春玉米叶面积系数动态特征的密度效应

为进一步明确春玉米不同密度群体叶面积系数(LAI)特征参数的密度效应,以吉单209和郑单958为材料,于2005年和2006年在东北春玉米区(吉林)分别设置4.5~10.5万株 hm^-2 5个密度和3.0~12.0万株 hm^-2 7个密度处理试验,应用作物高产群体相对LAI动态普适模型方程y= (a+bx)/(1+cx+dx²)模拟分析不同密度对LAI动态特征参数的影响。结果表明,春玉米群体最大LAI在3.0~12.0万株hm^-2范围内随密度增加呈近似直线增大趋势,而最大LAI出现的时间随密度增加而提早;将LAI数据相对化处理后,不同密度群体的LAI差异在最大LAI之后较之前表现明显,高密度群体较低密群体LAI衰减迅速。全生育期平均LAI随密度增加呈显著线性增大趋势,而平均LAI与最大LAI的比率则随密度增加呈显著线性减小趋势。密度对模拟方程各参数均有不同程度的影响,相邻密度差异不明显,间隔3.0万株 hm^-2的差异显著;不同参数变化趋势不同,其中参数a接近“0”,受密度影响不大;b、c均随密度的增加而减小,d随密度的增加而增大。全生育期群体LAI变化速率呈“N”形变化趋势,且与群体LAI变化及生育期对应,高密度群体LAI增加及衰减的速率均大于低密度群体,拔节期和大喇叭口期为密度响应敏感期。由此可见,密度对春玉米全生育群体LAI动态具有调节作用,尤其群体LAI变化速率、最大LAI及其到达的时间、平均LAI及其与最大LAI的比率等重要特征参数对密度响应较为敏感,可作为对春玉米群体密度调控的参考指标。     

种植密度对棉花主要群体质量指标的影响

 以转基因抗虫棉农大棉8号为试验材料,设置6个密度水平,研究密度对棉花群体干物质量、LAI、叶层配置及透光率、总铃数等主要群体质量指标的影响。结果表明,最终干物质量以8.7万株·hm^-2最大,达11735 kg·hm^-2;高密度群体最大LAI出现时间比低密度群体早13天左右,但群体透光率以低密度群体较高;结铃率随密度的增加而降低,以1.5万株·hm^-2最大,达43.5%;群体果节量和总铃数分别以10.5万株·hm^-2和6.9万株·hm^-2的群体最多,分别为323.05万个·hm-2和74.06万个·hm^-2;子棉产量以6.9万株·hm^-2最高,为3810.33 kg·hm^-2。只有各群体指标均相对较优才能构成高产群体。     

春玉米中单909农艺性状和产量对密植的响应及其在东北不同区域的差异

增密是实现东北春玉米大面积增产的关键技术,水热和土壤等区域生态条件是决定作物密度高低的关键因素。东北的区域生态条件差异显著, 阐明作物对密度和区域生态条件的综合响应对东北春玉米增密增产具有重要的理论与实践指导意义。本研究以中单909为供试品种, 在代表东北不同生态条件的辽宁沈阳、吉林公主岭、黑龙江哈尔滨、吉林桦甸和吉林洮南等5个试验点设置密度试验, 研究春玉米农艺性状与产量对密度和区域生态条件的综合响应。结果表明, 密植导致株高与穗位高增加, 茎粗降低。区域生态条件主要影响玉米株高, 对茎粗和穗位高的影响不显著。随密度增加, 群体叶面积指数(LAI)显著增加, 尤其是随热量条件改善, 群体LAI呈显著增加趋势。在一定范围内, 密植可以通过提高群体干物质生产力弥补单株生产力的下降, 从而获得高产; 本试验条件下, 中单909在9.00万株 hm^-2左右密度下的密植增产潜力得到充分发挥, 而区域间因生态条件不同, 高产种植密度存在显著差异, 其适宜密植范围在8.6~9.6万株hm^-2之间。     

黑龙江省不同年代玉米杂交种产量对种植密度和施氮水平的响应

明确不同年代春玉米生产力对种植密度和氮肥水平的响应特征及其趋势,对高产高效的耐密品种选育和密植抗倒栽培具有重要的理论参考和技术指导意义。本文以黑龙江近50年来第一积温带大面积种植的8个典型春玉米品种为材料,于2009和2010年进行密度和施肥的田间试验,比较不同年代主栽品种生产力演变特征。结果显示,黑龙江省1970s—2000s玉米品种更替过程中,单株生产力与群体产量均明显提高,平均增幅分别为16.96 g 10年^-1和790 kg hm^-2 10年^-1;植株空秆率和倒伏率显著下降,株高、穗位、单株叶面积、穗粒数、千粒重显著提高。随着密度的提高,各年代玉米的单株产量呈显著下降趋势,群体产量呈抛物线形上升,群体最高产量的理论密度增幅为3 507株 hm^-2 10 年^-1;空秆率显著提高,但倒伏率仅1970s和1980s的品种呈递增趋势;株高、单株叶面积、棒三叶面积、穗粒数与千粒重均呈现下降趋势,穗位随密度增加呈显著上升趋势。各年代品种株高、穗位、单株叶面积和千粒重随氮肥水平提高呈增加趋势。在150~450 kg hm^-2的施氮水平范围,随着氮肥水平的提高,各年代品种增产效果不明显。各主要指标在年代、密度和氮肥水平之间存在显著的互作效应。对照东北玉米现有的品种特性、种植密度和施肥现状表明,选育耐密品种和实施密植抗倒栽培的增产潜力大,在现在的施肥水平上进一步提高种植密度是东北春玉米高产增效耕作栽培的技术创新方向。     

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。     

1970-2000年代玉米单交种的遗传产量增益分析方法的比较

以田间试验为基础, 对直接种植法的不同方法进行分析, 以期找到适合我国的评估方法, 为遗传产量增益的研究提供理论支持。以1970s–2000s期间大面积推广的杂交种为材料, 分别于2005–2006年(试验1)以及2007–2008年(试验2)在新疆农业科学院和北京顺义试验基地进行。每个试验设置3种密度。依据1970年代单交种在3.0万株 hm^-2密度下的产量与2000年代的单交种在6.0万株 hm^-2密度下的年均单位面积的产量差异, 计算得到1970s–2000s期间我国玉米遗传产量年增益速率为94.7 kg hm^-2。在7.5万株 hm^-2密度下, 2000年代单交种较1970年代单交种的产量增值是遗传因素作用的结果。1970年代单交种在1.5万株hm^-2密度下的产量与2000年代单交种在7.5万株 hm^-2密度下的产量差值是育种与栽培共同作用的结果。由二者的比值得到育种对总产量增益的贡献率为52.9%。Duvick的直接种植法适用于我国评估遗传产量增益速率, Tollnaar的试验设置方法适用于评估我国玉米遗传贡献率。     

东北特早熟棉区不同群体棉花氮临界浓度稀释模型的建立初探

 选用辽棉19号（生育期125 d）和新棉33B（生育期135 d）为材料,于2009年在东北特早熟棉区（辽宁辽阳,41°26'N,123°14'E）设置棉花种植密度（7.50万,9.75万,12.00万株·hm^-2）和施氮量（0,120,240,360,480 kg·hm^-2）试验,研究不同种植密度下棉花氮临界浓度的变化并建立东北特早熟棉区不同群体棉花氮临界浓度稀释模型。结果表明：不同种植密度下棉花氮临界浓度与地上部最大生物量间均符合幂函数关系（N=aW^-b）,模型参数 a ,b 值在不同种植密度下存在差异。同一品种生产相同生物量的需氮量随种植密度的增加而增大,而同一密度下生产相同的生物量新棉33B的氮素吸收量高于辽棉19号。基于氮临界浓度稀释条件下的异速生长参数,氮素营养指数以及动态氮素临界累积量等指标得到的东北特早熟棉区不同群体适宜施氮量的结果一致,表明9.75万株·hm^-2密度下240 kg·hm^-2施氮量为东北特早熟棉区最佳种植密度和施氮量。     

不同密度对棉花根系生长与分布的影响

 利用根钻挖掘法研究了大田条件下6个种植密度对棉花根系生长分布的影响。结果表明：1.5万～8.7万株·hm^-2密度水平根干物质质量密度、根长密度在吐絮之前持续增加,而10.5万株·hm^-2处理在盛铃期后出现下降。在盛蕾期至初花期,棉花根干物质质量密度、根长密度均随种植密度的增加而增大;在盛花期至吐絮初期,根干物质质量密度以3.3万株·hm-2处理最高,3.3万～10.5万株·hm^-2处理根长密度显著高于1.5万株·hm^-2。根系垂直分布结果表明,0～30 cm土层内的根干物质质量和根长分别占所测土体中根量的67.80%～97.44%和54.01%～93.33%。低密度处理（1.5万株·hm^-2、3.3万株·hm^-2）的浅层（0～20 cm）根干物质质量密度和根长密度在盛蕾期均低于其它处理,深层（30～60 cm）根干物质质量密度和根长密度在初花期至盛铃期低于其它处理。吐絮初期,各密度处理根长密度在深层土壤有显著差异。     

多分蘖玉米分蘖发生规律及密度和播期的影响

本论文以不同类型玉米品种为试验材料,设置不同种植密度和播期,旨在研究多分蘖玉米的分蘖发生规律及其调控。结果表明,玉米各级分蘖与主茎叶片有同伸关系,一级分蘖数(n)与主茎叶龄(N)呈n=N-3对应关系,二级分蘖与一级分蘖也符合上述对应关系。不同类型玉米品种分蘖能力差异显著,墨西哥玉米(MXG)分蘖能力最强,最大分蘖数可达25~40个,科多4号(KD4)达2~4个,五岳97-1 (WY97-1)为1~2个,郑单958 (ZD958)一般无分蘖。玉米分蘖能力受播期、密度影响,高光热、低密度有利于分蘖发生,随播期推迟,从出苗到出现分蘖的时间缩短,分蘖出叶速度加快,最大分蘖数增加;在45 000株 hm^-2种植密度下,4月25日和6月25日播种的KD4最大分蘖数分别为3.50和4.00个,最终分蘖数分别为2.33和2.00个,分蘖消亡率(消亡分蘖数/最大分蘖数)分别为33.4%和50.0%,在30 000株 hm^-2和60 000株 hm^-2种植密度下具有同样变化趋势。随密度增加,分蘖出现时间推迟,出苗后相同天数对应分蘖叶龄减小,相同主茎叶龄对应分蘖数减少,最大分蘖数和最终分蘖数降低,分蘖消亡率增加;4月25日播种,密度为30 000、45 000和60 000株 hm^-2下,KD4的最大分蘖数分别为3.80、3.50和3.22个,最终分蘖数分别为3.00、2.33和1.67个,分蘖消亡率分别为21.05%、33.43%和48.14%,6月25日播种处理具有相同变化趋势。     

种植密度、氮肥和水分胁迫对玉米产量形成的影响

为阐明种植密度、氮肥和水分胁迫对不同玉米品种产量形成的影响,选用6个玉米品种,在两种密度(45 000株 hm^-2和75 000株 hm^-2)、两种施氮水平(纯氮112.5 kg hm^-2和337.5 kg hm^-2)和两种水分(前期干旱控水和正常灌水)处理下进行大田试验,调查玉米源库性状的主要生理参数和籽粒产量。结果表明,在环境压力较小时(低密度、高氮和正常灌水),玉米品种间籽粒产量、源性状(叶面积指数、穗位叶净光合速率和群体源供应能力)、库性状(群体库容量)、源库协调性状(群体库源比值、籽粒灌浆速率和收获指数)以及成熟期干物质积累量和吐丝期至成熟期干物质积累量差异较小,而逆境胁迫下(高密度、低氮和干旱),差异较大。环境压力较大时(高密度、低氮和干旱),叶面积指数、群体源供应能力、成熟期干物质积累量、吐丝期至成熟期干物质积累量、群体库容量和收获指数与籽粒产量呈显著或极显著正相关。由此说明,在玉米品种产量改良中要强化逆境人工选择,以适应自然选择,改善玉米品种逆境下的群体源库性状,增强吐丝期至成熟期叶片的光合生产效率,强源促库,提高逆境下的生产能力和适应性。     

密植对不同玉米品种产量性能的影响及其耐密性分析

提高种植密度是玉米高产的重要措施之一,并且群体密度对冠层光合特性与产量有重要影响,为阐明不同基因型玉米品种的耐密性,本研究以先玉335、郑单958、吉单209为供试品种,设置60 000株 hm^-2、75 000株 hm^-2、90 000株 hm^-2、105 000株 hm^-2 4种密度处理,测定并计算6个生育期的叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、净同化率(NAR)以及产量性能参数平均叶面积指数(MLAI)、平均净同化率(MNAR)、收获指数(HI)、单位面积穗数(EN)、单穗粒数(GN)、千粒重(GW),并结合产量性能参数的变化对各品种进行耐密性分析。结果表明,不同品种产量性能参数对密度胁迫的反应相同,MLAI、EN与密度呈显著正相关,MNAR、HI、GN、GW与密度呈显著负相关;各品种产量对密度的响应呈一元二次方程关系,并具有良好的相关性;在试验密度范围内,品种耐密性表现以先玉335最好、郑单958次之,吉单209较差,其中,先玉335的适宜密度范围为90 000~105 000株 hm^-2,郑单958与吉单209的适宜密度范围为75 000~90 000株 hm^-2。     

共生期与种植密度对棉田套播油菜生长及产量的影响

为探讨共生期和密度对棉田套播油菜生长和产量的影响, 设置3个共生期: 棉油共生10 d (T10)、20 d (T20)和30 d (T30)及4个种植密度 30 (D1)、45 (D2)、60 (D3)和75万株 hm^–2 (D4)裂区试验。结果表明: (1)同一密度下, 延长共生期, 越冬期、蕾薹期和花期绿叶数、叶面积指数均增加, 促进了根系及地上部干物质累积, 根冠比、株高、根茎粗增加, 茎秆酸不溶木质素和总木质素含量下降, 可溶性糖、半纤维素和纤维素含量升高。油菜根倒角度虽增加, 但茎倒角度、总倒伏角度减小, 油菜单株和群体产量均增加, 以T30D2群体产量最高。(2)密度对油菜生长和产量的影响因共生期不同存在差异。相同共生期处理下, 随密度增加, 单株绿叶数减少, 根系干物质、地上部干物质累积量降低, 单株产量降低。T30条件下, 叶面积指数(LAI)随密度增加呈先增后减的趋势, 在D3密度时, LAI最大; 在T20、T10条件下, LAI则随密度增加而增加。群体产量与LAI变化趋势一致。在T30、T20处理下, 茎倒角度随密度增加呈先降后增趋势, 在T10处理下, 则逐渐增加, 与茎秆纤维素含量变化趋势相反, 两试点均为T30D3田间总倒伏角度最小。(3)武穴及天门试点棉田套播油菜产量所要求的共生期及密度最优配置分别为29.8 d、48.8万株 hm^–2, 29.7 d、57.6万株 hm^–2; 在此配置下, 两试点油菜产量理论值分别为3243.0、3082.8 kg hm^–2, 与当地棉田套播油菜常用栽培模式(共生期15 d, 密度15.0~22.5万株 hm^–2, 产量约2625 kg hm^–2)相比, 可实现增产23.5%、17.4%。     

种植密度和行距配置对超高产夏玉米群体光合特性的影响

在67 500株 hm^-2、90 000株hm^-2和112 500株hm^-2等3个种植密度条件下,研究了密度和行距配置对超高产夏玉米品种登海701产量和群体光合特性的影响。结果表明,随密度增加,籽粒产量、叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)上层截获率、群体光合(CAP)和群体呼吸(CR)、干物质积累量均提高;而叶绿素含量、穗位叶层和下层PAR截获率则降低。在67 500株 hm^-2下,宽窄行与等行距处理相比无显著优势。但在90 000株 hm^-2和112 500株 hm^-2密度下,80 cm+40 cm行距处理的产量、叶面积指数(LAI)、叶绿素含量、穗位叶层的PAR截获率、花后群体光合速率(CAP)平均值均显著高于其他行距处理(等行距、70 cm+50 cm和90 cm+30 cm);而群体呼吸速率与光合速率的比值(CR/TCAP)则显著低于其他行距处理。说明在较高密度条件下,80 cm+40 cm的宽窄行配置有助于扩大光合面积、增加穗位叶层的光合有效辐射、提高群体光合速率、减少群体呼吸消耗,从而提高籽粒产量。     

种植密度对棉籽生物量和脂肪与蛋白质含量的影响

以科棉1号和美棉33B为材料,2008年在江苏南京(118o50′E,32o02′N,长江流域下游棉区)和河南安阳(114°13′E,36°04′N,黄河流域黄淮棉区)设置密度试验,研究种植密度对棉籽生物量和脂肪与蛋白质含量的影响。结果表明,不同种植密度条件下,棉籽生物量和脂肪含量的变化过程均符合Logistic生长曲线。随种植密度的增大,籽指和脂肪含量降低,且存在显著的线性负相关关系。而各密度处理棉籽蛋白质含量的变化过程均近似于V字型,随种植密度的增大,棉籽蛋白质含量呈开口向下的抛物线变化趋势,南京、安阳试点分别以每公顷3.3和5.1万株密度处理的棉籽蛋白质含量最高。品种、生态点和开花期对棉籽生物量和脂肪与蛋白质含量的形成动态及其对种植密度的响应趋势没有明显影响。不同种植密度对棉籽生物量和脂肪与蛋白质含量的影响与群体冠层光照条件变化密切相关。稀植强光有利于提高棉籽生物量和脂肪含量,而过高和过低密度均不利于棉籽蛋白质的合成与累积。     

内蒙古平原灌区高产春玉米(15 t hm-2以上)产量性能及增产途径

针对内蒙古平原灌区春玉米高产(15 t hm^-2以上)群体产量进一步提高难度大,产量挖潜途径不明确的问题,采用产量构成因素分析与产量性能参数分析相互验证的方法,在4年52点次高产(15 t hm^-2以上)群体产量构成因素分析的基础上,设计不同品种密度试验,研究增密对不同品种群体产量性能的影响,明确不同类型玉米品种的增产途径和栽培调控的主攻方向。结果表明,穗数和穗粒数是决定高产(15 t hm^-2以上)群体产量的主要因素。实现15 t hm^-2以上群体的产量结构为：穗数(7.08~9.60)×10⁴穗,穗粒数477~654粒,千粒重324.7~388.7 g,穗粒重168.9~234.0 g。其合理群体结构衡量指标是LAI_max在6.5以上,平均LAI在5左右,收获期LAI在3.5以上。高秆大穗型品种理想的产量结构是：67 500~75 000穗 hm^-2,每穗610~640粒,千粒重380 g左右,单穗粒重220~240 g,产量大于15 t hm^-2;株高适中的中小穗型品种,理想产量结构是： 75 000~97 500穗 hm^-2,每穗520~600粒,千粒重340~355 g,单穗粒重180~220 g,产量在16.5 t hm^-2以上。密度增加促进平均作物生长率(MCGR)和单位面积总籽粒数(TGN)的增加进而提高产量,但增密后平均净同化率(MNAR)降低导致穗粒数显著降低并限制了TGN的提高潜力。通过增密为主的结构性挖潜,使得群体功能的增益大于个体生产性能的降低,实现高产(15 t hm^-2以上),属于“得失性补偿增产”;在优化群体结构的基础上,提高个体生产能力,突破个体库容降低的限制,进行功能性挖潜,实现群体结构和个体功能协同增益的“差异性补偿增产”,是产量进一步提高的重要途径。     

乙矮合剂对不同密度夏玉米花粒期叶片氮素同化与早衰的影响

为探讨乙矮合剂调控夏玉米氮素同化和防止后期早衰的生理机制,为建立华北夏玉米区密植高产稳产化学调控技术提供理论依据,2013—2014年在中国农业科学院新乡试验站,以中单909和浚单20为材料,设置乙矮合剂(ECK)和密度梯度处理,研究密度梯度对花后玉米穗位叶氮同化特征和早衰的影响,以及ECK的化学调控效应。结果表明,灌浆期(花后0~40 d),穗位叶硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酰胺合成酶(GS)活性随密度增加而显著下降;灌浆后期(花后30~40 d),谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性随种植密度增加而显著降低。穗位叶叶绿素相对含量、可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量在灌浆中后期(花后20~40 d)随种植密度增加而显著降低;两品种产量在7.5万株hm–2密度达最大值,7.5~10.5万株hm–2密度群体产量下降,高密群体易发生早衰。ECK处理显著提高了各密度群体灌浆中后期(花后20~40 d)穗位叶NR活性、GS活性、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量和叶绿素含量;显著提高了高密群体(7.5~10.5万株hm–2)GOT活性和GPT活性;较高密群体下(7.5~10.5万株hm–2),中单909和浚单20较各自对照的增产幅度分别为5.59%~6.63%和6.73%~8.10%。ECK处理提高了高密群体夏玉米穗位叶片氮代谢关键酶活性及其产物含量,保证密植群体氮代谢正常进行,有效防止早衰及提高产量。综上所述,采用合理的种植密度并结合喷施乙矮合剂可作为华北夏玉米区高产栽培的重要技术措施。     

利用高光谱技术估测大豆育种材料的叶面积指数

叶面积指数(LAI)是反映田间作物长势及产量潜力的重要参数,规模化育种要求及时、快速、无损地获取大量育种材料的田间生长信息。本研究利用52份大豆品种(系)的2年田间试验,在盛花期(R2)、盛荚期(R4)及鼓粒初期(R5)测定大豆冠层反射光谱,同步测定大豆LAI和地上部生物量(ABM)。结果表明,不同生育期LAI与冠层光谱在可见光波段(426~710 nm)均表现显著负相关(P0.05),在近红外波段(748~1331 nm)均表现为显著正相关(P0.05)。根据文献已报道的植被指数与LAI的线性相关性分析,NDVI和RVI类型的植被指数能够较好地指示大豆LAI,进而在全光谱250~2500 nm范围内涵盖上述两种类型的植被指数,经对建立的大豆LAI线性与非线性模型综合评价,遴选出不同生育期敏感植被指数的最优估测模型。其中,R2期RVI(825,586)所建模型(y=0.03x1.83)、R4期RVI(763,606)所建模型(y=0.38e0.14x)及R5期RVI(744,580)所建模型(y=0.06x1.79)的预测表现最好,决定系数(R2)分别为0.677、0.639和0.664,相对标准误(RRMSE)均小于20%;模型验证的决定系数(R2*)分别为0.643、0.612和0.634,均根方误差(RRMSE*)约20%。进而发现针对LAI和ABM的RVI共性核心波段组合为R2期的825 nm和586 nm、R4期的763 nm和606 nm以及R5期的744 nm和580 nm。本研究结果可望为大豆规模化育种中获取大量不设重复试验材料的田间长势信息提供快速无损预测的技术支持。