细胞质雄性不育玉米的根系特性和氮效率研究

【目的】探讨细胞质雄性不育玉米的根系特性和氮素吸收利用规律。【方法】在土柱栽培条件下,选择目前生产中广泛应用的骨干自交系478和齐319的细胞质雄性不育系（CMS）和其同型保持系（可育系）为试验材料,比较分析雄性不育系及其可育系灌浆期根系特性的差异及对缺氮的响应。【结果】CMS玉米的籽粒产量和千粒重均高于其同型可育植株（P＜0.05）,生物产量差异不显著（P＞0.05）,收获指数明显较高（P＜0.05）,且缺氮条件下优势更为明显。CMS玉米灌浆期具有较高的根系干重、根系体积和根系总活力,且深层根系分布相对较多,根系活力较强,有效延长了根系的功能期,促进了植株对养分和水分的吸收。CMS玉米氮素积累总量高于其同型可育系（P＜0.05）,成熟期氮素在茎秆和籽粒中分配较多;低氮水平下,CMS玉米的氮素转移率、贡献率和氮素利用率均显著高于其同型可育系（P＜0.05）;CMS玉米单株氮效率较高,氮响应度相对较低。【结论】细胞质雄性不育玉米籽粒产量高、氮效率高与其深层根量多、根系活力强密切相关。     

密植条件下玉米品种混播提高籽粒灌浆性能和产量

【目的】探究密植条件下玉米品种混播对夏玉米籽粒灌浆性能及产量形成的影响。【方法】以郑单958(ZD958)和登海605(DH605)为试验材料,设置3个种植密度(D1,67 500株/hm²;D2,82 500株/hm²;D3,97 500株/hm²)和2个不同混播方式(M:等种子量混合后随机播种;I:1行郑单958和1行登海605混播),以相同密度下单播郑单958(SZD958)和登海605(SDH605)为对照,研究密植夏玉米品种混播对花后干物质积累与转运、籽粒灌浆特性和产量形成的影响。【结果】随种植密度增加,不同播种方式处理的花后干物质积累量显著增加,成熟期单株干物质积累量和籽粒灌浆参数降低;虽然千粒重降低但群体产量显著增加。在D1密度下,混播处理较单播无显著增产优势;D2和D3密度下,2个品种混播后夏玉米产量显著增加。D2密度下M和I处理2年平均产量较SZD958分别增加8.70%和8.09%,较SDH605分别增加6.92%和6.32%;D3密度下M和I处理2年平均产量较SZD958分别增加7.24%和7.55...     

土壤深松下磷肥施用深度对夏玉米根系分布及磷素吸收利用效率的影响

采用大田试验与土柱试验相结合的方式,设置距离地表-5 cm (P5)、-10 cm (P10)、-15 cm (P15)和-20 cm(P20)施用磷肥处理,以不施磷肥为对照(CK),研究磷肥施用深度对夏玉米根系分布、干物质积累与产量形成及磷肥吸收和利用效率的影响。结果表明,磷肥施用深度显著影响夏玉米根系干重及根长,表现为P15P10P20P5CK。与常规磷肥施用深度(P5)处理相比,P15处理玉米籽粒产量两年平均提高23.1%,根干重及总根长两年平均提高13.1%、22.9%; P15、P20处理均增加了-20 cm以下土层的根干重比例及根长比例,土柱试验分别达到35.4%和36.4%、58.7%和59.3%,大田试验根干重两年均达到19.0%,根长比重分别达到39.8%和39.9%。根系分布的优化促进了植株磷素积累与转运, P10、P15、P20处理较P5处理磷积累量2年平均提高10.6%、25.2%和14.7%,磷转运量平均提高46.9%、76.6%和57.6%,籽粒产量相应增加12.9%、23.1%和10.6%。P15比P5处理的磷肥偏生产力、农学利用效率和表观利用效率两年平均值分别提高19.1 kg kg~(–1)、19.1 kg kg~(–1)和25.2%。磷肥深施能够增加深层土壤根系的分布比例,提高植株对磷肥的吸收、利用效率,显著提高夏玉米产量,在本试验条件下以磷肥集中施用在-15 cm处效果最好。     

收获期对玉米饲用营养价值的影响

单位面积上玉米子实和秸秆粗蛋白最大产量,是确定玉米最适收获时期的关键因素。一般认为干物质含量在25%～30%,即玉米子粒蜡熟期为最适宜收获时期。收获时期对青贮玉米的pH值、干物质含量和粗蛋白、粗脂肪、粗纤维含量等营养指标有明显的影响。     

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。     

有机无机肥配施对冬小麦耗水特性和干物质生产的影响

为探讨黄淮海地区冬小麦水肥高效利用的合理施肥方式,于2013—2015年冬小麦生长季进行田间试验,以石麦15(SM15)为试验材料,以长期定位试验的大型水肥渗漏研究设施为平台,设计单施尿素(U)、单施有机肥(M)、尿素和有机肥(腐熟的牛粪)1∶1配施(U+M)3个施肥处理,以不施氮肥(CK)为对照,研究了有机无机肥配施对冬小麦耗水特性和干物质生产的影响。结果表明:U+M处理下冬小麦总耗水量最高,达548.46~556.72 mm,各生育阶段中,开花至成熟期的耗水量最高,该阶段耗水模系数达33.55%~42.38%,有利于满足小麦灌浆期对水分的需求;U+M处理能够增强土壤的持水能力,增加冬小麦对土壤贮水特别是深层贮水的消耗,降低了淋洗损失,整个生育期内U+M处理的水分淋洗体积最低,比CK、U和M处理分别降低66.79%,52.45%和37.61%,土壤贮水向灌浆阶段分配较多,增加了土壤贮水对籽粒产量的贡献率。U+M处理在两个生长季均获得最高干物质积累量,较U和M处理分别提高11.93%和23.33%,并且其籽粒干物质积累量和籽粒在植株干物质中的分配比例均显著高于其他处理。籽粒产量以U+M处理最高,U+M、U和M处理的籽粒产量分别较CK处理增产65.96%,49.44%和46.59%,U+M处理的产量水分利用效率和干物质水分利用效率均显著高于其他施肥处理。综上所述,在本试验条件下,化肥和有机肥(牛粪)1∶1配施能显著提高冬小麦籽粒产量和干物质积累量,改善冬小麦耗水特性,增加作物耗水量,且显著降低水分淋洗损失,增加灌浆阶段的水分供应,提高冬小麦的水分利用效率,是黄淮海地区小麦/玉米轮作体系下较为合理的施肥方式。     

外源NO对盐胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响

在盆栽试验条件下,以冬小麦(山农22)为供试材料,以硝普钠(SNP)为外源一氧化氮(NO)供体,研究了3种施用方式的外源NO对盐胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响。试验共设5个处理:对照(CK)、氮磷钾(NPK)肥(T1)、NPK肥+SNP浸种(T2)、NPK肥+SNP粉末施入土壤(T3)和NPK肥+SNP缓释颗粒施入土壤(T4)。结果表明:盐胁迫条件下,小麦植株体内会积累大量的活性氧,抑制了小麦幼苗的生长;T1-T4处理的小麦幼苗长势均优于CK。与T1处理相比,添加外源NO的T2-T4处理均可显著提高小麦出苗率,其中以T4效果最为显著,可显著促进小麦幼苗的生长,提高叶片鲜重、叶片干重、叶绿素含量及抗氧化酶活性,降低叶片中超氧阴离子产生速率及过氧化氢含量,减少小麦幼苗对Na+的吸收,增加K+的吸收,维持小麦体内Na+、K+平衡,并促进根系对N、P元素的吸收,从而保证小麦植株养分吸收平衡。因此,添加外源NO既能通过促进幼苗生长、提高抗氧化酶活性、调节离子平衡等途径来提高小麦幼苗的抗盐性,缓解盐胁迫对小麦幼苗的伤害,又能通过调节根系对营养元素的吸收来促进小麦幼苗的生长。且在3种不同的SNP施用方式中,以SNP制成缓释颗粒施入土壤的施用方式对小麦盐胁迫的缓解效果最优。     

施用生物质炭对黄淮海地区玉米生长和土壤性质的影响

本文通过大田试验研究了施用生物质炭对玉米的生长性状、产量以及土壤性质的影响。生物质炭是小麦秸秆在350℃~450℃下限氧热裂解制成。田间设置了20 t/hm2和40 t/hm2两个生物质炭施用水平。结果表明:①施用生物质炭在玉米拔节期抑制了植株生长,其株高、地上部生物量和叶片叶绿素含量均显著低于对照;在生育后期施用生物质炭20 t/hm2处理的玉米生物量、叶面积指数和叶绿素含量显著高于对照,40 t/hm2处理则没有显著性差异。②施用生物质炭显著影响土壤特性,在施用量为20 t/hm2和40 t/hm2时,土壤有机碳含量较对照分别提高34.79%和44.93%,土壤全氮含量在40 t/hm2水平下显著增加12.2%,同时还显著提高了土壤的pH和土壤含水量,显著降低土壤体积质量;③施用生物质炭玉米产量的提高范围为2.2%~4.8%,但不同施用量间差异不显著。本研究结果为生物质炭改良和培肥土壤、提高作物生产效率、促进土壤可持续利用及作物增产提供了一定的理论依据。     

水钾互作对高产夏玉米产量和钾素利用的影响

为探讨水钾互作对高产夏玉米产量和钾素利用的影响。以郑单958(ZD958)为试验材料,采用干旱棚池栽试验,设置2个施钾量,4个灌水量,共8个处理,分析夏玉米产量、钾素吸收和转运的变化。结果表明,随灌水量增加,不同施钾水平夏玉米产量和钾素吸收转运均得到不同程度提高。在同一水分条件下,施钾可提高夏玉米产量和钾素的吸收转运,在最大灌水量时,施钾显著地提高了夏玉米产量、钾素总积累量、营养器官的钾素转运量、籽粒吸钾量和钾素农学利用率,且显著高于其他水分处理。在最大灌水量时施钾较不施钾的产量和钾素积累量分别提高22.1%~33.0%和22.2%~25.1%,施钾且供水充足较供水不足产量和钾素积累量分别提高54.5%~121.5%和103.3%~103.8%。钾素的吸收和积累主要是在吐丝前,前期干旱显著降低钾素积累速率,花期和花后灌水提高了籽粒对钾素的吸收。水钾互作能够显著提高夏玉米产量和钾素的吸收利用。本试验条件下,施K_2O 180kg/hm~2,增加灌水量可获得较高产量和钾素利用率。     

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。