高温干旱复合胁迫对夏玉米产量及光合特性的影响

【目的】气候变化导致全球变暖,高温、干旱等极端天气频发,且生产中高温干旱时常相伴发生。本研究旨在探讨不同生育时期高温干旱复合胁迫影响夏玉米产量和光合特性的生理机制。【方法】选用DH605为试验材料,设置不同生育时期高温（T）、干旱（D）以及高温干旱复合（T-D）处理。2019年于三叶期（V3）、拔节期（V6）和抽雄期（VT）进行,2020年于三叶期（V3）、大喇叭口期（V12）和抽雄期（VT）进行,以自然温度和正常水分处理为对照（CK）。研究不同生育时期高温干旱复合处理对夏玉米产量、光合特性以及干物质的积累与分配的影响。【结果】不同生育时期高温干旱复合胁迫处理后,夏玉米LAI和SPAD值均显著降低,光合性能下降,净光合速率（P_n）显著降低。其中VT时期复合胁迫对P_n影响最显著,VT时期的T-D处理的P_n较CK平均下降39.0%,且高温干旱复合处理后夏玉米净光合速率的下降幅度大于高温、干旱等单一胁迫。高温干旱复合处理引发夏玉米光合性能降低,导致夏玉米干物质积累能力及向籽粒分配比例的下降,进而导致产量显著降低。2019年V3、V6、VT时期的T-D处理的产量较CK分别降低27.4%、18.3%和66.5%;2020年V3、V12、VT时期的T-D处理的产量较CK分别降低14.5%、14.6%和68.7%。【结论】不同生育时期的高温干旱复合胁迫导致夏玉米叶面积指数和叶绿素含量降低,气体交换受抑制,光合性能下降,导致光合同化物的积累与分配受阻,产量显著降低。其中,抽雄期遭受高温干旱复合胁迫后对夏玉米产量和光合特性的影响最大,且复合胁迫对其影响大于单一胁迫。     

孕穗期干旱胁迫对寒地粳稻干物质积累、转运及产量形成影响

干旱缺水是限制水稻产量主要环境因素之一。为探讨孕穗期干旱胁迫对寒地粳稻干物质积累规律及产量形成影响,选用耐旱型品种东农425和干旱敏感型品种松粳6号为试验材料。通过盆栽结合人工控水方式于孕穗期控制土壤水势至0、-10、-25和-40 k Pa,处理21 d后恢复正常灌溉。研究孕穗期不同程度干旱胁迫对寒地粳稻干物质积累分配转运、产量及产量构成因素影响。结果表明,孕穗期干旱胁迫导致地上部干物质积累量、转运量均随土壤水势降低而下降。成熟期不同器官干物质分配表现为籽粒茎鞘叶,茎鞘干物质和源器官干物质分配比例及源/库随干旱程度上升而增加,而籽粒干物质分配比例与其相反。抗旱性强品种在干旱胁迫条件下有较强物质积累优势,贮藏物质转运能力明显高于抗旱性较弱品种。干旱胁迫使枝梗性状下降,对枝梗性状影响表现为二次枝梗一次枝梗。干旱胁迫下寒地粳稻由于每穴穗数、穗粒数和结实率显著降低造成产量显著下降,降幅随土壤水势降低而逐渐上升。     

麦茬高度对宜粒收夏玉米苗期质量、 干物质转运及产量的影响

[目的]在秸秆全量还田、贴茬免耕直播条件下,探索宜粒收夏玉米机播的最佳冬小麦留茬高度,提高宜粒收夏玉米苗期质量和籽粒产量,为提高冬小麦—夏玉米轮作体系中机械化质量及实现高产高效栽培提供理论依据.[方法]选用宜粒收玉米新品种新单68(对照品种郑单958)为研究对象,设3个麦茬高度处理(0、10和30 cm),研究麦茬高度对宜粒收夏玉米苗期质量、冠层特性、干物质积累分配与转运及产量的影响.[结果]0~20 cm土层土壤体积含水量随麦茬高度增加而增加,10 cm处理5和15 cm土层土壤体积含水量分别比0 cm处理高7.87%和15.26%,30 cm处理5和15 cm土层土壤体积含水量分别比0 cm高16.60%和19.60%.随麦茬高度增加,夏玉米出苗率、株高整齐度和叶片SPAD值降低,株高和穗位高增加,茎粗变细,花前叶面积指数增加.夏玉米群体干物质积累量在6叶期和9叶期随麦茬高度增加而显著增加(P<0.05),随生育期推进麦茬高度处理间差异变小.10 cm处理降低了干物质在茎、叶和鞘中积累量和分配率,提高了籽粒积累量与分配率、开花期干物质转运率和对籽粒干物质积累贡献率.随麦茬高度增加,公顷穗数降低,穗粒数和百粒重增加,产量先升高后降低,表现为10 cm处理产量最高,0和30 cm处理产量无显著差异(P>0.05).与郑单958相比,新单68的株高、穗位高、SPAD值、干物质积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率和产量均增加,生育前期叶面积指数较高但成熟期落黄早;开花期干物质转运率和籽粒分配率新单68低于郑单958.[结论]10 cm麦茬高度有利于保持较高土壤含水量,提高玉米出苗率和株高整齐度,维持较高的叶面积指数和SPAD值,优化干物质积累和分配特性,进而提高夏玉米籽粒产量.     

水分胁迫对玉米产量及干物质分配的影响

通过不同生育时期水分胁迫的研究,结果表明:各个生育时期水分胁迫均导致玉米产量下降,程度由重到轻依次为:抽雄吐丝期>拔节期>苗期.各个生育时期水分胁迫下的穗部形状也有不同程度的改变.水分胁迫对干物质的分配产生影响,干物质向籽粒的分配减少,向茎秆、叶片的分配增加,从而导致籽粒产量下降.     

干旱胁迫对不同超级稻品种植株形态和干物质积累的影响

通过水分仪结合称重法严格控制土壤水分的盆栽试验,研究不同时段干旱胁迫对不同穗型超级稻品种植株形态和干物质积累的影响。结果表明:穗生长发育阶段的干旱胁迫在影响穗器官生长的同时,也抑制剑叶和倒2叶的伸长,导致光合叶面积下降,株高降低。穗分化发育至灌浆结实阶段中度干旱胁迫均导致生物产量和各器官干物重较对照明显降低。不同品种受干旱胁迫影响的程度有所不同,超级稻品种受影响程度比普通杂交稻品种(汕优63)小,大穗型超级稻品种(国稻6号、两优培九)受影响程度低于中穗型超级稻品种(Ⅱ优602、天优998)。干旱胁迫对水稻植株形态和干物质积累的影响与具体品种有关。     

不同生育时期的干旱胁迫对豌豆干物质积累及产量的影响

豌豆是旱区主要的轮作倒茬作物,研究干旱胁迫后豌豆的复水效应可为充分发挥补偿作用而降低减产损失奠定理论基础.试验采用土培方法,单因素4水平试验,研究了全生育期正常供水的对照(W1),花荚期+成熟期50%相对含水量胁迫(W2)、孕蕾期+成熟期50%相对含水量胁迫(W3)和孕蕾期+花荚期50%相对含水量胁迫(W4)4种处理对豌豆干物质累积和产量的影响.结果表明:相对于全生育期正常供水的对照(W1),干旱胁迫显著降低了豌豆的干物质积累量;花荚期及成熟期的干物质量均呈现W1W3W2W4的趋势,孕蕾期+花荚期(W4)缺水对豌豆干物质积累的降低作用最大.与对照相比,3种干旱胁迫方式下单株豆荚数和单株籽粒产量均显著降低,但W3的籽粒产量比W2及W4高18%~26%.3种胁迫处理中,孕蕾期+成熟期50%相对含水量胁迫(W3)具有显著的复水补偿效应.     

不同种植密度对夏玉米产量、叶面积指数和干物质积累的影响

为探讨不同种植密度对夏玉米产量、叶面积指数及干物质积累的影响,为进一步突破夏玉米单产提供理论依据和技术支撑,以天泰33、天泰55和郑单958为试验材料,设置6.00×104、6.75×104、7.50×104、8.25×104、9.00×104、9.75×104株/hm26个种植密度。结果表明:在一定范围内,随着种植密度的增加,玉米籽粒产量显著提高,超过某一密植条件,产量逐渐降低。叶面积指数随种植密度增大而增大,在吐丝期达到高峰,然后开始下降。随着种植密度逐渐增加,群体干物质积累量显著增加。天泰33和天泰55的适宜种植密度为8.25×104株/hm2左右,不超过9.00×104株/hm2;郑单958在密度7.50×104株/hm2左右较为适宜。     

不同种植密度对夏玉米产量、叶面积指数和干物质积累的影响

为探讨不同种植密度对夏玉米产量、叶面积指数及干物质积累的影响,为进一步突破夏玉米单产提供理论依据和技术支撑,以天泰33、天泰55和郑单958为试验材料,设置6.00×104、6.75×104、7.50×104、8.25×104、9.00×104、9.75×104株/hm26个种植密度。结果表明:在一定范围内,随着种植密度的增加,玉米籽粒产量显著提高,超过某一密植条件,产量逐渐降低。叶面积指数随种植密度增大而增大,在吐丝期达到高峰,然后开始下降。随着种植密度逐渐增加,群体干物质积累量显著增加。天泰33和天泰55的适宜种植密度为8.25×104株/hm2左右,不超过9.00×104株/hm2;郑单958在密度7.50×104株/hm2左右较为适宜。     

不同干旱胁迫对玉米产量的影响

[目的]筛选出适宜在广西干旱地区种植的玉米品种。[方法]选择在广西种植面积较大的12个玉米品种,在严格控水的条件下进行干旱胁迫试验,分析不同干旱胁迫对这12个品种产量的影响。[结果]不同干旱胁迫处理对玉米产量影响的差异达极显著水平;玉米品种先达901、桂单0810和迪卡008表现出较好的抗旱性,能够在正常灌水和干旱胁迫下达到较高的产量,可以抵御一定的干旱胁迫。[结论]干旱胁迫发生在玉米生长前期对产量的影响较大,且此影响即便遇后期降水也不可消除;在干旱地区选择种植抗旱品种可减少不必要的损失。     

不同高产玉米品种干物质积累转运与产量形成的研究

选用3个具有高产潜力的玉米杂交种京单28、登海601与陕单8806,采用75000株/hm2的密度大田种植,测量不同生育期的叶面积与各器官的干物质积累量。结果表明:3个高产玉米杂交种京单28、登海601与陕单8806产量均可达到11200kg/hm2以上,成熟时叶面积系数均在3.5以上,花后干物质再分配分别占籽粒产量的15.25%、14.67%和10.72%,是籽粒增产的主要来源。高产玉米品种的保绿性较好,叶片衰老缓慢,光合功能期长,花后干物质转移对籽粒增产的贡献较大,在高产栽培调控中如何促进花后干物质向籽粒的转移是进一步获得高产的重要途径。     

不同种植方式对糜子干物质积累及产量的影响

为明确种植方式对糜子产量的影响,以抗旱高产糜子品种‘陕糜1号’为材料,常规等行距条播为对照(CK),研究等行距穴播(CX)、宽窄行条播(KT)和宽窄行穴播(KX)3种不同种植方式对糜子地上部干物质积累、顶三叶叶绿素含量及产量的影响。结果表明,糜子抽穗后,不同种植方式的地上部分干物质积累量均呈现先上升后随植株衰老下降的趋势;叶片、叶鞘和茎秆干物质积累呈单峰变化趋势,在抽穗后14d达到最大值;籽粒随着生育期推进呈"S"型增长趋势;顶三叶叶绿素相对含量(SPAD值)在抽穗14d后总体呈下降趋势。CX、KT和KX 3种种植方式的干物质积累量、顶三叶叶绿素含量均显著高于CK;KX、KT 2种种植方式下的产量显著高于CX、CK,但CX与CK的产量差异不明显。综合分析显示,因地制宜选择宽窄行种植方式是糜子增产增效的关键栽培措施。     

栽培方式对旱作春玉米土壤酶活性及干物质积累和产量形成的影响

【目的】研究5种不同栽培方式对土壤酶活性、春玉米生长发育及产量形成的影响,探索黄土高原地区春玉米高产、稳产和可持续发展的耕作措施。【方法】采用大田试验,分别设置顶凌全膜双垄沟播、顶凌全膜双垄垄播、顶凌全膜平播、秸秆覆盖种植和无覆盖平地种植5种耕作方式,分析不同耕作方式下0-20和20-40cm土层土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶)活性的变化特征,以及各生育期玉米生长发育状况、干物质积累和产量构成要素的变化。【结果】与无覆盖平地种植相比,顶凌全膜双垄垄播和秸秆覆盖种植方式能够显著提高田间土壤过氧化氢酶活性(0-20和20-40cm土壤分别提高5.19%,15.74%和4.04%,9.69%)、脲酶活性(0-20和20-40cm土壤分别提高41.94%,60.93%和3.83%,51.37%)、蔗糖酶活性(0-20和20-40cm土壤分别提高72.39%,36.67%和68.19%,85.54%)和碱性磷酸酶活性(0-20和20-40cm土壤分别提高34.93%,38.43%和15.44%,17.89%);与无覆盖平地种植相比,顶凌全膜双垄沟播和顶凌全膜双垄垄播集雨栽培显著提高了乳熟期叶面积指数(分别提高了75.75%和69.09%)、增加了成熟期玉米干物质积累(分别增加了59.27%和66.09%),显著提高了产量(分别提高了108.06%和99.03%)和水分利用效率(分别提高了119.91%和106.97%)。【结论】本试验条件下,顶凌全膜双垄垄播是兼顾高产和可持续发展的集雨栽培技术。     

间作种植模式对玉米和大豆干物质积累与产量组成的影响

玉米/大豆间作是中国北方地区常见的一种种植模式.通过2个生长季的大田试验,研究了间作种植模式对玉米和大豆的干物质积累与产量组成的影响.试验结果表明,生育前期(播后第79天以前),不同种植模式下玉米的单株干物质量之间没有显著差异;生育后期,玉米/大豆1:3间作模式下(Ⅰ1处理)玉米的单株干物质量高于单作玉米,达到极显著水平;玉米/大豆2:3间作模式下(Ⅰ2处理)玉米的单株干物质量高于单作玉米,达到显著水平,1:3和2:3间作模式下玉米的单株干物质量也存在显著差异.生育期内不同种植模式下大豆的单株干物质量之间没有显著差异.利用Logistic方程拟合了单作和间作条件下玉米和大豆单株干物质积累的动态,相关性均达到极显著水平(P<0.01).由于边际效应的影响.间作群体内玉米各器官干物质积累量高于单作.不同种植模式下大豆各器官的干物质积累差异不明显.间作玉米的干物质转换率高于单作,单作大豆的转换率高于间作.Ⅰ1和Ⅰ2处理间作总籽粒产量比单作玉米的籽粒产量增加约6%,比单作大豆的籽粒产量增加约320%.     

不同氮肥处理对荞麦干物质积累、农艺性状及产量的影响

为探索陕甘宁黄土高原地区栽培荞麦高产最适施氮量,以甜荞品种——西农9976为试验材料,设置4个氮肥水平,2016年施肥水平为:0 (N0)、45 (N45)、135 (N135)和225kg/hm2(N225);2017年施肥水平为:0(N0)、90(N90)、180(N180)和270kg/hm2(N270),比较不同施氮量下荞麦产量和主要农艺性状,分析叶绿素含量和各器官干物质积累的动态变化规律。试验结果表明,不同氮肥处理均能提高荞麦的株高、一级分枝数、二级分枝数、单株花簇数、千粒重和单株粒数,使其产量显著上升;荞麦主茎叶片的叶绿素含量(SPAD)随施氮量增加先上升后降低;荞麦各器官干物质积累量与施氮量呈正相关,但在苗期和初花期,荞麦各器官干物质积累量随施氮量增加呈抛物线。因此,生产上建议陕甘宁黄土高原地区荞麦生长过程中投入180kg/hm2的氮肥,且注重施氮比例及时期,以此达到最佳的生产效益。     

Weakened carbon and nitrogen metabolisms under post-silking heat stress reduce the yield and dry matter accumulation in waxy maize

Post-silking high temperature is one of the abiotic factors that affects waxy maize(Zea mays L. sinensis Kulesh) growth in southern China. We conducted a pot trial in 2016–2017 to study the effects of post-silking daytime heat stress(35°C) on the activities of enzymes involved in leaf carbon and nitrogen metabolisms and leaf reactive oxygen species(ROS) and water contents. This study could improve our understanding on dry matter accumulation and translocation and grain yield production. Results indicated that decreased grain number and weight under heat stress led to yield loss, which decreased by 20.8 and 20.0% in 2016 and 2017, respectively. High temperature reduced post-silking dry matter accumulation(16.1 and 29.5% in 2016 and 2017, respectively) and promoted translocation of pre-silking photoassimilates stored in vegetative organs, especially in leaf. The lower leaf water content and chlorophyll SPAD value, and higher ROS(H_2O_2 and O_2~-·) content under heat stress conditions indicated accelerated senescent rate. The weak activities of phosphoenolpyruvate carboxylase(PEPCase), Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase(Ru BPCase), nitrate reductase(NR), and glutamine synthase(GS) indicated that leaf carbon and nitrogen metabolisms were suppressed when the plants suffered from a high temperature during grain filling. Correlation analysis results indicated that the reduced grain yield was mainly caused by the decreased leaf water content, weakened NR activity, and increased H_2O_2 content. The increased accumulation of grain weight and post-silking dry matter and the reduced translocation amount in leaf was mainly due to the increased chlorophyll SPAD value and NR activity. Reduced PEPCase and Ru BPCase activities did not affect dry matter accumulation and translocation and grain yield. In conclusion, post-silking heat stress down-regulated the leaf NR and GS activities, increased the leafwater loss rate, increased ROS generation, and induced pre-silking carbohydrate translocation. However, it reduced the post-silking direct photoassimilate deposition, ultimately, leading to grain yield loss.     

土壤水分状况对水稻物质积累和产量的影响

以内2优6号和Ⅱ优7954为材料,研究了不同土壤水分状况对水稻物质积累和产量的影响,结果表明：内2优6号在轻度水分胁迫下产量与对照无显著差异,在重度水分胁迫下产量显著下降15．2％。水分胁迫使Ⅱ优7954产量提高。内2优6号对水分胁迫较Ⅱ优7954敏感。中度水分胁迫下内2优6号干物重平均下降22．0％。水分胁迫使Ⅱ优7954干物重高于对照,轻度胁迫处理平均高8．4％,中度胁迫处理高4．7％。水分胁迫抑制内2优6号茎鞘物质向籽粒运转,促进Ⅱ优7954茎鞘贮存物质向穗部运转。     

肥料增效剂对玉米干物质积累及氮养分吸收的影响

【目的】研究肥料增效剂与化肥配施对玉米干物质积累及氮养分吸收的影响,为玉米生产节本增产提供理论参考。【方法】采用盆栽试验,每1kg土中N、P、K肥施用量分别为：0．368、0．235和0．350g,设常规施肥处理（T1）,另设5个增施处理（T2-T6）,按在常规施肥处理基础上分别增施2mL不同肥料增效剂（F1-F5）,收获期测定玉米籽粒、苞叶、秸秆、根系等全N、P、K养分含量及玉米的养分吸收量和养分利用率。【结果】与常规施肥T1处理相比,增施增效剂处理玉米鲜苞重增加12．0～17．50g／盆,增重4．3％～6．2％,玉米籽粒重增加3．9％～6．9％;施用肥料增效剂处理的植株干物质积累量与常规施肥相比增幅为4．97％～6．65％。玉米植株各器官（秸秆、籽粒、苞叶＋穗轴和根）氮养分吸收量均显示施用增效剂处理优于对照,增幅为：秸秆20．60％～37．00％;籽粒7．20％～13．15％;苞叶＋穗轴12．43％～30．94％;根3．13％～37．75％。施用肥料增效剂处理与单施用化肥处理相比,氮肥利用率提高5．0％～7．2％。【结论】在常规施肥的基础上增施肥料增效剂能显著增加玉米植株干物质量及提高,氮肥利用率。