授粉期高温胁迫对夏玉米植株形态、叶片光合及产量的影响

针对黄淮海地区花期高温影响夏玉米安全生产的问题,本研究以热敏感型品种‘先玉335’为试验材料,以大田常温为对照(CK),设置授粉期高温处理(HT),研究授粉期高温胁迫对夏玉米植株形态、叶片光合特性、干物质积累与分配及产量形成的影响。结果表明:2021年和2022年,HT处理的冠层最高温度超过40℃的天数分别为7 d和8 d,高温处理期间冠层最高温度分别较CK高1.7~6.8℃和1.5~4.6℃。HT处理显著提高了夏玉米株高和穗位高,对茎粗和叶面积无显著影响,但延缓了生育后期叶片衰老,2021年和2022年成熟期的叶面积较CK分别显著提高34.69%和163.72%。高温处理期间,HT处理的玉米叶片气孔导度、蒸腾速率和胞间CO_(2)浓度显著升高(P<0.05,P<0.01),叶片羧化效率、气孔限制值和水分利用效率显著降低(P<0.05,P<0.01);叶片净光合速率随处理温度而变化,处理温度过高(一般>40℃时)则显著降低(P<0.05),反之则显著升高(P<0.05)或无显著变化,叶片整体光合性能下降。高温胁迫解除后,HT处理的叶片光合性能相关参数逐渐与CK趋于一致。经授粉期高温胁迫处理后,玉米茎秆、叶片、苞叶、穗轴和单株干重降低,其中穗轴干重降幅最大,而雄穗和花丝干重增加,使得干物质向茎秆、叶片、雄穗、花丝等部位的分配比例增加,而向穗轴的分配比例显著减少(P<0.05)。至成熟期,HT处理造成玉米籽粒和单株干重显著减少48.32%和16.71%(P<0.05),而玉米茎秆和叶片干重显著增加35.01%和9.48%(P<0.05)。HT处理的结实率和穗粒数分别显著下降54.43%和53.19%(P<0.05),百粒重显著提高10.13%(P<0.05),但籽粒产量显著降低46.82%(P<0.05)。综上,授粉期高温胁迫增强了玉米叶片气孔蒸腾,增加了胞间CO_(2)浓度,降低了叶片羧化效率和水分利用效率,导致植株整体光合性能下降,制约了光合同化物积累及向穗部的转移分配,导致结实率显著下降,穗粒数显著减少,制约了花后光合同化物从“源”(茎秆和叶片)向“库”(籽粒)的转运,最终导致籽粒产量大幅下降。

腐植酸复合肥对玉米生长及养分吸收的影响

为了解不含腐植酸尿素和添加了不同剂量腐植酸的复合肥对玉米生长及养分吸收的影响,研究设定不同的肥料梯度和肥料配比,以探明腐植酸肥料的增产效果和养分利用率.以玉米为试验材料,设无氮处理、复合肥处理、1‰腐植酸+复合肥处理、2‰腐植酸+复合肥处理、3‰腐植酸+复合肥处理、4‰腐植酸+复合肥处理、5‰腐植酸+复合肥处理、6‰腐植酸+复合肥处理共8个施肥处理.试验结果表明,4‰腐植酸复合肥较无氮处理增产率达90%,百粒质量最高,含淀粉量达59.30%,在处理中最具有优势.从综合情况来看,在夏玉米栽培中,加入4‰腐植酸复合肥更有利于玉米增产增效以及贮藏,能获得更大的生物产量和经济效益.

国内外粮食生产科技现状及发展趋势分析

“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上,我们的饭碗应该主要装中国粮。”粮食安全是国家安全的重要基础,保障粮食安全是一个永恒的课题,所以系统分析国内外粮食生产科技现状及发展趋势非常重要。从世界粮食生产科技特征及发展趋势、世界典型农业发达国家粮食生产科技的成功经验、新时期中国粮食生产科技发展趋势和重大科技任务等方面进行了研究,以期为粮食生产管理及研究领域相关科研人员等提供参考。

授粉期高温胁迫下雄穗大小对玉米干物质积累及产量的影响

【目的】高温是制约夏玉米高产稳产的重要气象因子之一,通过设置授粉期高温胁迫和雄穗变小处理,探明高温胁迫下雄穗大小对玉米产量形成的影响,为玉米抗逆栽培及耐高温育种提供参考。【方法】以2个玉米品种浚单20(XD20)和农华101(NH101)为试材,于2020—2021年玉米抽雄至散粉结束的10 d内采用人工模拟增温试验,同时,设置抽雄期雄穗变小处理(剪除60%雄穗分枝数),探究授粉期高温胁迫下雄穗大小对玉米干物质积累分配和产量形成的影响。【结果】2年结果表明,授粉期高温胁迫对玉米雄穗长度、分枝数、小穗数和雌雄开花动态影响较小,但导致玉米干物质积累能力及向穗部分配比例下降,影响雌穗生长发育,造成穗轴长度和穗轴粗显著降低,穗粒数显著减少,花后物质积累量及向籽粒分配比例下降,进而产量显著降低。高温胁迫后,NH101穗长的下降幅度小于XD20,但行粒数、穗粒数及花后物质积累向籽粒分配比例的下降幅度高于XD20,导致NH101产量降幅超过XD20,XD20和NH101产量降幅分别为12.32%和25.00%,可见XD20比NH101更耐高温。雄穗变小处理使XD20和NH101的雄穗分枝数和小穗数分别显著降低58.57%、42.91%和57.30%、41.34%,但对雌雄开花动态无显著影响。2个温度条件下,雄穗变小处理均能促进雌穗生长,增加穗粒数,促进花后物质向籽粒积累,进而提高产量,其中,高温条件下的XD20增产幅度最大。在常温条件下,与正常雄穗处理相比,雄穗变小处理下,XD20和NH101的产量分别平均增加2.76%和4.37%,而在高温条件下,分别增加12.47%和5.75%。【结论】授粉期高温胁迫对雄穗生长发育影响较小,但导致雌穗生长发育受到不可逆损伤,穗粒数减少,制约了花后光合同化物向籽粒分配,产量显著下降。高温条件下,适当减少雄穗分枝数可促进雌穗生长发育,增加穗粒数,促进花后物质向籽粒积累,提高产量,且大雄穗型品种浚单20增产幅度高于小雄穗型品种农华101。

不同耐/感玉米品种的叶片光合荧光特性、授粉结实和产量构成因素对花期高温的反应

探讨不同基因型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力及产量构成对花期高温胁迫及恢复的响应,以期为未来气候变暖条件下夏玉米稳产高产提供理论依据。采用人工模拟增温试验,选取2个耐热型玉米品种(‘浚单20’和‘郑单958’)和2个热敏感型玉米品种(‘先玉335’和‘农华101’)为试验材料,设置花期高温胁迫和大田常温对照2个处理,研究花期高温胁迫及恢复对不同耐热性玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力、干物质积累与分配和产量构成的影响。结果表明,花期高温胁迫显著降低了玉米穗粒数,增加了空秆率,进而导致籽粒产量显著下降,且耐热型品种产量下降幅度小于热敏感型品种。与对照相比,花期高温胁迫下耐热型和热敏感型品种穗粒数分别降低22.25%和67.18%,百粒重分别降低2.03%和5.00%,空秆率分别增加206.37%和283.00%,籽粒产量分别降低31.84%和67.33%,其中穗粒数、空秆率和籽粒产量差异均达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫使得4个玉米品种有效绿叶面积和叶绿素含量降低,光系统Ⅱ受损,光合性能显著下降;高温胁迫结束后,光系统Ⅱ部分参数有所恢复,叶绿素含量和净光合速率恢复至对照水平。花期高温胁迫对雌穗总小花数、雄穗总小花数和雄穗分枝数影响较小,但使得散粉持续期缩短,开花吐丝间隔期拉长,造成雌雄不遇,结实率显著降低。花期高温导致的授粉持续期缩短是结实率降低的主要原因。花期高温胁迫显著降低了4个玉米品种干物质积累量和干物质向穗(粒)的分配比例;高温胁迫后,耐热型和热敏感型品种成熟期的单株干物质量分别降低16.40%和25.73%,籽粒干物质分配比率分别降低7.08%和46.80%,差异均达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫导致玉米光合性能下降,雌雄穗协调发育受到抑制,干物质积累量显著减少,使得结实率下降,穗粒数减少,籽粒产量显著降低。花期高温胁迫对热敏感型品种的产量形成、光合荧光特性、雌雄穗发育和干物质积累与分配的影响均高于耐热型品种。

不同种植密度对玉米新品种郑单5179生长及产量的影响

为了充分挖掘新审定品种郑单5179的生产潜力,本研究设置8个密度处理,开展密度对郑单5179的农艺、产量、抗倒伏能力和冠层结构等24个相关性状的研究。结果表明,郑单5179随着种植密度增大,抽雄-吐丝间隔期、空杆率、秃尖、畸形穗、茎基层LAI和穗位层LAI共6个性状指标总体呈增加趋势;穗长、行粒数、单株产量、茎粗、节长、折断力、茎基层DIFN和穗位层DIFN等8个性状指标随着种植密度增加呈下降趋势;而茎基层MTA、穗位层MTA和产量等3个指标则随着密度增加呈先增加再下降趋势,产量在75 000株/hm^(2)时达到最高,株高、穗位高、穗粗、穗行数、轴粗、百粒重和倒伏倒折率之和等7个指标受种植密度增加影响不大。

机械化条件下“豆玉”不同行距配置和减肥对作物产量及大豆光合特性的影响

研究大田机械化条件下不同玉米-大豆间作模式下的群体产量及大豆的光合特性,为筛选适合河南省玉米-大豆的行距配置和减肥施用提供理论基础。设置行比和减肥2个因素,玉米单作、大豆单作为对照,其中行比设置玉米大豆行比2:4间作(2/4J)、玉米大豆行比4:4间作(4/4J)2个处理,减肥处理在上面行比处理上减量20%(2/4N、4/4N),研究了不同行距配置及减肥条件下的作物产量及大豆LAI、干质量、SPAD值及叶片光合速率的影响。2年试验结果表明,玉米处理2/4J、4/4J、2/4N、4/4N比单作减产,LAI、干物质、SPAD值和叶片光合速率均显著低于单作,但减氮前后比较,除LAI指标外,干质量、叶片光合速率(Pn)和SPAD值没有显著差异。建议河南玉米-大豆间作模式行距配置和施肥管理中,玉米大豆间作行比2:4(2/4J)减氮20%处理2/4N更增加光合产物积累,从而提高大豆产量,提高间作效益。

不同类型玉米收割机对籽粒收获质量的影响评价

选择3种不同类型的玉米籽粒收割机和7个不同基因型玉米品种,开展玉米籽粒机收收获质量影响因素研究,探索不同类型收割机对不同基因型玉米籽粒收获质量的影响,以期为玉米籽粒收获收割机的选择和玉米籽粒机收技术的推广提供依据。根据试验取得的数据,不同基因型玉米品种的主要特征中穗位高、密度、穗粒数、单产分别对玉米籽粒破碎率、损失率、杂质率产生显著影响,收获前含水率对破碎率产生极显著影响,对损失率、杂质率影响不显著。3种类型收割机作业的收获前含水率与破碎率呈极显著正相关,与损失率、杂质率均呈不显著正相关,破碎率存在极显著差异,损失率存在显著差异,杂质率差异不显著。收获前含水率是影响破碎率的主要因素,并不显著影响损失率和杂质率,破碎率、损失率、杂质率三者没有显著的相互影响和关联性。通过回归分析,收获前含水率分别与破碎率、损失率、杂质率存在线性相关,不同类型的玉米收割机籽粒破碎率都随收获前含水率的增加而增大,损失率和杂质率不都是随收获前含水率的增加而增大,不同类型收割机作业质量的差异主要体现在收获前含水率对破碎率的影响上。收获前含水率在不高于国标(GB/T 21962—2008)要求的25%的情况下,3种类型的收割机的破碎率、损失率、杂质率都能达到5%、5%、3%的国家标准;在国标要求破碎率不大于5%时,福田4LZ-8E、谷王4LZ-7B、雷沃4LZ-8E2适宜的收获前含水率分别不应高于26.51%、26.95%、36.41%,平均值为29.96%,在此含水率水平下,损失率、杂质率也不会高于国家标准,即在收获前含水率不高于30%情况下,收割机作业质量都能保证达到国家标准。机手在作业之前,要综合考虑玉米的长势、含水率大小、地形情况等因素,调试收割机各主要部件达到合理指标,选择合适的收割速度或喂入量,才能达到最佳的收割质量。

玉米小斑病抗性种质鉴定及生理生化分析

以200份玉米优良自交系为材料,2022-2023年夏分别进行小斑病菌的田间接种,综合两年数据共鉴定出高抗小斑病的玉米自交系3份,分别为K22、CML50和齐319;筛选到包括Mo17在内的抗性玉米自交系24份。选取K22和B73两个具有不同抗性水平的玉米自交系进行小斑病菌的室内接种。结果表明,48h和72h时,自交系K22叶片的病斑数、病斑面积和病斑面积比等各项指标均显著优于自交系B73,进一步验证田间鉴定的准确性。48 h或72h时,高抗小斑病自交系K22与感病对照B73相比,5种防御酶活性增加14.32%~70.45%。

秸秆附着微生物对土壤养分、小麦根际细菌多样性及产量的影响

为探明还田秸秆附着的微生物进入土壤后对下茬作物根际微生物多样性和产量形成的影响,以玉米秸秆为试验材料,在盆栽试验条件下,以秸秆不还田(SR0)为对照,设置秸秆灭菌还田(SRD)和秸秆直接还田(SR)处理,研究秸秆不同处理对土壤养分含量、冬小麦根际细菌群落多样性及冬小麦生长的影响。结果表明,秸秆还田提高了土壤有机质、碱解氮含量,且SRD与SR处理间差异不显著,SR处理显著提高土壤有效磷和速效钾含量,但SRD处理却降低土壤有效磷和速效钾含量。秸秆还田后小麦的株高、分蘖数、单株干物质量及产量构成因素均增加。其中,SR处理株高、分蘖数、单株干物质量、有效穗数和产量的增加幅度均高于SRD处理。各样本共检测到细菌类群1878个OTU,隶属于23门81纲128目223科373属。3个处理小麦根际土壤细菌总OTU数、丰富度指数和多样性指数均表现为SR>SRD>SR0,处理间差异不显著。物种群落组成分析表明,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)是根际土壤细菌的优势菌门,占所有细菌群落总数的90%以上。在纲分类水平下α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、Subgroup_6、放线菌纲(Actinobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)是根际土壤细菌的优势菌纲。主坐标分析结果显示,主成分1(PC1)和主成分2(PC2)分别占47.11%和14.27%,3个处理的根际细菌群落组成存在明显差异。冗余分析结果表明,前2个排序轴共解释42.79%细菌群落变化,有机质、碱解氮含量是影响细菌群落结构的重要环境因子。综上,秸秆还田条件下附着的微生物对土壤养分含量、冬小麦根际土壤细菌多样性及冬小麦产量形成有明显的促进作用。因此,秸秆直接还田处理效果较好。

供氮水平对不同氮效率玉米品种氮素吸收、干物质形成及产量的影响

以低氮高效型玉米品种郑单958、高氮高效型玉米品种先玉335、双低效型玉米品种豫单606、双高效型玉米品种秋乐368为材料,研究不同氮效率玉米品种在不施氮肥和纯氮90、180、270、360 kg/hm^(2)处理下产量、干物质积累与转运及氮素吸收利用的差异。结果表明,与双低效型品种相比,低氮高效型品种在低氮条件下可以正常维持物质合成,具有较高的氮素积累量和干物质积累量,粒重增加,进而具有较高产量优势;高氮高效型品种在高氮条件下具有较高的花后干物质积累量、氮素积累量,能维持较长时间的光合作用,子粒库容量较高,库调节能力较强,子粒产量存在优势;双高效型品种同时具有以上特性。

黄淮海南部夏玉米对氮、磷、钾亏缺的响应及基因型差异

以36个玉米品种为试材,设置正常施肥、缺氮、缺磷和缺钾4个大田处理,分析养分亏缺下玉米7个产量相关性状的变化,对玉米养分效率类型进行划分和评价。结果表明,氮、磷、钾亏缺条件下,7个性状均呈不同程度下降趋势,其中缺氮处理降幅最大。熵权模糊隶属函数法计算得到耐低氮、低磷、低钾综合评价D值范围分别为0.614~0.974、0.739~0.959、0.671~0.971,平均值分别为0.790、0.889、0.894。D值聚类分析表明,耐低钾型品种最多,其次是耐低磷型,耐低氮型品种最少,三者兼具品种4个。根据D值和正常施肥下子粒产量,筛选出高产耐低氮型品种8个,高产耐低磷型品种9个,高产耐低钾型品种15个,三者兼具品种1个。