绿洲灌区耕作方式与秸秆还田对玉米田水热特征的调控效应

为探讨干旱绿洲灌区耕作方式与秸秆还田对玉米田土壤水热特征的调控效应,基于甘肃河西绿洲灌区田间定位试验,研究耕作方式(免耕、传统翻耕)和秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)下农田土壤水分、温度动态变化特征。结果表明,耕作方式、秸秆还田显著影响土壤贮水量、耗水量、土壤温度、土壤有效积温、玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率,且互作效应显著。较秸秆不还田,秸秆还田提高了玉米各生育期0～120 cm土层的土壤贮水量,降低了玉米拔节至成熟期耗水量、播种至拔节期与吐丝期0～25 cm土层的土壤温度及各生育期土壤有效积温。免耕较传统翻耕提高了玉米拔节前土壤贮水量,降低了拔节至吐丝期耗水量,而传统翻耕较免耕提高了玉米各生育期土壤温度及有效积温。秸秆还田条件下玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较秸秆不还田分别提高20.3%、23.6%和23.2%。传统翻耕的玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较免耕分别提高20.8%、22.6%和12.3%。传统翻耕结合秸秆还田降低了玉米拔节前、吐丝至成熟期的耗水量,提高了各生育期土壤温度与有效积温。传统翻耕结合秸秆还田的玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较其他处理分别提高20.3%～37.9%、22.0%～40.5%和7.0%～32.4%。因此,传统翻耕结合秸秆还田是绿洲灌区玉米高产、农田水热资源高效利用的理想耕作措施。     

干旱胁迫下春玉米冠层吐丝动态及籽粒数模拟研究

【目的】为实现干旱胁迫下玉米冠层吐丝动态的模拟,建立开花—吐丝间隔(anthesis-silking interval,ASI)和吐丝百分率与单位面积籽粒数的关系,改善干旱胁迫条件下玉米籽粒数的模拟效果。【方法】本研究基于锦州农业气象试验站干旱胁迫控制试验,测定了不同水分处理下玉米开花前后植株平均生长速率(PGR)、玉米冠层逐日吐丝百分率动态、ASI、开花后果穗生物量累积和株籽粒数等指标,利用上述数据确定了玉米冠层吐丝动态模型参数;进行了模拟吐丝百分率对植株生长速率平均值(PGR_AVE)和标准差(PGR_SD)两个输入参数的敏感性分析;基于果穗生物量累积过程,考虑干旱胁迫条件下冠层内植株个体间PGR的差异,开展开花前后不同干旱胁迫条件下冠层吐丝动态过程模拟;建立ASI与株结实率(株籽粒数占株最大潜在籽粒数的百分比)的定量关系;基于冠层吐丝动态模型模拟的开花后吐丝植株百分率、单株最大潜在籽粒数和株结实率,构建了基于冠层吐丝动态的籽粒数模型,进行了干旱胁迫下的籽粒数模拟与检验。【结果】冠层吐丝动态模型对PGR_AVE和PGR     

不同类型玉米品种冠层结构及其光合特性对深松增密的响应

【目的】探究深松增密对不同类型玉米品种冠层结构及其光合特性的影响,为进一步提升玉米综合生产力提供理论依据。【方法】2015-2016年,在大田条件下,采用再裂区试验设计,以耕作方式(常规浅旋15cm(RT)和深松40cm(SS))为主区,密度(82 500株/hm2(D1),105 000株/hm2(D2))为副区,不同类型玉米品种为副副区,测定了不同类型玉米品种群体叶面积指数和冠层透光率、植株形态、光合特性、产量等指标,研究不同耕作方式和种植密度条件下上述指标的变化情况。【结果】深松增密显著提高耐密玉米品种产量,增产11.9%～14.7%,非耐密品种增产-8.1%～0.6%;耐密品种产量对深松增密的响应程度显著高于非耐密品种,耐密品种主要通过增穗数、保粒数、稳粒重来实现增密增产。深松耕作能有效缓解增密产生的簇拥效应,提高植株叶片的自我调节能力;降低增密后茎粗变小的趋势,增加穗上茎节长度,缓解株型的变化,耐密品种缓解作用高于非耐密品种。增密后,深松耕作能延缓玉米生育后期LAI和穗位层透光率的下降速率以及叶片衰老程度,降低净光合速率的下降幅度,吐丝期后耐密品种叶片叶绿素相对含量和Pn高于非耐密品种。【结论】耐密玉米品种对增密后产生的形态和生理上的变化有更强适应能力,增密后深松耕作使耐密玉米品种能长时间维持较高的LAI,延缓叶片衰老程度,保证充足的光合面积,稳定较高的净光合速率,有利于植株进行光合生产,获得较高产量。     

不同类型玉米品种冠层结构及其光合特性对深松增密的响应

【目的】探究深松增密对不同类型玉米品种冠层结构及其光合特性的影响,为进一步提升玉米综合生产力提供理论依据。【方法】2015-2016年,在大田条件下,采用再裂区试验设计,以耕作方式（常规浅旋15 cm(RT)和深松40 cm(SS)）为主区,密度（82 500株/hm2(D1),105 000株/hm2(D2)）为副区,不同类型玉米品种为副副区,测定了不同类型玉米品种群体叶面积指数和冠层透光率、植株形态、光合特性、产量等指标,研究不同耕作方式和种植密度条件下上述指标的变化情况。【结果】深松增密显著提高耐密玉米品种产量,增产11.9%～14.7%,非耐密品种增产-8.1%～0.6%;耐密品种产量对深松增密的响应程度显著高于非耐密品种,耐密品种主要通过增穗数、保粒数、稳粒重来实现增密增产。深松耕作能有效缓解增密产生的簇拥效应,提高植株叶片的自我调节能力;降低增密后茎粗变小的趋势,增加穗上茎节长度,缓解株型的变化,耐密品种缓解作用高于非耐密品种。增密后,深松耕作能延缓玉米生育后期LAI和穗位层透光率的下降速率以及叶片衰老程度,降低净光合速率的下降幅度,吐丝期后耐密品种叶片叶绿素相对含量和Pn高于非耐密品种。【结论】耐密玉米品种对增密后产生的形态和生理上的变化有更强适应能力,增密后深松耕作使耐密玉米品种能长时间维持较高的LAI,延缓叶片衰老程度,保证充足的光合面积,稳定较高的净光合速率,有利于植株进行光合生产,获得较高产量。     

间作小麦秸秆还田对地膜覆盖玉米灌浆期冠层温度及光合生理特性的影响

【目的】作物的光合生理特性是影响产量的重要因素,冠层温度反映作物冠层的能量平衡状况,与作物光合生理特性及产量形成密切相关。研究不同覆盖方式下作物冠层温度与光合生理特性及产量形成,旨在优化耕作制度,提高干旱内陆灌区作物生产潜力。【方法】2014—2016年,在西北干旱灌区,通过田间试验,研究不同小麦秸秆还田及地膜覆盖利用方式下,小麦间作玉米模式中玉米灌浆期的冠层温度及光合生理特性。【结果】间作较单作可降低玉米灌浆期的冠层温度,以免耕小麦带25—30 cm高茬收割覆盖还田与玉米带地膜2年覆盖(NTSI2),免耕小麦带25—30 cm高茬收割立茬还田与玉米带地膜2年覆盖(NTSSI2)处理降低效果更为显著,较传统耕作每年覆新膜单作(CTM)处理分别降低10.3%与7.5%,比传统翻耕小麦带无秸秆还田与玉米带每年覆新膜(CTI)处理分别降低7.6%与4.7%。从冠气温差可知,NTSI2处理随气温变化玉米灌浆期冠层温度变化较小,可减小气温变化对玉米生长发育造成的不利影响。间作较单作可增大玉米灌浆期的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及叶片水分利用效率(WUEL),以NTSI2、NTSSI2处理提...     

新疆不同种植密度下春玉米光能利用率变化

[目的]研究新疆春玉米不同种植密度下光截获率的变化,探讨通过改进栽培措施,提高作物光能利用率进而提高产量的技术途径.[方法]选用新疆当地推广玉米品种新玉41号、较耐密性品种中单909为材料,设置3个种植密度处理,分别为4.5 ×104、7.5 ×104和10.5×104株/hm2;分别在玉米生长的拔节期、抽雄期、吐丝期、乳熟期、蜡熟期测定不同密度下玉米冠层光截获率、生物量累积等,计算光能利用率.[结果]随种植密度的增加,玉米叶面积指数增大,冠层光截获率增加,玉米光能利用率增加.在适宜种植密度范围内,光能利用率与作物生长率、籽粒产量呈线性关系.[结论]冠层有效光截获量是影响玉米干物质积累的主要因素,玉米叶面积指数对光能利用率和作物群体生长率有一定的影响,通过增加种植密度提高玉米的光能利用率及籽粒产量.     

耕作和秸秆还田方式对东北春玉米吐丝期根系特征及产量的影响

【目的】针对东北春玉米主产区秸秆处理的突出矛盾,优化秸秆还田方式对促进该区农业绿色可持续发展意义深远。本文研究了耕作和秸秆还田方式对春玉米根系形态及分布特征、干物积累和产量的影响,旨在为该区域耕作措施调整、实现秸秆还田维持耕地农业生产提供理论依据。【方法】2017—2018年在辽宁沈阳进行田间试验,采用二因素随机区组设计,分别设置秸秆全层翻耕还田(PTS)、秸秆条带翻耕还田(PSS)、秸秆全层旋耕还田(RTS)和秸秆条带旋耕还田(RSS)4个处理。分析不同耕作和秸秆还田方式下春玉米根长、根干重及其空间分布、植株地上部干物质积累动态和产量性状的差异。【结果】耕作和秸秆还田方式对吐丝期春玉米根长及其分布、根干重和比根长影响显著。在0—30 cm垂直土层,PTS处理根长2017年和2018年分别高出其他处理7.9%—43.2%和17.3%—41.5%;在30—60 cm垂直土层,秸秆条带还田(PSS和RSS处理)根长较秸秆全层还田(PTS和RTS处理)平均高出20.1%和20.3%;以植株为中心,PTS处理距植株0—10 cm的根长分布最高,RTS处理最低。根干重在0—10 cm土层表现为RTS处理最低,PTS、PSS、RSS处理2年平均高出36.5%、59.6%和17.3%。PTS处理在0—20 cm土层2年均具有最高比根长,2017年和2018年较其他处理分别高出8.7%—73.8%和14.3%—44.7%。不同处理根表面积的空间分布差异明显,PTS和RSS处理在0—30 cm土层具有较高的根表面积,在水平和垂直方向具有更广的根表面分布。耕作和秸秆还田方式对拔节期、吐丝期和成熟期春玉米地上部干物质积累的影响差异显著,RTS处理较其他处理降低了拔节期茎鞘和地上部总干物重,平均达15.5%—19.2%;PTS处理成熟期果穗和地上总干物重比其他处理提高3.6%—12.3%和2.7%—12.4%,其次为PSS和RSS处理,RTS处理最低。耕作和秸秆还田方式处理显著影响春玉米穗数和籽粒产量,与RTS处理相比,PTS、PSS和RSS处理2年产量平均高出8.3%、7.9%和5.8%;RTS穗数2017年和2018年较其他处理显著降低2.9%—9.1%和7.0%—9.7%。【结论】适当的耕作和秸秆还田方式有利于促进作物根系形态发育及耕层空间分布,促进干物质积累和分配特征优化及成熟期干物质向果穗的分配,达到提高春玉米产量的目的,在本研究区域中推荐秸秆条带翻耕还田方式。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一,但农业生产中旱涝频繁发生,同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题,严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施,对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响,为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法,设置常规耕作＋秸秆还田、常规耕作＋无秸秆还田、深耕＋秸秆还田、深耕＋无秸秆还田、深松＋秸秆还田、深松＋无秸秆还田6个处理,研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两熟农田耗水量、耗水模系数、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率的影响,分析不同耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、秸秆还田对土壤容重、农田耗水量、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率均存在显著或极显著影响。与常规耕作相比,深耕和深松主要降低了20-40 cm土层的土壤容重,增加了冬小麦、夏玉米和周年总农田耗水量,提高了0-100 cm土层的土壤贮水消耗量,同时降低了休闲期无效农田耗水量。此外,深耕和深松还降低了夏玉米的株间蒸发量,但深耕显著增加了冬小麦的株间蒸发量,深松则相反。秸秆还田也可以降低土壤容重,提高土壤贮水消耗量,增加冬小麦农田耗水量,降低夏玉米和休闲期农田耗水量,增加冬小麦的株间蒸发量,降低夏玉米的株间蒸发量。与常规耕作相比,深耕和深松处理的周年作物产量分别提高了10.7%和9.8%,周年水分利用效率分别提高了8.8%和6.3%。秸秆还田处理的周年作物产量和水分利用效率分别比秸秆不还田处理提高了6.3%和7.6%。耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米的耗水特性、籽粒产量和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作＋无秸秆还田处理相比,深耕＋秸秆还田和深松＋秸秆还田处理的周年农田耗水量分别提高3.3%和2.4%,冬小麦-夏玉米的农田耗水量分别提高了4.2%和3.3%,休闲期的农田耗水量分别降低了7.0%和9.9%,周年作物产量分别提高了18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高了15.9%和15.1%。【结论】在几种耕作模式中,深耕＋秸秆还田、深松＋秸秆还田的周年作物产量和水分利用效率最高,且二者无显著性差异,表明深耕或深松结合秸秆还田有利于作物产量和水分利用效率的提高。因此,在本试验条件下,在秸秆还田的基础上深松或深耕是黄淮海地区适宜的耕作方式。     

耕作和秸秆还田方式对东北春玉米吐丝期根系特征及产量的影响

【目的】针对东北春玉米主产区秸秆处理的突出矛盾,优化秸秆还田方式对促进该区农业绿色可持续发展意义深远。本文研究了耕作和秸秆还田方式对春玉米根系形态及分布特征、干物积累和产量的影响,旨在为该区域耕作措施调整、实现秸秆还田维持耕地农业生产提供理论依据。【方法】2017—2018年在辽宁沈阳进行田间试验,采用二因素随机区组设计,分别设置秸秆全层翻耕还田(PTS)、秸秆条带翻耕还田(PSS)、秸秆全层旋耕还田(RTS)和秸秆条带旋耕还田(RSS)4个处理。分析不同耕作和秸秆还田方式下春玉米根长、根干重及其空间分布、植株地上部干物质积累动态和产量性状的差异。【结果】耕作和秸秆还田方式对吐丝期春玉米根长及其分布、根干重和比根长影响显著。在0—30 cm垂直土层,PTS处理根长2017年和2018年分别高出其他处理7.9%—43.2%和17.3%—41.5%;在30—60 cm垂直土层,秸秆条带还田(PSS和RSS处理)根长较秸秆全层还田(PTS和RTS处理)平均高出20.1%和20.3%;以植株为中心,PTS处理距植株0—10 cm的根长分布最高,RTS处理最低。根干重在0—10 cm土层表现为R...     

保护性耕作对旱作夏玉米光合和水分利用效率日变化的影响

[目的]探讨保护性耕作对旱作夏玉米(Zea mays L.)光合和水分利用效率日变化的影响,为该地区完善和推广该技术提供理论依据。[方法]以传统翻耕无覆盖(CT)为对照,研究西北旱作地区免耕不覆盖(NT)和免耕秸秆还田(NTS)处理对夏玉米抽雄-吐丝期叶片光合特性和水分利用效率(WUE)日变化的影响。[结果]夏玉米光合速率(Pn)日变化呈"单峰"型曲线,日均Pn为NTSCTNT。气孔导度(Gs)早上出现高峰,中午和下午降至低水平小幅波动,日均为NTSNTCT。WUE变化趋势与Pn相似,表现出明显的正相关性(R2=0.701*),玉米叶片WUE日均值NTSCTNT,NTS处理效果显著,说明免耕秸秆还田处理提高玉米WUE作用较好。胞间CO2浓度(Ci)与Pn变化表现出负相关性,蒸腾速率(Tr)日变化也为"单峰"型曲线,与Pn表现出明显的正相关性(R2=0.895**),日均Tr值为NTSCTNT。[结论]免耕秸秆还田措施下玉米Pn、Gs、WUE均高于传统翻耕。因此在西北旱作夏玉米田实施免耕秸秆还田既有利于作物对有限降水的高效利用,也可促进农田系统生产力可持续提高,是较为适宜的一项耕作措施。     

缓释氮肥与普通尿素配施提高冬小麦-夏玉米施肥效果的研究

【目的】探求冬小麦-夏玉米轮作高产体系高效简化的施肥技术。【方法】通过两年定位试验,采用冬小麦-夏玉米轮作一年两熟高产（22 500 kg•hm-2）生产的土壤条件及栽培管理措施,分别以不施氮肥（CK）和普通尿素施一次基肥和三次追肥（简称一基三追）常规施肥模式（CK1）为对照,研究一次基肥和一次追肥（简称一基一追）施肥模式下缓释尿素和普通尿素不同配比模式对冬小麦-夏玉米轮作体系产量、地上部氮素积累量、氮肥利用效率、土壤无机氮动态等指标的影响。【结果】两年试验表明,在冬小麦季,与CK1相比,100%缓释尿素处理（T1）在产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率方面与前者无显著差异,80%-20%缓释-普通尿素组合、60%-40%缓释-普通尿素组合处理（T2、T3）上述各项指标显著低于CK1;夏玉米季,各缓释尿素处理在产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率方面均不低于CK1,表现出较好的施肥效应,其中T2处理两年产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率均达最高。与CK1相比,在冬小麦季,T1在灌浆后具有相对较高的无机氮水平;在夏玉米季,T2在吐丝后15 d具有相对较高的无机氮水平,且在吐丝期土壤无机氮水平亦高于其它缓释尿素处理。【结论】本试验条件下,冬小麦-夏玉米轮作体系采用T1、T2处理一基一追模式的产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率均高于CK1,总产量均超过22 500 kg•hm-2,实现了高产高效简化的施肥目标。     

黑河中游边缘绿洲不同水分条件对青贮玉米叶片光合特性及产量的影响

在甘肃河西走廊中部黑河中游临泽北部边缘绿洲区,运用开放式气体交换LI-6400便携式光合作用测定系统和PAM-2100型便携式叶绿素荧光仪,研究了不同土壤水分条件下青贮玉米的气体交换特征及叶绿素荧光参数.结果表明,不同土壤水分条件下,青贮玉米均出现光合下调,即"光合午休"现象,引起 "光合午休"的原因主要为非气孔因素,光系统Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)明显降低,表现为光抑制.不同土壤水分条件下,青贮玉米的Pn、Tr均随着土壤水分的降低而降低,WUE却增加,方差分析表明,高水分条件的Pn和WUE与低水分条件的Pn和WUE均存在显著差异,而其他各处理的Pn和WUE之间无显著差异.随着土壤水分的下降,青贮玉米的地上生物产量逐渐降低,但差异性不显著.这说明高的水分条件并不能消除青贮玉米的光抑制现象,反而显著降低其水分利用效率,低水分条件在降低地上生物产量不显著的情况下显著提高了水分利用效率.     

高产栽培下氮肥运筹对春玉米光合特性的影响

[目的]研究高产栽培下氮肥运筹对春玉米(Zea mays L.)光合特性的影响。[方法]以金山27为供试玉米品种,2009～2010年在西辽河平原研究了高产栽培下氮肥运筹对春玉米群体光合特性的影响。[结果]不同氮肥运筹下春玉米净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和单株光合能力随生育期的推移均呈先升后降的变化趋势,各指标均在吐丝期达到最大值。不同生育时期,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和单株光合能力均表现为Opt N处理最高,CK最低,其他处理介于二者之间。各处理瞬时光能利用率和瞬时水分利用率均随生育期的推移呈持续上升趋势,瞬时光能利用率随生育期的推移不同处理间差异增加,瞬时水分利用率处理间的差异在各生育时期变化不大。瞬时光能利用率和瞬时水分利用率均表现为Opt N处理下最高,CK最低。2年的产量结果均以Opt N处理最高,130%Opt N处理次之,CK最低。不同处理下,产量与各生育时期的净光合速率的相关性均达到极显著水平,与单株光合能力、瞬时光能利用率的相关性达到了显著或极显著水平。[结论]Opt N处理(优化施氮300 kg/hm2,种肥、拔节肥、大喇叭口肥按1∶3∶6施用)是试验地区超高产玉米栽培适宜的氮肥管理模式。     

土壤水分时间变异对玉米生长及水分效率的影响

为探究土壤水分时间变异对玉米生长发育和水分利用效率的影响,在盆栽条件下采用负压灌溉（-5、-10、-15 kPa、）和手工浇灌（artificial irrigation,AI）两种方式分别形成稳定性土壤水分和波动性土壤水分,分析了不同处理对玉米拔节期至成熟期的土壤含水量动态变化及其总耗水量、农艺性状、光合作用、干物质量、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①玉米拔节期至成熟期,-5、-10、-15 kPa、AI的平均土壤体积含水量分别为53% FC（field capacity,田间持水量）、47% FC、38% FC、78% FC,负压灌溉处理为弱时间变异的稳定性土壤含水量,AI为中等时间变异的波动性土壤含水量。②与时间变异性中等的78% FC相比,时间变异性弱的53% FC和47% FC的株高、茎粗、叶面积较大,更有利于玉米的生长发育;时间变异性弱的53% FC的玉米叶片SPAD值和净光合速率较高,更有利于玉米的光合作用。③相比变异性中等的78% FC,时间变异性弱的53% FC的玉米干物质量、籽粒干重、生物量水分利用效率和产量水分利用效率分别显著提高了39.0%、1066%、28.8%、87.3%。④在稳定的弱时间变异条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米的农艺性状、光合作用、水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。综上所述,平均土壤体积含水量为47% FC~78% FC时,弱时间变异性的土壤水分条件更有利于玉米的生长发育和水分利用效率的提高;相同土壤水分时间变异性条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米生长发育和水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。     

土壤水分时间变异对玉米生长及水分效率的影响

为探究土壤水分时间变异对玉米生长发育和水分利用效率的影响,在盆栽条件下采用负压灌溉（-5、-10、-15 kPa、）和手工浇灌（artificial irrigation,AI）两种方式分别形成稳定性土壤水分和波动性土壤水分,分析了不同处理对玉米拔节期至成熟期的土壤含水量动态变化及其总耗水量、农艺性状、光合作用、干物质量、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①玉米拔节期至成熟期,-5、-10、-15 kPa、AI的平均土壤体积含水量分别为53% FC（field capacity,田间持水量）、47% FC、38% FC、78% FC,负压灌溉处理为弱时间变异的稳定性土壤含水量,AI为中等时间变异的波动性土壤含水量。②与时间变异性中等的78% FC相比,时间变异性弱的53% FC和47% FC的株高、茎粗、叶面积较大,更有利于玉米的生长发育;时间变异性弱的53% FC的玉米叶片SPAD值和净光合速率较高,更有利于玉米的光合作用。③相比变异性中等的78% FC,时间变异性弱的53% FC的玉米干物质量、籽粒干重、生物量水分利用效率和产量水分利用效率分别显著提高了39.0%、1066%、28.8%、87.3%。④在稳定的弱时间变异条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米的农艺性状、光合作用、水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。综上所述,平均土壤体积含水量为47% FC~78% FC时,弱时间变异性的土壤水分条件更有利于玉米的生长发育和水分利用效率的提高;相同土壤水分时间变异性条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米生长发育和水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。     

Increased grain yield with improved photosynthetic characters in modern maize parental lines

The grain yield of maize has increased continuously in past decades, largely through hybrid innovation, cultivation technology, and in particular, recent genetic improvements in photosynthesis. Elite inbred lines are crucial for innovating new germplasm. Here, we analyzed variations in grain yield and a series of eco-physiological photosynthetic traits after anthesis in sixteen parental lines of maize(Zea mays L.) released during three different eras(1960s, 1980 s, 2000s). We found that grain yield and biomass significantly increased in the 2000 s than those in the 1980 s and 1960 s. Leaf area, chlorophyll, and soluble protein content slowly decreased, and maintained a higher net photosynthesis rate(Pn) and improved stomatal conductance(Gs) after anthesis in the 2000 s. In addition, the parental lines in the 2000 s obtained higher actual photochemistry efficiency(ФPSII) and the maximum PSII photochemistry efficiency(Fv/Fm), which largely improved light partitioning and chlorophyll fluorescence characteristic, including higher photochemical and photosystem II(PSII) reaction center activity, lower thermal energy dissipation in antenna proteins. Meanwhile, more lamellae per granum within chloroplasts were observed in the parental lines of the 2000 s, with a clear and complete chloroplast membrane, which will greatly help to improve photosynthetic capacity and energy efficiency of ear leaf in maize parental lines. It is concluded that grain yield increase in modern maize parental lines is mainly attributed to the improved chloroplast structure and more light energy catched for the photochemical reaction, thus having a better stay-green characteristic and stronger photosynthetic capacity after anthesis. Our direct physiological evaluation of these inbred lines provides important information for the further development of promising maize cultivars.     

根冠生长不均衡对玉米苗期旱后复水补偿性生长的影响

[目的]探讨旱后复水促进玉米补偿生长的生理机制。[方法]以郑单958为供试玉米品种,通过盆栽试验研究苗期不同水分处理（①充足供水;②干旱胁迫;③旱后复水）对玉米生物量、根系活力和可溶性糖含量的影响。[结果]处理①玉米地上部分生物量显著高于处理②、③;处理②可提高玉米的根冠比和根系可溶性糖含量,但明显降低了玉米地上和根系生物量;处理③可促进玉米的补偿性生长,提高水分利用效率,但却明显降低了玉米的根冠比和根系可溶性糖含量;复水前处理②、③玉米的根系活力显著高于处理①,但复水后处理③玉米的根系活力显著低于处理②。[结论]复水前玉米积累的较大根系生物量和较高可溶性糖含量是其复水后表现出补偿性生长的重要原因。     

Response of Gas Exchange and Water Use Efficiency to Light Intensity and Temperature in Transgenic Rice Expressing PEPC and PPDK Genes

Aiming to controvert whether the photosynthetic capacity of transgenic rice expressing C4 genes is enhanced, with the C3-type untransformed rice （WT） and maize （a C4 plant） as controls, the activity of C4 photosynthetic enzymes, gas exchange parameters and water use efficiency （WUE） under different light intensities and temperatures, the stable carbon isotope ratio （8-3C） value and the metabolic index of active oxygen as well as plant yield parameters were determined in transgenic rice carrying the PEPC and PPDK genes （CK） in this study. The results showed that the light-saturated photosynthetic rate of CK was intermediate between that of WT and maize, with a slight bias towards that of maize. Under a high light intensity （1 200 μmol m^-2 s^-1） and high temperature （35℃）, CK still exhibited higher photosynthetic capacity, while the Gs decreased. The WUE of CK was only slightly increased, and was similar to that of WT. The δ13C value indicated that CK functioned as a C3 plant. In addition, the tolerance to photo-oxidation and grain yield of CK was enhanced by sprayed with NaHSO3. In conclusion, CK possesses higher photosynthetic productivity under the conditions of high photon flux density （PFD）, high temperature and spraying with NaHSO3 solution, thereby providing a new technical approach and physiological basis for constructing C4-like rice.     

Nitrogen Deficiency Limited the Improvement of Photosynthesis in Maize by Elevated CO2 Under Drought

Global environmental change affects plant physiological and ecosystem processes. The interaction of elevated CO₂, drought and nitrogen (N) deficiency result in complex responses of C₄ species photosynthetic process that challenge our current understanding. An experiment of maize (Zea mays L.) involving CO₂ concentrations (380 or 750 µmol mol⁻¹, climate chamber), osmotic stresses (10% PEG-6000, −0.32 MPa) and nitrogen constraints (N deficiency treated since the 144th drought hour) was carried out to investigate its photosynthesis capacity and leaf nitrogen use efficiency. Elevated CO₂ could alleviate drought-induced photosynthetic limitation through increasing capacity of PEPC carboxylation (V_pmax) and decreasing stomatal limitations (SL). The N deficiency exacerbated drought-induced photosynthesis limitations in ambient CO₂. Elevated CO₂ partially alleviated the limitation induced by drought and N deficiency through improving the capacity of Rubisco carboxylation (V_max) and decreasing SL. Plants with N deficiency transported more N to their leaves at elevated CO₂, leading to a high photosynthetic nitrogen-use efficiency but low whole-plant nitrogen-use efficiency. The stress mitigation by elevated CO₂ under N deficiency conditions was not enough to improving plant N use efficiency and biomass accumulation. The study demonstrated that elevated CO₂ could alleviate drought-induced photosynthesis limitation, but the alleviation varied with N supplies.     

巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌混合对马铃薯生长及土壤微生物含量的影响

采用随机区组盆栽试验,以蒸馏水处理为对照,研究33.33%(T1)、16.67%(T2)、8.33%(T3)的巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌混合菌剂对‘费乌瑞它’马铃薯生长生理及其根际土壤微生物含量的影响。结果表明,T1、T2和T3都能提高‘费乌瑞它’马铃薯块茎形成期和块茎膨大期叶片的净光合速率和超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性,也能提高收获期的块茎产量和水分利用率,根际土壤的细菌、真菌和放线菌含量增加,其中,T2处理的效果最明显,块茎形成期和块茎膨大期的净光合速率分别为7.17、6.40μmol/(m~2·s),与CK相比,T2处理的每盆块茎干重提高18.6 g,水分利用率提高1.64 g/kg,土壤菌落总数提高6 877.17 CFU/g。