超高产与普通玉米叶片生长动态变化比较研究

对不同密度下2个超高产玉米品种(先玉335、郑单958)与2个普通玉米品种(长城799、通吉100)的叶片生长动态生理指标进行观测,比较超高产玉米与普通玉米不同生育时期叶片的生长变化规律及差异。试验结果表明:4个玉米品种每株能生长出多少叶片是由其遗传型决定的,不同密度对其分化出叶片数量的稳定性,并无重大影响。超高产玉米的叶片数量,出叶速度和叶面积指数要略高于普通型玉米。     

超高产春玉米干物质及养分积累与转运特征

以金山27为供试品种,设超高产栽培（SHY）和普通高产栽培（CK）2个处理,通过2009年、2010年2年的田间试验,研究了超高产春玉米干物质及氮、磷、钾养分积累与转运特征。结果表明,超高产栽培下春玉米单位面积干物质积累量极显著高于普通高产栽培,尤以吐丝后为甚,吐丝后干物质积累率较普通高产栽培高4.5%（2009）和3.2%（2010）,干物质积累对产量的贡献率较普通高产栽培高8.5%（2009）和3.9%（2010）。超高产栽培春玉米营养器官干物质转运率为15.1%（2009）和14.9%（2010）,转运量对产量贡献率为16.6%（2009）和18.5%（2010）,确保了协调的源库关系。超高产栽培植株吐丝后氮、磷、钾的积累率及其对子粒贡献率均显著高于普通高产栽培,其中,氮积累对子粒贡献较普通高产栽培高30.0%（2009）和16.3%（2010）,磷积累对子粒贡献较普通高产栽培高10.8%（2009）和6.0%（2010）,钾积累对子粒贡献较普通高产栽培高7.9%（2009）和8.2%（2010）,在生育后期保持了较强的养分吸收能力。超高产栽培玉米茎鞘中氮、磷转运率均高于普通高产栽培,叶片中氮、钾转运率低于普通高产栽培。其中,超高产栽培玉米叶片氮的转运率为41.0%（2009）和42.9%（2010）,对子粒氮的贡献率小于普通高产栽培,超高产栽培使叶片在玉米生育后期维持了较高的光合能力。     

不同生育期水分胁迫对夏玉米叶片光合生理特性的影响

以苏玉20和郑单958为材料,采用盆栽控水试验,设置干旱、水涝和对照3个处理,研究不同水分胁迫条件对两个夏玉米品种关键生育期（拔节期和抽雄期）光合生理特性的影响。结果表明：（1）干旱和水涝均会降低夏玉米的叶片绿色度值（SPAD）、净光合速率（NPn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）,增加叶片胞间CO2浓度（Ci）。（2）两个夏玉米品种抽雄期对水分的敏感程度高于拔节期,且对水涝的敏感程度大于干旱。（3）两个夏玉米品种对水分逆境胁迫的抗性相比,苏玉20与郑单958的抗旱性相同,而苏玉20的抗涝性小于郑单958。研究结果可为探明不同种植区夏玉米水分抗逆性研究提供理论依据。     

超高产夏玉米根系时空分布特性

比较不同产量水平夏玉米品种根系时空分布的差异,探讨超高产夏玉米品种的根系时空分布特性,为制定高产栽培管理措施提供依据。以超高产夏玉米品种登海661（DH661）为试材,普通品种郑单958（ZD958）为对照,在大田条件下采用土壤剖面取样方法研究了超高产夏玉米DH661与ZD958根系时空分布的差异。在整个生育时期,超高产夏玉米DH661根系干重、根系TTC还原强度、根系TTC还原总量、根系总吸收面积及活跃吸收面积均显著高于ZD958（P0.05）,且抽雄后DH661根系干重、吸收面积及活跃吸收面积在60200 cm土壤深层中所占比例显著高于ZD958（P0.05）,表明DH661的根系在土壤深层分布多,与土壤接触的有效面积大,生育后期仍保持较高的根系活力,对养分的吸收转运能力强。超高产夏玉米DH661具有发达的根系,且土壤深层根系数量多,根系活力高,有利于吸收深层土壤中较多的水分和养分。与土壤接触的有效面积大,对养分吸收转运能力强,有利于根系获得较多的营养物质,促进地上部光合性能的提高,为地上部籽粒的充实提供保障。     

半干旱地区不同年代冬小麦品种根系生长和水分利用效率对种植密度的响应

优良的品种与科学合理的种植密度是提高小麦产量的基础。试验以3个不同年代在黄土高原半干旱地区大面积推广的冬小麦品种为试验材料,设置了3个种植密度（100万株/hm²、250万株/hm²、350万株/hm²）,通过田间小区实验研究了种植密度对其根系生长,产量及其水分利用效率的影响。结果表明:不同年代冬小麦品种的根系生长,水分利用效率及其产量对种植密度的响应不同。1960s品种（丰产3号）的根系生长、产量及水分利用效率随种植密度的增加而降低;1980s品种（小偃6号）在中密度时根系生长,产量及水分利用效率最大,低密度次之,高密度最小;现代品种（长旱58）根系生长,产量及水分利用效率随种植密度的增加而提高。在本实验条件下,现代品种较前品种的最高水分利用效率和最高产量均显著增加,而相应的根重密度和根长密度却显著降低。这表明在黄土高原半干旱地区小麦品种更替过程中,小麦的根系生长可能存在对其产量和水分利用效率不利的冗余,只不过这种根系生长的冗余随品种的更替而降低,并因此提高了其水分利用效率和产量。     

水分和CO2对玉米光合性能及水分利用率的影响

利用环境生长室探讨不同CO₂浓度和土壤水分亏缺处理下玉米植株生物量、气孔形态与分布特征、叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数等生长及生理指标的变化规律。以‘郑单958’ 玉米品种为试材,利用环境生长室设置2个CO₂浓度和4个土壤水分梯度对玉米进行CO₂浓度和水分处理。结果表明：1）不同程度土壤水分亏缺均显著降低玉米地上生物量（P<0.05）,但CO₂浓度升高增加了轻度水分亏缺条件下玉米地上生物量（P<0.01）和总生物量（P<0.01）。2）大气CO₂浓度升高导致轻度和中度水分亏缺条件下玉米的净光合速率（P_n）分别提高15.8%（P<0.05）和25.7%（P=0.001）,而CO₂浓度升高却降低了玉米叶片蒸腾速率（P<0.001）和气孔导度（P<0.001）,最终导致玉米瞬时水分利用效率均显著提高（P<0.001）。3）不同水分处理对玉米叶片气孔密度和单个气孔形态特征均造成显著影响（P<0.01）。因此,大气CO₂浓度升高可以增加轻度水分亏缺条件下玉米叶片氮含量、叶片非结构性碳水化合物含量和光合电子传递速率,从而提高玉米植株的生物量累积以及叶片碳同化能力和水分利用效率。研究结果将为深入理解气候变化背景下玉米对大气CO₂浓度升高和土壤水分亏缺的生理生态响应机制提供科学依据。     

不同耐密性玉米品种的根系生长及其对种植密度的响应

根系形态和分布对土壤中养分和水分的吸收有重要影响。增加耐密性是现代玉米（Zea may L.）育种的主要方向,而耐密性与根系的关系尚了解不多。本文以70年代主推的2个不耐密型品种（中单2号与丹玉13）和2个当代耐密型现代品种（先玉335和郑单958）为材料,将田间试验和室内水培试验相结合,在3个密度水平下,研究了不同耐密性玉米品种的根系差异及其对种植密度的响应。结果表明,目前推广的耐密型品种的根系要小于不耐密的老品种。不同耐密性品种之间的差异主要表现在040 cm。随着密度的增加,根显著变小、变细。密度主要降低020 cm土层中的根系生长,对深层根系影响较小。先玉335和中单2的根系长度对密度的反应较弱,郑单958和丹玉13较强。这说明先玉335主要依靠其小根系适应高密度,而郑单958既依靠较小的根系,同时依靠较高的根系反应性适应高密度。     

施氮水平对超高产夏玉米籽粒及植株形态学特征的影响

氮肥是夏玉米高产的先决条件,为明确不同施氮水平对超高产夏玉米（13500 kg/hm2）籽粒及植株形态学特征的影响,以苏玉30、 苏玉20、 苏玉29三个玉米品种为材料,连续4年、 在6 个施氮水平（0、 360、 405、 450、 495、 540 kg/hm2）上,对成熟期玉米籽粒及植株的形态学特征进行了统计分析。结果表明,密植条件（82500 plant/hm2）下,产量与施氮水平呈抛物线关系, 三个品种均在 450 kg/hm2 施氮水平下产量最高,分别为13798、 14531、 16787 kg/hm2。适宜的施氮水平（450 kg/hm2）可显著增加穗粒重、 粒长、 粒宽及棒三叶叶夹角角度,增大茎秆第一、 二、 三节间长度及茎粗,缩短果穗位三节间（第七、 八、 九节间）的长度。氮肥水平对籽粒厚度影响不显著。产量和茎粗与第一、 二、 三节间长度分别表现为极显著、 显著正相关关系,与第七节间长度分别表现为显著、 极显著负相关关系,而二者与其他节间长度关系不显著。因此, 育种上可选育粒长和粒宽较大的品种作为玉米超高产育种的方向; 生产上可在第一、 二、 三、 七节间伸长的关键时期, 通过氮肥运筹调节其节间长度,达到扩库、 强源、 畅流的目的,最终建立玉米的超高产群体。     

超高产冬小麦对钾的吸收、积累和分配

为明确超高产（9000 kg/hm2左右）冬小麦的钾营养特点和为确定施钾技术提供理论依据, 20042005年、 20052006年通过田间试验在2个小麦生长季分别种植4个品种,在小麦生长的各生育时期取植株样品,分析不同器官钾的浓度。结果表明,小麦全生育期地上部不同器官中钾（K2O）浓度为0.21%~3.84%（干重）。各器官均是在形成初期或早期含钾量最高,之后直到成熟期都在不同程度地下降。各生育时期钾浓度最高的器官随生长中心转移而更替。在所有器官中,开花前叶片中钾的积累量和分配率最高,其中拔节前钾在叶片中的分配率达50%或以上; 开花后茎秆中钾的积累量和分配率最高,成熟期钾在茎秆中的分配率达35.6%~45.3%。同一年份不同品种各器官的钾浓度及全生育期钾的总积累量有一定差异,但差异不显著,表明产量在9000 kg/hm2左右的不同品种具有相似的钾素营养特性。小麦植株对钾的总积累量在开花期达到最高值为181.7~230.7 kg/hm2,每生产100 kg籽粒需吸收钾2.0~2.6 kg,钾生产效率为35.36~55.58 kg/kg。小麦对钾的吸收以生育中期（起身至开花）最高,前期（出苗至起身）次之,后期（开花至成熟）为负积累。根据本研究小麦钾素的营养特点,在小麦秸秆还田基础上,9000 kg/hm2左右超高产小麦的钾肥施用量应不低于K2O 90 kg/hm2。     

不同降水年型下旱地玉米产量性状对种植密度和品种的响应

旱地玉米生产受降水分布影响,产量在不同降水年型之间波动较大。为探究种植密度和品种对不同降水年型旱地玉米产量性状的影响,设置4个密度（52 500、67 500、82 500和97 500株/hm2）处理,以豫玉22、郑单958和先玉335为供试品种,于2013-2018年连续定位测定收获期产量性状。结果表明,旱地玉米穗长和穗粗随种植密度增加而下降,秃尖长则呈上升趋势。不同降水年型,穗长、穗粗差异显著（P<0.05）,总体表现为丰水年≥平水年>干旱年,秃尖长则呈相反变化趋势。降水年型显著影响旱地玉米产量,平水年和丰水年显著高于干旱年（P<0.05）,且平水年和丰水年产量稳定性更高。种植密度显著影响玉米产量性状,单位面积穗数与种植密度呈显著正相关关系（P<0.05）,而穗粒数和千粒质量与密度呈显著负相关（P<0.05）。种植密度和品种类型对产量的影响达到显著水平（P<0.05）,但不同品种产量对密度的响应不同,豫玉22适宜种植密度为52 500～67 500株/hm2,郑单958和先玉335适宜密度范围为67 500～82 500 株/hm2,且郑单958和先玉335产量稳定性更高。相关性分析表明,在干旱年,无论在任何密度条件下,单位面积穗数和穗粒数是影响产量的最主要因素;在平水年和丰水年,低密度（52 500株/hm2）条件下单位面积穗数是影响产量的主要因素,而在高密度（97 500株/hm2）条件下,百粒质量是影响产量的主要因素。综上所述,从产量效益的角度考虑,较高种植密度（67 500～82 500株/hm2）结合耐密品种（郑单958和先玉335）是适宜于旱地玉米的最佳种植模式。该研究结果可为旱地有限降水的高效利用和玉米高产稳产提供理论依据。     

氟污染对玉米幼苗生长及生理特性的影响

为探讨氟污染对农作物的影响,以玉米为供试材料,采用砂基培养的方法,研究了不同浓度的氟（F）对玉米幼苗形态、生物量、光合参数、叶绿素含量、抗氧化酶活力以及丙二醛含量的影响。结果表明,与对照相比,低浓度 F（≤0.25 mmol·L^-1）对玉米幼苗生长无明显抑制现象;随着溶液中F浓度的增加,玉米幼苗生长显著受到抑制,叶长、株高生长变慢,叶面积减小;根系和地上部干物质积累下降;叶片中叶绿素合成受阻,光合速率降低;同时丙二醛（MDA）含量增加;过氧化物酶（POD）活性明显升高,而超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均表现出一定的下降趋势。说明氟的存在不利于植物的正常生长,研究结果还为进一步揭示氟污染机理以及氟污染的综合治理提供了理论依据。     

土壤干湿交替对玉米生长速度及其耗水量的影响

在盆栽条件下研究了干湿交替对玉米生长速率、叶片水势、渗透势、气孔导度、相对生长速率和耗水量的影响。结果表明玉米在3～7叶期经历土壤水分缓慢亏缺,再进行复水的干湿交替后玉米叶片渗透调节能力明显增加,叶片生长表现出补偿效应,每次干湿交替后生长速率迅速下降的叶水势趋于下降,气孔导度对土壤水分变化非常敏感,并在干旱—复水过程中具有后效作用,蒸腾耗水量随干—湿交替而具有下降趋势,初步证明可在节水灌溉条件下人为控制不同生育时期的供水时间形成干湿交替,促进渗透调节能力增强和补偿生长来实现作物高产、高效、优质的目的     

玉米抗玉米蚜种质的鉴定与抗性位点的定位分析

玉米蚜是世界性的玉米害虫,利用玉米自身的抗性是控制玉米蚜虫危害的重要途径。为培育抗蚜新品种,提高玉米的抗性,首先需要鉴定筛选抗性种质,明确其抗性遗传模式,发掘抗性基因。本研究首先对新收集的国内外玉米种质资源进行抗玉米蚜鉴定,然后采用分离群体分组分析与高通量测序技术相结合的方法,对鉴定出的高抗蚜玉米自交系携带的抗性位点进行了定位分析。结果表明,在98份玉米种质资源中有5份表现高抗玉米蚜,其中高抗蚜自交系32t33的抗蚜性受多基因控制,表现数量遗传特征,测序分析在第3、第5染色体上获得了2个与抗蚜性状关联的区域,其大小分别为19.66和6.34 Mb,并在关联区域初步筛选出5个抗蚜候选基因。本研究结果丰富了玉米的抗蚜基因资源,为最终分离出抗性基因、明确抗蚜的遗传机制和培育抗蚜品种奠定了基础。     

镉胁迫对玉米光合特性的影响

在模拟光条件下,通过盆栽试验研究了外源镉胁迫对盆栽玉米光合特性的影响。结果表明,高浓度镉（100 mg·kg^-1）胁迫下玉米叶片叶绿素a、b及总叶绿素c含量明显减少,分别比对照CK下降了65.32%、54.95%、62.57%。镉浓度1、5、15、50 mg·kg^-1处理下叶片的叶绿素含量下降得少,Cha/Chb的比值降低较少。镉浓度15、50、100 mg·kg^-1胁迫下导致玉米叶片光合速率下降,光补偿点提高,光饱和点和表观量子效率降低,暗呼吸速率升高,较低浓度镉胁迫（1、5 mg·kg^-1）则提高光补偿点、光饱和点和表观量子效率,降低暗呼吸速率。     

紧凑型糯玉米种质资源的创制与评价

为创制紧凑型糯玉米种质,本研究以紧凑型普通玉米自交系郑58为供体亲本,以平展型糯玉米自交系通759为轮回亲本,通过标记辅助回交结合叶夹角表型选择的方法,转移玉米叶夹角主效QTL(qLA5)有利等位基因,创制了29份紧凑型BC2F2单株.48个标记背景选择及高密度下株型、抗逆性、产量、品质等18个性状综合鉴定,筛选出株型...     

干旱及复水对玉米叶片光合特性的影响

盆栽条件下,以玉米品种户单4号为材料,设正常供水(CK)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)三个水分处理,研究了拔节期和孕穗期水分胁迫及复水对玉米叶片光合、叶绿素荧光的影响,以期为玉米补偿机制的阐明提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫使叶水势(ψleaf)降低,复水后拔节期重度胁迫叶水势迅速恢复并超过对照,而孕穗期则恢复缓慢;(2)拔节期和孕穗期重度胁迫降低了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光化学猝灭系数(qP),但复水5d后可基本恢复至对照;Ci最低,气孔限制值(Ls)较对照分别增加了6.85%,9.52%,Fv/Fm值分别降低了1.72%和0.61%,表明气孔限制是Pn降低的主要原因;(3)拔节期重度胁迫叶的水分利用效率(WUE)高于对照,表现出补偿效应;孕穗期干旱胁迫下WUE表现为:MS>CK>SS,在复水第一天达最大值,随后趋于降低。说明拔节期和孕穗期光合特性变化存在差异性。     

不同土壤水分条件下玉米叶片/冠层气孔导度的光谱监测模型

通过玉米水分控制试验,测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等,以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明：玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升,但叶片气孔导度（Gs）、叶面积指数（LAI）、比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）随着土壤水分的下降而降低;玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系（P〈0.01）,且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果,而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度,为大面积作物气孔导度估算奠定基础。     

玉米生长指标对土壤外源铜镍毒害的敏感性比较研究

在重金属污染土壤的生态风险评价中,评价指标的确定至关重要,为此在田间试验条件下研究了不同添加水平的Cu和Ni（0、50、100、200、400、800、1600、3200mg·kg^-1）对玉米的毒害效应,并比较了玉米生长指标对Cu和Ni毒害的敏感性。结果表明,在相同的添加水平下Ni对玉米的毒害高于Cu;对Cu和Ni而言,苗期各项指标的敏感性依次为叶面积〉株高〉出苗率或可见叶数。与其他指标相比,叶面积是判别Cu和Ni污染最敏感的指标。苗期的株高、成熟期籽粒和秸秆的干重,这3项指标的敏感性接近,是较为敏感的指标,而出苗率和可见叶数与其他指标相比敏感性较差。因此,苗期株高和叶面积可以作为Cu或Ni毒害的评价指标。同时,两茬玉米的研究结果表明,土壤中的Cu对两茬玉米毒害的差异不显著,而土壤中的Ni对两茬玉米毒害的差异显著,说明Ni在石灰性土壤中的老化效应明显。     

玉米矮花叶病研究进展

玉米矮花叶病（maize dwarf mosaic virus,MDMV）是世界上玉米产区普遍发生的病毒病害之一。白20世纪90年代以来,我国玉米矮花叶病发生严重,山西、甘肃、山东、河北以及北京等省市先后大流行,造成了巨大的农业经济损失。在我国玉米产区造成危害的主要是该病毒的B株系,主要借蚜虫传播和种子传播;在玉米矮花叶病的防治中,种植抗病品种,并辅以合理的栽培管理,可有效防止MDMV。本文主要综述玉米矮花叶病病毒的理化特性、玉米矮花叶病的发生危害、病原及其传播方式、发病条件、流行与防治、品种（自交系）抗性、抗性鉴定、抗性遗传及其抗病基因工程研究等方面的研究进展,以期为以后玉米矮花叶病的有效防治提供一定的参考。