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《甘肃农业大学》 2010年
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施氮对高产夏玉米源库代谢特征的调控

王俊忠  
【摘要】:玉米是我国重要的粮食和饲料作物,研究玉米高产理论对于确保我国粮食安全具有重大意义。本文设置施氮方式和施氮量两组试验,研究了氮肥使用对高产夏玉米源库代谢特征的调节作用。施氮方式试验共设5个处理:①不施肥(CK);②种沟施肥(T1):随播种开沟施入磷酸二铵300 kg/hm~2、KCl300 kg/hm~2和尿素750 kg/hm~2;③种沟施肥+小口期追氮(T2):随播种开沟施入磷酸二铵300 kg/hm~2、KCl 300 kg/hm~2,小喇叭口期追施尿素750 kg/hm~2;④种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮(T3):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;⑤控释肥(T4):随播种开沟施入1333 kg/hm~2控释肥(N: P_2O_5:K_2O=22:9:9),尿素232 kg/hm~2,KCL 100.05 kg/hm~2。施氮量试验共设4个处理:①不施氮肥(N0);②施氮量300 kg/hm~2:基施尿素323 kg/hm~2+大口期追施尿素323 kg/hm~2(N1)③施氮量375kg/hm~2:基施尿素323 kg/hm~2+大口期追施尿素485kg/hm~2(N2)④施氮量375kg/hm~2:基施尿素323 kg/hm~2+大口期追施尿素323kg/hm~2+吐丝期追施尿素162kg/hm~2(N3)。通过测定叶片的光合特性、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、硝酸还原酶(NR)、蔗糖含量等指标,研究氮肥对源端活力的调节效应;通过测定籽粒蔗糖合成酶(SS)、酸性转化酶(AI)、淀粉积累等指标,研究氮肥对库活性的调节作用;通过测定活性氧清除酶系统和膜脂过氧化作用,研究氮肥对叶片衰老的调节作用;并利用~(15)N示踪技术,探讨了不同氮肥运筹对玉米氮素分配与利用的影响。主要结果如下: 1、施用氮肥对夏玉米群体的生长发育的影响 不同施氮量处理使玉米的叶面积指数、地上部干重、株高、穗位高、茎粗均有不同程度地提高;不同施肥方式比较,以T3处理(种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮)的调节效果最显著,其次是T4处理(控释肥)。 2、施用氮肥对夏玉米源端同化物供应能力的调节作用 叶片的叶绿素含量大小为:T3T4T2T1CK,光系统II(PSII)最大光化学量子产量、光系统I(IPSII)实际光化学量子产量(ΦPSII)、光化学猝灭(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延缓玉米叶片衰老,提高叶片叶绿素含量和光系统II(PSII)潜在活性及光系统II(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,增加光系统II(PSII)天线色素对光能的捕获量及其效率,积累更多的同化物。 蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的大小依次为:T3T4T2T1CK ,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。因此,同一生育时期各施肥方式相比,T3处理的蔗糖含量较高。 高产条件下,在施氮量150kg.hm~(-2)~300 kg.hm~(-2)范围内,增加氮肥用量穗位叶硝酸还原酶(NR)活性呈增高的趋势,到400 kg.hm~(-2)则有所下降。 上述试验结果表明,使用氮肥,尤其是采用T3(种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮)施肥方式,不仅可以提高叶片的叶绿素含量,增强PSII的光化学活性,增加CO_2同化能力,而且可以提高叶片的硝酸还原酶(NR)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性和可溶性糖含量,从而提高源端的物质供应能力,为实现高产奠定基础。 3、施用氮肥对夏玉米库活性的调节效应 施用氮肥可以显著提高夏玉米籽粒蔗糖合成酶(SS)和酸性转化酶(AI)活性,在籽粒发育阶段,除授粉后45d外,各施氮处理的蔗糖合成酶(SS)、酸性转化酶(AI)活性均与其对照达到了显著差异水平。不同的施肥方式相比,以T3处理(种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮)的酶活性较高,其次是T4处理(控释肥)。 在授粉后5d~45d籽粒可溶性糖含量和淀粉含量呈增加趋势,且5d~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5d~15d蔗糖含量下降迅速,说明蔗糖含量的下降与淀粉的大量合成有关。各个施氮处理均可促进籽粒灌浆,减少败育,增加穗粒数,提高产量,尤其是“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”的效果最显著。 4、不同施肥方式对夏玉米的氮素分配与利用的影响 研究比较了不同产量水平下(高产田与中产田)施氮处理对玉米氮素分配、利用的影响。结果表明,各施氮处理均以籽粒中氮素吸收量、分配率和利用率最高,其后是叶、茎、根。从全株和籽粒的氮素吸收量来看,高产田随着氮肥用量的增加呈先增后减的趋势,以HM(高产田、中等施氮量)处理最高,而中产田则随施氮量的增加而增加,以MH(中产田、高施氮量)处理最高。茎叶的氮素吸收量随氮肥用量的增加而增加。但不同地力水平下,玉米的氮肥利用率均随施氮量的增加而降低。根据本文试验结果,并综合考虑产量、氮肥利用率、养分转运及环境污染等因素,高产田夏玉米的施氮量应控制在300kg.hm~(-2)以内,中产田施氮量应控制在300~400 kg.hm~(-2)之间。 5、提出了使用氮肥对夏玉米源库代谢调控及高产机理模式 选用具有高产潜力的玉米品种,通过合理氮肥运筹,调节源、库活性,增强源供应能力和库储存能力,实现玉米高产高效。
【学位授予单位】:甘肃农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S513

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