聚糠萘水剂对黑龙江省不同积温带玉米籽粒灌浆的影响

2010和2011年在黑龙江省3个积温带(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)上,以不同基因型玉米品种郑单958和丰单3号为试材,研究不同环境温度下外源植物激素复配剂聚糠萘水剂（PASP-KT-NAA,PKN）对玉米籽粒灌浆过程和产量的影响.结果表明： 从第Ⅰ积温带到第Ⅲ积温带,玉米灌浆期的温度呈降低趋势;平均最低气温分别为12.16、11.40和9.56 ℃,玉米籽粒灌浆中后期有效积温不足,平均最低气温低于16 ℃,严重影响玉米的灌浆过程.施用PKN处理提高了3个积温带玉米籽粒干物质积累和籽粒灌浆速率;延迟了丰单3号籽粒灌浆速率达峰值的时间（T_max）,提早了郑单958的T_max;提高了两品种籽粒灌浆速率最大时的生长量和籽粒最大灌浆速率;缩短了籽粒的灌浆活跃期.PKN处理明显提高了3个积温带下两玉米品种的产量,第Ⅲ积温带的郑单958和丰单3号产量分别比第Ⅰ、Ⅱ积温带高82%、5.1%和3.4%、0.8%.施用外源PKN有助于玉米利用有限的积温,提高籽粒灌浆速率,降低籽粒含水量,最终增加产量.     

聚糠萘水剂对不同积温带玉米花后叶片氮同化的影响

试验于2010—2011年在黑龙江省3个积温带哈尔滨市(Ⅰ)、绥化市(Ⅱ)、依安县(Ⅲ)的试验站进行,以郑单958和丰单3号为材料,研究大田条件下温度差异对花后玉米穗位叶氮同化及产量的影响与化学调控剂——聚糠萘水剂(PASP-KT-NAA,PKN)的调控效应。结果表明:(1)硝酸还原酶活性(Nitrate Reductase Activity,NRA)、硝态氮、叶绿素、叶片氮含量表现为ⅠⅡⅢ;可溶性蛋白与游离氨基酸含量花后0—10 d表现为Ⅲ高于Ⅰ、Ⅱ;在花后30—40 d游离氨基酸Ⅰ高于Ⅱ、Ⅲ;PKN处理提高NRA、硝态氮、叶绿素、叶片氮含量、可溶性蛋白和游离氨基酸含量。(2)玉米产量均表现为ⅠⅡⅢ,郑单958产量均高于丰单3号;PKN处理后,玉米产量均高于清水对照,其中郑单958化控处理(Zhengdan treatment,ZDTR)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的增产幅度分别为为3.09%—8.81%,4.61%—10.91%,5.91%—13.51%;丰单3号化控处理(Fengdan treatment,FDTR)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的增产幅度为2.43%—5.19%,3.03%—6.01%,2.57%—4.62%。PKN处理提高了3个积温带玉米穗位叶片氮同化关键酶活及其产物含量,促进低温条件下氮同化正常进行,最终提高产量。     

种植方式对夏玉米光合生产特征和光温资源利用的影响

为研究套种与直播两种种植方式对夏玉米光合生产特征和光温资源利用的影响,选取郑单958和登海661为研究对象,设置3个播期,密度为67500株·hm^-2,以地上干物质积累量和作物生长速率、叶面积指数、穗位叶的单叶光合速率来评价夏玉米的光合生产特征;以Richards模型拟合籽粒灌浆过程;结合气象数据计算夏玉米光能利用率.结果表明：直播处理比套种处理籽粒产量增加1.17%～3.33%（P<0.05）,但千粒重显著降低;生育期随播期提前而延长;直播条件下叶面积指数和单叶光合速率在灌浆前期显著高于套种,但灌浆后期下降较快;与套种相比,直播开花前和开花后具有较高的干物质积累量和较快的作物生长速率.Richards模型解析表明,直播处理达到最大灌浆速率的时间明显早于套种,起始势较套种高,但灌浆期、活跃灌浆期和灌浆速率最大时的生长量均低于套种;与套种相比,直播处理生育期间总积温和总辐射量分别减少150～350 ℃·d和200～400 MJ·m^-2,但籽粒光能利用率较套种提高10.5%～24.7%.因此,直播较套种有优势,在夏玉米大田生产条件下,重视叶片的光合生产特征,延缓叶片衰老,有利于提高夏玉米的光能利用率,进一步挖掘增产潜力.     

大田淹水对夏玉米叶片衰老特性的影响

选用登海605(DH605)和郑单958(ZD958)为试验材料,在大田条件下研究了不同淹水时期(三叶期、拔节期和开花后10 d)和持续时间(3 d、6 d)淹水对夏玉米叶片衰老特性的影响.研究表明: 淹水胁迫后超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)等保护酶活性以及可溶性蛋白含量较不淹水对照显著下降,而丙二醛(MDA)含量显著升高,三叶期淹水6 d后DH605和ZD958的含量较对照分别升高35.3%和34.1%.淹水胁迫后叶片叶绿素含量降低,产量显著下降.三叶期淹水6 d对夏玉米产量的影响最大,DH605和ZD958较对照分别减产32.1%和35.2%.不同生育期中,三叶期淹水造成的影响最大,拔节期次之,开花后10 d淹水造成的影响较小,且影响程度随淹水持续时间的延长而加剧.     

密度和种植方式对夏玉米酶活性和产量的影响

在豫北灌区的生产条件下,以郑单958和浚单20为试验材料,研究了不同密度和种植方式对夏玉米碳氮关键酶的影响。结果表明:生育后期夏玉米叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和籽粒蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)活性均呈先升高后降低的变化趋势,叶片NR和GS活性峰值出现在吐丝期,籽粒SPS和SS活性峰值出现在灌浆后15d。基因型、密度和种植方式对夏玉米生育后期叶片NR、GS和籽粒SPS、SS活性均有显著影响,而3因素间总体上没有显著的互作效应。郑单958生育后期叶片NR、GS和籽粒SPS、SS活性均显著高于浚单20,分别提高5.02%、7.40%、6.25%和4.43%。在6.75—9.00万株hm2的范围内,随着密度的增大,夏玉米生育后期叶片NR、GS和籽粒SPS、SS活性显著降低。与60cm等行距种植方式相比,80cm-40cm宽窄行种植方式下夏玉米生育后期叶片NR、GS和籽粒SPS、SS活性均显著提高,分别提高6.23%、9.25%、6.87%和2.84%。在采用宽窄行种植、密度为8.25万株hm2时,产量最高。     

断根对盐胁迫下玉米生长、光合及叶片抗氧化酶的影响

通过盆栽试验,以全根玉米为对照,研究了断根对不同浓度NaC1(无盐0、低盐0.2％、中盐0.4％、高盐0.6％)胁迫下2个玉米杂交种(郑单958、登海9)的生长、灌浆期光合及叶片抗氧化酶活性的影响.结果表明:低盐胁迫下,断根郑单958籽粒产量比全根玉米增加13.1％,登海9籽粒产量比全根玉米增加31.4％.拔节期,玉米生长受断根影响,其根及地上部干质量小于同盐度下的全根玉米,无盐和低盐条件下断根玉米生长恢复迅速.乳熟期,无盐和低盐条件下断根玉米的根及地上部干质量、叶面积、根总长、根总表面积、根系活力、叶绿素含量,以及穗位叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、POD和CAT活性均显著高于全根玉米,而茎粗和穗位叶MDA含量小于全根玉米;中、高盐度胁迫对断根玉米影响较大,干质量、根系形态及光合指标均小于全根玉米,产量也略低于全根玉米.在整个生育期,断根对盐胁迫下玉米生长的影响与盐浓度有关,无盐和低盐浓度下促进玉米生长,中、高盐度则抑制生长.     

灌浆期不同水分处理对玉米籽粒蛋白质及其组分和相关酶活性的影响

蛋白质作为氮素代谢的终极产物,与玉米(Zea mays)籽粒品质呈正相关关系,其生物合成主要在硝酸还原酶(NRase)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)等一系列酶催化下完成,受制于品种自身遗传特性及环境因素,栽培管理措施和生态环境条件对玉米品质具有十分重要的影响。关于土壤水分供应状况对玉米籽粒主要品质成分的分布、积累动态和相关酶活性的影响的研究尚少见报道。以两种不同类型玉米:普通玉米‘掖单22’和高油玉米‘高油115’为研究对象,采用防雨棚池栽试验。水分处理以开花期为界线,设置3种水分处理,花后不浇水(W0)、花后浇1水(灌浆期,W1)、花后浇3水(灌浆期、乳熟期、蜡熟期,W2)。结果表明:两种类型玉米籽粒蛋白质及其组分含量的积累动态基本一致,且不受土壤水分供应状况的影响。玉米籽粒蛋白质及清蛋白、谷蛋白含量,均为‘高油115’较高,球蛋白含量为‘掖单22’较高,醇溶蛋白两类型玉米含量相近。在不同水分供应条件下,两种类型玉米叶片中NRase、GS酶活性和籽粒中GS、GDH酶活性的变化动态一致,NRase酶活性自灌浆初期至成熟期一直下降,GS、GDH酶活性呈单峰曲线,在授粉后20~40 d达到高峰,充足的水分供应有利于酶的活性维持较高水平;玉米叶片中NRase酶活性,‘掖单22’高于‘高油115’,叶片GS和籽粒GDH酶活性显著低于‘高油115’。研究表明:用玉米叶片中NRase和GS活性的高低表征籽粒蛋白质含量的高低不确切,土壤水分条件与不同类型玉米穗位叶和籽粒中GS 和GDH活性关系密切。     

玉米籽粒灌浆特性对播期的响应

以‘京科528’(JK528)和‘郑单958’(ZD958)为试验材料,设置早春播(4月10日播种)和春播(5月14日播种)2个播期处理,研究不同播期条件下玉米的籽粒灌浆特性.结果表明: JK528、ZD958在早春播条件下的最终百粒重和产量显著高于春播,增幅分别为6.8%和10.1%、17.8%和9.2%;籽粒最大灌浆速率(G_max)、平均灌浆速率(G_ave)表现为早春播高于春播,而籽粒活跃灌浆期(P)呈相反趋势;JK528百粒重和产量显著高于ZD958,其中JK528百粒重和产量较ZD958高7.4 g和1189.6 kg·hm^-2,增幅分别为21.6%和10.8%;P表现为ZD958大于JK528,而W_max、G_max、G_ave和T_max表现为JK528大于ZD958;同一播期,JK528在灌浆中期的平均灌浆速率高于后期,且高于ZD958.相关分析表明,籽粒干物质积累量与平均气温和积温间呈极显著正相关.可见,充分利用光热资源,提高灌浆速率,有利于获得较高粒重,从而提高玉米产量.JK528在灌浆前中期灌浆速率快的优势弥补了其灌浆活跃期略短的情况,进而在不同播期条件下均可获得较高的粒重.     

灌浆期高温对水稻光合特性、内源激素和稻米品质的影响

以2个籼稻品种:温度钝感型品种K30和温度敏感型品种R21为材料,利用人工气候室控温,在水稻灌浆期设置高温(日均温度34.9℃)和适温(日均温度28.0℃)处理,测定不同灌浆时期(5,10,15,20,25d和30d)光合特性、内源激素含量及稻米品质的变化。结果表明,高温增强了K30的光合能力,K30高温处理净光合速率(Pn)在整个灌浆期都明显高于对照;R21在灌浆前期(5、10d和15d)高温处理与适温处理Pn差异不明显,在灌浆后期(20、25d和30d)高温处理Pn下降。高温增加了K30叶片和籽粒脱落酸(ABA)含量;而R21高温处理和适温处理叶片与籽粒ABA含量的对比不明显。高温处理对两个水稻品种叶片和籽粒赤霉素(GA3)与生长素(IAA)含量也有不同程度影响。高温胁迫降低稻米品质,但K30比R21表现出更强的温度钝感特性。     

不同基因型玉米间作对叶片衰老、籽粒产量和品质的影响

 采用大田试验, 研究了不同基因型玉米(Zea mays)间作对叶片衰老、籽粒产量和品质的影响。结果表明, ‘豫玉19’(YY19)与‘周单 041’(ZD041)、‘郑单958’(ZD958)与‘鲁单981’(LD981)间作, 可提高叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活 性, 降低丙二醛(MDA)含量, 延缓叶片衰老。具体表现为, 在吐丝后10 d, 4个玉米品种叶片中的SOD和POD活性均有所提高或显著提高, ZD041和 ZD958叶片中的CAT活性提高或显著提高, YY19和LD981变化不显著; 4个玉米品种叶片中的MDA含量降低。在吐丝后40 d, SOD和POD活性及MDA含 量的变化与吐丝后10 d基本一致, CAT活性均有所提高, 其中以YY19较为显著。研究还表明, 间作增加了复合群体产量, 土地当量比(Land equivalent ratio, LER)均大于1, 籽粒品质也有所改善。     

株行距配置对高产夏玉米冠层结构及籽粒灌浆特性的影响

在75000株·hm^-2种植密度下,选用郑单958和先玉335为试验材料,设置2种行距配置(等行距、宽窄行)和3种留苗方式(每穴1株、每穴2株、每穴3株),研究了6种种植方式对黄淮海地区高产夏玉米产量构成、吐丝后冠层结构及光合性能的调控作用,并以Richards模型拟合籽粒灌浆过程.结果表明： 产量、干物质积累量、作物生长率、灌浆速率、冠层光合能力等均表现为宽窄行处理高于等行距处理,留苗方式以每穴2株最高.各种植方式中以宽窄行每穴2株种植产量最高,达13.12（郑单958）和13.72（先玉335） t·hm^-2.宽窄行每穴2株种植改善了冠层内部光照状况,净光合速率和叶面积指数均有所提高,同时缓解了植株个体与群体间的矛盾,籽粒灌浆能力增强,干物质积累量提高.因此,宽窄行每穴2株种植是黄淮海夏玉米高产条件下产量提高的有效栽培方式.     

施氮时期对高产夏玉米氮代谢关键酶活性及抗氧化特性的影响

选用玉米品种登海661和郑单958为材料,研究了高产条件下施氮时期对夏玉米产量、氮素利用率、氮代谢相关酶及抗氧化酶活性的影响.结果表明:拔节期一次性施氮不利于夏玉米产量提高和氮素积累,分次施氮且增施花粒肥显著提高了植株和籽粒的吸氮量,并提高了籽粒产量.拔节期、10叶期、花后10d按2∶4∶4施氮,登海661产量最高可达14123.0kg· hm-2;基肥、拔节期、10叶期、花后10 d按1∶2∶5∶2施氮,郑单958产量最高可达14517.1 kg· hm-2,这2种施氮方式较拔节期一次性施氮分别增产14.5％和17.5％.花前分次施氮可以显著提高开花期硝酸还原酶活性;登海661和郑单958在花后0～42 d中,施氮处理的谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶活性分别平均提高了32.6％、47.1％、50.4％和14.5％、61.8％、25.6％,减缓了其下降趋势;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性提高了22.0％、36.6％和13.4％、62.0％,丙二醛含量显著降低.在高产条件下,分次施氮且适当增加花粒肥施入比例可以提高氮代谢相关酶活性,延缓植株衰老,促进氮素吸收利用,进而提高籽粒产量.     

我国东北地区不同生态条件下玉米品种积温需求及利用特征

为研究玉米品种在年份间和地域间正常成熟所需积温特征及其对当地积温的利用效率,以广适性品种郑单958为试验材料,2007-2009年在我国东北春播玉米区(40°-48°N),累计布置28个试验区,开展了55点次的玉米生长发育与产量表现联网试验.结果表明:我国东北春播玉米种植区的气象条件差异较大,在同一试验区,不同年份玉米完成整个生育进程所需积温差异不显著(P＞0.1);在同一年份,不同试验区所需积温呈极显著差异(P＜0.001),其中从播种至出苗阶段地区间相对差异最大,其次是吐丝至成熟阶段,出苗至吐丝阶段差异最小.郑单958成熟度与研究区热量条件显著相关,当地积温的利用效率与纬度呈极显著的线性回归关系;该品种在生长季＞3000℃活动积温的地区属于安全种植带,小于该值的地区将受到不能正常成熟的威胁.在一定气候条件下,玉米品种对积温的需求相对稳定.受热量条件的影响,在玉米品种自我生理反应调节下,地区间各生长发育时期所需积温差异显著.     

抽雄期前后大风倒伏对夏玉米生长及产量的影响

利用2013年8月1日河南省南阳地区夏玉米大风倒伏灾害的调查数据,分析抽雄期前后不同类型倒伏对夏玉米生长及产量形成的影响,研究不同品种的抗倒性差异和适播期.调查对象为5个播期的浚单20和3个播期的郑单958,倒伏类型划分为根斜、根倒、茎折和折断4种.研究表明： 各品种及播期均于抽雄前～抽雄后15 d倒伏率较高.浚单20各播期的总倒伏率为86.0%～98.5%,郑单958各播期的总倒伏率为60.0%～76.4%,且播种越早的播期总倒伏率越低.浚单20倒伏发生时,播期Ⅱ～Ⅴ的夏玉米生育时期接近抽雄,以根倒类型为主,倒伏率为53.0%～84.3%,已过抽雄期的播期Ⅰ夏玉米以茎折倒伏为主,倒伏率为37.5%.倒伏发生后干物质积累显著降低,各倒伏类型对干物质积累的影响总体表现为茎折>根倒>根斜,播种越晚的总干物质积累越少.倒伏对干物质分配比例影响表现为叶片和茎杆干物质比例增大,果穗干物质比例减少.根倒和茎折两种倒伏类型使穗长显著变短,穗粗显著变细,穗粒数显著减少,抽雄后发生倒伏也会使百粒重显著降低;而根斜倒伏类型对各性状的影响均不显著.倒伏后产量损失严重,不同倒伏类型中茎折类型减产最多,浚单20和郑单958平均减产率分别为74.2%和68.7%,尤其是茎折发生在抽雄之前难以形成产量;其次是根倒,平均减产率分别为46.3%和46.5%;根斜产量损失最小,平均分别为8.4%和13.2%.大风倒伏灾害后,浚单20产量平均为4959.9 kg·hm^-2,产量随播期的推迟而减少;郑单958平均为6026.1 kg·hm^-2,随播期变化不明显.总体上,郑单958品种抗倒性好于浚单20.     

Exogenous glycinebetaine and humic acid improve growth,nitrogen status,photosynthesis, and antioxidant defense system and confer tolerance to nitrogen stress in maize seedlings

Abiotic stresses, including nitrogen stress (NS), can hamper photosynthesis and cause oxidative damage to plants. Upregulation of the antioxidative defense system and photosynthesis induced by exogenous glycinebetaine (GB) and humic acid (HA) can mitigate the inhibitory effects of NS on plants. In the present investigation, the beneficial effects of exogenously applied GB and HA were examined on growth, leaf N status, photosynthesis, lipid peroxidation, and activities of some key antioxidant enzymes in the seedlings of maize cv. Zhengdan 958 (ZD958) exposed to NS. NS caused a significant reduction in total dry matter of seedlings of ZD958, but both GB and HA proved effective in mitigating this inhibition, hence, the beneficial effects of GB being more pronounced than those of HA. NS led to a considerable decrease in leaf total N and endogenous GB contents, stomatal conductance (g _s), net photosynthetic rate (P _n), intercellular CO₂ concentration (C _i), and activities of two key C₄ photosynthesis enzymes phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPCase) and ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase (RuBPCase) as well as of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD). This treatment caused an increase in lipid peroxidation, but showed no effect on POD activity. Exogenous application of varying doses of GB resulted in a decrease in lipid peroxidation and C _i, and an increase in leaf total N and endogenous glycinebetaine (EGB) content, P _n, and activities of RuBPCase, PEPCase, SOD, and catalase (CAT) under NS. In contrast, application of different doses of HA resulted in a decrease in lipid peroxidation, an increase in P _n, g _s, and C _i as well as SOD, CAT, and POD activities without increasing leaf total N and EGB content, and enhanced RuBPCase and PEPCase activities. The present study suggests that exogenous application of GB and HA can induce tolerance in maize plants to NS, but through the regulation of different mechanisms.     

胺鲜酯对高产夏玉米产量及叶片光合羧化酶和保护酶活性的影响

采用田间小区试验,以高产玉米新品种登海661为材料,研究了拔节期叶面喷施10、20和40 mg·L^-1的胺鲜酯（DA-6）对玉米叶片光合羧化酶、保护酶活性和产量的影响.结果表明：喷施胺鲜酯各处理玉米分别比对照（含有表面活性剂和水）增产10.0%(10 mg·L^-1)、8.9%(20 mg·L^-1)和9.4%(40 mg·L^-1),增产效果显著,但各浓度间差异不显著.胺鲜酯处理后,花后玉米的叶面积指数、光合速率、RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性均显著上升(P＜0.05),且对光合速率、RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性的影响随着处理浓度的增加而提高;与对照相比,胺鲜酯处理后吐丝期、灌浆期、乳熟期和蜡熟期叶片SOD、CAT、POD和GSTs活性及可溶性蛋白质含量显著提高(P＜0.05),MDA含量显著降低(P＜0.05),其中CAT活性随着处理浓度的增加呈上升趋势,其余生理指标各浓度间无显著性差异.     

大田增温对夏玉米光合特性的影响

在大田条件下研究了增温对两个夏玉米品种农大108(ND108)和掖单13号(YD13)光合特性及产量的影响.结果表明:大喇叭口期到成熟期增温显著降低了夏玉米籽粒产量,ND108和YD13的籽粒产量分别较对照降低了46.6%和45.1%;叶面积指数平均值分别降低了15.4%和11.5%;穗位叶叶片光合速率平均值分别降低了22.85%和18.14%;两个玉米品种叶片的叶绿素a和叶绿素b含量显著降低,但对叶绿素a的影响更显著.增温后玉米叶片的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)和核酮糖二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性都显著降低,ND108、YD13叶片的PEPCase和RuBPCase活性分别较对照降低了51.1%、32.4%和29.5%、7.7%.     

不同株型玉米光响应曲线的特征参数研究

以平展型品种高油115、中间型品种农大108和紧凑型品种郑单958为供试材料,利用LI-6400便携式光合测定系统测定了玉米吐丝期不同叶位的光响应曲线,并提取出曲线的特征参数。结果表明：不同株型玉米吐丝期光响应曲线的特征参数存在着差异,不同叶位的最大光合速率值均为农大108＞郑单958＞高油115;表观量子利用效率和暗呼吸速率均为郑单958＞农大108＞高油115,揭示了不同株型品种间光能利用特点差异的生理学基础。