高產(chǎn)夏玉米密植效應(yīng)與耐密機(jī)理研究及其氮素調(diào)控.pdf

1、增加種植密度是當(dāng)代玉米產(chǎn)量進(jìn)一步提高的主要途徑之一。然而，高密度下獲得高產(chǎn)的同時(shí)，往往伴隨著單株產(chǎn)量降低、倒伏率升高等一系列問(wèn)題，選用耐密型品種可有效降低高密度種植帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)。本試驗(yàn)于2014-2015年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)黃淮海玉米科技創(chuàng)新中心及作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，選用緊湊耐密型品種鄭單958（ZD958）及稀植大穗型品種魯單981（LD981）為試驗(yàn)材料，設(shè)置52500株/ha（D1）及82500株/ha（D2）兩個(gè)種植密度

2、，研究不同耐密型夏玉米品種形態(tài)學(xué)、生理學(xué)及差異蛋白質(zhì)組學(xué)特性對(duì)增密的差異響應(yīng)，確定耐密植品種的耐密機(jī)理；在此基礎(chǔ)上設(shè)置0，180及360kg/ha三個(gè)施氮量，研究施氮量對(duì)高密度下各指標(biāo)的調(diào)控效應(yīng)。主要研究結(jié)果如下：
　　1.種植密度及施氮量對(duì)夏玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響
　　增密可以提高兩品種子粒產(chǎn)量，但增產(chǎn)幅度不同。2014年及2015年ZD958分別增產(chǎn)33.7％及33.1，而LD981僅增產(chǎn)3.2%及4.9%。增加種植密

3、度兩品種穗粒數(shù)、千粒重均降低，但千粒重降低幅度較低，說(shuō)明密度主要通過(guò)影響穗粒數(shù)影響籽粒庫(kù)容；高密度下兩品種籽粒庫(kù)容差異不顯著。因此，倒伏率較高，收獲穗數(shù)是較低是 LD981增產(chǎn)不顯著的主要原因。高密度條件下，施用氮肥可以通過(guò)提高夏玉米穗粒數(shù)、千粒重及公頃穗數(shù)，增加子粒產(chǎn)量。增密及施氮均顯著提高兩品種收獲期及花后干物質(zhì)積累量，高密度下兩品種干物重差異不顯著，LD981收獲指數(shù)較低也是其子粒產(chǎn)量較低的一個(gè)重要原因。
　　2.種植密度及

4、施氮對(duì)夏玉米抗倒伏性能的影響
　　增加種植密度可提高夏玉米株高、穗位高、基部第三莖節(jié)長(zhǎng)度，并顯著降低夏玉米莖粗、莖稈穿刺強(qiáng)度、彎曲性能、硬皮組織厚度、維管束鞘細(xì)胞厚度、維管束數(shù)目。這些指標(biāo)的變化導(dǎo)致高密度下倒伏率的升高，以2014年為例，高密度下LD981及ZD958倒伏率分別為42.8%及14.6。與LD981比較發(fā)現(xiàn)，ZD958株高、穗位高較低、莖稈穿刺強(qiáng)度及彎曲性能高、維管束細(xì)胞數(shù)目多，且受密度影響較小是其在高密度下倒伏率較

5、低的主要原因；施用氮肥可以顯著改善夏玉米莖稈質(zhì)量，減少倒伏率。另外，經(jīng)過(guò)逐步回歸分析，穗位高及硬皮組織厚度是制約玉米莖稈倒伏的關(guān)鍵因素。
　　3.種植密度及施氮對(duì)夏玉米光合特性的影響
　　高密度條件下，兩品種葉面積指數(shù)顯著升高、冠層透光率降低，可以顯著提高群體光能利用率，但葉綠素含量、凈光合速率、光合酶活性顯著降低，說(shuō)明高密度下容易造成群體內(nèi)光分布不合理，單株光合性能降低；高密度條件下，適當(dāng)施用氮肥可以提高夏玉米葉綠素含量、

6、凈光合速率、光合酶活性，改善植株光合性能。LD981底層透光率過(guò)低，株間郁閉，葉片衰老速度快，并且葉綠素含量、凈光合速率及光合酶活性較低是其在高密度下光合性能較低、增產(chǎn)不顯著的重要原因之一。
　　4.種植密度及施氮對(duì)夏玉米不同器官13C同化物分配的影響
　　增加種植密度顯著影響13C同化物分配在不同器官分配。吐絲期13C同化物主要分配在莖鞘中，但高密度條件下，13C同化物向莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)比例減少，且LD981降低幅度較大；適當(dāng)施氮

7、顯著提高13C同化物向各器官轉(zhuǎn)運(yùn)。隨灌漿期的推進(jìn)，13C同化物逐漸向子粒中轉(zhuǎn)運(yùn)，增密降低收獲期子粒中13C同化物分配比例。
　　5.種植密度及施氮對(duì)夏玉米碳氮比及氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及利用效率的影響
　　增密顯著降低葉片碳氮代謝酶活性，高密度下，施氮顯著降低兩品種碳氮比。高密度條件下，兩品種氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)率顯著升高，較高的轉(zhuǎn)運(yùn)率是 LD981高密度下衰老速度較快的的重要原因；適當(dāng)施用氮肥盡管氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著增加，但轉(zhuǎn)運(yùn)率減低；增密

8、顯著提高兩品種氮肥利用率、氮素農(nóng)學(xué)利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力，施氮顯著降低了氮素利用效率。
　　6.種植密度對(duì)根系生長(zhǎng)的影響
　　ZD958根系受密度影響較小，高密度下，能夠維持相對(duì)較高的根量、根長(zhǎng)、根系吸收面積及根系活力，且高值持續(xù)期長(zhǎng)，生育后期衰老緩慢，保證了植株對(duì)氮素吸收；根系大小不是影響氮素吸收的限制因素，植株吸氮量同時(shí)受地上部生長(zhǎng)需求所調(diào)控；高密度下 ZD958籽粒庫(kù)容較高、庫(kù)調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，使其氮利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力

9、顯著高于LD981的主要原因。
　　7.種植密度對(duì)穗位葉差異蛋白質(zhì)表達(dá)的影響
　　高密度下，夏玉米穗位葉差異蛋白質(zhì)表達(dá)按主要功能可分為光合作用，代謝，脅迫與防御及蛋白合成、組裝、降解相關(guān)蛋白，LD981受密度影響差異表達(dá)的蛋白點(diǎn)顯著高于ZD958；兩品種均受密度影響顯著差異表達(dá)的蛋白點(diǎn)有12個(gè)，功能涉及光合磷酸化、卡爾文循環(huán)、C4途徑、糖酵解、氮同化及逆境脅迫響應(yīng)等生理過(guò)程；高密度下兩品種光合磷酸化、卡爾文循環(huán)、C4途徑、糖