不同氮效率粳稻品种的冠层特征

探明氮高效水稻品种的冠层特征,对于培育和筛选氮高效品种具有重要意义。以2个氮高效品种武运粳30号和连粳7号及2个氮低效品种扬粳4038和宁粳1号作为材料进行大田试验,观察了两类水稻品种的冠层特征及其与产量和氮肥利用率间的关系。结果表明,与氮低效品种相比,氮高效品种总颖花量、结实率、产量和氮肥利用率较高;氮高效品种抽穗期具有较高的单茎茎鞘重、光合速率、光合氮素利用效率、剑叶厚度、比叶重、中上层冠层的光截获量及冠层顶部比叶氮含量、氮消减系数和光氮匹配度,上述主要冠层特征与产量及氮素籽粒生产效率呈显著或极显著正相关。这些冠层特征可作为筛选和培育氮高效水稻品种以及培育高产高效群体的重要指标。     

密度对耐密性不同玉米品种群体冠层结构的影响

以郑单958、沈单16为试验材料,研究了种植密度对耐密性不同玉米品种冠层结构的影响.结果表明:随着密度的增加,不同耐密性品种的叶面积指数、叶向值增大,叶倾角、冠层透光率降低;在同一密度下,耐密玉米品种的叶倾角较小、叶面积指数和叶向值较大、冠层透光率高;耐密品种群体冠层结构合理,增产潜力大.不同耐密性玉米品种产量对密度的反应截然不同,所以获得高产的适宜密度存在差异.     

基于冠层反射光谱的夏玉米叶片氮积累量估测

为实现夏玉米冠层氮素状况的实时无损监测,于2009—2010年连续2个生长季,通过不同玉米品种和施氮水平下的田间试验,研究夏玉米叶片氮积累量与冠层反射光谱的相关关系,提出叶片氮积累量的敏感光谱参数,并建立叶片氮积累量的定量估算模型。结果表明,夏玉米叶片氮积累量随施氮水平的提高而增加;可见光波段的460~670 nm和近红外区的780~1100 nm是监测玉米叶片氮积累量变化差异的敏感波段;归一化植被指数(NDVI)、优化的简单比值指数(MSR)、优化土壤调节植被指数(OSAVI)、修正土壤调整植被指数(MSAVI)和土壤调整植被指数(SAVI)与叶片氮积累量相关性较好。利用不同年际独立试验数据对监测模型进行检验,以OSAVI为自变量构建的叶片氮积累量监测模型效果最优,相关系数(r)为0.6745,均方根差(RMSE)为1.2368。利用本研究确立的玉米叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系,可用来定量估测叶片氮积累量的变化状况。     

冠层相对深度指数与玉米不同叶层含水量间的关系研究

研究分析了田间试验条件下11个不同株型品种,在七个生育期中叶片水分含量随着形态学高度层次(上层、中层和下层)的变化情况,发现在大喇叭口出现后,不同株型玉米叶片水分含量均随形态学高度的降低而升高.冠层高光谱参量RDI(Relative Depth Index)与叶片水分含量的关系用对数方程式拟合最佳.基于1 192-1 282nm波段的RDI1192-1282与叶片水分含量的相关性明显强于基于965-1 085nm波段的RDI965-1085.进一步分析表明,RDI与3种株型玉米的下层含水量关系都不强或不存在相关性,而与中层和上层含水量的相关性均达到显著或极显著水平,说明下层叶片对水分吸收区域的冠层光谱的影响较弱.     

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。     

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。     

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。     

小麦叶片氮含量与冠层反射光谱指数的定量关系

本文以3种蛋白质类型的小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验为基础，研究了小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示，不同试验中拔节后叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势，同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高籽粒蛋白质含量的品种，叶片氮含量与冠层反射光谱的归一化植被指数NDVI (1 220, 710)和红边位置均有密切的定量关系，决定系数在0.80左右。对于不同品质类型小麦品种，均可利用统一的回归方程描述其叶片氮含量随反射光谱参数的变化，对于低蛋白类型品种，采用单独的回归系数即可提高叶片氮含量估测的准确性。本研究确立的小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平，为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

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。     

不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布及农田氮素平衡的影响

阐明不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布及农田氮素平衡的影响, 是挖掘品种氮素高效利用的生物学潜力, 提高氮素供应与作物需求的匹配度, 进而提高氮肥利用效率的重要途径。本研究以氮高效玉米品种郑单958、金山27和氮低效玉米品种蒙农2133、内单314、四单19为材料, 在不同施氮量下(0、300和450 kg hm^-2), 系统研究了不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布、农田氮素平衡的影响, 并分析了植株氮积累量与土壤硝态氮累积量的关系。结果表明, 不同施氮水平下, 氮高效品种的产量、氮素吸收效率、氮肥利用率都显著高于氮低效品种; 相关分析表明植株氮素积累量与土壤硝态氮累积量呈显著负相关。从土壤硝态氮时空分布来看, 随生育进程, 土壤硝态氮含量最大土层逐渐下移, 下移速率不受品种氮效率影响, 其年际间差异与降雨量差异显著相关; 但吐丝后氮高效品种的60~100 cm土壤剖面内硝态氮含量显著低于氮低效品种, 差异达显著水平; 收获后土壤硝态氮残留量则表现为氮低效品种显著高于氮高效品种, 且随施氮量的增加显著增加。从农田氮素平衡来看, 品种的氮效率显著影响农田土壤氮素残留及表观损失, 氮低效品种的农田氮素表观损失是氮高效品种的2.2倍(300 kg hm^-2)和1.5倍(450 kg hm^-2), 且年际间差异较大。因此, 不同氮效率品种通过对氮素的差异性吸收显著影响农田氮素平衡。选用氮高效品种可显著降低土壤中硝态氮残留和表观损失, 降低氮素淋溶风险, 是提高氮肥利用率的有效途径。     

37个玉米品种耐低氮能力潜势分析

为明确37个玉米品种耐低氮潜势,于2013年通过大田试验研究了施氮量对玉米品种植株性状、产量及其组成性状的影响。结果表明：施氮量对玉米的穗上叶叶面积、穗下叶叶面积、穗位叶叶面积、叶绿素含量、有效功能叶片数、散粉至吐丝间隔期（ ASI）、穗长、穗粗、秃尖长、行粒数、百粒质量和籽粒产量影响显著或极显著,对株高、穗位高和穗行数影响不显著;不同施氮水平下37个品种各性状的变异系数除穗下叶叶面积ASI和秃尖长外,其余性状均为45 kg／hm2施氮量的变异系数最大,该施氮量可能是玉米品种耐低氮鉴定的适宜施氮量。低氮胁迫对玉米各性状具有不利影响。低氮胁迫下玉米籽粒产量与穗位叶叶绿素含量、有效功能叶片数、穗长、穗粗、行粒数显著或极显著正相关,可作为耐低氮性筛选指标。不同玉米品种耐低氮能力存在基因型差异,采用模糊数学隶属函数分析方法筛选出三峡玉3号、三峡玉5号、三峡玉9号、忠玉9号、先玉508、M8（ XZ071-4×渝561）、M15（11 Y2×08 HC-7）、BH1421（281H ×S99）共8个高产耐低氮玉米品种。     

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。     

氮肥类型与施用量对夏玉米生长发育及氮肥利用的影响

以减少氮肥损失、提高夏玉米氮肥利用率为着眼点,对3种类型氮肥(普通尿素、包膜尿素、复合肥)不同施用量对夏播玉米品种郑单958与农大108的生长发育及氮肥利用的影响进行了研究。结果表明,在本试验施氮范围内(折合N 0~180 kg/hm2),两品种随施氮量增加而显著增产;同一施氮水平下以复合肥增产效应最好,但3种类型氮肥之间的产量差异不显著。两品种穗粒数随施氮量增加而增加,与氮肥类型关系不大,而千粒重受氮肥类型影响较大,且品种间表现有差异。LAI、干物重与叶片叶绿素含量均随施氮量增大而增大,且复合肥和包膜尿素对以上3个性状值的提高较普通尿素更明显。与普通尿素相比,包膜尿素与复合肥的氮肥利用率较高,但不能相应地提高氮收获指数。各类型氮肥的利用率均具有基因型差异。     

不同密度下施氮量对夏玉米产量和氮肥利用效率的影响

为明确施氮量对不同密度夏玉米的产量和氮肥利用效率的调控效应,以京农科728(JNK728)为材料,设置密度和施氮量的二因素随机区组试验。结果表明:施氮量增加显著提高JNK728叶片叶绿素含量(SPAD值);与N180相比,N300和N360叶面积指数(LAI)和单株干物质积累量(DM)显著增加。增加密度显著降低同等施氮水平下JNK728吐丝后穗位叶SPAD值和DM,但显著提高V12-R1+20阶段的LAI。增加施氮量和增加密度均可显著提高JNK728的产量,低密度下施氮量超过240 kg/hm~2显著增加穗行数和千粒质量而提高产量,高密度下施氮量超过300 kg/hm~2显著增加行粒数,增加密度通过增加穗数提高产量。施氮量增加氮肥偏生产力降低31.2%～72.3%,氮肥农学利用效率提高12.5%～52.6%,增加密度后氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率均显著提高。总之,在本研究条件下,耐密抗倒夏玉米在7.5×104株/hm~2时,施氮量宜低于300 kg/hm~2,产量可达9.5×10~3 kg/hm~2;增加密度至9.0×10~4株/hm~2时施氮量在300～360 kg/hm~2为宜,产量可达12.0×10~3 kg/hm~2。总之,在本研究条件下,耐密抗倒夏玉米选择耐密抗倒品种在中密度(7.5×10~4株/hm~2)时,施氮量宜低于300 kg/hm~2,产量可实现9.5×10~3 kg/hm~2,增加密度至9.0×10~4株/hm~2,施氮量在300～360 kg/hm~2为宜,产量可以达到12.0×10~3 kg/hm~2。     

低氮胁迫下三峡库区玉米地方品种的苗期植株形态及生理效应

以10个来自三峡库区的玉米地方品种为材料,通过盆栽实验和设置低氮胁迫处理,研究低氮胁迫下玉米地方品种的苗期植株形态和生理效应.结果表明,低氮胁迫对玉米地方品种幼苗植株形态和生理有不同程度的不利影响,不同玉米地方品种的耐低氮特性存在明显差异.不同地方品种的同一植株性状和同一地方品种的不同植株性状的耐低氮胁迫指数存在差异.侧根数、叶面积、根体积和植株干重可作为玉米地方品种耐低氮种质筛选的形态指标,硝酸还原酶活性和丙二醛含量可作为耐低氮种质筛选的生理指标.此外,三峡库区玉米地方品种中有较丰富的耐低氮种质可供玉米育种利用.     

小麦叶片氮素状况与冠层反射光谱指数的关系

利用不同小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验数据,研究了小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱间的定量关系。结果显示,不同试验中拔节后叶片氮积累量均随施氮水平呈上升趋势,同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高蛋白质含量的品种类型,近红外区域若干相邻波段和可见光波段组成的比值植被指数与单位土地面积上叶片氮素积累量的相关关系均表现较好,因此可用760、810、870、950和1 100 nm反射率的平均值与660 nm组成的比值植被指数对不同蛋白质类型小麦品种的叶片氮素积累量进行定量监测,但回归方程的斜率在不同类型品种之间存在显著差异。本研究确立的小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平,为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱指数的定量关系

利用不同小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验数据，研究了小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱间的定量关系。结果显示，不同试验中拔节后叶片氮积累量均随施氮水平呈上升趋势，同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高蛋白质含量的品种类型，近红外区域若干相邻波段和可见光波段组成的比值植被指数与单位土地面积上叶片氮素积累量的相关关系均表现较好，因此可用760、810、870、950和1100nm反射率的平均值与660nm组成的比值植被指数对不同蛋白质类型小麦品种的叶片氮素积累量进行定量监测，但回归方程的斜率在不同类型品种之间存在显著差异。本研究确立的小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平，为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

冬小麦-夏玉米轮作“双晚”种植模式下的品种匹配与资源效率

探索适宜于麦玉"双晚"种植模式下抗逆丰产稳产的冬小麦夏玉米品种组合特性及其与自然资源匹配特征,对于保障冬小麦夏玉米抗逆丰产高效生产具有重要意义。本研究于2017—2019年通过田间试验,选用华北平原主推的冬小麦与夏玉米品种各8个,设置区域麦玉"双晚"接茬模式和水分控制处理,通过水分利用效率、籽粒灌浆特征、生育进程、周年光温水资源利用效率等综合分析与评价,探明宜于"双晚"模式下麦玉品种组配特征及其资源利用效率。结果表明,在常规节水灌溉和生育期雨养模式下冀麦325、石麦15和济麦22的产量在两个生长季均高于供试品种平均产量,其中冀麦325和石麦15的抗旱系数均高于济麦22;同时,济麦22、冀麦325和石麦15具有较高的灌浆速率、穗粒数和粒重,其高稳系数在不同灌溉模式下均高于供试品种平均值。在供试玉米品种中,登海605、伟科702、MC670、农华816的产量和高稳系数均高于供试品种的平均值,其中MC670、登海605、先玉335的灌浆速率在2个生长季均高于供试品种的平均值,而迪卡517和先玉335在供试品种中收获期籽粒含水量最低、平均脱水速率最高。基于品种丰产稳产性、抗旱性、灌浆特征和脱水...     

水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响

以高产氮高效品种(德香4103)和中产氮低效品种(宜香3724)为材料,通过“淹水灌溉+氮肥优化运筹(W1N1)”、“控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(W2N1)”、“旱种+氮肥优化运筹(W3N2)” 3种水氮管理模式处理,研究其对氮素利用及产量的影响及其生理特性,并探讨氮素利用及产量与生理响应间的关系。结果表明,氮效率品种间的差异与水氮管理模式对水稻氮素利用特征、灌溉水生产效率、生理特性及产量均存在显著影响;不同氮效率品种间在氮肥利用效率方面的差异明显高于水氮管理模式的调控效应;而水氮管理模式对灌溉水生产效率、总吸氮量、氮素干物质生产效率及稻谷生产效率的调控作用显著。W2N1相对于W1N1及W3N2水氮管理模式能促进不同氮效率水稻拔节至抽穗期、抽穗至成熟期氮素的累积,提高功能叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、光合速率(P_n)及根系活力,进而提高稻谷产量及氮肥利用率,且对中产氮低效品种的调控效应显著高于对高产氮高效品种,为本试验最佳的水氮管理模式。高产氮高效品种的平均总颖花数、拔节至抽穗期稻株氮累积量、功能叶GS活性、P_n及根系活力均显著高于氮低效品种,尤其结实期高产氮高效品种更有利于维持叶片及根系的代谢同化能力,利于氮素转运、再分配到籽粒中提高稻谷生产效率及氮肥利用效率,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。相关分析表明,水氮管理模式下不同氮效率水稻主要生育时期功能叶GS活性、P_n及根系活力与氮素利用及稻谷产量均存在显著或极显著的正相关;尤其以水稻抽穗期剑叶GS活性及根系活力与氮素利用及稻谷产量的正相关性最高。     

施用不同剂型基质氮肥对玉米田氨挥发与氮肥利用率的影响

为探究不同剂型基质氮肥对玉米田氨挥发损失和氮肥利用率的影响,设置8种施肥处理,包括无氮对照、常规氮肥和6种剂型（1%~6%,按1%递增）基质氮肥,测定田间氨挥发、土壤矿质氮、玉米产量及构成要素、植株氮吸收量、氮肥生理效率、氮肥表观效率、氮肥农学效率等指标。研究表明：不同剂型基质氮肥处理的田间氨挥发总量比常规氮肥处理显著减少9.5%~45.9%。田间氨挥发量随基质材料添加量的提高而减少。与常规氮肥处理相比,2%~6%剂型基质氮肥处理显著提高吐丝期土壤矿质氮含量（增幅7.1%~17.8%）、籽粒产量（增幅5.2%~19.4%）、氮肥表观效率（增幅21.1%~55.0%）和氮肥农学效率（增幅22.5%~38.1%）。可见,施用基质材料添加量≥2%的基质氮肥,可减少玉米田间氨挥发、提高玉米籽粒产量和氮肥利用率。