冬小麦高产高效群体的年际间稳产性能

以冬小麦品种‘泰农18’为试验材料,设置传统农民管理习惯的农户模式(T₁)、不计肥水和人工等投入以获得高产的高产模式(T₂)和优化种植密度、播期、肥水管理运筹的高产高效模式(T₃)3种种植模式,于2012年10月—2016年7月连续4个小麦生育季,研究了不同种植模式小麦主茎与分蘖成穗特性、不同年份的光合有效辐射截获、利用、光合产物分配等光能利用特性和产量差异,结合年际间的光、温、水等生态因子分布差异,分析了高产高效群体的稳产性能.结果表明: 冬小麦不同生育时期内的光、温、降雨等生态因子的总量和各生育时期分布存在较大变异.T₁、T₂、T₃模式主茎穗的比例分别为38.9%、58.7%、66.9%,表明T₁、T₂、T₃模式在群体结构构建上分别是以分蘖穗为主、主茎穗和分蘖穗并重、主茎穗为主.T₂模式的生物量和产量最高,T₁最低,T₃模式自孕穗期之后,尤其是在开花14 d后仍能维持较高的叶面积指数、光能截获率和截获量、群体光合速率,并具有较高的干物质分配能力,使其在干物质积累相对偏低的情况下仍可获得高产.T₃模式花后的叶面积指数、光能截获率和截获量以及光合速率等的年际间极差、标准差、变异系数均小于T₁和T₂模式,由此也保证了T₃模式生物产量的稳定.相关分析表明,以主茎成穗为主的T₃种植模式能够有效应对年际间气候变化并实现稳产,关键是具有年际间稳定的生物产量.     

干湿交替灌溉下不同稗草种对水稻产量及生理特性的影响

以两优培九(籼稻)和南粳9108(粳稻)为材料,从移栽至成熟期分别与无芒稗(T₁)、稗(T₂)、西来稗(T₃)和光头稗(T₄)共生,以无稗草水稻处理为对照,研究干湿交替灌溉条件下不同稗草种对水稻产量和生理特性的影响.结果表明： 与对照相比,T₁、T₂、T₃和T₄处理下两优培九分别减产13.8%、10.6%、23.8%和0.5%,南粳9108分别减产45.5%、36.9%、60.7%和15.1%.T₁、T₂和T₃处理显著降低了水稻产量,T₄处理对两优培九产量无显著影响,但显著降低了南粳9108的产量.T₁、T₂、T₃和T₄处理增加了水稻灌浆期叶片丙二醛含量,降低了叶片中过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性,降低了成熟期干物质积累量、灌浆期根系氧化力以及根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷的含量.4种处理对水稻各生理指标的影响程度为T₃>T₁>T₂>T₄.稻-稗共生时水稻灌浆期叶片抗氧化系统酶活性、根系氧化力、根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷含量及成熟期干物质积累量的降低以及灌浆期叶片丙二醛含量的增加是水稻减产的重要原因.     

氮肥后移对抽穗后水分胁迫下冬小麦光合特性及产量的影响

采用子母桶栽土培法模拟冬小麦抽穗后不同的水分胁迫状态,研究了氮肥后移对冬小麦光合特性及产量的影响.设置3个氮肥处理,分别为N₁(基肥∶拔节肥∶开花肥=10∶0∶0)、N₂(6∶4∶0)和N₃(4∶3∶3),模拟冬小麦抽穗后2种水分胁迫(渍水胁迫、干旱胁迫),设正常供水为对照.结果表明：相同供水条件下,N₂和N₃处理较N₁处理显著提高冬小麦灌浆期旗叶的SPAD和光合速率,确保了收获时较高的穗数、穗粒数和地上部分生物量;氮肥后移处理显著提高了冬小麦的耗水量,但其籽粒产量和水分利用效率也显著提高.相同氮肥条件下,干旱胁迫和渍水胁迫处理较正常供水显著降低了冬小麦开花期和灌浆期旗叶的光合速率、千粒重、穗粒数和产量.与正常供水相比,各氮肥条件下干旱胁迫和渍水胁迫处理花后旗叶光合速率及籽粒产量的减小幅度均表现为N₁＞N₂＞N₃.表明氮肥后移通过提高旗叶SPAD、减缓花后旗叶光合速率的下降幅度、增加地上部分干物质积累量,调控产量及其构成要素,以减轻逆境灾害(干旱和渍水胁迫)对产量的影响.     

不同生育期持续干旱对玉米的影响及其与减产率的定量关系

为了探究不同生长阶段土壤水分含量持续下降过程对玉米生长发育和产量形成的影响,通过设置遮雨棚人工控水试验,分析不同生长阶段持续干旱条件下玉米株高、叶面积指数(LAI)、光合性能、地上生物量和产量等生理生态指标的动态变化.试验因素为控水时段和控水持续时间,从拔节普遍期开始分别控水20(T₁)和27 d(T₂),从抽雄普遍期开始控水20(T₃)和27 d(T₄),加上不控水对照(CK),共5个处理.结果表明: 持续干旱导致植株叶片卷曲、打绺,下部叶片衰老加快,对LAI影响较大,从而降低生物量的累积与籽粒产量.T₁～T₄处理结束时LAI分别为CK的74.9%、68.2%、60.5%和48.3%.玉米植株在经历持续控水后,叶片最大净光合速率(P_{n max})逐渐下降,T₁(T₃)和T₂(T₄)处理结束时P_{n max}分别降至CK的23%及不足10%,复水2周后,P_{n max}能恢复到CK的90%左右.T₁和T₂处理产量较CK分别下降18.5%和24.0%,T₃和T₄处理分别减产41.6%和45.8%.抽雄期持续干旱对玉米地上生物量及产量构成的影响大于拔节期干旱.干旱程度(D)能够定量表示土壤干旱状况,与玉米减产率存在线性定量关系,可通过计算D来预测玉米的减产情况.     

行距和播种量对冬小麦冠层光合有效辐射垂直分布、生物量和籽粒产量的影响

为明确行距和播种量对冬小麦冠层光合有效辐射(PAR)垂直分布、生物量和籽粒产量的影响,在不增加水肥等投入的基础上,设置等行距(R₁,20 cm+20 cm)、宽窄行(R₂,12 cm+12 cm+12 cm+24 cm)两种行距方式和低(D₁,120 kg·hm^-2)、中(D₂,157.5 kg·hm^-2)、高(D₃,195 kg·hm^-2)3个播种量水平,分析不同处理组合下冬小麦主要生育时期冠层PAR的截获率及利用率、群体光合能力、生物量和产量差异。结果表明: 冬小麦冠层总PAR截获率、上层PAR截获率均表现为R₁行距显著大于R₂,而中层和下层PAR截获率则表现为R₂大于R₁,且在中层差异显著;从小麦开花至成熟期,相同播种量下R₂行距光合势(LAD)、群体光合速率(CAP)、PAR转化率和利用率都显著高于R₁,并以R₂D₂处理最大;冬小麦的群体生物量(BA)和不同层次叶片生物量(BL)均表现为随播种量增加而增加,但单株生物量(BP)则相反。在同一播种量下,BA、BL和BP均在开花期之后表现为R₂行距高于R₁,其中,BA、BP在成熟期行距间差异显著,中层和下层BL在D₂、D₃播种量下行距间差异显著;不同处理组合间冬小麦的穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量分别以R₂D₃、R₂D₁、R₂D₁、R₂D₂最大,其中,R₂行距下千粒重、穗粒数和籽粒产量显著大于R₁。综上,改变行距可以改善小麦冠层中下层PAR的截获量,增强冬小麦单株和群体光合能力、光合有效辐射的利用及转化效率,提高生物量和籽粒产量。在冬小麦高产栽培中,应重视通过优化田间结构,塑造麦田理想的群体光合结构,以充分利用单位土地面积上光照资源,挖掘作物自身的光合生产潜力,达到高产高效的目的。在本试验条件下,以R₂D₂配置群体光合能力、光合有效辐射利用率和产量最佳。     

宽幅播种下基本苗密度对小麦旗叶光合特性及叶片和根系衰老的影响

为明确宽幅精播条件下小麦高产高效的适宜基本苗密度,于2018—2019年和2019—2020年在山东兖州大田试验条件下设置4种基本苗密度处理:90×10⁴株·hm^-2(D₁)、180×10⁴株·hm^-2(D₂)、270×10⁴株·hm^-2(山东高产田常用基本苗密度,D₃)、360×10⁴株·hm^-2(D₄),研究基本苗密度对小麦光合特性、衰老特性以及籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明: 与D₁、D₄处理相比,D₂处理显著改善了灌浆期间小麦旗叶光合特性,提高了旗叶和根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白质含量,降低了旗叶和根系丙二醛(MDA)含量,延缓了旗叶和根系衰老;与D₁、D₃、D₄处理相比,D₂处理显著提高了0~40 cm土层小麦根长、根表面积和根体积。2018—2019年和2019—2020年,与D₁、D₃、D₄处理相比,D₂处理的籽粒产量分别提高11.8%、2.5%、6.4%和22.7%、5.7%、17.1%,水分利用效率分别提高9.2%、8.8%、14.2%和21.1%、6.2%、21.5%。综上,基本苗密度为180×10⁴ 株·hm^-2的D₂处理通过提高小麦灌浆期旗叶光合特性,改善小麦根系形态,延缓了植株衰老,籽粒产量和水分利用效率最高,是山东宽幅播种高产麦田的最优处理。     

微喷带长宽对不同区段麦田水分和小麦旗叶叶绿素荧光特性的影响

2014—2015和2015—2016年小麦生长季,设置微喷带长宽组合处理:带宽65 mm下设置带长60 m (T₁)、80 m (T₂)和100 m (T₃)处理,带宽80 mm下设置带长60 m (T₄)、80 m (T₅)和100 m (T₆)处理,研究不同组合对麦畦各区段(沿微喷带铺设方向分为D₁至D₆)水分和旗叶叶绿素荧光特性的影响.结果表明: 拔节期灌溉,带宽65 mm下喷洒均匀系数为T₁>T₂、T₃,带宽80 mm下为T₄、T₅>T₆;开花期灌溉,带宽65 mm下为T₁>T₂>T₃,带宽80 mm下为T₄>T₅>T₆.65 mm带宽下,T₁开花期灌溉后各区段0～40 cm土层平均土壤相对含水量,以及花后20和30 d旗叶实际光化学效率(Φ_PSII)、非光化学猝灭系数(NPQ)、电子传递效率(ETR)和籽粒产量均无显著差异;T₂为D₁、D₂>D₃>D₄>D₅;T₃为D₁、D₂>D₃>D₄>D₅、D₆.各区段花后20和30 d旗叶Φ_PSII、NPQ、ETR以及成熟期各区段干物质积累量为T₁>T₂、T₃.80 mm带宽下,T₄开花期灌溉后各区段0～40 cm土层平均土壤相对含水量,以及花后20和30 d旗叶Φ_PSII、NPQ、ETR和籽粒产量无显著差异,T₅为D₁、D₂、D₃>D₄、D₅;T₆为D₁、D₂、D₃>D₄>D₅>D₆.各区段花后20和30 d旗叶Φ_PSII、NPQ、ETR以及成熟期各区段干物质积累量为T₄、T₅>T₆.籽粒产量和水分利用效率为T₁、T₄、T₅>T₂、T₃、T₆,灌溉效益T₁、T₄优于T₅处理.本试验条件下,带宽65 mm下T₁和带宽80 mm下T₄为节水高产的最优处理,T₅为较优处理.     

覆膜与滴灌对河套灌区玉米花粒期叶片光合特征的影响

光合作用是作物生长发育和产量形成的基础,栽培方式和土壤含水量变化显著影响作物的光合作用.灌浆期和乳熟期是玉米花粒期2个重要阶段,是玉米籽粒形成和干物质积累的关键时期.通过大田试验研究了河套灌区不同覆膜方式与滴灌水平对不同生育时期玉米光合特征及产量的影响.结果表明: 灌浆期玉米叶片光合特征在不同处理下无显著差异,乳熟期净光合速率和蒸腾速率在半覆膜(B₂)和全覆膜(Q₂)滴灌水平2(350 mm)处理下均显著高于半覆膜(B₁)和全覆膜(Q₁)滴灌水平1(200 mm),并且B₁和Q₁处理下灌浆期叶片的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率及气孔导度等显著高于乳熟期.不同处理下灌浆期和乳熟期叶片的净光合速率、蒸腾速率,灌浆期的气孔导度以及乳熟期的水分利用效率等在日变化上存在着同步关系,均呈现出倒“U”型的日变化特征,而胞间CO₂浓度则呈现相反的变化趋势.逐步回归分析显示,光合有效辐射、大气温度和空气相对湿度等气象因子是影响玉米叶片光合特征的主要环境因子.此外,B₂和Q₂处理下玉米产量显著高于B₁和Q₁处理(分别增加了29.3%和50.9%),但B₁和Q₁处理间并无显著差异.这表明与覆膜方式相比,滴灌水平对干旱地区玉米产量的影响更大.     

不同带长微喷带灌溉对麦田土壤水分分布和干物质积累及籽粒产量的影响

为了研究麦田用微喷带灌溉的适宜带长,2015—2016和2016—2017两年度以‘济麦22’为材料,设置了带宽80 mm微喷带下带长为60 m (T₁)、80 m (T₂)和100 m (T₃) 3个处理的试验,试验小区长度等于带长,试验小区内沿灌溉方向每20 m为一个取样区段,依次命名为A、B、C、D、E,分析不同带长微喷带灌溉对麦田土壤水分和干物质积累的影响.结果表明:1)两年度不同处理A区段拔节期、开花期灌水后0~40 cm土层土壤相对含水量为T₁23,B区段为T₁、T₂3,C区段为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃;各处理区段间土壤相对含水量的变异系数为T₁23.2)不同处理A、B区段小麦开花后20、30 d的叶面积指数和冠层光截获率、开花后干物质积累量、成熟期干物质积累量均无显著差异,C区段上述指标为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃;不同处理开花后20、30 d叶面积指数、冠层光截获率及开花后干物质积累量为T₁>T₂>T₃,成熟期干物质积累量为T₁、T₂>T₃.3)不同处理A、B区段籽粒产量均无显著差异,C区段为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃,整畦籽粒产量为T₁、T₂>T₃.4)两年度不同处理籽粒产量、水分利用效率为T₁、T₂>T₃,灌溉水利用效率为T₁>T₂>T₃.综合考虑籽粒产量和水分利用效率,本试验条件下带宽80 mm、带长60 m的处理(T₁)是节水高产的最优处理,带长为80 m的处理(T₂)是较优处理.研究结果可为山东省小麦利用微喷带进行节水高产灌溉提供理论依据.     

稗属杂草对水稻生长发育和产量的影响

以新两优6号(籼稻)和南粳46(粳稻)为材料,自水稻移栽至成熟分别与无芒稗(T₁)、稗(T₂)、西来稗(T₃)和光头稗(T₄)共生,稗草密度为6株·m^-2,以无稗草水稻处理为对照,研究不同稗草对水稻生长发育和产量的影响.结果表明：与对照相比,不同稗草对水稻的干扰表现不同,T₁、T₂、T₃处理使籼稻产量分别下降19.2%、10.8%、21.9%,使粳稻产量分别下降39.7%、25.3%、47.3%,但T₄处理对2个水稻品种的产量均无显著影响.水稻和稗草共生过程中,T₁、T₂和T₃处理显著降低了水稻成熟期的干物质积累量及灌浆期的剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒ATP酶活性,降低幅度为T₃>T₁>T₂,T₄处理与对照差异不显著;各处理对水稻最终分蘖数和株高均无显著影响.表明4种稗草对水稻生长的影响由强到弱表现为：T₃>T₁>T₂>T₄,稻 稗共生时水稻剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒ATP酶活性降低是导致水稻生产力下降的重要原因.     

Biomass accumulation and partitioning, photosynthesis, and photosynthetic induction in field-grown maize (Zea mays L.) under low- and high-nitrogen conditions

The objectives of this comparative study were to investigate the responses of biomass accumulation and partitioning to nitrogen supply and to examine the effect of low-nitrogen supply on the photosynthetic responses of maize leaves to steady-state and dynamic light. While the difference in leaf number and stem diameter was not statistically significant, there was a significant difference in plant height between the low-nitrogen and high-nitrogen maize plants. During grain-filling period, the ear leaf of the low-nitrogen maize plants possessed lower values of maximum photosynthetic rate, maximum stomatal conductance, maximum transpiration rate, apparent quantum yield, light compensate point, and carboxylation efficiency than did that of the high-nitrogen maize plants. Contrarily, lower values of intercellular CO₂ concentration and dark respiration rate were observed in the high-nitrogen maize plants. In addition, a slower response to simulated sunflecks was found in the ear leaf of the low-nitrogen maize plants; however, stomatal limitations did not operate in the ear leaf of the high-nitrogen or low-nitrogen maize plants during the photosynthetic induction. As compared to the high-nitrogen maize plants, the low-nitrogen maize plants accumulated much less plant biomass but allocated a greater proportion of biomass to belowground parts. In conclusion, our results suggested that steady-state photosynthetic capacity is restricted by both biochemical and stomatal limitation and the photosynthetic induction is constrained by biochemical limitation alone in low-nitrogen maize plants, and that maize crops respond to low-nitrogen supply in a manner by which more biomass was allocated preferentially to root tissues.     

Optimum leaf excision increases the biomass accumulation and seed yield of maize plants under different planting patterns

Without developing new agronomic practices, present rates of improvement in seed yields of cereal crops globally are insufficient to fulfil the estimated increasing food demand for 2050 and beyond. Intercropping is one of the agricultural practices that can lead to greater crop yields. However, there exists leaf redundancy for maize in intercropping systems, and the top canopy leaves shade more competent leaves at middle strata of maize plants. Therefore, this work aimed to elucidate the effect of leaf excision treatments in maize to understand the optimum leaf area of maize plants under a maize–soybean relay‐intercropping system (MS_R) and a sole cropping system (SM). The effects of four‐leaf excision treatments (T₁, 0; T₂, 2; T₃, 4; T₄, 6 leaves excised from the top of maize plants until 7 days after silking) on light interception, leaf area index (LAI), photosynthetic characteristics, total biomass accumulation at blistering stage (BS), dough stage (DS) and physiological maturity (PM), and seed yield of maize were investigated through field experiments for 2 years under MS_R and SM. Results showed that, under MS_R and SM, as compared to control (T₁), optimum excision of leaves (T₂) from the top of maize plants significantly improved the light interception (by 25, 18 and 16% at BS, DS and PM, respectively) to lower strata leaves and accelerated the biomass partitioning to maize seeds (by 13 and 12% at DS and PM, respectively). Importantly, plants under T₂ exhibited higher green leaf area than control, that is, excision the top two leaves led to an increase in LAI at PM by 10%, suggesting that leaf senescence under T₂ was delayed which enhanced the photosynthetic rate at PM by 7% in 2017 and 6% in 2018. Relative to T₁, maize under T₂ produced 19 and 13% higher maize yield under MS_R and SM, respectively, and relay‐cropped maize had 90% of SM seed yield. These results suggest that by manipulating the canopy structure of maize plants we can enhance the biomass accumulation and seed yield of maize crops under MS_R and SM.     

Planting density effects on assimilation and partitioning of photosynthates during grain filling in the late-sown wheat

Leaf blades of the late-sown winter wheat produced the major portion, i.e., more than 60 %, of the total ¹⁴C-photosynthates at grain filling, but ear (rachis and glumes) only about 15 %, sheaths about 11 %, and stem internodes about 11 %. The change of plant density in this experiment had little influence on the ¹⁴CO2-photoassimilation of the ear (rachis and glumes), flag leaf lamina, sheaths and stem internodes, but markedly affected photosynthesis of the second, the third and lower leaves. The photosynthetic rate [expressed as specific radioactivity, s-¹ kg-¹(d.m.)] and the amount of ¹⁴CO₂ photosynthates decreased significantly in the second, the third and other lower leaves at a high plant density. Upon grain-filling of the late-sown wheat, the grain was the major importer of photosynthates. Yet partitioning to the stem internodes depended on the plant density. Stem was the importer of photosynthates at a low plant density, but the exporter at a high plant density. In plants at a low plant density a fairly large proportion of photosynthates was distributed into the roots. The middle and lower above-ground parts of the late-sown wheat at a high plant density decreased or lost their function early. As a result, the plant senesced earlier. However, the grain setting, filling and yielding were restricted. An appropriately low plant density was suitable for prolonging the function of the middle and lower organs, delaying the senescence of plant, increasing the source supply for grain filling, and improving the grain yield. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

不同积温对春玉米灌浆期叶片光合性能的影响

以不同抗冷型玉米品种丰单3(抗冷型)和郑单958(非抗冷型)为试验材料,在黑龙江省Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ积温带进行大田试验,研究了不同积温对不同抗冷型春玉米灌浆期叶片光合性能的影响.结果表明: 在3个积温带,丰单3和郑单958抽雄开花期和成熟期按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ积温带顺序依次延长,籽粒容重依次降低;丰单3和郑单958叶片的RuBP羧化酶、PEP羧化酶活性对温度的敏感性不同,其中,丰单3灌浆前期(开花后0~20 d)两种酶活性高,在温度限制区可正常成熟;郑单958灌浆前期和后期(开花后0~10 d、40~60 d)两种酶活性高,中期(开花后10~40 d)对活动积温不敏感,在温度限制区不能正常成熟.两类玉米叶片的光合速率均与开花后0~10 d和30~40 d的活动积温呈显著正相关.3个积温带积温在灌浆初期和后期对春玉米光合性能影响显著,同一品种灌浆期活动积温越高,籽粒产量越高;郑单958产量均高于丰单3.     

弱光胁迫影响夏玉米光合效率的生理机制初探

大田条件下, 以普通夏玉米(Zea mays) ‘泰玉2号’为材料, 于授粉后1-20天遮光55% (+S), 以大田自然光照条件下生长的玉米作为对照(-S), 研究了遮光及恢复过程中玉米植株的光合性能、叶绿体荧光参数、叶黄素循环以及光能分配的变化, 初步揭示夏玉米开花后弱光条件下光适应的生理机制, 为玉米高产稳产提供理论依据。结果表明, 遮光后玉米穗位叶叶绿素含量及可溶性蛋白含量均减少, RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性显著降低, 导致穗位叶净光合速率(P_n)迅速下降, 光饱和点也明显降低; 恢复初期P_n迅速升高, 光合关键酶活性有所增强。遮光后植株的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Ф_PSII)显著降低, 非光化学淬灭(NPQ)则显著升高, 而恢复初期植株穗位叶Ф_PSII有所升高, 表明突然暴露在自然光下的光合电子传递速率明显加快, 这与其光合速率及光合酶活性的趋势保持一致; 遮光处理对穗位叶叶黄素循环库的大小(紫黄质+花药黄质+玉米黄质(V + A + Z))影响不显著, 但使叶黄素循环的脱环氧化状态(A + Z)/(V + A + Z)增加; 遮光后植株分配于光化学反应的光能明显减少, 天线耗散光能比率显著增加, 恢复过程中植株主要以过剩非光化学反应的形式耗散过剩的光能。遮光后及恢复初期, 玉米植株的PSII原初光化学活性明显下降, 限制了光合碳代谢的电子供应从而抑制了光合作用, 主要依赖叶黄素循环途径进行能量耗散, 而在光照转换后遮光的玉米叶片在适应自然光过程中的光保护机制不断完善, 光合能力逐渐得到 恢复。     

定向种植对夏玉米群体内光环境及叶片光合性能的影响

为改善玉米群体内光环境,进一步提高玉米单株光合能力以获得高产,本研究以郑单958为试验材料,通过设置种子定向入土方式,研究了定向有序种植条件下群体内光分布特征,以及单株玉米穗位叶花后光合性能,并借助快速叶绿素荧光动力学曲线分析了与叶片光合性能有密切联系的光系统Ⅱ(PSⅡ)的性能特征.结果表明:叶片不同朝向显著改变夏玉米群体内穗位叶处光合有效辐射截获量,朝南处理(S)平均比朝北处理(N)高271.8%.不同朝向的叶片对高光与弱光的利用能力差异显著,朝南处理饱和光强下净光合速率(Pn)显著升高,表明其高光强利用能力显著提升;而朝北处理(N)表观量子效率(α)则随生育期推进显著增加,有利于叶片适应长期弱光环境.生育前期朝南处理PSⅡ电子供体侧和受体侧性能显著提高,进而改善了PSⅡ反应中心性能(PIABS)和荧光光化学淬灭系数(ψo),电子在电子传递链中转移效率(φEo)的提高增强了电子由PSⅡ向光系统Ⅰ(PSⅠ)的传递性能.生育前期叶片性能呈现出朝南>朝东>朝西>朝北的趋势.但成熟末期朝南处理对强光的利用效率显著降低,朝北处理在生育后期表现出较强的弱光利用能力,表观量子效率显著升高,花后40dPn与PSⅡ性能均表现为朝北>朝西>朝东>朝南的趋势.总体上,朝南与朝东处理群体内光环境改善显著,群体穗位层截获光合有效辐射较多,光合能力和干物质生产能力增强,有利于夏玉米产量提高.     

玉米品种耐阴性指标的筛选与评价

采用大田试验,研究了24个玉米品种在50%遮光处理下的形态、生理与产量性状的变化.结果表明：与自然光照相比,遮光处理后,玉米的株高降低,茎粗减小,雌雄间隔期延长,净光合速率减小,比叶重减小,地上部干物质量减少,果穗缩短变细,穗轴直径减小,行粒数减少,籽粒产量显著降低,其中雌雄间隔期、净光合速率、比叶重和行粒数变化的百分率与地上部干物质量和籽粒产量减少的百分率之间呈显著或极显著相关,可作为田间鉴定玉米耐阴性的有效指标.采用综合耐阴性状作为评价参数,经聚类分析表明,郑单958、浚单20、登海602等14个品种属耐阴型品种,安玉12、豫玉22等10个品种属非耐阴型品种.表明以形态、生理指标结合产量性状来评价玉米耐阴性较为客观,且简单易行.     

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.     

不同密度混播对玉米植株13C同化物分配和产量的影响

为了探讨不同密度混播对玉米植株¹³C同化物分配和产量的影响,选用‘郑单958’(ZD)和‘登海605’(DH)为试验材料,在不同密度下(LD,67500株·hm^-2;HD,97500株·hm^-2)设置单播(SZD、SDH)与混播(M、1∶1、2∶2)处理,研究玉米品种不同密度混播对植株光合特性、¹³C同化物分配、干物质积累量和产量的影响.结果表明: 随密度增加,籽粒产量、¹³C同化物在籽粒中的分配、干物质积累量和叶面积指数均提高;而叶绿素含量和净光合速率则降低.在67500株·hm^-2下,混播较单播处理无显著优势,但在97500株·hm^-2下,两品种混播提高了叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率,干物质积累量增加.混播促进茎等营养器官的干物质向籽粒的转运,提高了¹³C同化物在籽粒中的分配比例.混播处理较单播产量增加,主要因为千粒重显著增加.在高密度种植条件下,混播有助于扩大光合面积,维持较高的净光合速率,提高群体干物质积累量,改善干物质的分配状况,增加同化物向籽粒的分配,最终提高夏玉米产量.可见,混播栽培可显著增加黄淮海区密植夏玉米产量.     

玉米/花生间作行比和施磷对玉米光合特性的影响

试验于2014—2015年设玉米/花生间作2∶2(R₁)、2∶4(R₂)和2∶8(R₃)三种间作模式,研究了间作行比和施磷对玉米冠层光照日变化、功能叶的SPAD值、光合-光强响应曲线和光合-CO₂响应曲线的影响,以探究间作玉米适应强光的光合机理.结果表明: 间作玉米冠层日均光照表现为R₃>R₂>R₁;大口期至灌浆期,间作玉米穗位叶的SPAD值、表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、光饱和时的最大净光合速率(LSP_n)、羧化效率(CE)、最大电子传递速率(J_max)、磷酸丙糖利用率(TPU)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)和净光合速率(P_n)均表现为R₃>R₂>R₁,胞间CO₂浓度(C_i) 则为R₁>R₂>R₃;蜡熟期R₃间作玉米的AQY、LSP_n、g_s、CE、J_max和TPU均低于R₂间作玉米;施磷能提高AQY、LSP_n、CE、V_{c max}、J_max和TPU等光合参数.这说明间作玉米g_s、AQY、CE、V_{c max}、J_max和TPU随着光强增加逐渐提高是其增强利用强光能力的关键,但超过一定光强易早衰,施磷肥有助于增强玉米对强光的利用和延缓叶片衰老.