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、6.75×104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。

种植密度和施氮量对不同株高夏玉米产量和氮素利用的影响

【目的】本研究旨在探讨不同株高夏玉米产量和氮素利用对种植密度和施氮量的响应。【方法】以矮秆玉米品种登海661(DH661)、中秆品种郑单958(ZD958)和高秆品种鲁单981(LD981)为试验材料,在大田条件下设置2个种植密度(67500和82500 plant/hm^2)和3个施氮量(N 0、180和270 kg/hm^2),以不施氮为对照,研究种植密度和施氮量对不同株高夏玉米氮素吸收与利用特性的影响。【结果】在密度为82500 plant/hm^2条件下,品种DH661、ZD958和LD981的籽粒产量分别较67500 plant/hm^2分别提高5.0%、10.2%和12.5%;施氮180和270 kg/hm^2处理DH661、ZD958和LD981的籽粒产量差异不显著。高密度条件下(82500 plant/hm^2),施氮270 kg/hm^2时DH661氮素转运效率和转运氮贡献率较180 kg/hm^2显著降低,ZD958和LD981变化不显著;低密度条件下(67500 plant/hm^2),施氮270 kg/hm^2时DH661和ZD958氮素转运效率和氮素转运贡献率较180 kg/hm^2显著提高,LD981的则显著降低。DH661的氮素利用效率较ZD958和LD981分别提高7.4%和39.1%,LD981的氮素吸收效率较ZD958和DH661品种分别提高18.9%和25.0%。【结论】在低密度67500 plant/hm^2条件下,增施氮肥,矮秆和中秆品种的氮素转运效率和氮素转运贡献率显著降低,而高秆品种的则提高。高密度82500 plant/hm^2条件下,增施氮肥,矮秆品种氮素转运效率和氮素转运贡献率显著降低,中秆和高秆品种的无显著变化。

三个超高产夏玉米品种的干物质生产及光合特性

探明不同株高、穗位高具有超高产潜力(>15000kghm-2)夏玉米品种的物质生产及光合特性,有利于密植增产。本研究在多年高产试验基础上(连续3年达15000kghm-2以上),选用了登海661(DH661,低秆低穗位)、登海701(DH701,中秆中穗位)和先玉335(XY335,高秆高穗位)3个具有超高产潜力的品种进行试验。在一般高产条件下,这3个品种间产量无显著差异,但干物质生产特性的模型解析表明,DH661的产量潜力高于DH701和XY335,其活跃生长期比XY335长近3周。开花后光合特征参数显示,DH661光合作用与光能利用效率明显较高,尤其是当XY335进入生理功能速衰期时(开花后28d),DH661仍处于缓慢下降阶段,且具有较高的光合速率和光能利用效率,DH661的这一特性表明其具有更高的产量潜力。

不同株高夏玉米品种的氮素吸收与利用特性

选用鲁单981（LD981）、郑单958（ZD958）和登海661（DH661）3个不同株高玉米品种,在大田和栽培池条件下分别设67500株hm–2和82500株hm–2 2个种植密度,0和180 kg hm–2 2个施氮量。大田试验的氮肥以开沟方式施入,栽培池试验氮肥分别以5、20和40 cm深度分层施入,利用15N同位素示踪技术研究不同株高夏玉米对氮素的吸收与利用特性。结果表明,与67500株hm–2种植密度比较,82500株hm–2种植密度夏玉米籽粒产量及氮素偏生产力显著提高。夏玉米吸收的氮素69.3%~77.3%来自土壤,22.7%~30.7%来自肥料;土壤氮和肥料氮收获指数分别为54.6%和57.5%。与67500株hm–2种植密度比较,82500株hm–2种植密度矮秆品种DH661氮素积累来自肥料的比例显著降低,中品种ZD958和高秆品种LD981没有显著变化;中、高秆品种肥料氮收获指数显著降低,矮秆品种增加。5 cm土层施氮对植株肥料氮积累量贡献率最大,40 cm土层施氮对植株肥料氮的贡献率最小,随着株高增加,深层（40 cm）氮对植株肥料氮积累量的贡献率逐渐增加,浅层（5 cm）氮对植株肥料氮积累量的贡献率逐渐降低。中、高秆品种对土壤深层40 cm施氮的氮肥回收率较高,而矮秆品种对土壤浅层20 cm施氮的氮肥回收率较高;20 cm和40 cm15N在20~40 cm和40~60 cm土层残留量分别达到60%,说明矮秆品种对20~40 cm土层氮素回收率较高,中、高秆品种对40~60 cm土层氮素回收率较高。

不同株高夏玉米品种同化物积累转运与分配特性

以矮秆玉米品种登海661(DH661)、中间型玉米品种超试3号(CS3)、高秆玉米品种鲁单981(LD981)和先玉335(XY335)为试验材料,研究不同株高夏玉米品种同化物积累、转运及分配特性。结果表明,不同株高类型玉米品种干物质积累量在开花期之前差异不显著,其差异主要表现在开花后,随株高的增加,开花后的干物质积累量降低。矮秆品种植株中下部茎秆的碳素分配率比高秆品种低,叶片则相反。通过13C同位素示踪研究表明,不同株高类型玉米品种不同部位叶片对产量的贡献不同。随株高降低,中、下部叶片的光合产物转移率相对提高,而上部叶片的转移率有所下降,高秆品种LD981和XY335上部叶片对籽粒的贡献率相对较高,中矮秆品种DH661和CS3下部叶片对籽粒的贡献率相对较高。不同部位叶片在开花前后对籽粒贡献也不相同,高秆品种LD981和XY335上部叶片开花后光合产物的转移率最高;矮秆品种DH661中部叶片开花前光合产物的转移率最高。

行距配置方式对夏玉米氮素吸收利用及产量的影响

为确定黄淮南部夏玉米产区机械化生产适宜的行距配置方式,2012—2013年同时在河南省方城县和辉县两个试验点设置大田试验,以高、中、低3种株高类型的玉米杂交种‘先玉335’、‘郑单958’和‘512-4’为材料,设置2个种植密度(低:60 000株·hm^(-2);高:75 000株·hm^(-2))、5个行距配置方式(50 cm、60 cm、70 cm、80cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行距),研究了不同株型玉米品种在不同密度和行距配置条件下对氮素吸收利用效率和产量的影响。结果显示,低密度种植条件下,高秆的‘XY335’和矮秆的‘512-4’均以60 cm等行距处理产量优势明显;中秆的‘ZD958’在辉县和方城分别以60 cm和70 cm等行距产量最高。在高密度种植条件下,高秆的‘XY335’和中秆的‘ZD958’均以60 cm等行距处理产量最高;而矮秆的‘512-4’则以50 cm等行距种植产量优势明显,但与60 cm等行距处理差异不显著。植株氮积累量随行距的扩大呈先升高后降低的趋势,以60 cm等行距的氮积累量较大,低密度时显著高于80 cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行距处理,而高密度下与各行距处理差异不显著;不同品种植株氮积累量对行距反应不同,高秆品种在行距间差异不显著,中秆品种80 cm等行距最低且与其余行距处理差异显著,矮秆品种50 cm和60 cm等行距氮积累量最高且与其余行距差异显著。两个密度种植条件下,籽粒氮积累量和氮素收获指数均随行距的扩大先升高后降低,在60 cm等行距处理达到最大值,并且均显著高于其他行距处理;氮肥偏生产力随行距的扩大呈现先升高后降低的趋势,60 cm等行距处理较高,但在低密度下与其他行距处理差异不显著,高密度时与80 cm等行距处理差异显著。与其他行距处理相比,60 cm等行距处理具有相对较高的氮素吸收利用效率和产量,能够较好地协调玉米土壤与植株的氮素吸收利用关系,兼顾不同株高类型玉米品种在一定密度范围内获得高产,可作为目前黄淮南部地区夏玉米统一的行距配置方式进行推广。

首例航天诱变玉米细胞核雄性不育株与可育株的株高生长分析

以航天诱变玉米细胞核雄性不育株的杂交F2 及姊妹交后代群体为材料 ,对育性分离群体中两种育性植株的株高及生长动态进行了分析。结果表明 ,在整个生育期的不同发育阶段两种育性植株的株高差异均达极显著水平 ,在发育的早期阶段 ,二者差异较小 ,随着发育进程的推进 ,株高的差异逐渐加大。进一步对两种育性植株的株高增长曲线进行分析 ,发现二者的最大生长速度存在差别。

不同生态区玉米产量及农艺性状比较

为进一步明晰东北华北春播区和黄淮海夏播区玉米生产的特征,从区试对照品种农大108和郑单958入手,对两个区域玉米产量及主要农艺性状进行比较和阐述。结果表明,东华北春玉米平均比黄淮海夏玉米增产1.4～2.0t/hm2,并且其产量优势在生育期、株高和穗位高、产量构成等方面都有着较好的体现。与黄淮海夏玉米相比,东华北春玉米生育期延长30天左右;株高和穗位高分别增加0.15～0.23m和0.09～0.15m;穗粒数和千粒重平均增加19.9%～25.4%和9.7%～16.5%。黄淮海区夏玉米粒重和穗粒数都有更大可提升的空间,而东华北春玉米增产主要靠增加穗粒数。

地下水埋深对夏玉米根冠生长和耗水量的影响

利用排水式蒸渗仪,借助自制的Mariotte瓶装置,通过设置6种地下水埋深控制处理(地下水位埋深分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1.01、.2m),探讨了不同地下水埋深对夏玉米的地上部分、根系生物量及耗水量的影响。结果表明,夏玉米株高和冠层叶面积随地下水埋深减小有增加的趋势,但是当地下水埋深减小到一定程度时就会抑制株高、叶面积,地下水埋深0.6m处理株高和叶面积系数(LAI)最大。各土层根系及其总生物量随地下水埋深增大而增大;地上部总生物量与地下部根生物量的比值随地下水埋深的增大呈明显减少的趋势。夏玉米全生育期和各阶段耗水量分别与地下水埋深呈较好的负相关关系,达到极显著水平(P<0.01);地下水补给量占耗水量的比例随地下水埋深的增大而逐步降低。研究结果可为江淮丘陵区夏玉米灌溉制度的制定及农田排水工程的设计提供参考依据。

有效积温与不同氮磷钾处理夏玉米株高和叶面积指数定量化关系

【目的】探究基于有效积温的不同氮磷钾处理夏玉米株高和叶面积指数(LAI)的生长动态预测模型及其特征参数,以期为利用有效积温定量模拟夏玉米生长发育动态提供理论依据。【方法】在河北廊坊两年大田试验(2019—2020年)基础上,以郑单958为试验材料,分为氮、磷、钾3个单因素肥效试验,每个因素设4个水平,分别为不施肥、低肥、适量肥和高肥处理。采用Logistic模型拟合不同氮磷钾营养水平下夏玉米株高和叶面积指数基于有效积温的动态方程,并利用增长速率曲线及其特征参数定量分析了夏玉米生长发育特征。【结果】(1)在本试验条件下,与其他处理相比,适量施肥处理(N2、P2和K2)夏玉米株高最大值均为最大。过量施用钾肥对夏玉米最大株高有显著的抑制作用。适量施肥处理夏玉米株高进入平台期所需积温为952.43—958.83℃·d。适量施肥能有效增加夏玉米叶面积指数,养分过量或过少均影响叶面积的形成。适量施肥处理夏玉米叶面积指数进入平台期所需积温为849.18—952.43℃·d。(2)各施肥处理条件下以有效积温为自变量建立的夏玉米株高和叶面积指数方程的拟合度R 2分别为0.9949—0.9970和0.9840—0.9939,方程均达到极显著水平,具有生物学意义。基于有效积温的株高拟合方程得出的模拟值和实测值的相关系数(r)在0.9961—0.9983;基于有效积温的叶面积指数拟合方程的模拟值和实测值的r在0.9815—0.9981。(3)各施肥条件下,夏玉米株高和叶面积指数增长速率均表现为“单峰曲线”,适量施肥处理条件下,增长速率曲线呈现上升快下降也快的特点,不施氮肥、不施磷肥和不施钾肥处理增长速率曲线呈现上升慢下降也慢的特点。(4)适量施肥处理条件下夏玉米株高进入快增期积温、进入缓增期积温和达到最大增长速率积温分别为394.17、776.63和585.40℃·d,均与N0、P0和K0处理差异显著,株高最大增长速率和快增期平均增长速率分别为0.4907和0.4302 cm·(℃·d)^(-1),均与N0、P0和K0处理差异不显著。(5)适量施肥处理条件下夏玉米叶面积指数进入快增期积温、进入缓增期积温和达到最大增长速率积温分别为609.69、855.08和732.38℃·d,叶面积指数最大增长速率和快增期平均增长速率分别为0.0135和0.0118℃·d。【结论】养分供应不足能够增加夏玉米株高和叶面积指数进入平台期所需有效积温。基于有效积温的Logistic模型能够很好地模拟和预测不同氮磷钾处理下夏玉米株高和叶面积指数的动态变化。适量施肥条件下方程的拟合度和稳定性优于养分过量或过少的拟合方程。不施肥处理相比适量施肥处理,夏玉米株高和LAI达到关键期所需积温(进入快增期所需积温、进入缓增期所需积温、最大增长速率所需积温)明显增加,关键期增长速率(最大增长速率、快增期平均增长速率)明显减小。本研究为有效积温定量模拟夏玉米生长发育动态提供了理论依据。

利用无人机影像监测不同生育阶段玉米群体株高的精度差异分析

为明确利用无人机影像监测玉米群体株高的精度及其影响因素,本研究基于无人机搭载光学成像设备构建大田玉米群体数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),研究不同生育时期下玉米群体株高监测的精度差异。针对3个玉米品种、8个播期处理构建的株高差异化群体,用多旋翼无人机搭载高清RGB相机和多光谱成像设备,采集试验区高清RGB和多光谱影像,获取玉米群体数字高程信息DEM和各处理区植株高度,分析不同品种和播期处理下基于无人机和人工测量株高间的相关关系。试验结果表明,高清RGB相机和多光谱成像设备获取的DEM均能反映玉米群体的高度差异。高清RGB相机的株高监测精度优于多光谱成像设备,但株高监测精度不足,难以反映玉米群体的较小株高差异。不同生育阶段对玉米株高监测精度具有较大影响,生育前期冠层尚未全部覆盖地表或生育后期植株衰老叶片枯黄下垂时,受裸露地表影响,群体株高被严重低估。本研究分析了影响无人机搭载成像设备监测玉米株高精度的因素,可为该方法应用于大田生产提供借鉴意义。

株高差异对玉米初级产比试验产量结果影响的研究

初级产量比较试验中,某组合的株高与相邻组合株高存在明显差异时,会对其初比产量产生较大影响,初级产量比较试验不能客观地反映该组合的真实产量水平。以8个玉米组合为试验材料,利用相对株高和相对产量形式,研究了初比试验中某组合株高与相邻组合株高有差异时,对产量结果的影响。结果表明:在一定范围内,相对产量与相对株高可用直线回归拟合。本研究中,相对产量(y)对相对株高(x)的回归方程为y=1.72x-0.74。

基于作物空间物候差异提取黄淮海夏玉米种植面积

考虑大区域内不同纬度间玉米物候差异,利用MODIS EVI时序曲线提取黄淮海夏玉米种植面积。基于Landsat影像和MOD13Q1数据集,提取参考区夏玉米MODIS EVI时间序列曲线;根据研究区内农业气象站夏玉米生育期观测数据,构建夏玉米各物候期与纬度的关系,以纬度作为参数修正参考区夏玉米MODIS EVI时序曲线,获取研究区夏玉米EVI标准时序曲线,结合平均绝对距离(MAD)和p-分位数法提取黄淮海平原夏玉米面积。结果表明,利用遥感影像提取的北京、天津、河北、河南以及山东夏玉米面积分别为125.3×10^3、162.6×10^3、2231.8×10^3、2963.6×10^3和2731.9×10^3hm^2,各省提取精度均达到80%以上。在市级尺度上,决定系数R2为0.82,均方根误差RMSE为147.8×10^3hm^2;在县级尺度上,决定系数R2为0.62,均方根误差RMSE为17.7×10^3hm^2。说明利用本方法能够准确有效地提取大区域内夏玉米种植面积,为其它农作物在大范围内估计种植面积提供新思路。

播期和气象条件对浚单玉米系列品种生长发育及产量的影响研究

[目的]研究浚单玉米系列品种在黄淮海夏玉米种植区的气候适应性。[方法]通过选取浚单系列4个品种,分不同播期播种,探讨播期和气象条件对该系列品种生长发育及产量的影响。[结果]各品种的生育期随播种推迟而缩短,每推迟10 d播种,生育期平均缩短6.5 d,这可能与温度升高有关。由于播期推迟,穗长、穗粗、茎粗和产量下降。浚单509和浚单29较其他2个品种产量明显偏高;积温和日照对产量的影响最大,在吐丝后尤其明显。[结论]黄淮海地区应在麦收后提早播种玉米。

玉米株高的年际间变化及其与产量的关系研究

以晚熟稀植型品种丹玉39和中晚熟密植型品种郑单958为试材,通过5年的定点栽培试验,对玉米株高在年际间的稳定性及其与产量的关系进行研究。结果表明,在不同年份环境条件下,玉米株高存在明显差异;株高形成期降水量是影响株高变化的根本原因,两者间呈显著的正相关关系;积温和日照时数各年均能够满足玉米株高生长发育需求,株高与两者无相关关系;在不同年份环境条件下玉米株高对密度的响应,因每年降水量多少及其分布而不同,在水分供应充足的年份,高秆稀植型品种随着密度加大而株高增加的趋势明显,而耐密植品种的反应相对较稳定。在株高与产量的关系上,不同耐密性品种之间也有所不同。

夏玉米冠气温差及其影响因素关系探析

测定了夏玉米主要生育期四个不同水分处理的冠层温度、气温、土壤含水率、叶面积指数和株高，分析了冠气温差与土壤含水率、叶面积指数及株高间的关系。结果表明：不同的灌溉水质和灌溉量措施对夏玉米冠气温差有显著的影响；中午12—14时左右H1高度（2／3株高）处的冠气温差较H2高度（H1＋50cm）更能反映作物和土壤的水分特征，可以用此时刻的卫星遥感冠层温度结合地面气象站数据监测作物和土壤的旱情；80～100cm土层的土壤体积含水率与节水灌溉处理的冠气温差之间存在良好关系（α=0．05），0—80cm四个土层中以中午20cm和40cm处的土壤体积含水率与冠气温差相关关系最好且稳定，可以利用此关系评价作物的缺水状况；充足灌溉下的夏玉米主要生育期的叶面积指数与冠气温差也有显著的相关关系，节水灌溉下二者关系不显著，说明水分充足条件下叶面积指数对冠气温差的影响更大；株高与不同水分处理的冠气温差也有一定的相关关系，冠层2／3高度处二者的相关系数分别为：0．7027（淡水节水处理）、0．4150（淡水充足处理）、0．3683（咸水节水处理）、0．3062（咸水充足处理）。这为区域上遥感反演夏玉米冠气温差进而监测农田蒸散和土壤含水率提供了试验依据。

夏玉米长势卫星遥感动态监测指标研究

通过野外样点布设获取地面农学参数平均株高、群体密度、干物重和叶面积指数,经过频数统计分析,获得夏玉米一、二、三类苗苗情农学指标。结合MODIS遥感数据,进行农学参数和归一化植被指数(NDVI)的相关分析,结果显示,NDVI和平均株高、叶面积指数以及生物量都呈显著正相关,其中NDVI和叶面积指数关系最为显著(各生育期R2>0.623),因此可通过建立叶面积指数和NDVI的关系确定夏玉米长势遥感指标,为大面积遥感监测夏玉米长势提供科学依据。