碳氮代谢对夏玉米穗粒数形成的影响机理

【摘要】：对不同种植密度下、不同施氨水平下、不同种植密度和施氮水平互作下夏玉米的生长发育状况进行了研究,从夏玉米的小花分化、花丝生长发育、物质生产和运转、植株体的碳氮代谢水平、不同部位籽粒的发育特点及对顶部籽粒发育的调控等方面对穗粒数形成的生理机制进行了探讨。主要研究结论如下。 1 穗粒数是玉米产量构成因子中受环境条件影响波动较大的因子,也是调节潜力相对较大的因子。在增加种植密度基础上稳定并提高穗粒数是实现玉米高产的途径之一。穗粒数的变化与穗行粒数、秃尖长、瘪粒数的变化密切相关。施氮量为120～240kg/hm~2时可明显促进夏玉米顶部籽粒的发育,使秃尖缩短、瘪粒数减少,增加穗粒数,增加产量,而施氮不足或过量都使败育粒数增加。 2 夏玉米穗粒数的形成不仅取决于雌穗分化的总小花数、受精的小花数,还关键在于受精后的小花能否正常发育成为有效籽粒。在普通大田栽培条件下,夏玉米分化的总小花数是相对稳定的,但小花受精率、小花结实率和籽粒败育率却受环境条件的影响而波动较大。施氮量为120～240kg/hm~2时可显著提高分化小花的受精率、结实率,减少籽粒败育率,增加穗粒数。花丝、穗本身的生长发育状况也影响穗粒数的形成,施氮可明显促进夏玉米花丝、穗的生长发育。 3 夏玉米穗粒数的形成与植株体的物质生产能力密切相关,穗粒数与抽丝前后一个月的作物生长速率(PGR)呈正相关。施氮量为120～240kg/hm~2时使夏玉米抽丝前后PGR加快,从而制造较多的同化产物,满足籽粒早期发育及穗粒数形成的需要。夏玉米植株体的碳氮代谢状况影响穗粒数的形成。施氮可明显促进碳氮代谢的关键酶NR、GS及SPS活性的增强,促进叶片、茎秆的碳氮代谢,促进同化产物的积累和运输,促进穗粒数的形成。 4 夏玉米顶部及中下部籽粒在发育早期即表现出明显的差异。顶部籽粒的鲜重、体积、干物质积累、灌浆速率均明显低于中下部籽粒。顶部籽粒的败育与其所处的不利位势有关,受同化物供应及自身库活性强弱的双重影响。施氮量为120～240kg/hm~2时可明显促进夏玉米顶部籽粒可溶性总糖、蔗糖含量的增加,促进与糖代谢相关的酶活性的增强,促进蔗糖的转化和淀粉的合成,增强籽粒的碳氮代谢能力,促进籽粒发育,减少败育。 5 顶部和中下部小花授粉受精的不同步影响顶部秄粒的发育。人工同步授粉可在一定程度上削弱中下部籽粒的库位优势,增强顶部籽粒对同化产物的竞争力,促进顶部籽粒发育,减少败育。 6 本试验条件下,夏玉米郑单958适宜的种植密度为82500～97500株/hm~2,适宜的施氮量为180～240kg/hm~2。在基施氮基础上,于大喇叭口期和抽丝期分次追施氮效果较佳。