花粒期光照对夏玉米光合特性和叶绿体超微结构的影响

在大田条件下,以夏玉米品种‘登海605’为试验材料,研究花粒期不同光照强度(正常光照、开花至收获期遮阴和开花至收获期增光)对夏玉米叶片光合、荧光性能和叶绿体超微结构的影响.结果表明:与对照相比,花粒期遮阴影响叶绿体排布及内部结构发育,基粒个数和基粒片层数均有不同程度减少,叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量下降,PSⅡ反应中心的实际光化学效率和最大光化学效率降低,非光化学淬灭系数数值增加,导致产量降低;增光后叶绿体结构良好,基粒片层排列紧致、清晰且数量增加,PSⅡ反应中心的实际光化学效率增加,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量上升,叶片光合性能增强,产量增加.即花粒期遮阴破坏了夏玉米叶片叶绿体超微结构,降低了叶片光合能力,产量下降;花粒期增光增加了叶肉细胞中叶绿体的基粒和基粒片层,导致基粒片层排列紧密有序,有利于增加作物产量潜力.     

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.     

不同水肥处理对夏玉米田土壤微生物特性的影响

以氮高效率型玉米品种(ZN99)为试验材料,研究了不同水肥处理对夏玉米田土壤微生物特性的影响.采用裂区设计,主区为灌水处理,设置了2个灌溉水平(玉米全生育期内灌水526和263 mm);副区为施肥处理,设置了3种肥料类型(无机肥U、有机肥M、有机无机混施UM)和2个施氮水平(N 100和200 kg·hm-2).结果表明:灌水量影响了肥料对土壤微生物生物量(碳、氮)和微生物多样性的调控,施有机肥只有在充足灌水条件下才能显著提高土壤微生物生物量碳(14.3%~33.6%)、微生物生物量氮(1.8~2.3倍)和丰富度.适量灌水、增施有机肥或有机无机配施可增加土壤中具有固氮能力的厚壁菌、γ-变形菌或α-变形菌的种类和相对数量.同一施氮量下,有机肥与无机肥对产量的影响差异不显著.从可持续生产角度考虑,适量灌水条件下,增施有机肥更有利于土壤微生物生物量及多样性的提高,增强土壤水肥供应能力.     

不同栽培管理模式对农田土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

在两种肥力条件下设置超高产栽培模式(SH)、高产高效栽培模式(HH)、农民习惯处理(FP)和不施肥对照处理(CK)4种栽培管理模式的定位试验,研究了以肥料投入为主要影响因素的不同栽培管理模式对黄淮海区域不同肥力农田耕层土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为通过培肥土壤实现小麦-玉米周年可持续增产增效提供技术支持.结果表明: 与低肥力田块(LSF)相比,高肥力田块(HSF)耕层土壤团聚体的平均质量直径和几何平均直径高、分形维数低,有利于大团聚体的形成与稳定,各级团聚体的有机碳和全氮含量较高.优化施用氮磷钾肥、配施有机肥可增加耕层土壤团聚体的粒径、降低其分形维数,促进大团聚体的形成与稳定,对高肥力田块的影响大于低肥力田块;二者亦可提高有机碳和全氮在大团聚体中的含量与分布,其中,对＞5 mm团聚体的贡献率的影响在低肥力田块大于高肥力田块,对5～0.5 mm的各粒级团聚体的贡献率的影响在高肥力田块优于低肥力田块.     

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%.     

大田遮阴对夏玉米籽粒形成过程中内源激素作用的影响

以振杰2号(ZJ2)、登海605(DH605)和郑单958(ZD958)为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴(S1)、穗期遮阴(S2)和全生育期遮阴(S3)3个处理,遮光度为60%,以自然光为对照(CK),研究大田遮阴对夏玉米籽粒形成过程中内源激素作用的影响.结果表明:遮阴条件下,雌穗原基分化的总小花数、花丝数、受精小花数均较CK不同程度地减少,败育籽粒数增多,不同处理的穗粒数表现为CKS2S1S3,S2、S1和S3的穗粒数较CK平均减少18.9%、43.7%和80.8%.遮阴后玉米籽粒的吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)和玉米素核苷(ZR)含量较CK略有降低,脱落酸(ABA)含量升高;且各处理的同一激素含量随籽粒发育的变化趋势一致.与正常籽粒相比,败育籽粒IAA含量的峰值由20 d前移至10 d,且积累少、下降快;GA和ZR含量均显著降低,而ABA含量在花后20 d内始终保持较高水平.因此,籽粒激素含量的变化可能是遮阴引起籽粒败育进而降低产量的重要原因之一.     

褐斑病空间分布对夏玉米光合酶和保护酶活性影响

为探明褐斑病空间分布对夏玉米光合酶和保护酶活性的影响,通过2年人工定量接菌田间小区试验,研究了8叶期、10叶期、吐丝期和灌浆期褐斑病在单株夏玉米上的空间分布规律及其对4个生育期植株不同叶位叶片光合酶和保护酶活性的影响。试验结果表明：褐斑病能使夏玉米叶片保护酶、光合酶的活性明显下降,叶片MDA含量显著增高,且空间分布病级越高,影响越大,玉米早衰也越严重。     

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.     

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.     

施硒对两种类型玉米硒元素分配及产量、品质的影响

通过盆栽试验,以普通玉米品种郑单958(ZD958)和糯玉米品种京紫糯218(JN218)为试验材料,研究了不同硒水平(0、10、25、50 mg·kg-1)下,玉米植株各器官对硒的分配和转运差异以及硒对玉米产量和籽粒品质的影响.结果表明： 低含量(≤10 mg·kg-1)硒促进了玉米生长,植株生物量和籽粒产量均显著增加;高含量(≥25 mg·kg-1)硒抑制了玉米生长,植株干物质积累量减少,籽粒产量和品质下降.施硒显著提高了玉米植株各器官的硒含量,硒在各器官的分配为根系>叶片>茎秆>叶鞘,两种类型玉米各器官硒含量均与土壤硒含量呈显著正相关.JN218在自然低硒土壤环境中具有较强的硒富集能力,而ZD958在10 mg·kg-1 硒水平下硒积累量高于JN218.如果以籽粒和地上部营养器官的硒积累量为评价标准,自然低硒(025 mg·kg-1)或高硒(25 mg·kg-1)土壤适宜种植JN218,而富硒(10 mg·kg-1)或硒污染(50 mg·kg-1)土壤适宜种植ZD958.