三个超高产夏玉米品种的物质生产及光合特性

探明不同株高、穗位高具有超高产潜力(>15 000 kg hm^-2)夏玉米品种的物质生产及光合特性,有利于密植增产。本研究在多年高产试验基础上(连续3年达15 000 kg hm^-2以上),选用了登海661 (DH661,低秆低穗位)、登海701(DH701,中秆中穗位)和先玉335 (XY335,高秆高穗位) 3个具有超高产潜力的品种进行试验。在一般高产条件下,这3个品种间产量无显著差异,但干物质生产特性的模型解析表明,DH661的产量潜力高于DH701和XY335,其活跃生长期比XY335长近3周。开花后光合特征参数显示,DH661光合作用与光能利用效率明显较高,尤其是当XY335进入生理功能速衰期时(开花后28 d),DH661仍处于缓慢下降阶段,且具有较高的光合速率和光能利用效率,DH661的这一特性表明其具有更高的产量潜力。     

不同株高夏玉米品种的氮素吸收与利用特性

选用鲁单981 (LD981)、郑单958 (ZD958)和登海661 (DH661) 3个不同株高玉米品种, 在大田和栽培池条件下分别设67 500株 hm^-2和82 500株 hm^-2 2个种植密度, 0和180 kg hm^-2 2个施氮量。大田试验的氮肥以开沟方式施入, 栽培池试验氮肥分别以5、20和40 cm深度分层施入, 利用¹⁵N同位素示踪技术研究不同株高夏玉米对氮素的吸收与利用特性。结果表明, 与67 500株 hm^-2种植密度比较, 82 500株 hm^-2种植密度夏玉米籽粒产量及氮素偏生产力显著提高。夏玉米吸收的氮素69.3%~77.3%来自土壤, 22.7%~30.7%来自肥料, 土壤氮和肥料氮收获指数分别为54.6%和57.5%。与67 500株 hm^-2种植密度比较, 82 500株 hm^-2种植密度矮秆品种DH661氮素积累来自肥料的比例显著降低, 中品种ZD958和高秆品种LD981没有显著变化; 中、高秆品种肥料氮收获指数显著降低, 矮秆品种增加。5 cm土层施氮对植株肥料氮积累量贡献率最大, 40 cm土层施氮对植株肥料氮的贡献率最小, 随着株高增加, 深层(40 cm)氮对植株肥料氮积累量的贡献率逐渐增加, 浅层(5 cm)氮对植株肥料氮积累量的贡献率逐渐降低。中、高秆品种对土壤深层40 cm施氮的氮肥回收率较高, 而矮秆品种对土壤浅层20 cm施氮的氮肥回收率较高; 20 cm和40 cm ¹⁵N在20~40 cm和40~60 cm土层残留量分别达到60%, 说明矮秆品种对20~40 cm土层氮素回收率较高, 中、高秆品种对40~60 cm土层氮素回收率较高。     

种植密度对不同株高夏玉米品种茎秆性状与抗倒伏能力的影响

倒伏是影响夏玉米在密植条件下获得高产的重要限制因素之一,本研究旨在探讨种植密度对不同株高夏玉米品种茎秆性状与抗倒伏能力的影响。以矮秆品种登海661 (DH661)和高秆品种鲁单981 (LD981)为试验材料,通过设置4.50×10⁴株 hm^-2、6.75×10⁴株 hm^-2和9.00×10⁴株 hm^-2 3个种植密度,研究茎秆节间长度、茎秆穿刺强度、茎秆显微结构以及倒伏率等方面的变化。结果表明,随种植密度增加,夏玉米的基部第3茎节间和穗位节间变细,茎秆穿刺强度显著下降,较密度4.50万株 hm^-2,DH661和LD981 6.75万株 hm^-2、9.00万株 hm^-2地上第3节间茎秆穿刺强度分别降低了8.5%、22.6%和13.3%、29.6%;茎秆皮层和维管束内部厚壁细胞厚度及维管束数目均随种植密度的增加显著下降,倒伏风险增加,但矮秆品种的下降幅度小于高秆品种,而产量的增加幅度大于高秆品种,说明矮秆品种在高密度下能够保持较好的抗倒伏性能,有助于其在高密度种植条件下获得高产、稳产。     

不同株高玉米品种部分群体质量指标对种植密度的反应

试验采用双因素裂区设计,主处理选先玉335、郑单958和高优1号3个不同株高品种,副处理设45000,53250,61500,69750和78000株/hm25个密度,从产量及其结构、叶面积动态、干物质积累与分配、库源关系和群体整齐度等方面研究阐述了不同株高紧凑型玉米品种群体质量指标在密度影响下的变化特点。结果显示,穗粒数、株高整齐度、单株干重、结实率、籽粒库充实度、粒叶比和产叶比等指标因密度处理的变异系数均呈现高秆品种大于中秆、中秆大于矮秆的规律性变化;生育后期叶面积衰减速率,源与库的相对地位、其平衡关系因密度处理的变化趋势也以品种株高不同而不同。高秆品种适宜密度和经济系数低,群体质量易受增密的负作用影响;矮秆品种对密度反应相对迟钝,但单株生产力有限;中等株高品种合理密植,花后干物质积累量大、理论产量高,对密度反应适中,是夏玉米理想的品种类型。     

密度对甘蓝型矮秆油菜干物质及氮素积累分配的影响

探讨矮秆油菜干物质与氮素积累分配对种植密度的响应及其与高秆品种的差异,以期为矮秆油菜合理密植提供参考依据.盆栽条件下,选用矮秆油菜MJ01(V1)和高秆油菜川油36(V2),设置2种密度(2,4株/盆)处理,研究密度对矮秆油菜干物质及氮素积累分配的影响及其与高秆油菜的差异.结果显示:加大种植密度,提高了矮秆油菜地上部植株干物质和氮素积累,增加了干物质、氮素在茎秆中的分配比例,降低了干物质、氮素在角果壳和籽粒中的分配比例.与高秆油菜相比,矮秆油菜地上部植株干物质和氮素积累较低,干物质和氮素在籽粒中的分配比例相对较高.矮秆油菜与高秆油菜之间的籽粒产量并无显著差异.增加种植密度,矮秆油菜氮收获指数略有升高,经济系数和氮生理利用效率则呈下降趋势.相同密度下,矮秆油菜的经济系数、氮收获指数和氮生理利用效率均大于高秆油菜,但差异均不显著.与高秆油菜相比,矮秆油菜的地上部植株干物质和氮素积累较低,经济系数、氮收获指数和氮生理利用效率较高,并且在适宜种植密度下矮秆油菜也可获得较高的籽粒产量.     

氮肥用量对两种不同类型玉米杂交种物质生产及氮素利用的影响

旨在探明东北春玉米不同类型杂交种物质生产及氮素利用特征及其与产量的关系。本文以不同类型杂交种代表性品种郑单958(ZD958,Reid×唐四平头模式)和先玉335(XY335,Reid×Lancaster模式)为试验材料,2014年和2015年设置5个氮肥水平[0 kg hm–2(N0)、100 kg hm–2(N1)、200 kg hm–2(N2)、300 kg hm–2(N3)和400 kg hm–2(N4)]和2个种植密度(67 500株hm–2和90 000株hm–2)试验,比较研究了不同类型玉米杂交种干物质与氮素积累、运转及氮素利用的差异规律。结果表明,两年XY335品种的最高籽粒产量均高于ZD958,最优氮肥施用量明显降低4.8%~10.6%;相比ZD958,不施氮处理,两种种植密度下XY335品种干物质积累能力及物质运转效率都明显降低,而施氮条件下XY335品种的干物质积累量、花后干物质量及干物质运转效率均增加,同时增幅随着施氮量增加逐步提高,且在高密度条件下优势更为明显。开花期XY335叶片与茎鞘氮素含量显著高于ZD958(P0.05),而成熟期由于其较高物质的运转效率表现出明显较低的数值,籽粒氮素含量在高密度下差异较小,而低密度条件下相对ZD958显著提高(P0.05)。施氮条件下XY335品种花前、花后氮素积累量和氮素积累总量均高于ZD958,其中叶片中氮素的转运对籽粒的贡献率显著较高(P0.05)。两种种植密度处理最优施氮条件下XY335氮素利用效率和氮素吸收效率均显著高于ZD958(P0.05),而氮农学利用率和氮肥偏生产力差异不显著。可见,高密度条件下XY335类型品种表现出明显较高的物质积累能力以及花后物质运转对籽粒的贡献率,获得较高的氮素利用效率,表现出明显高氮高效的品种特征,因此生产上建议,东北春玉米区高密度种植条件下该类型品种在较高氮肥施用量时易获得高产高效。     

种植密度对高产夏玉米登海661产量及干物质积累与分配的影响

选用玉米品种登海661和农大108,设置不同种植密度,研究高产条件下种植密度对夏玉米产量及干物质积累与分配的影响。结果表明,种植密度增加后群体产量和干物质积累量显著增加,单株产量和干物质积累量反之。登海661在9万株 hm^-2时充分发挥了生长潜能,可获高产。随种植密度的增加,开花期和乳熟期茎秆干物质积累量的降幅大于叶片,主要影响茎秆干物质积累;成熟期茎秆干物质积累量降幅小于叶片,主要影响叶片干物质积累。乳熟期以后茎秆和叶片的干物质输出率均随种植密度增加显著减少,茎秆的贡献率随种植密度增加显著减少,而叶片的贡献率,随种植密度增加显著增加。密度3~9万株 hm^-2时茎秆对籽粒干物质积累量贡献率大,10.5~13.5万株 hm^-2时叶片对籽粒库建成影响大。     

不同栽培模式下春玉米物质积累与转运特性的研究

为解析不同栽培模式下产量形成差异,密、肥合理调控和选择最佳栽培模式提供理论指导,以‘先玉335’和‘金山27’为供试品种,在西辽河平原研究了农户模式(NH)、高产模式(GC)和再高产模式(ZGC)下春玉米物质积累与转运特性的研究。结果表明,春玉米各生育时期单株干物质积累量均表现为NH>GC>ZGC,且3种模式间的差异随着生育进程推移而增大;春玉米群体干物质积累量则表现为ZGC>GC>NH,且在成熟期不同模式间差异均达到显著或极显著水平。春玉米单株干物质最大积累速率表现为NH>GC>ZGC,群体干物质最大积累速率的大小顺序则与之相反。春玉米各营养器官干物质转移量、转移率及其对籽粒的贡献率总体上表现为NH>GC>ZGC。从各器官的转运情况来看,2个品种叶的转移率高于茎鞘和穗部营养体,且以穗部营养体最小;器官物质转运贡献率‘先玉335’表现为茎鞘>叶片,而‘金山27’则表现为叶片>茎鞘;穗部营养体物质转运对籽粒的贡献率‘先玉335’大于‘金山27’。     

玉米密植群体下部叶片衰老对植株碳氮分配与产量形成的影响

玉米密植会造成花后下部叶片早衰, 为探明其对植株根系性能、碳氮积累分配及产量形成的影响, 采用大田与土柱栽培相结合的方式, 以登海661和郑单958为试材, 分析了密植条件下两品种花后碳氮分配、根系性能和植株干物质积累量的变化。两年结果表明, 玉米密植群体下部叶片早衰导致两品种花后穗位叶叶绿素含量和净光合速率显著降低, 向根系转运的光合产物数量显著减少, 成熟期(R6)的根系生物量、根长密度和根系表面积较CK显著减少。根系性能的下降导致花后氮素吸收量显著降低, 叶片光合速率降低、整株叶片衰老进程加快, 单株籽粒产量显著下降, 登海661较CK低7.61%, 郑单958较CK低8.35%。郑单958的花后叶片衰老要早于登海661, 且叶面积和净光合速率比登海661低, 导致花后干物质积累量和产量较登海661显著降低。可见玉米密植群体花后下部叶片衰老加速了根系衰老, 降低了氮素吸收量, 影响整株绿叶面积和光合持续期, 最终导致花后干物质积累量和籽粒产量降低。     

不同绿豆品种花后干物质积累与转运特性

以夏播区高产绿豆品种冀绿2号、安9910和低产品种赤峰绿豆、泰来绿豆为材料,对开花至成熟期间植株茎秆、叶片、豆荚、籽粒等地上部各器官的干物质积累、分配与转运规律进行了研究。结果表明,绿豆开花后,植株地上部总干物质积累和籽粒干物质积累均呈近“S”型增长趋势,花后16~31 d是生物产量和籽粒产量形成的关键时期;主茎开花节位叶片是籽粒充实的主要源器官,对籽粒产量的贡献率最大。不同绿豆品种间差异显著,高产品种冀绿2号和安9910各器官干物质积累和转运能力强,尤其是主茎开花节位叶片干物质合成和积累较多,具有较充足的源,加之其单株结荚数多,具有较大的库容,最终获得了较高的收获指数和籽粒产量。因此,绿豆生产中,选用库容大的多荚、大粒型品种,抓好花后田间管理,延缓主茎开花节位叶片衰老,同时采用去除无效分枝等措施增强源库间的物质运输与分配是提高籽粒产量的关键。     

玉米生产上3个主推品种光合特性、干物质积累转运及灌浆特性

以当前玉米生产主推品种郑单958、先玉335和京科968为试验材料, 考察其光合特性、干物质积累与转运及籽粒灌浆特性, 以揭示高产玉米品种的产量形成特性, 为玉米高产生产提供依据。结果表明: (1)产量以京科968最高、先玉335次之、郑单958最低, 京科968分别较郑单958和先玉335高14.55%和7.93%。(2)穗位叶净光合速率和冠层光合能力表现为京科968>先玉335>郑单958, 且吐丝期>乳熟期。京科968吐丝期和乳熟期的穗位叶净光合速率分别比先玉335高7.84%和16.78%, 比郑单958高22.23%和24.44%; 冠层光合能力分别较先玉335高38.77%和58.41%, 较郑单958高50.83%和56.49%。(3)花后干物质积累量、转移量、干物质转运率和干物质转运对籽粒贡献率均以京科968最高, 分别比先玉335高13.72%、21.20%、6.32%和4.77%, 比郑单958高31.87%、39.96%、18.49%和10.42%。(4)籽粒灌浆参数在不同品种间存在较大差异, 京科968与先玉335的平均灌浆速率(0.73和0.75 g 100-grain^-1 d^-1)相当, 且均高于郑单958 (0.67 g 100-grain^-1 d^-1); 活跃灌浆期以郑单958 (53.69 d)最长、京科968 (51.02 d)次之、先玉335 (48.95 d)最短。(5)相关分析表明, 产量与净光合速率显著正相关, 与花后干物质积累量及转运率极显著正相关。京科968具有较高的光合效率、花后干物质积累量及转运率、灌浆速率及较长的灌浆持续期, 是较郑单958和先玉335高产的重要原因。     

冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米的适宜熟期与积温需求特性

本研究旨在探讨冬小麦–夏玉米周年生产条件下黄淮海区夏玉米的适宜熟期与积温需求特性。选用郑单958(ZD958)、先玉335(XY335)、登海605(DH605)、登海618(DH618)和登海661(DH661),设置5月21日、5月31日、6月10日和6月20日4个播期,研究表明,播期对夏玉米生理成熟所需积温无显著影响,各品种生理成熟所需要的积温主要取决于品种自身的特性,DH618、XY335、ZD958、DH605、DH661的生育期和生理成熟所需要积温分别为110、112、116、116、121 d和2800、2880、2945、2950、3025°C d。冬小麦-夏玉米周年生产条件下,夏玉米最大可能的生长期约107~112 d(自6月15日至10月1~5日),积温约2800°C d,难以满足现有品种的生产需要。夏玉米直播晚收、冬小麦适期晚播有利于周年产量提高,但目前广泛推广的夏玉米品种生育期过长(约120 d),适时晚收仍难以完全生理成熟,机收籽粒损伤严重。可见,冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米最大可能的生长期和有效积温不能满足目前广泛推广的夏玉米品种所需生育持续期和积温,且适时晚收仍难以完全生理成熟,黄淮海区亟需生育期适宜(生育期≤107 d)的高产夏玉米新品种。     

不同春玉米品种花后光合物质生产特点及碳氮含量变化

玉米高产实践表明增加花后干物质生产对于产量的进一步增加具有重要作用。为了探明高产条件下花后干物质生产增加的原因,本研究比较了玉米品种登海661 (DH661)、中单909 (ZD909)和970的产量差异,并利用产量性能分析理论剖析了花后的产量性能参数,分析了花后主要功能叶穗位叶的叶绿素含量、净光合速率和碳、氮含量的变化。结果表明,品种间的产量差异显著,产量较高的品种(DH661和ZD909)具有较高的穗粒重,而DH661具有较多的穗粒数(466.7),ZD909具有较高的粒重(392.7 g);产量较高的品种后期干物质生产及其向籽粒的分配比例高,产量性能分析表明花后的平均叶面积指数(mLAI)及光合势(LAD)与干物质生产及产量均呈显著正相关;产量较高的品种花后穗位叶叶绿素、全碳和全氮含量下降慢,碳氮比值增加慢,光合速率在整个灌浆期相对较高,光合产物不仅向籽粒运转,还能在叶片中以淀粉的形式持续积累,在后期随着光合速率的下降,淀粉才开始降解向籽粒运输。可见玉米花后碳氮代谢协调、光合作用和物质生产能力衰减缓慢对于有效维持较高平均叶面积指数和光合势,进一步提高作物产量具有重要意义。     

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。     

Untersuchungen zur Bildung und Verteilung der Biomasse bei alten und neuen deutschen Sommerweizensorten

Accumulation and distribution of dry matter in old and new german summer wheat-cultivars
Five old german summer wheat varieties bred in the first third of this century were compared with five new varieties in an outdoor pot trial. The new genotypes outyielded the old varieties by only approximately 10%. It may be supposed that this small genetic gain in grain yield resulted from breeding for superior bread-making quality. The new genotypes produced more kernels per plant. The tkw of both groups of varieties was nearly equal. However, new and old varieties did not show a particular yield structure. The grain/straw-ratio of the new varieties was higher. The old varieties reached anthesis later and had produced more above-ground biomass at anthesis as well as at maturity. Whereas the old genotypes had higher stem and sheath weights at flowering, the weights and areas of leaf laminae were simular for old and new varieties. The new genotypes tended to greater upper leaves and had greener lower leaves, but did not gain more dry matter after anthesis. The postfloral loss of dry matter from the vegetative tissue depended on the organ and the age of the varieties.