我国1950s～1990s推广的玉米品种叶片光合特性演进规律研究

自1950s以来,我国玉米（Zea mays L.）产量以年递增幅度为126kg     

遮荫对夏玉米产量及生长发育的影响

在大田条件下研究了不同时期和不同程度遮荫对夏玉米产量及生长发育的影响.结果表明,遮荫显著降低玉米产量.不同时期遮荫对其影响不同,花粒期（从开花到成熟期）遮荫的影响最显著,农大108（ND108）和掖单13号（YD13）遮荫50%、90%处理分别减产67.5%、79.4%和82.9%和86.7%,其次是穗期（从拔节到开花期）遮荫,ND108和YD13分别减产34.1%、55.3%和47.2%、65.7%,而苗期（从出苗到拔节期）遮荫对其影响相对较小,ND108和YD13分别减产16.9%、24.5%和18.9%、24.3%.遮荫对YD13产量的影响大于ND108.遮荫时期对玉米产量的影响显著地大于遮荫程度.遮荫后两个玉米品种的生育进程都延迟,并随着遮荫程度的增加,对其影响加剧.穗期遮荫显著影响玉米的穗分化,花丝数和雄穗分枝数显著降低,对YD13的影响大于ND108.苗期和穗期遮荫显著抑制玉米叶面积、株高和茎节的生长.     

我国北方玉米品种个体产量潜力与氮利用效率研究

采用大田试验,在低密度条件下, 研究了我国北方1990年以来大面积种植的50个玉米主栽品种个体产量潜力和N利用效率.探测分析和正态分布检测结果表明,单株籽粒产量（GY）、千粒重（KW）、单株生物产量（AB）、籽粒收获指数（HI_G）、N利用效率（NUE）和N收获指数（HI_N）6个指标分别符合正态分布N（265.1,44.50²）、N（322.3,36.91²）、N（515.8,64.73²）、N（0.514,0.06²）、N（43.0,5.37²）和N（0.643,0.06²）,其变化范围为GY 198.35～345.22 g/株、KW 241.50～391.82 g/1 000粒、AB 402.34～712.84 g/株、HI_G 0.39～0.63、NUE 31.18～57.35 kg grain·kg^-1N和HI_N0.47～0.74.相关分析表明,产量与NUE高度正相关（偏相关系数0.471**,P=0.01）,而籽粒千粒重与NUE呈显著性负相关（Pearson相关系数-0.427**,P=0.02）.对GY和NUE进行分层聚类,将北方玉米品种划分为高产高NUE型、低产低NUE型和中间型,目前高产高NUE型玉米品种相对较少,仅占24%.     

弱光胁迫对玉米产量及光合特性的影响

通过在玉米授粉前0～14d、授粉后1～14d、授粉后15～28d3个时期分别进行遮光处理,研究了弱光胁迫对两个玉米品种费玉3号和泰玉2号产量及光合特性的影响.结果表明:各时期弱光胁迫均使玉米产量降低,其中授粉前0～14d弱光处理的产量降幅最大,费玉3号对弱光胁迫的反应较泰玉2号敏感.弱光胁迫后籽粒灌浆高峰出现时间延迟、灌浆速率慢、积累量小;弱光胁迫开始的时间越早,籽粒达到最大灌浆速率的时间(Tmax)越晚.弱光胁迫期内,玉米Chl(a b)、Chla/b、光合速率(Pn)、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和光系统Ⅱ实际光化学效率(ФPSⅡ)显著下降,Chlb相对含量提高,胞间二氧化碳浓度(Ci)和非光化学淬灭系数(NPQ)则显著上升;胁迫结束后,玉米Chl(a b)、Chla/b、Pn、Fv/Fm、ФPSⅡ、Ci和NPQ逐渐恢复接近自然光照条件(CK)水平,而Chlb相对含量下降.表明非气孔因素是弱光胁迫下玉米光合速率降低的原因之一.     

不同施肥模式下夏玉米田间土壤氨挥发规律

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式对夏玉米田间土壤氨挥发的影响.结果表明:单施化肥与秸秆还田配施化肥处理的田间氨挥发速率日变化与白天田间土壤表层温度(简称地温)变化表现基本一致,呈现由低到高的"单峰"趋势.夏玉米田间氨挥发损失的高峰期主要发生在白天11:00～13:00.但持续时间较短,单施化肥与秸秆还田配施化肥处理均在氮肥施入当天田间氨挥发速率达最高值,此后迅速降低,氨挥发损失主要集中于前7d,累计氨挥发量占总量的88.57%～96.72%.与单施化肥相比,秸秆还田配施化肥可显著减少氨挥发损失4.06～8.25 kg · hm-2,氨挥发损失率降低0.37%～1.17%.夏玉米大喇叭口期后对氮素需求较多,较高的田间土壤持水量均可以削弱氨挥发损失.确定适宜的秸秆与氮肥配比量,适量增加大喇叭口期的氮肥追施量配合及时浇水,是提高氮肥利用效率的有效途径之一.     

玉米雄性不育系及其同型可育系根系的时空变化

采用土柱栽培试验,比较了玉米细胞质雄性不育系（CMS）及其同型可育系根系特性的差异.结果表明：CMS的地上部分物质积累能力较强,其籽粒产量显著高于可育系（P<0.05）;其根系干质量相对较高,根冠比变化趋势与根系干质量类似.CMS在0～20 cm和20～40 cm土层平均根量高于其可育系,在40～80 cm土层优势更为明显.CMS在0～20 cm和20～40 cm土层的平均根系活力显著高于其可育系（P<0.05）;0～20 cm和20～40 cm土层根系的SOD活性和可溶性蛋白含量与可育系差异不显著, 40～80 cm土层显著高于其可育系（P<0.05）;在生育后期,CMS的根系活力、SOD活性和可溶性蛋白含量优势更明显.表明玉米不育植株具有深层根量多、生育后期根系活性高的特点,从而使其根系功能期延长,植株衰老进程减缓.这可能是雄性不育玉米增产的重要原因之一.     

干旱胁迫对不同耐旱性玉米杂交种产量和根系生理特性的影响

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了全生育期中度干旱胁迫对不同耐旱性玉米杂交种（耐旱：京科628;不耐旱：农大95）产量及根系生理特性的影响.结果表明：干旱胁迫下,耐旱玉米产量比对照减少33.7%,不耐旱玉米则比对照减少62.3%.干旱胁迫下,玉米根系生物量降低且最大值出现时间提前,与对照相比,不耐旱玉米根冠比升高,耐旱玉米根冠比前期升高后期降低;根系活力降低,不耐旱玉米根系活力降低幅度大于耐旱玉米;根系超氧化物歧化酶（SOD）活性前期高于对照后期低于对照,耐旱玉米根系SOD活性开始低于对照的时间比不耐旱玉米晚;根系丙二醛（MDA）含量升高,随干旱胁迫处理时间的延长,不耐旱玉米MDA含量比对照升高的幅度大于耐旱玉米;根系可溶性蛋白含量降低,不耐旱玉米的降低幅度大于耐旱玉米.干旱胁迫下耐旱玉米杂交种根系活力﹑根系SOD活性及可溶性蛋白含量较高,减缓了根系的衰老进程,延长了根系功能期,这可能是耐旱玉米杂交种在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一.     

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%.     

不同施肥条件下玉米田土壤养分淋溶规律的原位研究

利用排水采集器法结合田间原位试验,研究了夏玉米不同施肥处理对棕壤土养分淋失的影响.结果表明:在夏玉米生长期内,影响玉米田土壤水分淋溶的主要因素是大量降雨和灌溉,夏玉米生长前期的土壤淋溶水量较大,但随夏玉米生育进程的推进而递减,各处理差异也逐渐减小;与施氮肥处理相比,秸秆还田配施氮肥处理可加剧土壤水淋溶.在夏玉米生长期内,施肥处理的土壤淋溶水硝态氮浓度均呈"双峰"曲线变化趋势,而铵态氮浓度则呈先升后降的变化趋势.玉米田土壤氮素淋失以硝态氮形式为主,其累计淋失量为12.90～46.53 kg·hm-2,铵态氮的累计淋仅为1.66～5.11 kg·hm-2,两种形态氮的淋失量都随施氮量的增加而升高.秸秆还田配施氮肥处理的氮素淋失率比单施氮肥处理高6.53%～13.07%,低氮处理的氮素淋失率比高氮处理高3.66%～10.10%;玉米田土壤速效磷的累计淋失量较小,仅为0.148～0.235 kg·hm-2,而速效钾的累计淋失量较大,为7.08～13.00 kg·hm-2.在夏玉米生长后期,秸秆还田配施氮肥处理使土壤速效磷淋失量升高,并可加剧土壤速效钾的淋失,而单施氮肥处理作用不明显.     

大田增温对夏玉米产量和品质的影响

研究了大田条件下增温（3 ℃）对夏玉米产量和品质的影响. 结果表明：增温条件下玉米的籽粒产量显著降低,农大108（ND108）和掖单13号（YD13）分别减产46.6%和45.1%.增温也显著影响了玉米的籽粒品质,与对照相比,ND108和YD13的粗蛋白含量分别提高了11.6%和2.02%;粗脂肪含量分别降低了38.9%和9.6%;淀粉含量分别降低了7.0%和8.4%,且主要降低了支链淀粉的含量;赖氨酸含量则分别降低了58.9%和51.2%.