不同基因型玉米间作的群体质量

采用大田试验,研究了不同基因型玉米间作的群体质量特征.结果表明,HF9‖XD20间作,植株中部叶片平均叶龄延长,而对下部和上部叶片影响不大;ZD958‖LD981间作,ZD958植株下部叶片平均叶龄延长,而中、上部叶片则缩短,LD981植株下、中、上部叶片平均叶龄均有所延长.吐丝前,群体叶面积指数(LAI)单间作无明显差异,吐丝后,HF9和LD981的LAI分别大于和显著大于单作群体,而ZD958和XD20则分别小于和显著小于单作群体.紧凑型品种和半紧凑型品种间作增加了群体透光率,吐丝后10d,4个品种棒三叶叶色值(SPADR)均有所增加,并且除ZD958外,其余3个品种棒三叶净光合速率均有所增加,其中LD981增加显著.间作对吐丝以前的群体干物质积累量影响不大,吐丝后,半紧凑型品种(HF9和LD981)的干物质积累量增加,其中LD981增加显著,而紧凑型品种(XD20和ZD958)的干物质积累量减少,其中ZD958显著减少;间作还提高了收获指数,并且两种间作群体的土地当量比(LER)均大于1.结果提示,紧凑型与半紧凑型玉米品种的间作可以提高群体质量,延长叶片功能期,提高光合效率,增加籽粒产量.     

施氮时期对高产夏玉米光合特性的影响

选用登海661(DH661)和郑单958(ZD958)为试验材料,研究了高产条件下施氮时期对高产夏玉米光合特性、产量和氮素利用率的影响.结果表明,分次施氮尤其是增加花后施氮较拔节期一次性施氮可提高产量9.3％-18.2％,氮肥偏生产力提高10.9％-17.5％.拔节期、大喇叭口期、花后10d按2∶4∶4施氮,DH661产量可达14188.9 kg/hm2;基肥、拔节期、大口期、花后10d按1∶2∶5∶2施氮,ZD958产量可达14529.6 kg/hm2.分次施氮较一次性施氮可延长灌浆期LAI高值持续期.花后施氮20％-40％较一次性施氮穗位叶Pn、φPSⅡ、NPQ和ETR分别提高了10.8％-24.1％,16.6％-25.1％、29.2％-45.3％和14.4％-25.8％,并保持了灌浆期RuBPCase和PEPCase较高活性,延缓了叶片衰老,提高了光能利用率.DH661较ZD958在相同的施氮方式下花后具有更高的光合性能.分次施氮及花后施氮可显著改善两个高产夏玉米品种光合特性,提高氮素利用率,提高产量.     

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。     

黄土塬区玉米大豆不同间作方式对产量和经济收益的影响及其机制

利用不同玉米品种(郑单958和豫玉22)和大豆品种(中黄24和中黄13)在单作和两种(2∶2和2∶4)间作方式下,研究品种、间作方式对间作系统产量和经济效益的影响,探讨其潜在的作用过程和机制,以期为旱区农业高产高效服务。实验结果表明:(1)两种间作方式的土地当量比(LER),相对拥挤系数(K)都高于单作,表明玉米、大豆在两种间作方式下较单作具有显著的间作优势,玉米间作相比单作增产显著。K、实际产量损失(AYL)、侵占力(A)和竞争比率(CR)的变化规律均表明在间作栽培条件下,玉米相对于大豆为竞争优势物种;郑单958相对于豫玉22,中黄24相对于中黄13均占有一定竞争优势。郑单958与中黄24以2∶4比例间作的间作优势(IA)及货币优势指数(MAI)值最高。(2)相比单作,间作种植模式下玉米的水分利用效率明显增加,而且玉米∶大豆以2∶4间作的水分利用效率显著高于2∶2。郑单958与中黄24在2∶4间作方式下的产量和经济效益都最高,适合在当地应用和推广。     

种植密度对夏玉米产量和源库特性的影响

以高产玉米品种郑单958(ZD958)和登海661(DH661)为试验材料,在4个不同区域(山东农业大学、汶口、兖州和莱州)设置22500、45000、67500、90000和112500株.hm-25个种植密度,研究了种植密度对夏玉米产量及源库特性的影响.结果表明:两品种在112500株.hm-2密度条件下玉米籽粒产量和生物产量最高,分别为19132和36965kg.hm-2,与22500和67500株.hm-2密度相比,籽粒产量分别增加了72%和48%,生物产量分别增加了152%和112%.两品种单株叶面积、最大花丝数、穗粒数和千粒重随密度增大而减小,但叶面积指数随密度增大而显著提高.收获指数与粒叶比随密度增大而显著减小,当密度超过67500株.hm-2时差异不显著,表明高密度条件下玉米通过增加群体库来提高产量.     

一个玉米矮秆突变体K123d的遗传鉴定

矮秆已被广泛用于改良作物的抗倒伏性状,培育理想株型,从而提高作物产量。玉米矮秆突变体K123d由自交系K123自然突变产生。本研究比较该突变体与野生型主要农艺性状差异及其对赤霉素的敏感性;用K123d与株高不同的3个自交系分别构建F1、BC和F2群体,分析矮秆性状的遗传模式;以K169/K123d-F2为定位群体,采用集团分离分析法(BSA),运用SSR标记定位矮秆基因d123;参照br-2序列信息分段设计特异引物,同源克隆d123。结果表明,与野生型相比K123d株高降低35.59%,穗位高降低、节间缩短、叶片较直立,但结实率差,对赤霉素敏感;在F2群体和BC1群体中,正常植株与矮秆植株分离比例分别符合3∶1和1∶1,说明矮秆性状受1对隐性基因控制;其矮秆基因d123定位于第一条染色体上SSR标记umc1278和bnlg1564之间,遗传距离分别为12.8 c M和7.3 c M;同源克隆显示d123与br-2存在12个碱基替换,其中第4个外显子编码的一个谷氨酸被替换为赖氨酸。由此可见,矮秆突变体K123d为br-2的一个突变类型,对矮化育种具有进一步研究利用价值。     

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.     

施氮量对夏玉米籽粒灌浆特性和营养品质的影响

合理施氮可显著提高夏玉米籽粒灌浆速率,增加产量,改善品质.本试验以登海518(DH518)和郑单958(ZD958)为供试材料,大田条件下设置不施氮(N₀)、少量施氮(N₁,129kg N·hm^-2)、适量施氮(N₂,184.5 kg N·hm^-2)和过量施氮(N₃,300 kg N·hm^-2)4个施氮量处理,研究施氮量对夏玉米籽粒灌浆特性和籽粒品质的影响.结果表明:不施氮处理玉米的籽粒灌浆受抑制,粒重减小,产量显著降低;随着施氮量增加,两品种的籽粒平均灌浆速率增加,粒重和产量显著增加,N₁处理较N₀增产16.4%～57.2%,N₂处理较N₀增产35.8%～65.1%.N₀处理的籽粒粗蛋白、可溶性糖和总淀粉含量及支链/直链淀粉(支/直)降低,粗脂肪含量增加;DH518品种N₂处理较N₀、N₁处理的粗蛋白、可溶性糖和总淀粉含量分别增加32.5%、6.5%,19.9%、9.5%和8.9%、5.2%,且支/直升高;ZD958品种N₂处理较N₀、N₁处理的粗蛋白、可溶性糖和总淀粉含量分别增加16.9%、7.8%,30.5%、14.8%和11.5%、5.7%,支/直升高;两品种N₂处理的粗脂肪含量较N₀和N₁降低4.8%～12.3%.但是,过量施氮(N₃)较N₂处理夏玉米产量降低,籽粒品质下降.可见,合理施氮可促进夏玉米籽粒灌浆,增加粒重,提高产量,改善品质.     

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.     

河套地区小麦/玉米套作群体光能瞬时传输的数学模拟

作物间套作群体冠层中叶片水平向和垂向分布的不均匀性给其光能截获的连续测定带来了很大困难.为了量化小麦/玉米套作群体不同生长阶段的光能吸收,本文建立了模拟该套作群体光合有效辐射(PAR)瞬时传输的几何模型,并用大田实测值对模型进行验证.结果表明:几何模型可有效地模拟小麦/玉米套作群体冠层底部的PAR强度.小麦/玉米6∶2套作(I62)群体模型估算结果与实测值的线性回归方程的决定系数为0.947,小麦/玉米12∶4套作(I124)群体模拟结果与实测值的线性回归方程的决定系数为0.950.2012和2013年I62套作群体截获的PAR分别为1061.4和924.3 MJ·m-2,在所有处理中最高.2012年I62和I124套作群体相对于单作的PAR截获比率分别为1.29和1.19,2013年I62和I124套作群体相对于单作的PAR截获比率分别为1.21和1.16.     

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.     

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.     

不同氮素水平下超高产夏玉米冠层的高光谱特征

为明确超高产夏玉米冠层高光谱特性,对不同生育期、不同氮肥处理下普通玉米与超高产夏玉米冠层高光谱特性进行了比较;对超高产夏玉米冠层高光谱反射率及其衍生的植被指数与干物质积累、叶绿素含量间的相关性进行了分析。结果表明,不同生育期,超高产夏玉米近红外波段的高光谱反射率均大于普通玉米,且在生育后期变化缓慢。开花期与灌浆期之间,出现"红边平台"现象,生育后期红边位置"蓝移"变化量显著小于普通玉米。随着施氮量的增加,超高产夏玉米冠层高光谱反射率及红边位置变化不大,而红边幅值与红边面积呈逐步增大趋势。在相关性分析中,由950、760、810、870nm构成的各类植被指数及红边幅值、红边面积与超高产夏玉米干物质积累量间的相关性最好,红边位置λred可用于估算叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素的含量。不同氮肥下,超高产夏玉米冠层高光谱特征与普通玉米相比具有较大差异,研究结果能为超高产夏玉米生理特性的研究提供支持。     

控释尿素和普通尿素配比对不同氮效率玉米叶片衰老特性和土壤酶活性的影响

控释尿素和普通尿素配比施用可以同步玉米氮素需求,延缓后期衰老,增加产量。本试验以黄淮海区域两种氮效率玉米作为对象,研究控释尿素和普通尿素不同配比对其叶片衰老特性、土壤酶活性和土壤无机氮的影响。试验选取黄淮海主栽玉米品种豫禾988（氮低效）和郑单958（氮高效）作为试验材料,设置6个施氮处理（CK、N180U、N180C1、N180C2、N180C、N300U）,其中CK为不施氮处理,180、300代表施氮水平分别为180 kg/hm²和300 kg/hm²,U代表全尿素处理（基肥：追肥=2：3）,C1、C2分别代表控释氮：尿素氮为1：2和2：1（基肥一次施用）,C代表全控释尿素处理（基肥一次施用）。2018-2019年结果表明：与CK相比,豫禾988在N180C1和郑单958在N180C2处理下,能够在玉米生育后期显著提高穗位叶超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,降低膜脂过氧化物（MDA）含量,同时也增加了土壤无机氮含量、脲酶和蔗糖酶活性。综上所述,针对不同氮效率玉米品种,通过控释尿素和尿素合理配施,利用速效氮和控释氮的释放来延缓玉米功能叶片衰老,延长功能期,提高生育后期土壤无机氮含量和酶活性,共同促进玉米生长,增加玉米产量,其中豫禾988和郑单958分别在N180C1和N180C2处理下效果最佳。     

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.     

Effects of S-Abscisic Acid (S-ABA) on Seed Germination,Seedling Growth,and Asr1 Gene Expression Under Drought Stress in Maize

The objective of this study was to evaluate the ability of the phytohormone S-abscisic acid (S-ABA) to protect maize seedlings grown under drought stress and to measure their increased drought tolerance. The maize hybrids ‘Zhengdan 958’ (ZD958; drought tolerant) and ‘Xundan 20’ (XD20; drought sensitive) were treated with nutrient solutions of different concentrations (1, 2, 4, 8, and 10 mg/kg) of S-ABA under polyethylene glycol (PEG, 15% w/v, MW 6000) simulated drought stress. Optimal concentrations of S-ABA were designed to be sprayed onto the leaves of seedlings, and their effect on endogenous ABA, malondialdehyde (MDA), osmotic substances, antioxidant enzyme activities, and Asr1 gene expression in seedlings were studied. Results indicated that, under drought stress, S-ABA treatment significantly improved maize seed germination rate (GR), germination energy (GE), and seedling biomass (p < 0.05). After spraying 4 mg/kg S-ABA onto leaves, the endogenous hormone ABA, osmotic substances, antioxidant enzyme activities, and expressive quantity of the Asr1 gene were extended and MDA content dropped significantly (p < 0.05). Moreover, ZD 958 endogenous ABA content, osmotic substances content, antioxidant enzyme activity and Asr1 gene expressive quantity were higher than that of XD 20 (p < 0.05). In conclusion, S-ABA treatment increased the content of endogenous ABA, induced an increase in antioxidant enzyme activity and Asr1 gene expression level, reduced the oxidative damage caused by drought to maize leaves, and improved the adaptability of maize seedlings to withstand drought stress. The promoting effect of S-ABA on the drought-tolerant variety ZD 958 was more obvious (p < 0.05). These results serve as a reference for the use of S-ABA in mitigating drought stress in maize.