不同年代玉米品种氮素利用效率演变规律及其与根系的关系

摘要

试验于2014-2015年在山东农业大学黄淮海区域玉米技术创新中心（N36°18'，E117°12'）和作物生物学国家重点实验室进行，以20世纪80年代至今育成的8个玉米品种掖单13号（YD）、农大108（ND）、郑单958（ZD）、先玉335（XY）、京科968（JK）、中单909（AD）、登海605（DHA）、登海618（DHB）为试验材料，利用大田试验和土柱栽培相结合的方式进行，两种试验方式均设置高低两个氮素水平，其中大田试验施氮量分别为236.25和0 kg N·hm-2，土柱试验施氮量分别为4.5和1.5 g N·plant-1，定期进行根系和植株的取样以测定根系相关指标、干物质及氮素积累与分配，用以研究不同年代玉米品种根系构型及解剖结构对氮素施用量的响应，探明在玉米产量提升过程中根系构型与解剖结构的演进规律及其与氮素吸收利用间的关系，为提高玉米产量和氮素利用效率提供理论依据。主要研究结果如下：
　　1.近代玉米品种产量及单株生物量提高
　　各品种在高氮条件下均具有较高的籽粒产量和单株生物量；随品种更替，不同年代玉米品种籽粒产量呈增加趋势，且在低氮条件下增产效果更为显著，说明育种进程增加产量的同时，也提高了玉米对低氮的适应能力；近代玉米品种生物积累总量呈现增加的趋势，2000’s以后的玉米品种花后生物积累量与其所占比例均高于之前品种，表明随品种更替，花后生物量增加可能是其高产的主要原因。
　　2.近代玉米品种氮素积累量与氮素利用效率提高
　　近代玉米品种的氮素积累量及氮素吸收利用效率显著高于早期品种，且在低氮条件仍能吸收较多的氮素。近代品种花后氮素积累量及其所占比例均显著高于早期品种，且籽粒氮素的积累主要来自花后氮素同化，表明随品种更替，花后氮素吸收量增加、向籽粒转运量增加是其氮素吸收利用效率提高的主要原因。
　　3.近代玉米品种次生胚根数目增加、深层根系增加、根系解剖结构改善
　　随品种更替，不同年代玉米品种总根条数、根干重、根长及根表面积均呈现先减小后增加的趋势，近代品种根量增加能够为产量的形成提供足够的养分；次生胚根数目随品种更替呈现明显的上升趋势，有利于植株苗期的生长；近代品种侧根密度减少，降低了根系聚集造成的根系竞争，有利于养分的吸收；不同玉米品种 D95随品种更替逐渐增大，表明近代玉米品种根系下扎能力增强，在深层土壤中的根系分布增加；根系解剖性状中，根系皮层通气组织（RCA）占横截面积比例增加、皮层细胞（CCS）增大，而细胞层数（CCFN）减少，引起根系呼吸消耗降低，减少了近代品种由于根量增大造成的根系代谢的消耗，有利于提高氮素利用效率，增加籽粒产量。

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1 前言

1.1 目的意义

1.2 国内外研究现状

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验设计

2.3 测定项目及方法

2.4 数据处理与统计分析

3 结果分析

3.1 籽粒产量随品种更替的演变

3.2单株生物量随品种更替的演变

3.3 玉米氮素吸收吸收利用效率随品种更替的演变

3.4 玉米根系性状随品种更替的演变

3.5 根系呼吸及解剖结构随品种更替的演变

3.6 根系指标与植株吸氮量之间的关系

4 讨论

4.1 玉米产量及单株生物量随品种更替的演变规律

4.2 玉米氮素吸收利用随品种更替的演变规律

4.3 玉米根系性状随品种更替的演变规律

4.4 根系指标与植株吸氮量之间的关系

5 结论

5.1 近代玉米品种产量及单株生物量提高

5.2 近代品种氮素积累量与氮素吸收利用效率提高

5.3 近代玉米品种次生胚根数目增加、深层根系增加、根系解剖结构改善

参考文献

致谢

攻读硕士期间论文发表情况