是缺P处理,下降了32．86％。通过对光合速率和ΦPSⅡ、ETR分别进行相关性分析和回归分析发现,光合速率和ΦPSⅡ、ETR有着显著的线性相关,相关系数分别为0．986和0．988。通过对光响应曲线和CO2响应曲线的分析,缺N对最大光合速率、饱和光强和饱和CO2浓度的影响要大于缺P的影响。     

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。     

花后渍水高温交互效应对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响

渍水和高温是长江中下游麦区冬小麦(Triticum aestivum L.)生育中后期的主要气象灾害因子。2009—2011年连续2个生长季盆栽烟农19,在籽粒形成期(花后5~8 d)和乳熟期(花后15~18 d)分别设渍水(土表水层1 cm)、高温[昼(35±2)℃/夜(25±2)℃]和渍水+高温处理,探讨了渍水和高温双重胁迫对小麦开花后光合特性及产量的影响。结果表明,花后渍水、高温、渍水+高温逆境均显著降低旗叶净光合速率(P_n)、叶绿素含量(SPAD值)和气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r),增加胞间CO₂浓度(C_i);同时降低穗粒数、千粒重及产量,但对成穗数影响不显著。渍水和高温胁迫对旗叶光合作用的主要限制因素是非气孔因素。从产量平均相对受害率看,其影响为渍水+高温逆境(37.7%)>渍水逆境(21.1%)>高温逆境(17.6%),而胁迫时期的影响为籽粒形成期(30.8%)>乳熟期(20.1%)。渍水和高温的交互效应显著,且籽粒形成期逆境不良效应显著大于乳熟期。     

夏玉米籽粒胚乳细胞增殖及产量对不同光照的响应

为了探讨不同光照条件对夏玉米籽粒胚乳细胞增殖及产量的影响,2012—2014年于山东农业大学试验农场进行了大田试验,选玉米品种郑单958和登海605为试验材料,设置大田自然光照(CK)、开花至收获期遮阴(S1)、拔节至开花期遮阴(S2)、出苗至收获期遮阴(S3)和开花至收获期增光(L)5个处理,研究其对夏玉米籽粒胚乳细胞增殖、籽粒灌浆、淀粉含量、干物质积累及产量的影响。结果表明,遮阴后籽粒胚乳细胞增殖速率、细胞数目和淀粉积累量降低,细胞充实度下降,粒重显著降低,且S3对其影响最大,S1次之,S2影响相对较小。郑单958和登海605两个品种S1、S2和S3成熟期的胚乳细胞数目较CK分别降低33%、6%、29%和41%、5%、29%,DH605 L处理显著提高了胚乳细胞增殖速率、胚乳细胞数目及淀粉含量,细胞充实度和粒重显著上升。遮阴导致籽粒灌浆速率减缓,灌浆高峰期推迟,2个品种S1、S2和S3的最大灌浆速率较CK分别降低34%、13%、58%和38%、13%、64%,登海605L处理提高了籽粒灌浆速率,籽粒灌浆高峰期提前出现。2个品种S1、S2和S3较CK分别减产58%、26%、81%和67%、27%、81%,登海605 L处理增产9%。即遮阴降低了籽粒胚乳细胞数目、淀粉含量和灌浆速率,进而影响产量,花粒期充足的光照则有助于籽粒胚乳细胞增殖和产量提高。     

小麦玉米周年生产中耕作对夏玉米产量及抗倒伏能力的影响

针对黄淮海平原冬小麦夏玉米周年生产的特点,将冬小麦夏玉米播前耕作统筹结合,以期为冬小麦夏玉米周年生产体系耕作方式的改良提供依据。以郑单958为验材,设冬小麦播前旋耕夏玉米播前免耕(RN)、冬小麦播前翻耕夏玉米播前免耕(MN)、冬小麦播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR) 3个处理,探讨冬小麦夏玉米周年生产条件下不同耕作方式对夏玉米抗倒伏能力及产量的影响。2年研究结果表明,MR处理夏玉米的株高、穗位高增加,MN与MR处理的地上第3茎节变粗,MN处理的地上第3节间茎粗系数最大。MR与MN处理间抽雄期的基部茎节穿刺强度无显著差异,但较RN均显著增强,茎秆皮层厚度和维管束密度及维管束鞘面积较RN也显著增大,茎秆伤流速率较RN分别提高60.60%和46.70%,茎秆质量显著提高。此外,MN与MR的根重和根冠比较RN显著提高,地上节根根条数与干重也显著提高。MN与MR较RN处理分别增产26.33%与39.21%。冬小麦播前翻耕可显著提高夏玉米产量及抗倒伏能力。     

密植条件下玉米品种混播对夏玉米光合性能及产量的影响

探究密植条件下玉米品种混播对夏玉米光合性能及产量的影响。在82 500株 hm ^-2种植密度下, 选用郑单958 (ZD958)和登海605 (DH605), 在大田条件下设置M(两种子相同数量混合后随机混播)、1行郑单958和1行登海605混播(1:1)、2行郑单958和2行登海605混播(2:2)、单播郑单958 (SZD958)和单播登海605 (SDH605) 5个水平, 研究密植条件下玉米品种混播对黄淮海夏玉米产量、群体干物质积累量、净光合速率、叶片衰老酶活性、冠层透光率等的影响。两年结果表明, ZD958和DH605混播可显著改善玉米生育后期群体透光率, 使叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率较单播显著增加, 干物质积累量显著增加。混播处理较单播增加生育后期超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量, 与此同时, 丙二醛(MDA)含量降低。混播显著增加玉米群体产量, 究其原因是穗粒数和千粒重的有效增加。M、1:1、2:2处理的两年平均产量较SZD958和SDH605分别增加11.47%、8.70%、8.48%和9.30%、6.42%、6.20%, 其中M、1:1、2:2处理间没有显著差异。混播处理通过优化冠层结构, 改善群体通风透光条件, 延缓叶片衰老, 减缓花后叶面积指数和叶绿素含量降低, 保持较高的净光合速率, 致使群体干物质积累量增加, 产量提高。可见, 合理品种搭配的混播栽培可显著提高密植夏玉米产量, 是提高黄淮海区夏玉米产量的可选途径之一。     

播期对华北平原雨养夏玉米产量形成与资源利用效率的影响

以京农科728（JNK728）和郑单958（ZD958）为材料,设置6月6日（SD1）、6月11日（SD2）、6月16日（SD3）、6月20日（SD4）和6月26日（SD5）5个播期,研究播期对雨养夏玉米产量形成及资源利用效率的影响。结果表明,随播期推迟,雨养夏玉米灌浆期和总生育期逐渐延长;2个品种平均叶面积指数（LAI）和干物质积累总量（DM）均呈先升高后降低的趋势,在SD2和SD3播期吐丝期LAI最高,SD2吐丝期DM显著高于SD1、SD4和SD5处理,SD2和SD3处理收获期DM显著高于SD4和SD5处理。随播期的推迟,雨养夏玉米穗粒数和行粒数先升高后降低,穗行数逐渐减少,千粒重逐渐升高,2个品种平均产量在SD2和SD3最高,分别为9.84×10³和9.51×10³kg/hm²,SD5最低,仅为8.04×10³kg/hm²,SD5比SD1~SD4产量分别降低9.53%、22.44%、18.36%和15.00%;JNK728比ZD958增产9.19%。灌浆期和全生育期内温度和光辐射量与穗粒数呈显著正相关,但抑制了籽粒灌浆,与千粒重呈负相关,因此雨养夏玉米产量随灌浆期和全生育期内温度升高和光辐射量增加而提高。SD1~SD4光能和降水生产效率比SD5分别提高4.9%~17.6%和13.6%~26.8%,SD2~SD5积温生产效率比SD1提高2.8%~13.3%。综上所述,播期可调控雨养夏玉米的生长发育进程、LAI、干物质积累与分配以及产量,提高资源利用效率,华北平原雨养夏玉米选用抗旱性强品种（JNK728）在6月11日-15日播种,产量可以突破9.5×10³kg/hm²。     

花后干旱和渍水对冬小麦光合特性和物质运转的影响

在温室盆栽条件下，以黑小麦76、皖麦38、扬麦10号、扬麦9号4个蛋白质含量不同的冬小麦(Triticum aestivum L.) 基因型为材料，研究了花后土壤干旱（Soil relative water content, SRWC=45%～50%）、渍水和适宜水分条件（SRWC=75%～80%）下，小麦旗叶净光合速率和叶绿素含量的动态变化，营养器官花前贮藏同化物再运转，花后同     

氮肥运筹方式对孕穗期受渍冬小麦穗部结实特性与产量的影响

以小麦品种皖麦54为试验材料,连续两个生长季进行了氮肥运筹方式对孕穗期渍水冬小麦不同小穗位、粒位的结实粒数和粒重影响的观测。结果表明,不同氮肥运筹方式显著影响穗部结实特性,主茎穗结实特性优于分蘖穗。全部基施的氮肥运筹方式较基肥50%+拔节肥50%和基肥30%+拔节肥50%+孕穗肥20%的运筹方式显著增加了不孕小穗数,降低结实小穗数和结实粒数,2008—2010两年度全部基肥运筹方式较基肥30%+拔节肥50%+孕穗肥20%氮肥运筹方式处理不孕小穗数分别增加25.5%和29.8%,结实小穗数均降低5.7%。孕穗期渍水逆境对分蘖穗结实特性影响大于主茎穗,渍水逆境显著增加不孕小穗数,较对照处理,2008—2010两年度,不孕小穗数分别增加10.6%和4.6%;结实小穗数分别降低2.8%和1.4%。孕穗期渍水降低主茎穗结实4粒的小穗数比例和分蘖穗结实3、4粒小穗数的比例及第3、第4粒位籽粒粒重和第3、第4粒位粒重对单穗粒重的贡献率。氮肥后移运筹方式显著提高孕穗期受渍小麦主茎、分蘖穗结实小穗数和粒重,增加主茎和分蘖穗结实3、4粒小穗的比例和结实小穗第3、4粒位的粒重,提高第3、4粒位粒重对单穗粒重的贡献率,减少不孕小穗数,进而较氮肥前移处理显著提高经济产量。氮肥后移运筹方式有利于减轻孕穗期渍害对小麦穗部结实特性的影响。