增密減氮對(duì)高產(chǎn)夏玉米產(chǎn)量形成的影響及生理機(jī)制研究.pdf

1、在玉米生產(chǎn)中，通過設(shè)置合理的種植密度及施氮水平來增加作物產(chǎn)量不僅是理論研究的必要，在生產(chǎn)實(shí)踐中也具有重要的指導(dǎo)意義。本研究于2013-2014年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)和作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，選用高產(chǎn)夏玉米品種登海618和登海605為試驗(yàn)材料，設(shè)置2個(gè)種植密度67500（LD）、97500（HD）和4個(gè)施氮水平0（N0）、180（N1）、360（N2）、540（N3）kg純氮 hm-2。在研究高產(chǎn)夏玉米產(chǎn)量潛力的同時(shí)，采用生理研究

2、和差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究相結(jié)合的方式，深入探討密植夏玉米高產(chǎn)的生理機(jī)制和分子機(jī)制，以期為黃淮海地區(qū)夏玉米高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究結(jié)果如下：
　　1、增密減氮提高了夏玉米干物質(zhì)積累量和籽粒產(chǎn)量
　　增加種植密度雖降低了單株生產(chǎn)力、穗粒數(shù)和千粒重，但由于群體增大，籽粒產(chǎn)量和群體干物質(zhì)積累量顯著提高；減少施氮量，玉米籽粒產(chǎn)量、總干物質(zhì)積累量、穗粒數(shù)和千粒重均先增加后降低，過高的施氮量不利于產(chǎn)量的形成。
　　增

3、加種植密度提高了各生育時(shí)期作物生長(zhǎng)率，利于干物質(zhì)的積累，為籽粒產(chǎn)量的形成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。
　　低密度下減施氮肥對(duì)產(chǎn)量的影響小于高密度；增加種植密度到97500株 hm-2，或減少氮肥使用量至180（低密度）—360（高密度）kg hm-2均可達(dá)到增產(chǎn)效果。高密度360kg hm-2下最高產(chǎn)量的獲得表明，增密減氮可充分發(fā)揮群體產(chǎn)量潛力且實(shí)現(xiàn)氮肥供應(yīng)與作物需求之間的平衡，達(dá)到增產(chǎn)目的。
　　2、增密減氮協(xié)調(diào)了夏玉米的碳、氮

4、代謝
　　在提高種植密度的同時(shí)適當(dāng)減施氮肥，利于干物質(zhì)的積累和向籽粒的分配。密度和施氮量能夠調(diào)控13C同化物由營(yíng)養(yǎng)器官向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)分配，減施氮肥增加了13C同化物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)分配，提高了莖葉等營(yíng)養(yǎng)體中干物質(zhì)向籽粒的運(yùn)轉(zhuǎn)率。
　　增加種植密度和減少施氮量顯著提高了開花期和成熟期夏玉米地上部氮素積累量，增加了植株花后及總氮素積累量，有利于滿足各器官的營(yíng)養(yǎng)需求，從而為進(jìn)一步增加產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。高密度下適量施氮能夠降低夏玉米莖和葉片

5、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率，維持夏玉米營(yíng)養(yǎng)器官中較高的氮素積累，防止葉片過早衰老而有利于生育后期物質(zhì)的合成。
　　增加種植密度和減少施氮量均顯著提高了夏玉米氮肥回收效率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力。
　　3、增密減氮提高了夏玉米光合性能
　　增加種植密度，增加了光合有效面積，葉面積指數(shù)、群體光合速率顯著提高；適當(dāng)減少施氮量提高了CAP、LAI、Pn和葉綠素含量及高值持續(xù)期，群體結(jié)構(gòu)得到改善；施氮顯著提高了密植夏玉米葉片PEPC和Rub

6、isco活性，并引起了夏玉米蛋白質(zhì)組學(xué)的變化，本試驗(yàn)鑒定出的37個(gè)光合相關(guān)蛋白幾乎參與了葉片光合的全過程。
　　本試驗(yàn)97500株hm-2種植密度360 kghm-2純氮條件下，夏玉米葉面積指數(shù)、光合速率顯著提高，且高值持續(xù)期長(zhǎng)，葉綠素含量、酶活性顯著提高，且施氮通過影響玉米葉片光能捕獲、ATP合成、CO2固定，進(jìn)而調(diào)控整個(gè)光合過程，延緩了生育后期葉片的衰老，使生育后期保持較高光合性能，從而提高了光能利用率，充分發(fā)揮了群體光合增產(chǎn)

7、潛力，為籽粒產(chǎn)量的形成提供了保障。
　　4、施氮延緩了密植夏玉米的衰老
　　施氮提高了夏玉米生育后期 SOD、POD活性，降低了 MDA含量，利于延緩葉片的衰老。
　　葉片衰老與蛋白質(zhì)水平上的功能變化密切相關(guān)。本試驗(yàn)鑒定出玉米葉片中32個(gè)“衰老相關(guān)蛋白”，這些蛋白在衰老過程中以下調(diào)為主。衰老過程直接影響這些功能蛋白，進(jìn)而影響其參與的生理過程。
　　本試驗(yàn)鑒定出玉米葉片中71個(gè)“氮素調(diào)控相關(guān)蛋白”，這些蛋白的表達(dá)量