不同氮效率玉米干物质形成及氮素营养特性差异研究

通过田间小区试验,开展了两个氮素供应水平（N0和N180）下,两个不同氮效率玉米品种［氮高效品种先玉335（V1）低效品种吉单535（V2）］干物质形成与氮素营养特性差异研究。结果表明,在氮素胁迫条件下,氮高效品种先玉335具有较高的耐低氮能力,表现为N0处理其干物质量及吸氮量均显著高于氮低效品种吉单535的N180处理。成熟期,先玉335的子粒干物质量和吸氮量均显著高于吉单535,且N180处理显著高于N0处理; 品种和氮素处理间的交互作用达极显著水平,表现为N180处理先玉335子粒干物质量和吸氮素最高。另外,两品种子粒中85.6%～97.6%的碳来源于粒重形成阶段叶片的光合作用,仅2.4%～14.1%源于抽雄前营养体的碳素转移。先玉335子粒氮素来源更多依赖于生育后期根系对氮素的吸收和转移,N0和N180处理中,根系氮素吸收转移量对子粒的贡献分别为45.4%和59.3%; 而吉单535子粒的氮素来源则以生育前期地上部营养体的氮素转移为主,N0和N180处理中,转移量对子粒贡献分别为65.5%和67.9%。先玉335的氮肥回收利用率、氮肥农学效率及氮肥偏生产力均高于吉单535。     

施氮对不同基因型夏玉米干物质累积转移的影响

在黄土高原南部的红油土上,以陕单16、陕单9号、户单4号、陕资1号、掖单19号、中单2号、豫玉22号、陕单902号、农大108号和户单2000等10个当地常用的夏玉米品种为试材进行田间试验;在低氮（0 kg/hm2）和高氮（240 kg/hm2）水平下研究了不同夏玉米品种在子粒灌浆成熟期间干物质累积、转移及分配规律的差异。结果表明,夏玉米干物质累积及其转移效率受品种与氮素调控共同影响。不论施氮与否,各器官干物质量在不同品种间差异显著,施氮能明显提高各器官的干物质量,且其提高幅度因品种不同而明显差异。各个器官的干物质转移量、干物质转移效率和转移量对子粒的贡献率因品种和施氮量不同而异。不施氮处理下叶和茎转移量最大的是户单2000,转移量分别达到53.2和28.2 g/株,叶转移量最小的是中单2号,茎转移量最小的是陕资1号;施氮后叶转移量最高的是掖单19号,转移量分别达到54.7 g/株,茎转移量最高的是中单2号,转移量为52.4 g/株。不施氮处理下,除豫玉22号和陕资1号外,其它品种子粒干物质中50％以上来自于开花前期储存同化物的再转移;施氮后则所有品种的子粒干物质中50％以上均来自于开花前期储存同化物的再转移。干物质转移量对子粒的贡献率不施氮处理下穗部（苞叶和穗轴）大多数为负值,施氮后则为正值。对子粒的建成,叶干物质转移量贡献最大,其次为茎,穗部(穗轴和苞叶)最小。总体来说,干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对粒重的贡献率在不同品种间的差异大于施氮处理间的差异,施氮后的转移因品种而异。     

我国北方37个高产春玉米品种干物质生产及氮素利用特性

选育氮高效品种是实现玉米高产高效生产的根本途径。为探明我国北方目前主推高产春玉米的物质生产及氮素利用特性,本研究选择该区域高产品种37个,采用盆栽试验,依粒重和氮素子粒生产效率划分其类型,分为高产高效（I）、高产中效（Ⅱ）、中产中效（Ⅲ）及低产低效（Ⅳ）4种类型。其中,中产中效型品种最多,为56.8%;高产高效型品种最少,仅为8.1%;高产中效型和低产低效型品种分别为13.5%和21.6%。4个类型品种干物质生产及氮素利用效率开花前差异不显著,开花后是产生差异的关键时期;成熟期I型品种干物质和氮向子粒的分配比例较高,而Ⅳ型品种向根和茎秆的分配比例较高。同时,I型品种的氮转移量、氮转移效率和贡献率显著高于其他3类型品种。经相关和通径分析,氮素干物质生产效率、粒重及氮含量与氮素子粒生产效率显著相关。所以,较高的粒重和较低的植株氮含量是高产氮高效品种的基本特征。     

不同基因型玉米氮效率差异的比较研究

随着人们对农田氮肥过量施用导致肥料利用率下降和农田地下水硝酸盐污染等问题认识的逐渐加深,不同基因型玉米氮素营养效率的研究得到了普遍的重视。田间条件下选择３５个玉米基因型,在３个施氮水平下测定其产量、氮效率和氮响应度特性状、结果表明,在同一施氮水平下,不同基因间接量,氮效率和氮响应度存在显著的差异。以张氮响应度为指标进行的模糊聚类分析结果表明,当λ＝０．８２时,供式玉米基因型可以划分为四种类型。结果     

夏玉米氮效率基因型差异研究

利用田间小区试验,通过测定作物产量、收获指数、氮效率和氮响应度等指标,研究了陕西关中农业生产中常用的10个夏玉米杂交种的氮效率基因型差异。结果表明,无论施氮与否,10个夏玉米品种的子粒产量和生物学产量均表现出显著的基因型差异;其收获指数、氮效率和氮响应度,也存在显著的基因型差异。根据氮效率和氮响应度可将10个不同基因型分为四种类型:H-H型包括户单4号、陕资1号、掖单19;L-L型包括中单2号、豫玉22;H-L型包括陕单16、陕单902和户单2000;L-H型包括陕单9号和农大108。综合考虑氮效率类型和响应度,选择有代表性的基因型(户单4号、豫玉22和户单2000)测定氮累积量,计算氮利用效率和氮收获指数,结果表明,氮累积量不能反映氮效率类型,氮利用效率对氮效率的贡献与施氮水平有关;不论施氮与否,氮收获指数均能较好地反映氮效率类型。     

施氮对不同氮效率类型玉米自交系产量、干物质及氮素积累的影响

以前期筛选出的低氮高效型玉米自交系(PH6WC)和低氮低效型玉米自交系(ZY118)为试验材料,设置N0(0 kg/hm2)、N90(90 kg/hm2)、N180(180 kg/hm2)和N360(360 kg/hm2)4个氮处理,研究不同氮效率类型玉米自交系产量、干物质积累、氮素积累及氮素代谢相关酶活性对氮浓度的响...     

不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮素转运特性

【目的】为明确不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮转运与代谢特性,从溯源的角度探析不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期的氮素吸收、转运与利用特性。【方法】以氮高效型玉米品种‘鲁单818’的亲本自交系 (母本Qx508,父本Qxh0121) 和氮低效型玉米品种‘鲁单981’亲本自交系 (母本Q319,父本Lx9801) 为供试材料,盆栽条件下研究不同氮素供应水平 (N 0 g/盆、7.1 g/盆和14.2 g/盆,记作N0、N1和N2) 对4个不同氮效率玉米亲本自交系花粒期干物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率以及叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量变化的影响,并探讨分析不同氮效率玉米品种氮素利用的生理机制与遗传特性。【结果】吐丝后各自交系干物质由营养器官向生殖器官转移,表现为茎叶干物重显著降低,穗和粒的干物重显著增加,且Qxh0121和Q319的干物质重均显著高于其另一亲本。从吐丝到成熟,茎鞘和叶的氮含量均呈降低的趋势,穗和粒的氮含量显著增加,且Qxh0121和Q319自交系叶片、茎鞘、籽粒氮含量均显著高于其另一亲本自交系。花后氮吸收量均表现为Qxh0121显著高于Qx508,Q319显著高于Lx9801。且在低氮 (N1) 和高氮 (N2) 处理下,Qxh0121氮转运效率较Qx508分别高29.2%和14.3%,花后氮转运对籽粒贡献率较Qx508分别高74.0%和17.4%。Q319氮转运效率较Lx9801分别高43.4%和24.7%,花后氮转运对籽粒贡献率较Lx9801分别高75.3%和39.6%。Qxh0121和Q319的产量和氮肥利用效率也高于对应的自交系。在N1和N2水平下,Qxh0121的产量比Qx508分别高43.3%和42.5%,Q319的产量比Lx9801分别高20.2%和10.5%。吐丝至成熟期叶片硝酸还原酶 (NR) 活性和可溶性蛋白含量的变化均呈单峰曲线,高峰期在吐丝后10 d左右。Qxh0121和Q319的NR活性和可溶性蛋白含量在各时期均高于其另一亲本,表现出较强的氮素吸收和同化能力。【结论】氮高效型玉米品种‘鲁单818’表现为父本高效,氮低效型玉米品种‘鲁单981’表现为母本高效。因此,未来育种应充分挖掘‘鲁单818’的父本Qxh0121及‘鲁单981’的母本Q319的氮高效潜力,提高其花前氮的转移效率以及花后氮向籽粒的分配能力,是其对应杂交种进一步实现高产并增加籽粒氮浓度、减少秸秆氮素残留的关键。     

控释尿素对春玉米产量、氮效率及氮素平衡的影响

为明确控释尿素在春玉米上的应用效果及土壤氮素平衡状况,在黑龙江省双城、宾县、哈尔滨、肇源地区通过2011—2012年两年四点次田间小区试验,研究普通尿素与控释尿素(控释期90 d的树脂包膜尿素)混合施用对春玉米产量、氮肥效率(NUE)及土壤氮素盈亏的影响。结果表明,春玉米产量、植株吸氮量均随着施氮量的增加而增加。与普通尿素一次性基施相比,控释尿素能够提高玉米产量、植株吸氮量、氮肥表观利用率、氮农学效率(ANUE)及氮肥贡献率(FCR)。在相同氮素施用水平下(100%、75%、50%氮肥用量),100%基施控释尿素比100%基施普通尿素各处理玉米产量分别平均增加391、427、291 kg·hm-2;氮肥表观利用率提高5.9%、4.9%和5.1%;氮肥农学效率提高2.0、2.6 kg·kg~(-1)和2.6 kg·kg~(-1);氮肥贡献率增加2.7%、3.1%和2.4%。处理4(普通尿素40%基肥,60%追施)和处理5(40%普通尿素与60%控释尿素混合一次性基施)玉米产量、植株吸氮量、氮肥表观利用率、氮农学效率差异不显著。氮素表观亏缺量随着氮肥用量的增加而降低。与100%普通尿素作基肥一次性施入相比,100%控释尿素一次性基施降低氮素表观损失量15.0 kg·hm-2;40%普通尿素与60%控释尿素混合一次性基施降低氮素表观损失率23.9 kg·hm-2。可见,普通尿素与控释尿素分别以40%和60%的比例混合施用在黑龙江省玉米生产上是可以推广和借鉴的氮素管理方式。     

不同氮效率基因型冬小麦生理特征的比较研究

采用田间小区试验,通过对两个不同氮效率基因型冬小麦小偃22(XY22)和小偃6号(XY6)产量和构成因素,氮素吸收利用效率以及关键生育期的硝酸还原酶、叶水势、叶绿素含量等生理指标测定,探讨了其对氮素利用的差异及其机理。结果表明,不施氮处理,子粒产量、硝酸还原酶活性、叶水势、叶绿素含量明显降低,而施氮后明显提高;氮素吸收利用效率、叶水势、叶绿素含量在施N150 kg/hm2时保持在较高水平。两个基因型中,小偃22比小偃6号的生理代谢更加旺盛,施氮加强了这种作用,这可为进一步选育氮高效利用型小麦品种提供科学依据。     

不同氮效率的玉米自交系氮素生产效率分析

试验研究了不同氮水平下27个玉米自交系的氮素生产效率。结果表明,高氮和低氮水平下,高产氮高效型玉米吐丝期干物质积累量高于低产氮低效型,吐丝期氮素干物质生产效率最高。施氮后,氮素子粒生产效率和氮素干物质生产效率均下降。高氮条件下,氮素子粒生产效率与成熟期氮素干物质生产效率达到极显著正相关;低氮条件下,氮素子粒生产效率与吐丝期、灌浆期、成熟期氮素干物质生产效率呈显著相关性。高氮和低氮条件下,高产氮高效型生育后期植株氮积累量高于低产氮低效型,氮积累量的差异主要在于吐丝后氮积累,高产氮高效型生育后期根系具有强吸收能力,子粒氮素利用效率高;施氮后,后期氮吸收能力进一步增强。     

供氮水平对不同氮效率玉米物质积累及产量的影响

在3个氮水平(N 0、150、300 kg·hm~(-20)下,采用大田盆栽试验研究氮肥对不同氮效率玉米品种干物质积累、分配及产量的影响。结果表明,氮高效品种正红311各阶段干物质积累量、积累速率均显著高于氮低效品种先玉508,尤其在3个氮水平下,成熟期氮高效品种正红311单株干物质较氮低效品种先玉508分别高37.63%、43.97%、35.28%。施氮使单株干物质积累量增加,在中低氮(B2)下正红311增加幅度大于先玉508,而在高氮(B3)处理下增幅低于先玉508;而先玉508的花前干物质贡献率较正红311高9.80%,且施氮增加了氮高效品种正红311花后物质贡献率,以及氮低效品种先玉508的花前物质贡献率。氮高效品种正红311籽粒的分配比例较先玉508低了8.07%,施氮使籽粒的分配比例增加,且氮高效品种正红311增加了14.35%,氮低效品种先玉508增加了11.53%。各处理下正红311的产量显著高于先玉508的产量,且均随施氮量的增加而增加,正红311的增产幅度显著高于先玉508,尤其是在中低氮水平(B2)下,达24.53%。氮高效品种较氮低效品种具有较高的物质生产能力,在低氮下具有较高的产量优势,而氮低效品种在高氮水平下有利于产量的发挥。     

秸秆还田方式与施氮量对春玉米产量及干物质和氮素积累、转运的影响

【目的】 探讨秸秆还田方式与施氮量对东北春玉米产量、干物质和氮素积累、转运的影响,明确适宜的秸秆还田方式及施氮量。 【方法】 连续两年在辽宁铁岭市进行了田间试验。设置秸秆还田方式 (旋耕、翻耕) 与施氮量两因素田间定位试验,研究了春玉米产量及干物质和氮素积累、转运特性。 【结果】 秸秆旋耕和翻耕还田产量和籽粒氮素积累量差异并不显著,但前者显著增加了地上部干物质和氮素积累量,及花后氮素积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率、花后氮素积累对籽粒氮素积累贡献率,而后者则显著提高了花前营养器官干物质、氮素转运量和转运率,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了12.4%、44.1%。随着施氮量的增加,产量和籽粒氮素积累量,地上部干物质和氮素积累量呈逐渐增大的趋势。但施氮量超过262.5 kg/hm2后,产量和籽粒氮素积累量差异则不显著。施氮量262.5 kg/hm2时,花前营养器官干物质和氮素转运量和转运率最高,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了16.7%、45.2%。 【结论】 短期秸秆旋耕和翻耕还田,春玉米产量和籽粒氮素积累量差异不显著,然而秸秆旋耕还田作业成本较低,且配施262.5 kg/hm2氮产量较高,可作为秸秆还田初期推荐施氮量。      

施氮量对香料烟干物质积累及氮利用率的影响

以香料烟品种云香巴斯马一号为材料,研究了不同氮肥用量对香料烟干物质积累量、积累强度、产量、产值及氮素利用率的影响.结果表明:随施氮量的增加,香料烟各器官中干物质积累量呈增加的趋势;干物质积累强度均表现为先上升后下降的趋势;各器官干物质在生长期间分配规律一致;产量、产值呈逐渐上升的趋势,增产率为80.43％～140.23％,增值率为66.90％～116.20％;氮素收获指数呈上升趋势;氮肥农艺利用率、氮肥表观利用率、氮肥生理利用率呈先上升后下降的趋势;氮肥偏生产力、土壤氮素依存率呈下降的趋势.     

提高高产玉米氮素利用效率的根层氮素管理技术

Many recently developed N management strategies have been extremely successful in improving N use efficiency.How-ever,attempts to further increase grain yields have had limited success.Field experiments were conducted in 2007 and 2008 at four sites to evaluate the effect of an in-season root-zone N management strategy on maize (Zea mays L.).According to the in-season root-zone N management,the optimal N rate (ONR) was determined by subtracting measured soil mineral N (NH + 4--N and NO 3--N) in the root zone from N target values.Other treatments included a control without N fertilization,70% of ONR,130% of ONR,and recommended N rate (RNR) by agronomists in China that have been shown to approach maize yield potentials.Although apparent N recovery for the ONR treatment was significantly higher than that under RNR in 2007,grain yield declined from 13.3 to 11.0 Mg ha 1 because of an underestimation of N uptake.In 2008,N target values were adjusted to match crop uptake,and N fertilization rates were reduced from 450 kg N ha-1 for RNR to 225 to 265 kg N ha-1 for ONR.High maize yields were maintained at 12.6 to 13.5 Mg ha 1,which were twice the yield from typical farmers’ practice.As a result,apparent N recovery increased from 29% to 66%,and estimated N losses decreased significantly for the ONR treatment compared to the RNR treatment.In conclusion,the in-season root-zone N management approach was able to achieve high yields,high NUE and low N losses.     

春玉米土壤矿质氮累积及酶活性对施氮的响应

【目的】东北地区春玉米生产中过量施用氮肥的现象普遍存在,导致氮肥利用效率下降,氮素污染严重。有关施氮对东北春玉米土壤矿质氮累积特性影响的研究鲜有报道。本文利用春玉米土壤矿质氮累积量及氮代谢关键酶活性对施氮的响应行为,探寻春玉米的合理施氮量。【方法】采用田间试验和室内分析相结合的方法研究春玉米土壤矿质氮累积量及氮代谢关键酶活性对施氮的响应行为。设计6个施氮水平(N 0、 60、 120、 180、 240和300 kg/hm2)。自播种开始,每隔15 d分层采集0120 cm土样一次,共取样10次,进行相关指标的测定与计算。收获时,选择代表性的春玉米进行考种测产。【结果】春玉米产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于N 240 kg/hm2时,产量有减少的趋势。土壤中累积的矿质氮以硝态氮为主,其变化行为受施氮量和生育时期的双重制约。土壤硝态氮累积量随施氮量的增加和生育时期的推进均显著增加。受氮肥追施的影响,拔节~大喇叭口期和抽雄期060 cm土层铵态氮累积量与苗期和成熟期相比显著增加;从苗期到抽雄期,060 cm土层的硝态氮累积量显著增加,而60 cm以下土层无规律性变化。除成熟期外,其他3个生育时期土壤硝态氮累积量均随施氮量的增加显著增加,而随着土层的加深呈降低趋势。与施氮量低的处理(无硝态氮累积峰)相比,N240和N300处理的硝态氮累积峰从拔节期的2060 cm迁移到抽雄期的80100 cm,说明过量施氮增加了硝态氮淋溶损失的风险,对环境形成一定的威胁。土壤脲酶和硝酸还原酶活性均随着施氮量的增加先增加后降低,均随着生育时期的推进呈波浪式变化,峰值出现在拔节期~抽雄期,这与土壤中铵态氮和硝态氮累积量的变化趋势相一致。【结论】综合考虑春玉米产量性状、 矿质氮累积量、 氮代谢关键酶活性和经济效益,初步认为,在本试验条件下,春玉米的适宜施氮量在179~209 kg/hm2之间,且在生产上应用该施氮量可以实现氮肥用量降低、 产量增加、 氮肥效率提高及生态环境保护的协调一致。     

氮素运筹对玉米干物质积累、氮素吸收分配及产量的影响

田间小区试验,研究了氮素运筹对玉米干物质累积、氮素吸收分配及产量的影响。结果表明,施氮和有机肥可以延长干物质积累的旺盛时期,使玉米干物质总量积累速率最大的时刻推后1～3d,增加了玉米的干物质积累量。氮肥配施有机肥能延长氮素积累的旺盛时期,其中,N2+M处理氮素积累的旺盛时期△t分别比N0、N1、N2、N3和FP处理延长了6、4、6、1和7d,该时段吸N量比FP处理增加 0.25 g/plant,比等氮量的N2处理增加0.24 g/plant。播前施有机肥 30 t/hm2,在减 N 26.83%的情况下,玉米吸氮量比常规施肥（FP）提高 6.52%,氮素利用率达54.31%,高于常规施肥的 33.27%;玉米增产24.12%,比常规施肥增收2696元/hm2。     

深松促进春玉米干物质和磷素的积累与转运

为研究深松对春玉米干物质和磷素积累与转运的影响。以郑单958和先玉335为供试品种,设旋耕（R）、深松+旋耕（S+R）2个处理,通过连续2年的田间定位试验。结果表明,S+R处理显著（P<0.05）提高2个品种春玉米的产量、吐丝期干物质和磷积累量、干物质和磷转运量,尤以郑单958表现明显;磷收获指数、磷吸收效率、磷肥偏生产力均表现为S+R处理高于R处理,其中郑单958磷收获指数、磷吸收效率处理间差异均达到显著水平（P<0.05）,而先玉335处理间差异不显著。深松能促进春玉米干物质和磷的积累、转运,提高磷的收获指数、吸收效率和偏生产力,但不同玉米品种间存在显著的差异,郑单958产量和磷效率对深松更为敏感。该文可为春玉米高产高效栽培提供依据。