高产优质饲用玉米生产技术研究

系统研究了不同栽培措施对玉米饲用营养价值的影响。研究结果表明,不同类型玉米品种鲁单50、高油115和科多4号的饲用营养价值有显著差异;适宜的种植密度,特别是适宜的高种植密度条件下喷施植物生长调节剂、合理施肥、适时抑制玉米的生殖生长、在乳熟末蜡熟初期适时收获可以显著提高玉米的饲用营养价值。     

大田淹水对夏玉米光合特性的影响

选用登海605和郑单958为试验材料,在大田条件下设置淹水时期(三叶期、拔节期、花后10 d)和淹水持续时间(淹水3 d和6 d)处理研究淹水对夏玉米光合特性的影响。结果表明,淹水胁迫后叶面积指数和叶绿素含量显著下降,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)显著降低,三叶期淹水6 d对其影响最显著,开花期郑单958和登海605功能叶片的Pn、Gs、Ci较对照的分别下降21.24%、33.65%、16.49%和24.50%、32.31%、10.99%。淹水后叶片的Fv/Fm、Fm/Fo、ΦPSII显著下降,三叶期淹水6 d后影响最显著,登海605和郑单958分别下降16.86%、17.12%、11.67%和13.58%、21.40%、22.52%,这是导致夏玉米产量显著下降的主要光合生理机制,三叶期淹水6 d产量降幅最大,登海605和郑单958较对照分别下降41.51%和40.96%。三叶期淹水造成的影响最大,拔节期淹水次之,开花后10 d淹水造成的影响较小,其影响随淹水持续时间的延长而加剧。     

玉米不同品种粗蛋白质含量与产量的研究

 采用大田试验,对中国北方1990s以来种植面积较大的50个玉米品种粗蛋白质含量（CPC）进行了研究。通过探测分析和正态分布测试检测表明,秸秆CPC、籽粒CPC和整株粗蛋白产量（CPY）分别符合正态分布N（5.48,0.532）、N（9.42,0.792）和N（530.67,64.632）,三者的变化范围分别为4.38%～7.09%、7.03%～11.00%和417.43～726.72 g/plant。籽粒CPC与秸秆CPC相关性不显著（P＞0.05）。对籽粒和秸秆的CPC进行分层聚类,将北方玉米品种划分为籽粒高秸秆低型（HGLS）、籽粒与秸秆双低型（LGLS）和籽粒与秸秆双高型（HGHS）。目前CPC双高的HGHS型品种相对较少,仅占20%,应当加强该类型品种的选育工作。     

夏玉米不同栽培模式花后叶片光合性能的差异

光合作用是作物生长发育及产量形成的重要生理过程,不同栽培模式会显著影响夏玉米花后叶片光合性能。本研究于2018—2019年设置大田试验,以登海605为试验材料,当地农户栽培管理模式(farmer management mode,FP)为对照,通过综合优化种植密度、肥料运筹和种植方式等措施设置超高产栽培模式(super high yield mode,SH)、高产高效栽培模式(high-yield and efficient mode,HH)。分析不同栽培模式叶面积指数、叶绿素含量、气体交换参数和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)等的变化特点,探究栽培模式对夏玉米花后叶片光合性能的调控效应。结果表明,不同栽培模式可显著影响夏玉米成熟期群体生物量,SH、HH模式较FP两年分别平均提高27.77%和7.43%,且HH模式花后群体生物量显著增加。不同栽培模式夏玉米花后叶片光合速率均呈现下降趋势,吐丝后30d(R₁+30d)时下降幅度较大。与FP相比,SH、HH在R₁和R₁+30 d净光合速率(net photosynthetic rate,P_n)显著提高,可维持较高的光合能力,分别提高21.63%、12.96%和35.37%、12.37%;另外,气孔导度(stomatal conductance,G_s)分别提高18.36%、16.66%和26.16%、10.74%,胞间二氧化碳浓度(intercellular carbon dioxide concentration,C_i)分别降低12.85%、7.34%和14.08%、9.75%,不同栽培模式间光合性能的差异是由非气孔因素引起的。SH、HH的W_k和V_j较FP显著降低,表明其PSII反应中心供、受体侧性能均有明显改善,增大了PSII电子传递效率(φ_E0)及向下游传递电子的能力,PSII反应中心活性及PSII与PSI之间的协调性提高。因此,SH、HH处理有效地改善了光系统性能,提高光合速率、延长了叶片光合高值持续期,是群体生物量增加,实现高产的原因。     

大田遮阴对夏玉米光合特性和叶黄素循环的影响

以郑单958和振杰2号为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴(S1)、穗期遮阴(S2)、全生育期遮阴(S3) 3个处理,遮光度为60%,以自然光照为对照,研究遮阴对夏玉米光合特性和叶黄素循环的影响。结果表明,遮阴后夏玉米产量显著降低,且遮阴时期对产量的影响表现为S3>S1>S2,郑单958和振杰2号的S3分别减产96.87%和90.78%。遮阴后叶片的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶绿体色素含量显著降低,胞间CO₂浓度(C_i)较同期对照先降低后升高,即叶片光合作用的降低受到气孔与非气孔因素双重影响,2个供试品种变化一致。遮阴期间光合电子传递量子效率(Ф_PSII)降低,原初光能转换效率(F_v/F_m)和非光化学猝灭(NPQ)显著升高,叶黄素循环库(A+Z+V)和脱环化状态(A+Z)/(A+Z+V)升高,即在长期遮阴条件下叶片捕获的光能分配发生了变化,光合电子传递的能量占吸收光能的比例降低,叶黄素循环的启动辅助过剩光能的热耗散。遮阴结束初期(A+Z)/(A+Z+V)和NPQ迅速升高,说明光恢复初期叶片对弱光适应后的自然光照比较敏感,叶黄素循环增强抑制强光对光合机构的破坏。     

夏玉米红边参数特征及与叶绿素、干物质相关性的研究

分析不同氮素水平下夏玉米红边参数特征及其与叶绿素含量、干物质积累之间的相关性,建立基于红边参数的5种函数形式的色素含量、干物质积累估算模型。结果表明,玉米的冠层光谱红边具有"双峰"现象,随生育期推移,"双峰"现象先增强后减弱,开花期达到最大。红边位置随生育期向长波方向移动,呈现"红移"现象;开花后开始减小,呈现"蓝移"现象,且在施氮水平下,开花期至灌浆期之间出现"红边平台"现象。随着氮素水平的增加,红边位置(λred)变化不大,而红边幅值(D red)呈现逐渐增加的趋势。在相关分析中,红边位置与叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及叶绿素总量呈显著或极显著相关;红边幅值与干物质、叶绿素b相关性显著。通过建立的5种函数形式的估算模型得知,二项式函数回归模型优于线性、幂函数、指数以及对数回归模型等,估测精度较高,具有较好的预测能力。     

密度对高产夏玉米产量和氮素利用效率的影响

选用登海661和超试11为试验材料,研究种植密度对高产夏玉米产量和氮素利用率的影响。结果表明,随密度的增加产量先增加后降低,登海661在密度为12万株/hm2时产量最高,为11 292 kg/hm2;氮肥偏生产力随密度的增加先升高后降低,在密度为12万株/hm2时达最大,为37.64 kg/kg;总氮素积累量在3.0万～10.5万株/hm2范围内先增加后降低,进一步增加种植密度后总氮素积累量增加;低密度条件下氮素利用率较高,随密度升高呈降低趋势;氮素收获指数随密度增加先增加后降低,在12万株/hm2时达最大值。本试验条件下,获得较高产量和氮素利用效率的适宜种植密度为7.5万～10.5万株/hm2。     

遮荫对夏玉米产量和品质的影响

研究在夏玉米不同生育时期遮荫对产量和品质的影响。结果表明：不同时期遮荫都显著降低玉米子粒产量,花粒期遮荫对玉米子粒产量影响最显著,农大108遮荫50%和90%的分别减产67.5%和79.4%,花粒期遮荫主要降低了千粒重;其次是穗期遮荫,农大108遮荫50%和90%的分别减产34.1%和55.3%,穗期遮荫主要减少了穗粒数;苗期遮荫对其影响相对较小,农大108遮荫50%减产16.9%。玉米子粒产量随着光照强度的减小而显著降低,不同时期遮荫对玉米子粒产量的影响显著大于不同遮荫程度(光照强度)的影响。苗期遮荫对玉米子粒品质没有显著影响;穗期和花粒期遮荫玉米子粒的粗蛋白和赖氨酸含量显著升高,粗脂肪、淀粉含量显著降低。随着光照强度的减小,对子粒品质的影响加剧。不同时期遮荫对玉米子粒品质的影响显著地大于不同遮荫程度的影响。     

施氮对杂交苏丹草植株硝态氮累积及产量的影响

研究2个施氮水平(中氮300 kg/hm²和高氮600 kg/hm²)和2种施肥方式(一次基施和平均3次分施)对皖草2号植株茎杆、叶片硝态氮(NO₃-N)累积及产量的影响。结果表明:皖草2号叶片NO₃-N含量显著低于茎秆(P<0.05),其第3次收获草(H3)茎杆和叶片中NO₃-N含量最高;施氮处理植株茎秆、叶片NO₃-N含量均高于对照(N0)。同种施肥方式下,各茬收获草(H1、H2、H3)的NO₃-N含量随施氮量增加而升高。所有氮素处理硝酸还原酶(NR)活性均高于对照,且随收获次数的增加NR活性升高。一次性基施处理,鲜干物质产量随施氮量增加而降低;分次施肥处理,鲜干物质产量随施氮量的增加而升高;相同施氮量分次施用(N3和N4)产草量显著高于一次性施用(N1和N2)(P<0.05)。施氮处理粗蛋白产量均显著高于对照(P<0.05),其中N4处理产量最高,达到5218 kg/hm²。随施氮量的增加干物质生产效率、粗蛋白生产效率和氮肥吸收利用率等降低。干物质生产效率和氮肥吸收利用率变化情况是相同施氮量分次施肥处理高于一次性基施处理,即:N3>N1,N4>N2,粗蛋白生产效率是高施氮量分次处理高于一次基施处理。     

密植条件下玉米品种混播对夏玉米光合性能及产量的影响

探究密植条件下玉米品种混播对夏玉米光合性能及产量的影响。在82 500株 hm ^-2种植密度下, 选用郑单958 (ZD958)和登海605 (DH605), 在大田条件下设置M(两种子相同数量混合后随机混播)、1行郑单958和1行登海605混播(1:1)、2行郑单958和2行登海605混播(2:2)、单播郑单958 (SZD958)和单播登海605 (SDH605) 5个水平, 研究密植条件下玉米品种混播对黄淮海夏玉米产量、群体干物质积累量、净光合速率、叶片衰老酶活性、冠层透光率等的影响。两年结果表明, ZD958和DH605混播可显著改善玉米生育后期群体透光率, 使叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率较单播显著增加, 干物质积累量显著增加。混播处理较单播增加生育后期超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量, 与此同时, 丙二醛(MDA)含量降低。混播显著增加玉米群体产量, 究其原因是穗粒数和千粒重的有效增加。M、1:1、2:2处理的两年平均产量较SZD958和SDH605分别增加11.47%、8.70%、8.48%和9.30%、6.42%、6.20%, 其中M、1:1、2:2处理间没有显著差异。混播处理通过优化冠层结构, 改善群体通风透光条件, 延缓叶片衰老, 减缓花后叶面积指数和叶绿素含量降低, 保持较高的净光合速率, 致使群体干物质积累量增加, 产量提高。可见, 合理品种搭配的混播栽培可显著提高密植夏玉米产量, 是提高黄淮海区夏玉米产量的可选途径之一。