不同施肥方式对超高产夏玉米群体质量和源库代谢的影响

论文摘要

玉米（Zea mays）,是我国北方重要的粮食作物,其产量的丰欠直接影响着农民的增收及和谐社会的建设。如何保证农业生产的正常进行,保障粮食产量的稳步提高,成了亟待解决的问题。本文在国家科技部“粮食丰产科技工程”项目的支持下,主要研究了高产灌区夏玉米不同施肥方式下的群体质量及其源库代谢,并在此基础上,建立简化、配套、高产、高效的夏玉米施肥方式,为实现增效节本、农民增收提供理论基础与技术支持。试验在河南省温县祥云镇试验田进行,土壤为中壤质潮土。以夏玉米杂交种郑单958为材料,研究了4种不同施肥方式[种沟施肥（T1）、种沟施肥+小口期追氮（T2）、种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮（T3）、控释肥（T4）]对夏玉米群体质量性状、源库代谢活性、灌浆过程中的物质代谢及抗逆境能力的影响,主要结果如下:作物经济产量的高低是由生物产量即干物质积累所决定的。叶面积的大小关系着叶片光合能力的强弱,影响着其干物质的生产能力,进而影响籽粒产量。本研究结果表明,不同施肥方式下玉米的叶面积指数、地上部干重、株高、穗位高、茎粗均有不同程度的提高,且T3处理（种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮）的效果最显著,其次是T4处理（控释肥）,说明提高产量需要提高后期叶片的光合能力,即保持后期适宜的叶面积指数和地上部干重。本试验结果表明,玉米叶片的叶绿素含量大小为:T3>T4>T2>T1>CK, Fv/Fm、ΦPSII、qP、光合速率和气孔导度也表现出了一致的变化规律。说明T3处理（种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮）较其他处理更有利于提高叶片叶绿素含量和PSⅡ潜在活性及PSⅡ光化学的最大效率,从而降低光能热耗散,使叶片所吸收的光能较充分地用于光合作用。叶片SPS活性的大小依次为:T3>T4>T2>T1>CK,说明T3处理（种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮）的施肥方式更有利于叶片中蔗糖的积累,增大了源的同化物供应能力,为高产奠定了基础。作物体内可溶性糖含量代表其体内碳水化合物的合成、转化与输出代谢情况。播后45～65d,各施肥处理的叶片可溶性糖含量显著低于对照,而播后75～95d却相反。同一生育期,较其他施肥处理,T3处理（种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮）表现出了明显的优势,说明这种施肥方式最有利于生育前期玉米叶片可溶性糖的积累及后期向籽粒的转移。整个生育期不同处理间籽粒SS活性和AI活性变化规律一致,均是T3处理（种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮）相对较高,其次是T4处理（控释肥）,说明这两种施肥方式更有利于从叶片运往籽粒的蔗糖的分解,加速淀粉的积累,有利于籽粒的生长发育。本试验籽粒干物质积累的变化表明,干物质积累的最大速度出现在授粉后15～25d,此时是干物质积累和产量形成的关键时期。在玉米籽粒建成过程中,其体积、干重均呈快速递增趋势。本研究结果显示,T3处理（种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮）较其他施肥处理更有利于玉米籽粒干物质的积累。在授粉后5～35d籽粒可溶性糖含量和淀粉含量呈增加趋势,且5～15d淀粉含量增加迅速,蔗糖含量和蛋白质含量呈下降趋势,且5～15d蔗糖含量下降迅速。SOD是植物体内清除活性氧系统的第一道防线,在活性氧的清除系统中发挥着特别重要的作用,影响着植物体内O2-。和H202的浓度。MDA含量的高低在一定程度上反映膜脂过氧化作用水平及其植株的自我修复能力。本试验结果表明,T3和T4处理叶片的SOD活性较强,MDA含量和相对电导率较低,说明“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”和“控释肥”较其他施肥方式更有利于增强叶肉细胞对活性氧自由基的清除能力,有效控制膜脂过氧化水平,提高玉米的抗逆境能力,为高产奠定基础。本研究的试验结果显示,各施肥处理的穗行数、行粒数、千粒重和产量与对照相比均达到了显著水平。各施肥处理中,T3处理的穗行数、行粒数和产量均显著高于T1、T2和T4处理,但是T4处理的千粒重显著高于T1、T2和T3处理。各处理产量高低依次为:T3>T4>T2>T1>CK,其中T3处理显著高于其他处理,较CK增产了44.61%,较T1增产了25.65%,较T2增产了23.16%,较T4增产了20.16%。综上所述,4种不同施肥方式[种沟施肥（T1）、种沟施肥+小喇叭口期追氮（T2）、种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮（T3）、控释肥（T4）]对夏玉米上述性状均有不同程度的改善,其中T3处理有利于提高植株地上部干重、叶面积指数、株高和穗位高,使夏玉米的群体质量性状得到明显改善;T3处理有利于提高叶片中叶绿素含量、PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ量子效率（ΦPSⅡ）和光化学猝灭系数（qP）、降低非光化学猝灭系数（NPQ）、提高叶片的光合速率和气孔导度、降低叶片的蒸腾速率,使夏玉米保持较强的光合能力;T3处理不仅可提高叶片硝酸还原酶和蔗糖磷酸合成酶活性,而且可以提高籽粒蔗糖合成酶和酸性转化酶的活性;T3处理有利于提高玉米籽粒的体积、干物重、灌浆速率以及籽粒中可溶性糖、蔗糖、淀粉和蛋白质含量,提高了库端碳水化合物的积累能力,为高产奠定了基础;T3处理和T4处理对提高玉米叶片SOD活性,降低MDA含量和相对电导率的效果较好,有利于延缓叶片衰老;T4处理对提高玉米籽粒千粒重的效应较大,T3处理最有利于提高玉米产量。所以建议按照T3处理（随播种开沟施入磷酸二铵300 kg.hm-2、KCl300 kg.hm-2,拔节期追施尿素300 kg.hm-2,大喇叭口期追施尿素450 kg.hm-2）施肥。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 作物源-库关系研究
• 1.1.1 源－库理论的形成
• 1.1.1.1 源对产量的影响及源限制假说
• 1.1.1.2 库对产量的影响及库限制假说
• 1.1.2 施肥对源库代谢的调节效应
• 1.1.2.1 施肥对玉米光合作用的影响
• 1.1.2.2 施肥对叶片叶绿素含量的影响
• 1.1.2.3 施肥对玉米库端代谢的影响
• 1.2 施肥对玉米产量形成的影响
• 1.3 施肥对玉米品质的影响
• 1.4 施肥对玉米抗逆性的影响
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试验材料与方法
• 3.1.1 供试土壤与材料
• 3.1.2 试验设计
• 3.2 测定项目和方法
• 3.2.1 土壤基本农化性质测定
• 3.2.2 群体质量性状测定
• 3.2.2.1 叶面积指数的测定
• 3.2.2.2 植株地上部干重的测定
• 3.2.2.3 气生根数量的测定
• 3.2.2.4 其他指标的测定
• 3.2.3 源库代谢活性测定
• 3.2.3.1 源端（叶片）代谢活性
• 3.2.3.2 库端（籽粒）代谢活性
• 3.2.4 抗逆性测定
• 3.2.5 产量性状
• 3.3 数据分析
• 4 结果与分析
• 4.1 不同施肥方式对夏玉米群体质量性状的影响
• 4.1.1 不同施肥方式对夏玉米叶面积指数的影响
• 4.1.2 不同施肥方式对夏玉米地上部干重的影响
• 4.1.3 不同施肥方式对夏玉米气生根数量的影响
• 4.1.4 不同施肥方式对夏玉米株高、穗位高和茎粗的影响
• 4.2 不同施肥方式对夏玉米源端代谢的影响
• 4.2.1 不同施肥方式对夏玉米叶片叶绿素含量的影响
• 4.2.2 不同施肥方式对夏玉米叶绿素荧光参数的影响
• 4.2.3 不同施肥方式对夏玉米叶片光合速率、蒸腾速率和气孔导度的影响
• 4.2.4 不同施肥方式对夏玉米叶片蔗糖磷酸合成酶活性的影响
• 4.2.5 不同施肥方式对夏玉米叶片硝酸还原酶活性的影响
• 4.2.6 不同施肥方式对夏玉米叶片可溶性糖含量的影响
• 4.3 不同施肥方式对夏玉米库端代谢的影响
• 4.3.1 不同施肥方式对夏玉米籽粒蔗糖合成酶活性的影响
• 4.3.2 不同施肥方式对夏玉米籽粒酸性转化酶活性的影响
• 4.4 不同施肥方式对夏玉米籽粒灌浆过程的影响
• 4.4.1 不同施肥方式下夏玉米籽粒灌浆动态
• 4.4.1.1 不同施肥方式对夏玉米籽粒体积的影响
• 4.4.1.2 不同施肥方式对夏玉米籽粒干物重的影响
• 4.4.1.3 不同施肥方式对夏玉米籽粒灌浆速率的影响
• 4.4.2 不同施肥方式下夏玉米籽粒灌浆过程中的物质代谢
• 4.4.2.1 不同施肥方式对夏玉米籽粒可溶性糖含量的影响
• 4.4.2.2 不同施肥方式对夏玉米籽粒蔗糖含量的影响
• 4.4.2.3 不同施肥方式对夏玉米籽粒淀粉含量的影响
• 4.4.2.4 不同施肥方式对夏玉米籽粒蛋白质含量的影响
• 4.5 不同施肥方式对夏玉米抗逆性的影响
• 4.5.1 不同施肥方式对夏玉米叶片超氧化物歧化酶活性的影响
• 4.5.2 不同施肥方式对夏玉米叶片丙二醛含量的影响
• 4.5.3 不同施肥方式对夏玉米叶片相对电导率的影响
• 4.6 不同施肥方式对夏玉米产量性状的影响
• 5 结论与讨论
• 5.1 适宜的施肥方式可改善玉米的群体质量性状
• 5.2 适宜的施肥方式可提高玉米源端代谢活性
• 5.3 适宜的施肥方式可提高玉米库端代谢活性
• 5.4 适宜的施肥方式可改善玉米的灌浆过程
• 5.5 适宜的施肥方式可提高玉米的抗逆性
• 5.6 适宜的施肥方式可提高玉米产量
• 参考文献
• 英文摘要
• 发表论文