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叶面喷施硅制剂对滨海盐碱地夏玉米叶片光合性能及籽粒产量的影响

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作物学报 2024年

作者：孙照华任昊王洪章王子强姚海燕辛爱美赵斌张吉旺任佰朝刘鹏黄淮海区域玉米技术创新中心/山东农业大学农学院滨州市农业科学研究院无棣县农业农村局肥城市农村经济管理服务中心

硅是作物生长的有益元素，有助于缓解作物遭受的盐胁迫。本试验以大田试验种植的登海605为试验材料，分别于小喇叭口期(V9)、大喇叭口期(V12)和抽雄期(VT)进行喷施硅制剂(8 g L-1SiO2)处理，并以同期喷施等量清水为对照，旨在探讨不同... 详细信息

硅是作物生长的有益元素，有助于缓解作物遭受的盐胁迫。本试验以大田试验种植的登海605为试验材料，分别于小喇叭口期(V9)、大喇叭口期(V12)和抽雄期(VT)进行喷施硅制剂(8 g L-1SiO2)处理，并以同期喷施等量清水为对照，旨在探讨不同时期叶面喷施硅制剂对滨海盐碱地夏玉米叶片光合性能及籽粒产量的影响，为滨海盐碱地夏玉米抗逆增产提供理论依据。结果表明，与对照相比，不同时期喷施叶面硅制剂，均能够显著增加盐碱地夏玉米叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性，降低丙二醛(MDA)含量，缓解光合器官的损伤和光合色素的降解；V9、V12、VT期叶面喷施硅制剂处理R6期，叶面积指数2年平均分别提高6.28%、7.16%、6.66%，2023年R3期叶绿素含量分别提高6.62%、7.52%、7.47%。喷施硅制剂提高了叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)以及胞间CO2浓度(Ci)；V9、V12、VT期叶面喷施硅制剂处理R3期Pn两年平均分别提高11.64%、11.73%、16.39%。光合速率提升促进了干物质积累及其向籽粒的转运，R6期干物质积累量分别提高8.46%、8.88%、9.67%，穗粒数和千粒重显著提高，最终籽粒产量在2022年和2023年分别提升了7.24%、10.47%、12.94%和6.23%、7.99%、11.25%；综上，本试验条件下，滨海轻中度盐碱地夏玉米生产过程中以VT期喷施叶面硅制剂的增产效果最佳，主要是缓解了氧化胁迫、提升了光合性能、促进了干物质积累与转运。

关键词：夏玉米滨海盐碱地硅光合性能产量

土壤调理剂对滨海盐碱地土壤盐分含量及夏玉米产量的影响

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作物学报 2024年第7期50卷 1776-1786页

作者：韩笑晨张贵芹王亚辉任昊王洪章刘国利林佃旭王子强张吉旺赵斌任佰朝刘鹏黄淮海区域玉米技术创新中心/山东农业大学农学院山东泰安271018 无棣县农业农村局山东无棣251900 小泊头镇农业技术推广中心山东无棣251900 滨州市农业科学研究院山东滨州256603

研究不同类型土壤调理剂对滨海盐碱地夏玉米田0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤盐分含量、玉米根系形态和籽粒产量的影响,为滨海盐碱地区夏玉米田适宜土壤调理剂的选用提供理论依据。试验于2022—2023年夏玉米季在山东省... 详细信息

研究不同类型土壤调理剂对滨海盐碱地夏玉米田0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤盐分含量、玉米根系形态和籽粒产量的影响,为滨海盐碱地区夏玉米田适宜土壤调理剂的选用提供理论依据。试验于2022—2023年夏玉米季在山东省滨州市滨海盐碱型农田进行。采用完全随机区组设计,以不施土壤调理剂为对照(CK),设置3种不同类型的土壤调理剂,分别为硅钙钾镁型调理剂(T1)、硅钙钾镁沸石型调理剂(T2)和硅钙钾镁聚丙烯酰胺(PAM)型调理剂(T3)。研究不同类型土壤调理剂对0~40 cm土层土壤盐分含量、玉米根系形态、叶面积指数、地上部干物质积累量、氮素积累量及籽粒产量的调控效应。结果表明,与CK相比,玉米拔节期(V6)T1、T3处理20~30 cm土层土壤总盐含量和Na+含量分别降低6.88%和23.00%、28.82%和17.44%,土壤HCO3–含量分别升高10.97%、5.66%;吐丝期(R1)T2处理10~40 cm土层土壤总盐含量、Na+含量分别平均降低9.07%、14.11%,土壤HCO3–含量平均升高21.35%。土壤总盐含量降低有利于根系和地上部生长。与CK相比,吐丝期T1、T2和T3处理0~40 cm土层玉米单株平均根系长度分别提高17.56%、74.83%和33.53%;T2和T3处理单株平均根系表面积分别提高33.35%和27.44%,单株平均根系干重分别提高14.58%和11.93%。与CK相比,T1、T2和T3处理显著提高了玉米的叶面积指数,植株地上部干物质积累量以及氮素积累量,最终提高了夏玉米产量。2022年T1、T2和T3处理籽粒产量分别提高3.81%、8.22%和4.72%;2023年分别提高8.08%、18.88%和15.95%。综合分析可知,本试验条件下硅钙钾镁沸石型调理剂可有效降低玉米吐丝期土壤盐分含量,减轻盐分胁迫,促进玉米根系生长和对氮素的吸收,增加地上部氮素积累量和干物质积累量,显著增加籽粒产量,是滨海盐碱地降低盐碱胁迫促进夏玉米生长的最佳土壤调理剂类型。

关键词：滨海盐碱地土壤调理剂土壤盐分含量根系籽粒产量

弱光胁迫影响玉米产量形成的生理机制及调控效应

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作物学报 2023年第1期49卷 12-23页

作者：孙智超张吉旺山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

在全球气候变化背景下,生育期内光照不足已成为制约玉米产量提高的主要因素之一,增加了全球粮食生产和营养安全的风险。本文从光合性能、养分吸收特性、籽粒形成与灌浆特性等方面系统总结了弱光胁迫影响玉米产量形成的生理机制。弱光降... 详细信息

在全球气候变化背景下,生育期内光照不足已成为制约玉米产量提高的主要因素之一,增加了全球粮食生产和营养安全的风险。本文从光合性能、养分吸收特性、籽粒形成与灌浆特性等方面系统总结了弱光胁迫影响玉米产量形成的生理机制。弱光降低了叶片捕光能力,基质和基粒类囊体结构解体,相关酶活性降低,光系统受到损伤,碳同化能力降低,进而抑制根系发育,影响根系形态和功能,不利于养分吸收和代谢。由于营养供应不足,雌、雄穗发育受阻,花粉和花丝的形态功能受到影响,导致小花受精率低,穗粒数降低。弱光条件下,胚乳细胞数量——“库”容量降低,胚乳传递细胞结构和功能受到影响,内源激素平衡被打破,蔗糖-淀粉代谢相关酶活性下降,茎节维管束数目和面积减少,物质转运和转化能力降低,导致淀粉充实状态差,粒重降低。因此,为缓解弱光胁迫对玉米产量形成的影响,亟须创建系统评估耐阴品种的指标,利用现代育种技术加快培育出高光效耐阴新品种,采取增施氮肥、去除顶部叶、喷施生长调节剂和叶面肥等栽培措施提高产量。未来研究需要注重根冠协调,深入探讨弱光胁迫的作用机理,为玉米抗逆增产关键技术的创建提供理论依据。

关键词：弱光胁迫人工遮阴玉米产量耐阴性生理机制调控效应

叶面喷施甜菜碱对不同播期夏玉米产量形成及抗氧化能力的调控

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作物学报 2022年第6期48卷 1502-1515页

作者：陈静任佰朝赵斌刘鹏张吉旺山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室山东泰安271018 山东省玉米技术创新中心山东莱州261400

为探究叶面喷施甜菜碱对夏玉米产量形成及抗氧化能力的调控作用,于2019—2020年在山东农业大学试验农场进行试验,选用京农科728 (Jingnongke 728, JNK)和登海618 (Denghai 618, DH)作为试验材料,设6月5日(early sowing date, E)、6月15... 详细信息

为探究叶面喷施甜菜碱对夏玉米产量形成及抗氧化能力的调控作用,于2019—2020年在山东农业大学试验农场进行试验,选用京农科728 (Jingnongke 728, JNK)和登海618 (Denghai 618, DH)作为试验材料,设6月5日(early sowing date, E)、6月15日(normal sowing date, N)和6月25日(late sowing date, L) 3个播期,拔节期(V6)和大喇叭口期(V12)两次叶面喷施10 mmol L^(–1)甜菜碱(leaf-spraying glycine betaine, GB)、等量清水(control check, CK)两种处理方式。结果表明,与喷施清水相比,JNK和DH喷施甜菜碱后的产量增幅分别为3.05%~12.81%和2.08%~7.83%。较对照处理,2019年,JNK品种3个播期(E、N和L)甜菜碱处理的总小花数,分别增加5.09%、4.70%和2.27%,DH品种变化不显著;2020年DH品种分别增加8.28%、3.95%和4.81%, JNK品种变化不显著;2个品种2年穗粒数的增幅为0.22%~6.45%,籽粒百粒重平均增加0.88 g、0.06 g和–0.46 g;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性, 3个播期平均分别增加1.23%、3.36%和3.20%,丙二醛(MDA)含量减少11.73%。喷施甜菜碱缩小了不同播期处理间产量的差异,有利于增加不同播期夏玉米的产量。

关键词：夏玉米甜菜碱产量结实率籽粒灌浆

种植密度和喷施乙烯利对夏玉米木质素代谢和抗倒伏性能的调控

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中国农业科学 2022年第2期55卷 307-319页

作者：耿文杰李宾任佰朝赵斌刘鹏张吉旺山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室山东省玉米技术创新中心

【目的】研究种植密度和喷施乙烯利对夏玉米木质素代谢与抗倒伏性能的调控机理,探讨密度和乙烯利对夏玉米抗倒伏性能的作用机制。【方法】选用夏玉米品种浚单20(XD20)为试验材料,设置60 000株/hm2(低密度,L)、75 000株/hm~2(中密度,M)和... 详细信息

【目的】研究种植密度和喷施乙烯利对夏玉米木质素代谢与抗倒伏性能的调控机理,探讨密度和乙烯利对夏玉米抗倒伏性能的作用机制。【方法】选用夏玉米品种浚单20(XD20)为试验材料,设置60 000株/hm2(低密度,L)、75 000株/hm~2(中密度,M)和90 000株/hm~2(高密度,H)3个种植密度,于7叶期(V7)分别对不同处理玉米植株喷施清水或乙烯利,研究密度和乙烯利对植株形态、第三节间显微结构、木质素代谢和产量等影响。【结果】乳熟期(milking stage,R3),与低密度处理(LCK)相比,高密度处理(HCK)第三茎节节间长度增加19.75%,茎粗、穿刺强度、小维管束数目、小维管束面积和皮层厚度分别降低8.00%,43.46%,20.41%,26.92%和22.05%;木质素含量、PAL活性、4CL活性、CAD活性和POD活性分别降低24.04%、33.81%、10.92%、49.06%和20.78%。R3时期,与HCK相比,高密度喷施乙烯利处理(HE)第三茎节节间长度降低40.70%,茎粗、穿刺强度、小维管束数目、小维管束面积和皮层厚度分别提高14.22%,66.10%,22.71%,22.11%和35.96%;木质素含量、PAL活性、4CL活性、CAD活性和POD活性分别提高28.28%、30.74%、13.01%、59.26%和16.99%。【结论】随种植密度的增加,夏玉米抗倒伏性能降低。喷施乙烯利后,夏玉米茎秆强度和木质素代谢能力增强,抗倒伏性能增强,最终产量增加。在本试验条件下,浚单20种植密度为90 000株/hm2时喷施乙烯利对木质素代谢和抗倒伏性能的改善作用最显著,产量最高。

关键词：种植密度乙烯利夏玉米抗倒伏木质素代谢

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我国玉米主产区秸秆资源利用现状及其效果

应用生态学报 2011年第6期22卷 1504-1510页

作者：王如芳张吉旺董树亭刘鹏山东农业大学农学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

在我国东北春玉米区、华北玉米区、西南玉米区3个玉米主产区,共125个县、720个村,采用问卷调查和用户调查相结合的方法,对玉米秸秆资源利用现状及其效果进行调查.结果表明：在玉米秸秆资源利用方式中,以秸秆还田、饲料和燃料占绝大多数... 详细信息

在我国东北春玉米区、华北玉米区、西南玉米区3个玉米主产区,共125个县、720个村,采用问卷调查和用户调查相结合的方法,对玉米秸秆资源利用现状及其效果进行调查.结果表明：在玉米秸秆资源利用方式中,以秸秆还田、饲料和燃料占绝大多数,研究区域内平均分别占30.8%、26.2%和24.6%.其中东北春玉米区从大到小依次为燃料、饲料和秸秆还田,分别占35.4%、30.8%和19.8%;华北玉米区依次为秸秆还田、饲料和燃料,分别占43.6%、19.9%和17.9%;西南玉米区依次为秸秆还田、饲料和燃料,分别占29.0%、27.9%和20.5%.在研究区域内秸秆焚烧比例均较小,占12.8%;工业原料比例最小,占0.7%.秸秆还田可增加作物产量,东北、华北、西南玉米产区秸秆还田的作物产量分别平均增加632.0、371.6和290.4 kg.hm-2;还可改良土壤状况、减少化肥和有机肥的施入量,其中有机肥施入量减少20%~30%,氮肥减少16%~30%,磷肥减少24%~34%,钾肥减少33%~38%.不同产量水平地块,作物产量随秸秆产量、还田量和还田比例增加而增大.但由于秸秆还田机械不配套,还田质量差,增加了整地除草难度,加重某些病虫害发生,影响后茬作物苗期生长,仍需进行相关配套技术研究.

关键词：玉米秸秆资源利用途径玉米主产区

夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响

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植物营养与肥料学报 2022年第7期28卷 1260-1270页

作者：李红星高飞任佰朝赵斌刘鹏张吉旺山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

【目的】研究夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响,为提高秸秆和氮肥利用效率,实现冬小麦高产高效提供理论依据。【方法】本试验于2019—2021年在山东农业大学试验站进行。分别在夏玉米秸秆全量还田(S)、半量还田(1/... 详细信息

【目的】研究夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响,为提高秸秆和氮肥利用效率,实现冬小麦高产高效提供理论依据。【方法】本试验于2019—2021年在山东农业大学试验站进行。分别在夏玉米秸秆全量还田(S)、半量还田(1/2S)和不还田(CK)条件下,设施氮量为N 210 kg/hm^(2)(N)和178.5 kg/hm^(2)(−15%N),即SN、S−15%N、1/2SN、1/2S–15%N、CKN和CK–15%N,共6个处理。分析小麦不同生育时期地上部氮素积累量、氮素营养指数(NNI)、氮素吸收效率(UPE)、吸收氮素利用效率(UTE)和氮素利用率(NUE)。【结果】与CKN处理相比,SN、S–15%N和1/2SN处理的小麦产量分别显著增加了12.79%、11.24%和12.63%,成熟期地上部氮素积累量分别显著增加了24.45%、22.81%和23.51%(P<0.05)。SN和1/2SN处理小麦成熟期土壤无机态氮累积量分别较CKN处理显著增加了4.81%和3.19%,S–15%N和1/2S–15%N处理较CK–15%N处理分别显著增加了8.28%和5.15%。小麦拔节期,CKN处理的NNI为0.90,其余处理较CKN显著降低8.14%~25.56%。小麦开花后,SN处理的NNI大于1,且比CKN显著增加了28.66%;S–15%N和1/2SN的NNI分别为0.98和1.08,分别较CKN处理显著增加20.66%和17.45%。SN、S–15%N和1/2SN处理的UPE较CKN分别显著增加16.99%、42.65%和27.15%。与CKN相比,SN和S–15%N处理的UTE分别显著降低10.68%和8.29%。SN、S–15%N和1/2SN处理的NUE较CKN分别显著增加10.41%、29.55%和14.19%。【结论】不减少氮肥用量(N 210 kg/hm^(2)),夏玉米秸秆半量还田与全量还田的小麦产量无显著差异;与施氮量210 kg/hm^(2)相比,减施15%氮肥,玉米秸秆全量还田不会显著降低小麦产量,且获得更高的氮肥利用效率,而半量还田小麦产量显著降低。

关键词：冬小麦玉米秸秆还田量施氮量氮素营养指数氮素利用率

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氮磷配施对夏玉米产量和叶片衰老特性的影响

作物学报 2023年第6期49卷 1616-1629页

作者：张振博贾春兰任佰朝刘鹏赵斌张吉旺山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室山东泰安271018 山东省玉米技术创新中心山东莱州261400

氮和磷作为玉米生长发育的必需营养元素,对玉米产量的提高具有重要影响。本试验以登海111(Denghai 111,DH111)为供试材料,在2020年和2021年分别设置11个氮磷配施处理和15个氮磷配施处理来探究氮磷配施对夏玉米叶片衰老特性和产量形成的... 详细信息

氮和磷作为玉米生长发育的必需营养元素,对玉米产量的提高具有重要影响。本试验以登海111(Denghai 111,DH111)为供试材料,在2020年和2021年分别设置11个氮磷配施处理和15个氮磷配施处理来探究氮磷配施对夏玉米叶片衰老特性和产量形成的影响。结果表明:在相同施磷水平下,随着施氮量增加,夏玉米的叶面积指数(leaf area index,LAI)、叶绿素相对含量(SPAD值)、抗氧化酶活性超氧物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)呈现先增加后降低的趋势,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量呈现先降低后增加的趋势,产量呈现先增加后降低的趋势。在N0~N2条件下,随施磷量增加,LAI、SPAD值、抗氧化酶活性呈现增加趋势,MDA含量呈现降低趋势,产量呈增加趋势;而在N3与N4条件下,随施磷量增加,LAI、SPAD值、抗氧化酶活性呈现先增加后降低的趋势,MDA含量呈现先降低后增加的趋势,产量呈现先增加后降低趋势。在2020年,N3 P1处理相较于N2 P3处理产量增加2.55%;2021年,N3 P1处理相较于N3 P0处理、N2 P2处理产量分别提高7.36%、3.31%。本试验条件下,合理氮磷配施(180 kg N hm^(-2)、60 kg P hm^(-2))通过提高玉米生育后期抗氧化酶活性,降低MDA含量,维持较高的叶面积指数与SPAD值,提高玉米穗粒数与千粒重,进而增加产量。

关键词：夏玉米氮磷配施产量叶片衰老

高温干旱复合胁迫对夏玉米产量及光合特性的影响

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中国农业科学 2022年第18期55卷 3516-3529页

作者：李小凡邵靖宜于维祯刘鹏赵斌张吉旺任佰朝作物生物学国家重点实验室/山东农业大学农学院

【目的】气候变化导致全球变暖，高温、干旱等极端天气频发，且生产中高温干旱时常相伴发生。本研究旨在探讨不同生育时期高温干旱复合胁迫影响夏玉米产量和光合特性的生理机制。【方法】选用DH605为试验材料，设置不同生育时期高温(T)... 详细信息

【目的】气候变化导致全球变暖，高温、干旱等极端天气频发，且生产中高温干旱时常相伴发生。本研究旨在探讨不同生育时期高温干旱复合胁迫影响夏玉米产量和光合特性的生理机制。【方法】选用DH605为试验材料，设置不同生育时期高温(T)、干旱(D)以及高温干旱复合(T-D)处理。2019年于三叶期(V3)、拔节期(V6)和抽雄期(VT)进行，2020年于三叶期(V3)、大喇叭口期(V12)和抽雄期(VT)进行，以自然温度和正常水分处理为对照(CK)。研究不同生育时期高温干旱复合处理对夏玉米产量、光合特性以及干物质的积累与分配的影响。【结果】不同生育时期高温干旱复合胁迫处理后，夏玉米LAI和SPAD值均显著降低，光合性能下降，净光合速率(P)显著降低。其中VT时期复合胁迫对P影响最显著，VT时期的T-D处理的P较CK平均下降39.0%，且高温干旱复合处理后夏玉米净光合速率的下降幅度大于高温、干旱等单一胁迫。高温干旱复合处理引发夏玉米光合性能降低，导致夏玉米干物质积累能力及向籽粒分配比例的下降，进而导致产量显著降低。2019年V3、V6、VT时期的T-D处理的产量较CK分别降低27.4%、18.3%和66.5%;2020年V3、V12、VT时期的T-D处理的产量较CK分别降低14.5%、14.6%和68.7%。【结论】不同生育时期的高温干旱复合胁迫导致夏玉米叶面积指数和叶绿素含量降低，气体交换受抑制，光合性能下降，导致光合同化物的积累与分配受阻，产量显著降低。其中，抽雄期遭受高温干旱复合胁迫后对夏玉米产量和光合特性的影响最大，且复合胁迫对其影响大于单一胁迫。

关键词：夏玉米高温干旱高温干旱复合胁迫产量光合特性干物质分配