施氮水平和收获时期对夏玉米产量和籽粒品质的影响

为明确黄淮海夏玉米适宜的施肥量和最佳收获时期,设计了5个氮肥水平（不施肥、113、181、249和375 kg N·hm^-2）和2个收获时期（S₁：9月23日,农民习惯收获时间;S₂：9月29日,推迟6 d收获）,研究施氮量和收获时期对夏玉米产量和品质的影响.结果表明：随施肥量增加,夏玉米穗粒数、千粒重和产量均增加,但差异不显著,其中施肥量在113～181 kg N·hm^-2的玉米产量、氮素利用效率均相对较高;随施肥量增加,夏玉米蛋白质和赖氨酸含量增加,淀粉含量降低.与9月23日蜡熟期收获相比,9月29日完熟期收获的夏玉米籽粒千粒重、产量、淀粉和赖氨酸含量均增加,籽粒蛋白质和脂肪含量降低.依据产量水平,黄淮海高产夏玉米区适宜的施肥量在113～180 kg N·hm^-2,最佳收获时期应推迟至9月29日-10月5日.     

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.     

喷施脱水剂对不同熟期夏玉米脱水特性和籽粒品质的影响

目前,我国种植的夏玉米品种收获时籽粒含水率过高,限制了玉米机械粒收技术的发展。喷施脱水剂可以调控作物籽粒灌浆生理过程,降低收获时的籽粒含水率。本试验研究了喷施脱水剂对不同熟期夏玉米品种脱水过程、收获期籽粒含水率和籽粒品质的调控作用。结果表明: 喷施脱水剂减少了玉米各器官的干物质积累量,促进了植株向籽粒中的干物质转移,提高了收获指数,而且对籽粒品质没有显著影响。相关性分析显示,籽粒脱水速率与各器官脱水速率呈正相关,喷施脱水剂后籽粒脱水速率与茎鞘脱水速率呈极显著正相关。喷施脱水剂在产量没有显著降低的前提下提高了总脱水速率,缩短了开花期至生理成熟期的时间,增加了生理成熟期到收获的时间,有利于后期籽粒含水率的进一步降低,为玉米机械粒收提供了更大的可能性。不同熟期夏玉米品种喷施脱水剂进行机械粒收的经济效益与机械穗收相比没有显著差异,中晚熟品种的经济效益高于早熟品种。因此,收获前合理喷施脱水剂可以作为玉米机收籽粒的一种可行性配套技术。     

施氮量对夏玉米根际和非根际土壤酶活性及氮含量的影响

在华北平原潮土上进行田间试验,研究施氮量对夏玉米根际和非根际土壤酶活性及氮含量的影响.结果表明: 不同施氮水平下土壤酶活性均表现出一致的季节性变化趋势.与不施氮处理相比,施氮处理能显著提高根际和非根际土壤硝态氮含量及根际土壤铵态氮含量,显著增强土壤几丁质酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和木聚糖酶活性.在整个玉米生育期内,非根际土壤硝态氮含量显著高于根际土壤;非根际土壤铵态氮含量在灌浆期显著高于根际土壤,但在苗期和完熟期则显著低于根际土壤;根际土壤几丁质酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和木聚糖酶活性都显著高于非根际土壤.施氮对土壤有机质含量没有显著影响;在0～180 kg·hm^-2施氮范围内,施氮可明显增加土壤全氮含量,但当施氮量超过180 kg·hm^-2时,土壤全氮含量则明显下降.综上,适量施氮能显著增强土壤酶活性,提高土壤全氮含量,改善土壤生化性质.     

低氮胁迫对不同基因型夏玉米源库性状和灌浆特性的影响

2007和2008年连续2年在低氮（105 kg·hm^-2）和正常施氮（337.5 kg·hm^-2）两种施肥水平下,分析了6个不同基因型玉米品种的群体源库关系及籽粒灌浆特性间的差异.结果表明：低氮胁迫对不同基因型玉米品种的群体产量、叶面积指数（LAI）、群体源库性状和籽粒灌浆特性影响明显,在低氮胁迫下,先玉335、郑单958等耐低氮能力较好品种的籽粒活跃灌浆期较长、最大灌浆速率高、最大叶面积指数持续期较长,群体库源关系比较协调;陕单902和豫玉22等耐低氮能力较差品种吐丝后的籽粒活跃灌浆时数、最大灌浆速率、灌浆速率最大时的生长量及LAI较低,源的供应能力显著下降;低氮胁迫明显加剧了不同基因型玉米品种间的产量差异.     

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.     

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10 d按2∶4∶4施氮,登海661产量最高可达14123.0 kg·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.     

施氮对不同品种夏玉米冠层叶片气孔特性的影响

盆栽条件下研究不同施氮水平[0、0.15和0.30 g(N).kg-1(土)]对不同株型夏玉米冠层叶片气孔特性影响的结果表明,施氮后叶片气孔密度显著下降,但增加施氮量的气孔密度有所增大;与不施氮的相比,施氮的气孔长度、宽度和面积均下降.不同株型品种的气孔密度、气孔的长度、宽度和面积均以紧凑型'陕单902'显著高于其他株型品种.不同施氮水平下不同叶层叶的气孔密度均表现为上层大于中下层,而气孔的长度、宽度和面积的差异缺乏规律性.     

施氮量和花后土壤含水量对强筋小麦籽粒淀粉合成及品质的影响

以强筋小麦品种'济麦20'为材料,在防雨池栽培条件下研究了施氮量和花后土壤含水量对强筋小麦籽粒淀粉合成及其品质的影响,以明确强筋小麦获得高产优质的花后适宜土壤含水量及施氮量.结果表明:在同一施氮量下,适宜的花后土壤含水量(60%～70%)籽粒游离态淀粉合成酶(SSS)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性在籽粒发育过程中一直最高,有利于直链淀粉、支链淀粉的积累和支链淀粉/直链淀粉比的提高,提高峰值粘度、低谷粘度、最终粘度和衰减值;花后土壤含水量过高(80%～90%)或过低(40%～50%)均导致籽粒SSS和GBSS活性降低,从而使直链淀粉、支链淀粉的积累量降低,减小支链淀粉/直链淀粉比,使峰值粘度、低谷粘度、最终粘度降低.(2)在同一土壤含水量下,增施氮肥不利于灌浆前期SSS和GBSS活性和直链淀粉、支链淀粉积累量的提高,并且随着土壤含水量增加增施氮肥该趋势加重;适量增施氮肥能提高支链淀粉/直链淀粉比和峰值粘度、低谷粘度、最终粘度,过多或过少施氮则降低支/直比和峰值粘度、低谷粘度、最终粘度.研究认为,在本试验条件下,适量增施氮肥(纯氮225 kg/hm2)或适宜的花后土壤含水量(60%～70%)可促进强筋小麦籽粒淀粉的合成,有效改善其淀粉品质.     

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.     

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%.     

不同有机肥量对旱地玉米光合特性和产量的影响

在渭北旱塬合阳试验基地进行了4年的旱地有机培肥试验, 研究不同有机肥施用量对旱地玉米光合特性和产量的影响.结果表明： 与单施化肥相比,施有机肥处理的玉米各生育时期的叶片光合速率和气孔导度显著增大,胞间CO2浓度显著减小;随着有机肥施用量的增加,玉米叶片各生育时期的叶片光合速率和气孔导度逐渐增大,胞间CO2浓度逐渐减小.玉米各生育时期的光合作用主要受非气孔因素限制,施用有机肥显著降低了非气孔因素对光合的限制.连续4年施用有机肥,改善了土壤养分状况,使养分不再是玉米光合速率和产量的主要限制因子.     

氮肥水平对不同基因型水稻氮素利用率、产量和品质的影响

以不同基因型的水稻品种日本晴、N70、N178和OM052为供试品种,氮肥采用尿素,按基肥(70%)和蘖肥(30%)两次施用,设置3个施氮水平(N用量设0、120、270 kg·hm^-2)的田间小区试验,研究氮素水平对水稻产量、氮素利用效率和稻米品质的影响,以期为氮肥合理施用和氮高效水稻品种创制提供科学依据.结果表明:施氮能增加水稻品种产量的原因是提高了有效穗数和每穗实粒数;与对照(0 kg·hm^-2)相比,当施氮量为120和270 kg·hm^-2时,OM052籽粒产量在4个品种中增幅最大,分别为41.1%和76.8%;品种产量增幅不同是由于氮素利用效率的差异,在120、270 kg·hm^-2氮处理下,4个供试品种中,日本晴籽粒产量和氮素农学利用率(40.90 g·g^-1、18.56 g·g^-1)都最低,为氮低效品种,OM052籽粒产量和氮素农学利用率(145.9 g·g^-1、81.24 g·g^-1)都最高,为氮高效品种.施N能够增加各品种的直链淀粉和蛋白质含量,使胶稠度变长,降低垩白率、垩白度和碱消值;随施氮量增加,热浆黏度、峰值黏度、回复值和崩解值递减,而消碱值递增.相关性分析表明,低N水平下,供试品种产量及产量构成因子与外观品质、蒸煮食味的相关性更显著.综上,OM052是一个籽粒产量和氮素利用效率“双高”基因型品种,合理施用氮肥可以显著增加水稻的有效穗数和每穗粒数,改善稻米籽粒品质,实现高产和优质的协同.     

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.     

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.     

Effects of atmospheric CO2 concentration enhancement and nitrogen application rate on wheat grain yield and quality

FACE platform was applied to study the effects of elevated atmospheric CO2 concentration on wheat grain yield and quality under two nitrogen (N) application rates. Elevated atmospheric CO2 concentration and applying N increased the grain yield, spike number, grain number per spike, and biomass significantly, but elevated CO2 concentration had no significant effects on harvest index (HI). Under elevated CO2 concentration, there was a significant decrease in the protein, gliadin, gluteinin, and glutein contents of the grain and the sedimentation value of the flour, and a significant increase in the starch and its components contents of the grain; under N application, an inverse was observed. The dough stability time and the dough viscosity characteristics, such as peak viscosity, final viscosity, and setback value, increased significantly under elevated CO2 concentration and high N application rate. The interaction of atmospheric CO2 concentration and N application rate had significantly positive effects on wheat grain yield and biomass, but less effect on grain quality. Therefore, with elevated atmospheric CO2 concentration in the future, maintaining a higher N application level would benefit wheat grain yield and paste characteristics, and mitigate the decline of grain quality.