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.     

遮阴对夏玉米干物质积累及养分吸收的影响

以振杰2号(ZJ2)、登海605(DH605)和郑单958(ZD958)为试验材料,在大田条件下设置花粒期遮阴(S₁)、穗期遮阴(S₂)、全生育期遮阴(S₃)3个遮阴处理,以自然光照条件为对照(CK),研究了遮阴对夏玉米干物质积累和氮、磷、钾吸收的影响.结果表明: 遮阴后夏玉米籽粒产量和单株干物质积累量显著降低,降低程度与遮阴时期有关,表现为S₃>S₁>S₂,其中S₁、S₂和S₃籽粒产量平均降低61.6%、25.3%和92.8%,说明花粒期遮阴较花前遮阴对夏玉米干物质积累和籽粒产量影响更大,不同品种的变化趋势相同.夏玉米植株花前养分吸收量表现为钾>氮>磷,植株吸收总量表现为氮>钾>磷.遮阴后植株氮和磷积累量显著减少,由于遮阴后干物质较对照降低程度大于对氮、磷吸收的降低程度,各处理氮、磷相对含量有所升高;遮阴后各处理植株钾吸收量较对照显著降低,但S₂处理的钾吸收降低程度大于干物质积累降低程度,钾相对含量降低,即花前遮阴对玉米钾吸收的影响大于氮和磷.     

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。     

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%.     

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.     

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.     

断根对盐胁迫下玉米生长、光合及叶片抗氧化酶的影响

通过盆栽试验,以全根玉米为对照,研究了断根对不同浓度NaC1(无盐0、低盐0.2％、中盐0.4％、高盐0.6％)胁迫下2个玉米杂交种(郑单958、登海9)的生长、灌浆期光合及叶片抗氧化酶活性的影响.结果表明:低盐胁迫下,断根郑单958籽粒产量比全根玉米增加13.1％,登海9籽粒产量比全根玉米增加31.4％.拔节期,玉米生长受断根影响,其根及地上部干质量小于同盐度下的全根玉米,无盐和低盐条件下断根玉米生长恢复迅速.乳熟期,无盐和低盐条件下断根玉米的根及地上部干质量、叶面积、根总长、根总表面积、根系活力、叶绿素含量,以及穗位叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、POD和CAT活性均显著高于全根玉米,而茎粗和穗位叶MDA含量小于全根玉米;中、高盐度胁迫对断根玉米影响较大,干质量、根系形态及光合指标均小于全根玉米,产量也略低于全根玉米.在整个生育期,断根对盐胁迫下玉米生长的影响与盐浓度有关,无盐和低盐浓度下促进玉米生长,中、高盐度则抑制生长.     

不同水分条件下控释尿素对夏玉米产量和叶片衰老特性的影响

采用旱棚土柱试验,以郑单958为材料,研究不同水分处理(重度干旱胁迫W₁、轻度干旱胁迫W₂、正常水分条件W₃)和不同控释尿素施氮处理(N₀:不施氮肥;低氮N₁:施纯氮150 kg·hm^-2;中氮N₂:施纯氮225 kg·hm^-2;高氮N₃:施纯氮300 kg·hm^-2)对夏玉米产量及叶片衰老特性的影响.结果表明: 控释尿素与水分耦合对延缓叶片衰老、提高功能叶作用时间和效率以及提高产量方面存在显著互作效应.相同氮素条件下,随着土壤水分含量的增加,夏玉米叶面积指数(LAI)、穗位叶叶绿素含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性均显著提高,可溶性蛋白含量增加,而丙二醛(MDA)含量显著降低,产量增加;相同水分条件下,随着施氮量的增加,夏玉米LAI、穗位叶叶绿素含量及各种保护酶活性均显著提高,可溶性蛋白含量增加,而MDA含量显著降低,产量也呈增加趋势.但处理W₃N₃、W₃N₂和W₂N₃之间差异不显著,且相对于其他处理,各项指标(MDA除外)均保持较高水平,MDA含量较低,表明控释尿素与水分的耦合效应有利于维持穗位叶功能,延缓叶片衰老,促进光合产物的生产,进而提高夏玉米产量.综合产量、叶面积指数、叶绿素含量和各种保护酶活性及MDA、可溶性蛋白含量,在土壤含水量为(75±5)%的田间持水量条件下(正常水分),控释尿素施氮量超过225 kg N·hm^-2后,继续增施氮肥不能持续提高花后叶片的保护酶活性,且导致保护酶活性下降加快,MDA含量显著升高,加速植株衰老,不利于氮素的高效利用;在土壤含水量为(55±5)%的田间持水量条件下,控释尿素施氮量在300 kg N·hm^-2条件下水氮耦合效应最佳.     

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.