氮密互作对不同株型玉米形态、光合性能及产量的影响

【目的】阐明不同株型玉米在氮素和密度互作下获得高产的形态生理互利机理,进一步提升密植玉米综合生产力。【方法】2014—2015年,在大田条件下,采用裂-裂区试验设计,以不同株型玉米品种为主区,氮素(N_1:0,N_2:90 kg N·hm^(-2)和N_3:180 kg N·hm^(-2))为裂区、密度(D_1:45 000株/hm2,D_2:60 000株/hm^2和D_3:75 000株/hm^2)为裂裂区,测定了植株形态、叶片光合性能和产量等指标。【结果】施氮对节间长度、叶倾角、叶色值、粒重和产量的影响程度均高于密度调控,茎粗、光合速率和穗粒数对增密响应程度较高。与平展型玉米相比,紧凑型玉米茎粗随密度提高降幅较小,第1—3节间长度对增密响应迟钝,随施氮量增加显著缩短(P_(N2→N3)=0.004—0.028),第4—5节间长度对增密的负响应幅度(10.9%)均高于平展型玉米同节间长度对其的正响应幅度(3.3%)。施氮可降低紧凑型玉米棒三叶叶倾角2.9°±1.1°,增密后,其穗下叶叶倾角降幅较高。紧凑型玉米叶色值对施氮量的响应峰值(N_3)高于平展型玉米(N_2),增密对其光合速率的负效应相对较小,在N_3和D_3处理下,其叶色值和光合速率均高于平展型玉米。紧凑型玉米穗粒数与粒重受氮密调控影响比平展型玉米小,其收获指数较高,且在氮/密处理间差异均不显著(P_(N1→N3)=0.16,P_(D1→D3)=0.12),而平展型玉米在氮/密处理间差异均达显著或极显著水平(P_(N1→N3)=0.03,P_(D1-D3)<0.01)。紧凑型玉米和平展型玉米分别在N_3D_3和N_3D_1处理下获得较高产量,增密和施氮对其籽粒产量的贡献比分别是1﹕2.3和1﹕4.0。【结论】与平展型玉米相比,紧凑型玉米茎基部横/纵向生长对氮密协同提高具有较强的适应能力,施氮可降低紧凑型玉米棒三叶叶倾角,提高穗位叶光合性能。紧凑型玉米在高密高氮处理下较好的形态生理协调性保证了生育后期相对较高的物质转化效率,最终获得较高群体产量。

不同肥力和密度处理对超高产大豆品种的光合特性和产量的影响

以超高产大豆辽豆14号与普通产量大豆辽豆11号为试材,研究了不同施肥水平和种植密度处理对其光合特性和产量的影响。结果表明,不同施肥水平下,辽豆14号叶片的光合速率从盛荚期以后均高于辽豆11号;不同种植密度水平下,辽豆14号叶片的光合速率从始粒期以后均高于辽豆11号。辽豆14号在始粒期的光合速率日变化未出现"午休"现象,而且整个鼓粒期保持了较高的叶面积指数。成熟时收获指数高,植株抗倒伏能力强是超高产品种的明显特征。

水分胁迫下玉米杂交种光合抗旱指数与抗旱性评价研究

通过筛选抗旱玉米品种和抗旱评价指标,进而对其进行生理生化研究,最终实现干旱半干旱地区玉米抗旱节水,是研究玉米高产高效的重要课题。采用盆栽试验方法,选用辽宁省近几年最新选育的12个玉米杂交种,在水分胁迫条件下,对苗期、抽雄吐丝期和灌浆期玉米形态和光合生理等性状特征进行了研究和分析,找出了不同时期水分胁迫下光合抗旱指数与产量抗旱指数的相关性,筛选出了抗旱性较强的玉米品种。结果如下:苗期水分胁迫缩短了58%供试品种抽雄至散粉期时间,延长了83%供试品种的ASI,而铁研120在水分胁迫处理后ASI比对照短,且和其他品种相比,该品种苗期叶片叶绿素含量较高。相关分析表明,灌浆期水分胁迫处理,光合抗旱指数与产量均呈正相关关系,其中,蒸腾速率抗旱指数与产量抗旱指数相关性较强。不同水分胁迫时期的产量抗旱等级划分结果显示,铁研120和铁研58综合抗旱性较强,在苗期、抽雄吐丝期和灌浆期受到水分胁迫,在籽粒成熟期均能获得较高产量。

不同氮、磷、钾肥料组合对玉米杂交种‘辽单527’产量和农艺性状的影响

近年来,随着玉米高产品种的大量种植,玉米产量不断提高,化肥用量也在增加,搞好玉米的生产与施肥是直接关系到高效农业发展的重大问题。研究以‘辽单527’为试材,通过设置不同氮肥、磷肥和钾肥的肥料组合,对其产量和农艺性状的施肥效应进行研究。结果表明,每公顷施N135.0～180.0kg、P2O575.0～120.0kg、K2O90.0～120.0kg,‘辽单527’的产量较高。不同肥料效应试验中,‘辽单527’处理间产量和处理间秃尖长度的差异均达极显著水平。‘辽单527’的穗粒数与产量呈正相关关系。磷肥和钾肥效应试验中,‘辽单527’处理间百粒重的差异均达显著或极显著水平。合理的氮、磷、钾肥配施可以显著提高‘辽单527’的产量,其中,N180P120K90处理‘,辽单527’的产量最高。

玉米自交系耐盐碱性鉴定研究初探

在不同盐碱含量的试验地块下,通过整个生育期对供试材料耐盐碱指标的测定,评价了玉米骨干自交系的耐盐碱性,并对供试材料的耐盐碱性划分了等级。结果表明,成株率、株高、绿叶数、穗粒数和出籽率耐盐碱指数均与产量耐盐碱指数呈不同程度的正相关关系,其中,出籽率耐盐碱指数与产量耐盐碱指数相关性达到显著水平。可见,开花散粉期,较高的成株率、散粉后维持相对较多的绿色叶片数、成熟期确保较高的穗粒数和出籽率是耐盐碱性较高的材料获得高产的前提。和其他自交系相比,齐319玉米自交系耐盐碱性较强。

超高产大豆辽豆14的氮素积累与利用

以超高产大豆辽豆14与普通大豆辽豆11为试材，研究了不同肥密处理对其氮素积累与利用的影响。结果表明：超高产大豆辽豆14整个生育期叶面积含氮量较高。结荚～鼓粒期叶片氮利用效率和光合氮利用效率均高于辽豆11。辽豆14氦素积累总量以300kg·hm^-2施肥处理，22．5×10^4株·hm^-2种植密度的肥密组合最高。氮素积累总量肥力、密度和品种间具有明显的交互作用。氮素收获指数肥力与密度处理间差异极显著，肥力与品种、密度与品种以及肥力、密度和品种间均具有明显的交互作用。和辽豆11相比，不同肥密处理超高产大豆辽豆14的平均氮素利用效率高于辽豆11。

高温和干旱胁迫下,植物叶片光合系统变化、气孔运动及其调控研究进展

全球气候变暖导致灾难性天气发生频率增高,高温和干旱同时发生的几率逐年增加,针对高温和干旱给植物带来的影响,本文从植物叶片光合系统、气孔运动、逆境胁迫信号传导和叶片气孔开闭调控4个方面进行详细阐述,从植物生理学和细胞生物学角度,讨论了植物叶片气孔运动规律及应用脱落酸对气孔开闭进行调控的研究进展,为抗旱耐高温型植物新品种选育提供理论基础,为科学、经济、高效调控植物叶片气孔运动,防御短暂和长期性逆境胁迫,保证粮食稳产、高产提供科学依据。

水分胁迫对玉米杂交种萌发特性和干物质生产的影响

以不同玉米杂交种为试材,在实验室和温室通过设置不同水分胁迫处理,研究了供试品种萌发特性和各器官干物质生产与分配情况,主要研究结果如下,随着水分胁迫强度的增加,玉米杂交种胚芽、胚根相对生长量和储藏物质转运率均呈下降趋势,根冠比呈上升趋势。在同一水分胁迫处理下,和其他品种相比,辽单539胚根的相对生长量和储藏物质转运率均较高,根冠比比正常水分(0 MPa)处理提高幅度也较大。灌浆期,供试品种各器官干物重:雌穗>茎秆>叶片>叶鞘>根系>雄穗。和重度水分胁迫处理(SS)相比,正常供水处理(CK)下,茎秆干物重下降明显,而雌穗干物重迅速增加。和其他品种相比,辽单527、辽单539和辽单31营养器官占生殖器官干物重比值在不同水分胁迫处理下变化较小,其中,辽单539营养器官占生殖器官干物重比例相对较小,且灌浆期,在不同水分胁迫处理下,其雌穗干物质分配比例相对较高,具耐旱丰产潜力。

钙和镁在超高产大豆辽豆14器官中的积累与分布

以超高产大豆辽豆14与普通大豆辽豆11为试材,研究了不同施肥水平和种植密度处理下,钙和镁在各器官的积累与分布。结果表明:大豆各器官钙百分含量依次为叶片>叶柄>荚皮>籽粒>茎秆;镁百分含量依次为叶柄>叶片>荚皮>茎秆>籽粒。随着生育时期的推移,大豆茎秆和籽粒中钙百分含量逐渐降低,叶片和叶柄中钙的百分含量始粒期以前呈下降趋势,始粒期以后呈增加趋势,荚皮中钙百分含量随着生育时期推移波动较小。大豆茎秆、叶片和叶柄中镁百分含量均在始花期最高,荚皮中镁百分含量在盛荚期最高,籽粒中镁百分含量在始粒期最高。和辽豆11相比,各肥密处理中辽豆14各器官钙和镁的百分含量均高于辽豆11。钙积累总量肥力处理间差异显著,密度处理间差异极显著。镁积累总量密度处理间差异极显著。钙和镁积累总量肥力、密度和品种间具有显著的交互作用。

中国不同年代玉米根系形态生理功能特性的演化

玉米产量增加相关的地上部冠层性状的演化已被广泛深入研究。根系结构的变化比冠层结构的变化对产量的直接影响更大。然而,因为根系几乎总是埋在不透明和高度异质性的基质中,这使得对它们的观察、操作和提取非常困难,在真正的自然环境下研究它们几乎没有希望,在过去的几十年里,随着新方法的发展,根系研究得到了长足的发展,这主要是因为人们对根系在植物功能、相互作用和生活史中的重要作用有了清晰的认识。以20世纪50年代以来中国育成的玉米自交系和杂交种为对象,详细阐述了玉米根系形态生理性状演化规律以及与水分利用、养分利用和水氮互作相关的根系性状进化特征,并结合玉米根系研究现状,从资源利用、全基因组学关联研究和协同进化角度提出了今后应开展研究内容,即:基于大遗传群体的根系构型演化研究,以系统深入分析根系的变化和资源利用效率提高的关系;基于干旱和低氮等复合逆境胁迫对根系生长的影响及全基因组关联研究;揭示植物群落中根系性状的物种特异性反应,以及促进物种和被促进物种之间的代谢和种间相互作用,为提高土壤资源高效利用、趋利避害、增强生态系统功能、玉米育种和栽培技术改良提供理论和技术指导。

紧凑型玉米杂交种形态生理学研究进展

从国内外玉米生产形势上看,种植密度是提高玉米产量的重要栽培措施之一,在种植密度较高的地区,更宜种植紧凑型玉米品种来获得较高的籽粒产量。本文结合国内外学者研究结论,从群体冠层形态结构和光合生理角度,比较了紧凑型玉米品种与平展型玉米品种差异,系统阐述了紧凑型玉米品种产量提高的形态生理学基础,为紧凑型玉米品种高产高效栽培生理研究和抗逆玉米新品种选育提供理论指导。

辽宁玉米机械化生产现状和发展建议

阐述了中国玉米机械化生产现状,分析了辽宁省玉米机械化生产还存在的问题,并提出加快发展辽宁省玉米机械化生产的建议,为辽宁省乃至北方玉米全程机械化生产提供借鉴和参考。

临近根系间的亲缘识别、行为应对及其功能性状可塑性进化

植物能够探测到邻近根系,并识别出邻近根系与自身的亲缘关系,同时,对具有不同遗传特性的根系做出不同的反应。掌握邻近根系识别机制对生态系统功能和植物进化研究以及对自然保护和减少农作物间竞争均具有重要意义。文中系统阐述了根系亲缘识别研究的意义、影响因素、亲缘识别中的根系行为应对策略和邻居身份与环境互作影响的功能性状可塑性进化。基于现有研究的分析得出,根系分泌物可介导亲缘识别,并触发根系“行为”变化。根系化感物质和无毒信号可影响植株生长行为。基质体积可调控根系识别过程中的根系结构、形态和激素变化。植株可依据相邻物种密度和身份等信息对自身能量进行分配,平衡资源竞争与种群繁殖间的投入,增强改变自身形态能力、提高亲缘选择效率和收益率。具有竞争回避能力的物种,产量较高。交替的环境变化频率和与临近物种互作,可促进功能性状可塑性进化。今后应进一步明确触发亲缘识别反应的根系分泌物组分和与亲缘识别中根系行为模式相关的生活史、形态性状及群落特征。阐明“自我—非自我”识别导致根系生产过剩的机制。加强同胞竞争频率方面的研究,提高对亲缘识别进化条件的理解;加强异种竞争和扩散策略成本和收益分析研究,提高对物种共存机制的理解。同时,还需要对同一物种的多个种群和不同年龄的群落进行研究,以阐明亲缘识别相关功能性状可塑性差异引起的生态互作和物种共存机理。

不同肥密处理对超高产大豆辽豆14的影响

选用超高产大豆品种辽豆14和普通大豆品种辽豆11为材料,在不同施肥(150、300kghm-2磷酸二铵)和不同种植密度(7.5、15.0、22.5万株hm-2)处理下,比较了两个品种的农艺性状和产量表现,试图揭示超高产品种的产量形成规律。结果表明,超高产大豆辽豆14在不同肥密处理下其株高稳定性好,结荚高度低,而且在施肥水平较高时具有较好的分枝性能。叶面积指数在结荚期达到最大值,而后稳健下降,且在生育后期能维持一个较高的水平。超高产品种辽豆14种植密度间产量差异达显著水平,而施肥水平间产量差异不显著,说明只有在超高产栽培条件下才能体现其品种优势,使其产量潜力得到充分表达。

不同肥密处理对超高产大豆氮素吸收和产量的影响

以超高产大豆品种辽豆14和普通品种辽豆11为试材,在不同磷酸二铵施用量和种植密度处理下,对其氮素积累和产量进行了比较。结果表明:施用磷酸二铵可以促进大豆茎秆、叶片、荚皮、籽粒和全株氮积累,随着种植密度的增加,植株各器官和全株氮积累量呈下降趋势。在生殖生长期,超高产品种叶柄中氮积累量均高于普通品种。随着磷酸二铵施用量和种植密度的增加,2个品种的氮最大积累速率均随之升高,超高产品种的氮最大积累速率均高于普通品种。施用磷酸二铵会不同程度的减少超高产品种生产100 kg籽粒需要吸收的氮量,在22.5×104株.hm-2种植密度下,2个品种生产100 kg籽粒需要吸收的氮量最多。超高产品种生产100 kg籽粒需要吸收的氮量均低于普通品种。随着磷酸二铵施用量和种植密度的增加,超高产品种籽粒产量均逐渐增加,在300 kg.hm-2磷酸二铵处理和22.5×104株.hm-2种植密度下表现最高,普通品种则在150 kg.hm-2磷酸二铵处理和15.0×104株.hm-2种植密度下籽粒产量最高。

氮肥配施生物炭对旱地土壤养分和玉米根系径级分布的影响

为了缓解玉米连作带来的土壤养分失衡及根系早衰,探讨生物炭对土壤养分、玉米根系生长的主要径级水平、玉米干物质积累的后效作用。采用定位试验,设置不施氮肥、不施生物炭为对照(CK),2个施氮量(常规施N量225 kg·hm^(−2),N1;减氮10%,N 203 kg·hm^(−2),N2),2个生物炭量(8.4 t·hm^(−2),C1;21 t·hm^(−2),C2)共7个处理。在生物炭施用第二年,测定玉米不同径级根系生长及土壤养分含量。结果表明,与对照(CK)相比,常规施氮配施低量生物炭(N1C1)和减氮配施高量生物炭(N2C2)显著提高了土壤有机质含量;高量生物炭配施氮肥(N1C2和N2C2)分别提高土壤碱解氮储存量29.9%和9.0%;N1C2和N2C1处理显著提高土壤全氮含量。减氮配施低量生物炭(N2C1)促进大喇叭口期玉米0—2 mm径级根系的根长较CK提高38.9%(P˂0.05,下同);低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)促进成熟期玉米根系变细13.4%、根系变长32.4%,提高0—2 mm径级根系的总根长37.9%;单施氮肥或配施生物炭对2—3、3—4径级的根长无显著影响;常规单施氮肥(N1C0)较CK显著提高>4 mm径级根系根长约40.5%。低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)提高大喇叭口期玉米单株干物质积累53.16 g·plant^(−1)。综上,研究结果说明,8.4 t·hm^(−2)生物炭配施225 kg·hm^(−2)氮肥能更好地促进成熟期玉米细根生长。单施氮肥和配施21 t·hm^(−2)生物炭均可促进土壤养分的固持。该研究结果为秸秆循环利用提供科学参考,同时为优化玉米根系结构提供新思路。

氮密互作对春玉米光合性能和产量的影响

以辽单1205为试验材料,研究施氮量[90(N1)、135(N2)、180(N3)、225(N4)、270(N5)kg/hm^(2)]和种植密度[6.00×10^(4)(D1)、6.75×10^(4)(D2)、7.50×10^(4)(D3)株/hm^(2)]互作对春玉米光合性能[不同层次叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO_(2)浓度(Ci)和花后不同层次叶片叶绿素含量(SPAD)、叶面积指数(LAI)]和产量及其构成因素的影响,为春玉米光、肥利用率和产量的提高提供理论依据和技术支撑。结果表明,随着施氮量增加,春玉米叶片Pn、Tr、Gs、SPAD、LAI、产量和收获指数(HI)总体上均呈先增加后降低的趋势,以N2—N4处理表现较好,尤其是N3处理;Ci总体上呈先降低后增加的趋势;穗粒数和穗粒质量总体上均呈增加趋势。施氮量对上述指标的影响幅度表现为穂位层LAI>底层LAI>Tr>Gs>Pn>穗下层SPAD>HI>Ci>穗上层SPAD>穗粒数>穗粒质量>产量>穂位层SPAD。随着种植密度增加,叶片Pn、Tr、Gs、穗粒数和穗粒质量总体上均降低,花后不同层次叶片SPAD值总体上先增加后降低,Ci、花后不同层次叶片LAI、产量和HI总体上均呈增加趋势。种植密度对上述指标的影响幅度表现为Gs>穗粒质量>穂位层LAI>穗粒数>底层LAI>Pn>Tr>穗上层SPAD>HI>穗下层SPAD>产量>Ci>穂位层SPAD。施氮量与种植密度的交互作用对开花吐丝期—凹陷期叶片Tr、Gs、Ci、穗上层SPAD和底层LAI的影响均达到了显著或极显著水平,对穗粒数、穗粒质量和产量的影响均达到极显著水平。综合考虑春玉米叶片光合性能和产量,总体以N3D3处理最优,产量为14566.4 kg/hm^(2),收获指数为0.50;N4D3、N2D3处理次之,产量分别为14379.2、14164.6 kg/hm^(2),收获指数分别为0.48、0.49。

辽宁主栽玉米品种的耐低氮能力评价

以耐低氮指数为指标,采用模糊数学隶属函数法和主成分分析法对目前辽宁主栽玉米品种进行耐低氮能力评价,并进行聚类分析,以期为玉米育种和高效栽培研究奠定基础。研究结果表明:施氮处理玉米穗粒重、穗粒数、穗长、百粒重、株高、穗位高均高于不施氮处理,而不同品种的秃尖长度在两种处理条件下表现不尽相同;穗粒重、穗粒数、秃尖长可作为评价玉米品种耐低氮能力的指标;供试22个品种玉米可分为3个类群,第1类群(辽单1211、辽单527和辽单565)为对氮素水平反应不敏感品种,第2类群(铁研38、沈玉35、铁研58、铁研358、铁研120、丹玉406、丹玉606、良玉66、先玉335和沈玉21)为对氮素水平反应敏感品种,第3类群(辽单506、辽单120、良玉99、甘农936、良玉88、甘农340、丹玉39、郑单958和丹玉605)为中间类型品种。

紧凑型玉米品种产量及光合指标对密度胁迫的反应

研究2个紧凑型玉米品种在不同种植密度下的光合特性及产品变化,以明确紧凑型玉米品种对密度胁迫的反应。结果表明,紧凑型玉米品种辽单565和辽单539的单株叶面积,群体叶面积指数,光合势随着密度胁迫加大,趋势基本一致。苗期到拔节期缓慢升高,拔节期到大喇叭口期迅速升高,大喇叭口期到吐丝期缓慢升高至最高值,而后缓慢下降,在吐丝后的30 d左右下降迅速。并且同一品种表现为,中高密度胁迫的单株叶面积较低密度处理低,并且下降迅速,辽单539在吐丝后期各指标下降速度快于辽单565。不同品种的产量对密度胁迫反应不同:辽单565随着密度升高产量增加,在75 000株/hm2的密度下产量最高,且仍有增密潜力;辽单539在67 500株/hm2的密度下产量达到最高,而后随密度增加产量下降,即存在最适密度范围。

玉米杂交种及其亲本光合特性的比较研究

在大田条件下,利用LI-6400光合测定系统测定了玉米杂交种沈单16和沈玉21及其亲本的光合日变化。通过相关分析探讨了气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率对净光合速率的影响。结果表明:玉米杂交种及其亲本净光合速率和气孔导度的日变化曲线均呈单峰曲线,沈玉21及其亲本叶片的净光合速率在各时间段里均高于沈单16及其亲本,胞间CO2浓度的日变化也趋于一致,呈"高-低-高"变化。蒸腾速率变化趋势与净光合速率的变化趋势基本一致。一天内不同时间段各品种及亲本自交系叶片光合速率的限制因素有所不同,在大部分时间段内,叶片的净光合速率与气孔导度和蒸腾速率呈正相关,而与胞间CO2浓度呈负相关。