不同年代玉米品种氮素利用效率与其根系特征的关系

【目的】玉米品种根系构型及解剖结构决定着其氮素利用的效率。研究不同年代推广的玉米品种根系构型与解剖结构的演进规律,可为选育高产氮素高效利用型玉米新品种提供理论依据。 【方法】以20世纪80年代至今推广的8个玉米品种掖单13号（YD13）、农大108（ND108）、郑单958（ZD958）、先玉335（XY335）、京科968（JK968）、中单909（ZD909）、登海605（DH605）、登海618（DH618）为试验材料,进行大田和土柱栽培两种试验。大田试验施氮量为N 236.25 kg/hm2和不施氮,土柱试验为N 4.5和1.5 g/plant,定期取样测定根系相关指标、干物质及氮素积累与分配。 【结果】近代玉米品种籽粒产量和氮素积累量均显著高于早期品种,高氮处理2000's以后品种（JK968、ZD909、DH605、DH618）较之前的4个品种分别增加14.7%和11.7%,低氮条件下分别增加16.1%和20.6%;高氮处理,1990's玉米品种ND108、ZD958根系干重较1980's品种YD13平均减少54.2%,2000's以后的品种JK968、ZD909、DH605、DH618较1990's玉米品种平均增加23.2%,但仍少于YD13;次生胚根数目随品种更替呈现逐渐增加趋势;根系皮层通气组织（RCA）占根系横截面积的比例随品种更替呈现增加趋势,而根系皮层细胞层数（CCFN）和细胞大小（CCS）虽有差异,但并无明显变化趋势;2000's以后品种D95（95%的根系干重所达到的土层深度）较之前品种增加23.7%,表明近代品种根系下扎能力增强,在深层土壤中的根系分布比例增加。在同一氮素水平下,根干重、D95、RCA%与氮素积累量呈显著线性正相关,根系呼吸速率和氮素积累量呈显著线性负相关。 【结论】现代玉米品种的氮素吸收量与氮素利用效率显著高于早期品种,在低氮条件下优势更明显。随品种更替,次生胚根数目增多,利于玉米苗期的生长;根系总量呈现先减少后增加的趋势,根系下扎能力明显增强,深层土壤中根系显著增加。现代玉米品种根系RCA占根系横截面积比例显著增加,减少了根系呼吸消耗,有利于产量的提高。     

硫肥对玉米氮、磷、钾吸收利用影响的基因型差异

以我国夏玉米主产区的34个玉米基因型(6个自交系,4个特用玉米和24个杂交种)为试验材料,通过不同硫肥供应水平的大田试验,分析了硫肥对玉米氮、磷、钾吸收利用的影响.结果表明,施用硫肥促进了玉米对营养元素的吸收,植株氮、磷、钾的积累总量平均比未施用硫肥的对照分别增加6.07%、11.89%和19.31%,肥料利用效率提高.硫肥对氮、磷、钾吸收利用的影响不完全相同,并且存在明显的基因型差异施用硫肥后,自交系氮、磷、钾的收获指数和利用效率均有大幅度提高;杂交种的氮素收获指数和利用效率均有所提高,磷素利用效率下降,但是不同基因型的变化程度差异较大;另有17个杂交种的磷素收获指数降低,10个杂交种的钾素收获指数和14个杂交种的钾素利用效率降低.     

施氮量对超高产夏玉米产量及氮素吸收利用的影响

选用登海661（DH661）和郑单958（ZD958）为试验材料,研究了超高产条件下施氮量对夏玉米产量、氮素利用及其转运规律的影响。结果表明,随着施氮量的增加,子粒产量、植株氮素总积累量和氮肥利用率呈先增加后降低。施氮量为N 240～360 kg/hm2,DH661和ZD958产量分别达12172～15080 和12011～15360 kg/hm2;而氮素利用率和氮肥农学利用率,DH661分别为10.6～23.1%和11.5～13.6%,ZD958分别为24.1～28.6%和9.5～11.4%;植株氮素总积累量和氮肥利用率均达到最大。施N 240～360 kg/hm2,提高了营养器官中氮素转运量和花后氮素同化量,可以有效调控开花前氮素转运及花后直接同化,促进子粒氮素积累,提高产量。在本试验条件下,施 N 240～360 kg/hm2可提高氮肥利用率,实现玉米高产。     

干旱对不同玉米品种苗期根系生理生化特性的影响

以抗旱性不同的23个玉米品种为试材,用20％PEG溶液对幼苗进行模拟水分胁迫,研究了干旱胁迫下苗期根系生理生化特性的变化及其与品种抗旱性的关系。结果表明：苗期干旱导致根冠比和根系活力呈升高趋势,耐旱性品种升高幅度最大。苗期干旱,根系超氧化物歧化酶（SOD）活性升高,且耐旱性品种升高幅度大于中等耐旱和不耐旱品种;根系中MDA含量均增加,且耐旱玉米品种丙二醛（MDA）含量增量最小。本研究认为耐旱型玉米品种苗期根系在干旱胁迫下优势的内在机制是根系活力和清除活性氧的能力较强。     

玉米籽粒容重与产量和品质的相关分析

【目的】了解不同品种玉米籽粒容重的差异及其与产量和品质的关系。【方法】采用聚类分析、相关分析及通径分析的方法，对多个玉米品种籽粒的容重和产量、品质性状进行分析。【结果】将山东省最新审定的29个玉米品种划分为三类，高容重型（H-TW）、中容重型（M-TW）和低容重型（L-TW）。玉米容重的变异来源于基因型和试验地区，二者均达极显著水平。受基因型控制的籽粒形状是决定容重的重要因素，不同粒型之间容重差异显著，容重值排序是爆裂型>硬粒型>马齿型。施氮肥对玉米容重的影响不大，同一品种不同的施氮量处理之间玉米的容重差异不显著。相关分析表明，不同类型玉米籽粒容重与千粒重和产量均呈极显著的正相关。容重与蛋白质含量和淀粉总含量呈显著正相关，与粗脂肪含量呈负相关。通径分析指出赖氨酸含量对玉米容重起负作用，且由于决定系数最小（R（3）2=-0.05%），成为影响容重的主要限制因素，尤其是对蛋白质形成的限制，但对淀粉总含量的限制作用较小。【结论】提高玉米籽粒容重，应该首先着眼于籽粒总淀粉含量的提高。     

玉米籽粒淀粉积累及相关酶活性分析

【目的】分析玉米籽粒发育过程中灌浆速率、蔗糖代谢、淀粉积累及相关酶活性的变化,了解玉米籽粒淀粉积累的控制机理。【方法】以高淀粉玉米（费玉3号）和普通玉米（豫玉22）为材料,进行大田试验,采用比色法测定蔗糖含量,采用双波长法测定淀粉及其组分含量的变化动态,参照Douglas等的方法测定蔗糖合成酶（SS）活性,参照Nakamura等的方法测定腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）和去分支酶（DBE）的活性。【结果】灌浆速率、蔗糖含量、淀粉积累速率及SS、GBSS、SBE活性的高低均存在明显的基因型差异,授粉后10 d后,费玉3号上述指标均高于豫玉22。相关性分析表明,灌浆中后期SS活性与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率均呈（极）显著正相关;ADPGPPase、DBE活性与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率的相关性未达到显著水平;GBSS活性与直链淀粉积累速率呈极显著正相关,与籽粒灌浆速率相关性不显著;SBE活性与支链淀粉积累速率和籽粒灌浆速率呈极显著正相关。【结论】ADPGPPase和DBE不是影响玉米籽粒中淀粉积累的关键酶;SS是淀粉积累的限速因子;GBSS对直链淀粉积累起重要的调节作用;SBE对支链淀粉积累起关键作用。     

超高产夏玉米花粒期不同部位叶片衰老与抗氧化酶特性

为探讨超高产玉米叶源衰老特征, 揭示其抗氧化关键酶及膜脂过氧化特性, 为玉米衰老调控和高产栽培提供依据, 本研究在大田条件下, 以我国创高产纪录的夏玉米为例, 从单株水平上对高产纪录试验(EHYR)和普通生产田(MCFF)玉米叶片衰老及抗氧化酶特性比较表明, EHYR产量达19 349 kg hm^-2, 是MCFF的2.28倍。MCFF和EHYR叶片分别在开花后30 d和50 d进入速衰期, MCFF叶片衰老比EHYR提前20 d;速衰期EHYR叶面积降幅比MCFF低5.7%。EHYR在籽粒灌浆后期, 中上部叶片净光合速率较高, 可溶性蛋白含量明显高于MCFF, 而MDA含量则维持较低水平。在叶片衰老过程中, 自开花后20 d开始, EHYR上部和中部叶片SOD活性较高, 下部叶片则以SOD、POD和CAT三者活性较高;MCFF仅中部叶片POD和CAT活性较高。EHYR叶片衰老程度与CAT活性极显著负相关, MCFF叶片衰老与SOD和POD活性显著负相关, 且二者叶片衰老进程中SOD、POD、CAT的直接作用大于间接作用。与MCFF相比, EHYR叶片除具较高SOD和POD活性外, 在籽粒灌浆后期同时保持较高CAT活性和可溶性蛋白含量是降低膜脂过氧化程度, 延缓叶片衰老的重要原因。开花后20 d是EHYR与MCFF叶片衰老出现差异的生理临界点, 因而在此时期之前调控更有利于延缓衰老。     

我国主要玉米自交系叶片保绿性分析

对我国30份主要玉米自交系保绿性进行鉴定,结果表明:大部分自交系保绿性一般或较差,从供试材料中筛选出4份保绿性较强的玉米自交系178、沈3195、沈137和齐319,分别来源于旅大红骨类群(国内地方种质)和PB类群(国外引进种质),可用于改良类群内其他材料的保绿性.     

夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的影响

【目的】探明夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的调控作用,为生产中塑造高产高效根群结构,提高籽粒产量提供理论依据。【方法】以高产夏玉米品种郑单958和登海661为材料,采用土柱栽培方式,设置3个处理（不断根处理：CK,地下40 cm处断根：T-40,地下80 cm处断根：T-80）,于开花期进行断根,研究不同土层根系对地上部生长及产量形成的调控作用。【结果】0—40 cm土层根系对花后氮素积累和转运量影响最大,切断40 cm以下土层根系后植株吸收氮素能力显著降低,植株营养器官氮素向籽粒库的转运量增加。花后40 cm以下土层根系对叶片保绿性和光合性能影响显著,切断深层根系后玉米单株叶面积、叶绿素含量、净光合速率(Pn)和SOD活性显著降低,MDA含量升高,光合高值持续期缩短,单株生物量和籽粒产量显著下降;0—40 cm根系对产量影响最大,40—80 cm根系对穗粒数和千粒重有显著影响,80 cm以下土层根系对千粒重影响较为显著。【结论】高产栽培中促进根系下扎,保持深层根系活力可以防止玉米早衰,提高叶片光合能力和对氮素的吸收能力,有助于提高玉米单产。     

玉米叶片保绿度遗传主效应及其与环境互作的遗传分析

研究不同环境条件下玉米叶片保绿度性状的遗传主效应及其与环境互作效应;采用朱军提出的基因型×环境互作效应的加性-显性-母体效应遗传模型(ADM模型)分析方法;结果表明玉米叶片保绿度的遗传除了受制于基因的加性效应(VA)、母体效应(VD)遗传主效应外,还会明显受到显性效应×环境互作效应(VDE)的影响.组配杂交组合时根据各亲本的遗传效应预测值,选用遗传主效应表现良好以及在不同环境下互作效应表现正向较为稳定的优良亲本做母本,提高选择效果;自交系沈137具有较高的正向加性效应和母体效应,是选育保绿性玉米较好材料.