论文部分内容阅读
本试验于2012-2013年在山东农业大学黄淮海区域玉米技术创新中心（36°09′N，117°09′E）和山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行。以氮高效玉米郑单958（ZD958）和氮低效玉米秀青73-1（XQ73-1）为试验材料，在大田条件下设置两个氮素水平下（0和315kg·hm-2），研究不同氮效率高产夏玉米根系时空分布特性、植株氮素吸收利用及其对氮素用量的响应，从根系发育、功能及其与土壤养分时空分布耦合、根土互作方面阐明高产玉米氮素高效利用的生理生态机制，以期探明通过采用氮高效品种、促进根土互作、提高根系与水肥时空耦合、提高玉米氮素利用效率，强化环境友好型生产的有效途径。主要研究结果如下：1.施氮量对不同氮效率玉米产量及氮素利用效率的影响氮高效品种ZD958单株籽粒产量、生物产量、穗粒数均显著高于氮低效品种XQ73-1，完熟期单株籽粒产量、单株生物量、穗粒数分别比XQ73-1高15.16%、11.65%、11.84%；施氮显著提高了两品种的单株籽粒产量、生物产量和千粒重，ZD958和XQ73-1单株籽粒产量、单株生物量完熟期分别提高13.43%、9.40%和9.69%、5.20%。氮高效品种ZD958增施氮素后籽粒产量增幅显著高于氮低效品种XQ73-1，且氮素偏生产力、农学利用率、作物回收率和生理效率均显著高于氮低效品种XQ73-1，说明合理选用氮效率品种，对于提高玉米产量及氮素利用效率具有重要作用。2.施氮量对不同氮效率玉米根系特性的影响氮高效玉米品种ZD958整个生育期的根系各指标（根系干重、根长密度、根表面积、根系TTC还原量、根系吸收面积、活跃吸收面积）及其在深层土壤所占的比例均显著高于氮低效品种XQ73-1，抽雄期根系干重、根长密度、根表面积、根系TTC还原量、根系吸收面积及活跃吸收面积分别比XQ73-1高12.02%、8.39%、10.17%、32.08%、25.34%、29.22%；施氮后根系各指标均显著提高，且ZD958根系各指标提高幅度大于XQ73-1，ZD958和XQ73-1根系干重、根长密度、根表面积、根系TTC还原量、根系吸收面积及活跃吸收面积抽雄期分别提高8.13%、6.12%、9.11%、18.08%、15.10%、24.71%和7.19%、4.59%、4.20%、10.47%、10.82%、13.02%。由此可见，氮高效玉米品种ZD958根系总量大，且深层土壤根系分布多，空间分布合理，根系活力高且持续期长，这保证了植株对氮素的高效吸收，促进物质生产。3.施氮量对不同氮效率玉米叶片光合及衰老特性的影响氮高效玉米品种ZD958单株叶面积、叶片光合势、叶片光合色素含量、叶片SOD活性、POD活性、可溶性蛋白含量均显著高于氮低效品种XQ73-1，而MDA含量显著低于氮低效品种XQ73-1；施氮条件下优势更加明显，且ZD958提高幅度大于XQ73-1，说明氮高效品种叶片具有较强大的光合功能，施氮条件下更延缓了叶片的衰老，有利于植株的生长发育和产量的提高。4.施氮量对不同氮效率玉米干物质及氮素积累与分配的影响氮高效玉米品种ZD958干物质积累总量、各器官干物质积累量（茎秆、叶、叶鞘、根、籽粒）大，干物质转运量、转运率和籽粒贡献率高，并且各器官氮素含量高、叶片氮代谢酶（硝酸还原酶、谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶）活性大，因而氮素积累总量、各器官氮素积累量较大，且氮素转运量、转运率和籽粒贡献率较高。施氮条件下优势更加明显，具有较高的干物质及氮素转运量、转运率和对籽粒形成的贡献率。5.施氮量对不同氮效率玉米土壤氮素利用的影响施氮显著提高两品种土壤总氮变化、土壤中可利用总氮、氨挥发量和植株氮素吸收量；两个氮素水平下，ZD958土壤全氮含量、硝态氮含量、氨挥发速率、氨挥发量较低，而土壤总氮变化和植株氮素吸收量较高。氮高效品种ZD958植株氮素吸收高峰和氮素挥发高峰重合，其较高的氮素吸收量可以充分减少氮素的挥发损失，提高氮素的利用效率。