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Nitrogen application affects maize grain filling by regulating grain water relations

Journal of Integrative Agriculture 2022年第4期21卷 977-994页

作者： WU Ya-wei ZHAO Bo LI Xiao-long LIU Qin-lin FENG Dong-ju LAN Tian-qiong KONG Fan-lei LI Qiang yuan ji-chao College of Agriculture Sichuan Agricultural UniversityChengdu 611130P.R.China Chongqing Key Laboratory of Economic Plant Biotechnology/Collaborative Innovation Center of Special Plant Industry in Chongqing/Institute of Special Plants Chongqing University of Arts and SciencesChongqing 402160P.R.China Crop Ecophysiology and Cultivation Key Laboratory of Sichuan Province Chengdu 611130P.R.China

Grain water relations play an important role in grain filling in maize. The study aimed to gain a clear understanding of the changes in grain dry weight and water relations in maize grains by using hybrids with contrasting nitrogen efficiencies under differing nitrogen levels. The objectives were: 1) to understand the changes in dry matter and percent moisture content(MC) during grain development in response to different nitrogen application rates and 2) to determine whether nitrogen application affects grain filling by regulating grain water relations. Two maize hybrids, high N-efficient Zhenghong 311(ZH311) and low N-efficient Xianyu 508(XY508), were grown in the field under four levels of N fertilizer: 0, 150, 300, and 450 kg N ha;during three growing seasons. Dry weight, percent MC and water content(WC) of basal-middle and apical grains were investigated. The difference in the maximum WC and filling duration of basal-middle and apical grains in maize ears resulted in a significant difference in final grain weight. Grain position markedly influenced grain drying down;specifically, the drying down rate of apical grains was faster than that of basal-middle grains. Genotype and grain position both influenced the impact of nitrogen application rate on grain filling and drying down. Nitrogen rate determined the maximum grain WC and percent MC loss rate in the middle and the late grain-filling stages, thus affecting final grain weight. The use of high N-efficient hybrids, combined with the reduction of nitrogen application rate, can coordinate basal-middle and apical grain drying down to ensure yield. This management strategy could lead to a win-win situation in which the maximum maize yield, efficient mechanical harvest and environmental safety are all achieved.

关键词： maize grain filling grain drying down nitrogen maximum water content

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Effect of low-nitrogen stress on photosynthesis and chlorophyll fluorescence characteristics of maize cultivars with different low-nitrogen tolerances

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Journal of Integrative Agriculture 2019年第6期18卷 1246-1256页

作者： WU Ya-wei LI Qiang jiN Rong CHEN Wei LIU Xiao-lin KONG Fan-lei KE Yong-pei SHI Haichun yuan ji-chao Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest China Ministry of Agriculture/College of AgricultureSichuan Agricultural UniversityChengdu 611130P.R.China Chongqing Key Laboratory of Economic Plant Biotechnology/Collaborative Innovation Center of Special Plant Industry in Chongqing/Institute of Special Plants Chongqing University of Arts and SciencesChongqing 402160P.R.China

Nitrogen(N)is a critical element for plant growth and productivity that influences photosynthesis and chlorophyll *** investigated the effect of low-N stress on leaf photosynthesis and chlorophyll fluorescence characteristics of maize cultivars with difference in tolerance to low N *** low-N tolerant cultivar ZH311 and low-N sensitive cultivar XY508 were used as the test materials.A field experiment(with three N levels:N0,0 kg ha–1;N1,150 kg ha–1;N2,300 kg ha–1)in jiyanyang,Sichuan Province,China,and a hydroponic experiment(with two N levels:CK,4 mmol L–1;LN,0.04 mmol L–1)in Chengdu,Sichuan Province,China were ***-N stress significantly decreased chlorophyll content and rapid light response curves of the maximum fluorescence under light(Fm′),fluorescence instable state(Fs),non-photochemical quenching(qN),the maximum efficiency of PSII photochemistry under dark-adaption(Fv/Fm),potential activity of PSII(Fv/Fo),and actual photochemical efficiency of PSII(ΦPSII)of ***,it increased the chlorophyll(Chl)a/Chl b values and so *** light compensation point of ZH311 decreased,while that of XY508 *** degree of variation of these indices in low-N tolerant cultivars was lower than that in low-N sensitive cultivars,especially at the seedling *** could increase Chl a/Chl b,apparent quantum yield and light saturation point to adapt to N *** to low-N sensitive cultivars,low-N tolerant cultivars maintained a higher net photosynthetic rate and electron transport rate to maintain stronger PSII activity,which further promoted the ability to harvest and transfer *** might be a photosynthetic mechanism by which low-N tolerant cultivar adapt to low-N stress.

关键词： maize nitrogen chlorophyll content photosynthesis chlorophyll fluorescence characteristics

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耕作方式对华北两熟区冬小麦生长发育和产量的影响

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作物学报 2013年第9期39卷 1612-1618页

作者：孔凡磊袁继超张海林陈阜农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室/四川农业大学农学院四川成都611130 农业部农作制度重点实验室/中国农业大学农学与生物技术学院北京100193

为了解华北地区小麦一玉米两熟区不同耕作模式对冬小麦生育进程、群体大小及产量形成的影响，2009—2011年通过田间定位试验比较了免耕（NTS）、旋耕秸秆还田（RTS）、翻耕秸秆还田（CTS）和翻耕秸秆不还田（CT）4种耕作模式对冬小麦生... 详细信息

为了解华北地区小麦一玉米两熟区不同耕作模式对冬小麦生育进程、群体大小及产量形成的影响，2009—2011年通过田间定位试验比较了免耕（NTS）、旋耕秸秆还田（RTS）、翻耕秸秆还田（CTS）和翻耕秸秆不还田（CT）4种耕作模式对冬小麦生长发育和产量的影响。结果表明，RTS、CTS和CT处理对冬小麦生育进程、群体大小、籽粒灌浆和产量无显著影响，而NTS处理推迟了小麦生育进程，造成明显的贪青晚熟。在基本苗差异不大的情况下，NTS处理的单株分蘖显著低于其他处理，群体数量和有效穗数不足，降低了干物质积累量，最终产量最低，较CT处理有效穗数低14．4％～16．9％，产量低16．4％～18．3％。虽然NTS处理推迟了冬小麦的生育进程，分蘖少穗数不足导致减产，但其籽粒灌浆时间较长，千粒重显著高于其他处理。因此，通过增加播种量和选择分蘖能力强的品种，保证免耕小麦群体数量，是华北地区冬小麦免耕技术研究应用亟需解决的问题。

关键词：耕作方式秸秆覆盖单株分蘖灌浆产量

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川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究

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植物营养与肥料学报 2016年第3期22卷 838-846页

作者：谭杰孔凡磊曾晖袁继超四川农业大学农学院四川温江611130 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室四川温江611130 简阳市农业局四川简阳641400

【目的】采用两年田间定位试验,探讨施钾量对川中丘陵春玉米产量、钾素吸收和利用特性的影响规律,以期为川中丘陵高产春玉米的钾肥管理提供科学依据。【方法】以正红505为试验材料,在施N 225 kg/hm^2、P_2O_590kg/hm^2的基础上,设置5个... 详细信息

【目的】采用两年田间定位试验,探讨施钾量对川中丘陵春玉米产量、钾素吸收和利用特性的影响规律,以期为川中丘陵高产春玉米的钾肥管理提供科学依据。【方法】以正红505为试验材料,在施N 225 kg/hm^2、P_2O_590kg/hm^2的基础上,设置5个施钾量(K_2O)处理,分别为0、45、90、135、180 kg/hm^2,每个处理3次重复,完全随机区组设计。在玉米大喇叭口期、吐丝期、灌浆期(吐丝后21天)和成熟期采集植株样品,测定干物质积累量和器官含钾量,并计算植株钾积累量、钾素利用和转运,在玉米成熟期测定玉米产量。【结果】随施钾量的增加春玉米产量、钾素农学利用率先升高后逐渐降低,钾生理效率、钾素利用效率和钾素当季回收率随施钾量的增加呈降低趋势,钾素吸收效率、钾肥偏生产力随施钾量的增加显著降低,增施钾肥对钾素收获指数影响不显著。通过二次曲线模拟,在施钾量为K_2O 96.1 kg/hm^2时玉米产量最高,达到最高产量时,每生产100 kg玉米籽粒需吸收K_2O 1.55kg。玉米植株对钾素的吸收主要在吐丝之前,其吸收量占全生育期总量的72.7%88.9%,灌浆初期也仍有较大量的吸收积累;籽粒中的钾素大部分来源于营养器官的转移,施用钾肥促进了钾素向籽粒的转运。【结论】本试验条件下,川中丘陵春玉米施K_2O为90 kg/hm^2左右时,可获得较高钾肥利用率,并获得高产。

关键词：川中丘陵春玉米施钾量产量钾素利用效率

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用MATLAB模拟盲源分离在结构损伤诊断中的应用

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武汉工业学院学报 2013年第4期32卷 44-47,62页

作者：袁继超邹少军武汉轻工大学电气与电子工程学院湖北武汉430023

介绍了盲源分离的原理以及在大型结构损伤诊断之中的应用,在此基础上着重分析了其中运用很广泛的fast-ICA算法,涉及到了此算法的实现过程以及原理。并通过MTALAB对fast-ICA算法进行了仿真来证明其可行性和有效性,为以后应用于大型结构... 详细信息

介绍了盲源分离的原理以及在大型结构损伤诊断之中的应用,在此基础上着重分析了其中运用很广泛的fast-ICA算法,涉及到了此算法的实现过程以及原理。并通过MTALAB对fast-ICA算法进行了仿真来证明其可行性和有效性,为以后应用于大型结构损伤诊断做好准备。

关键词：盲源分离源信号损伤诊断 fast-ICA

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矮壮素对高羊茅的生长及内源激素含量的影响

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湖北农业科学 2008年第12期47卷 1464-1466页

作者：刘伟干友民刘显义袁继超四川农业大学动物科技学院四川雅安625014 四川农业大学农学院四川雅安625014

用200、600、1 000、1 400和1 800μg·g-1的矮壮素喷施高羊茅,结果显示,矮壮素改变了高羊茅的生长格局,使植株生长速率降低,根系变短,单株分蘖出现一定程度的增多,其中以600和1 000μg·g-1的矮壮素处理较为经济有效。600μg·g-1的矮... 详细信息

用200、600、1 000、1 400和1 800μg·g-1的矮壮素喷施高羊茅,结果显示,矮壮素改变了高羊茅的生长格局,使植株生长速率降低,根系变短,单株分蘖出现一定程度的增多,其中以600和1 000μg·g-1的矮壮素处理较为经济有效。600μg·g-1的矮壮素处理后的21 d内,高羊茅叶片内源激素IAA与GA(1/3)含量一直呈下降趋势,ABA含量呈上升趋势,ABA/IAA、ABA/GA(1/3)比值较处理初期分别提高了2.12倍和1.77倍。内源激素含量与比例的变化可能是引起高羊茅生长格局改变的重要原因。

关键词：矮壮素高羊茅生长格局内源激素

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氮肥调控对川麦39灌浆期旗叶光合特性的影响

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麦类作物学报 2006年第4期26卷 79-84页

作者：罗付香杨世民袁继超喻小平雍远成谢力四川农业大学资环学院四川雅安625014 四川农业大学农学院四川雅安625014

为明确氮肥调控对小麦光合作用的影响,采用盆栽试验研究了氮肥调控对川麦39灌浆期旗叶光合特性日变化及其相互关系的影响。结果表明,不同氮肥水平及不同追氮时期和比例处理下川麦39光合特性日变化曲线不同。随着施氮量的增加和氮肥后移... 详细信息

为明确氮肥调控对小麦光合作用的影响,采用盆栽试验研究了氮肥调控对川麦39灌浆期旗叶光合特性日变化及其相互关系的影响。结果表明,不同氮肥水平及不同追氮时期和比例处理下川麦39光合特性日变化曲线不同。随着施氮量的增加和氮肥后移,川麦39旗叶净光合速率的平均值和峰值呈先升高后降低的趋势,川麦39旗叶净光合速率的平均值和峰值均以施氮180 kg/hm2最高,且各个氮肥处理的上午净光合速率平均值均显著高于下午的。通径分析表明,中、低氮水平和氮肥后移影响净光合速率主要是由于蒸腾失水严重,高氮水平和氮肥前移影响净光合速率主要是由于相对湿度过大、叶片肥厚使得蒸腾作用减弱。

关键词：小麦灌浆期旗叶光合特性

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氮肥水平和栽插密度对杂交稻茎秆理化特性与抗倒伏性的影响

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作物学报 2009年第1期35卷 93-103页

作者：杨世民谢力郑顺林李静袁继超四川农业大学农学院四川雅安625014 西昌学院四川西昌615000

以杂交稻金优527为材料，分别在中低海拔地区雅安（600m）和高海拔地区西昌（1590m）进行了以氮肥水平为主区，栽插密度为副区的田间裂区试验。结果表明，随施氮量和栽插密度的增加，茎秆基部节间变细长，茎壁变薄，秆型指数降低，茎鞘... 详细信息

以杂交稻金优527为材料，分别在中低海拔地区雅安（600m）和高海拔地区西昌（1590m）进行了以氮肥水平为主区，栽插密度为副区的田间裂区试验。结果表明，随施氮量和栽插密度的增加，茎秆基部节间变细长，茎壁变薄，秆型指数降低，茎鞘中淀粉、纤维素、木质素含量降低，充实度变差；氮肥水平和栽插密度还影响茎秆中氮、钾、硅、钙、镁、铁、锌、铜、锰等矿质元素的含量，从而影响茎秆的倒伏指数和抗倒伏能力。水稻基部茎秆的倒伏指数与株高、重心高度和基部各伸长节间的长度及氮、镁含量正相关，与茎粗、茎壁厚、比茎重、秆型指数及淀粉、纤维素、木质素和钾、钙含量负相关，与茎秆硅含量呈二次函数关系，适宜的硅含量为4．5～4．8mg kg^-1。由于生态条件不同，两试点水稻茎秆抗倒能力和受氮肥水平与栽插密度影响的程度存在一定差异，高产、抗倒栽培要因地制宜。金优527基部节间的临界倒伏指数为200。

关键词：氮肥水平栽插密度茎秆理化特性抗倒伏性

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马铃薯蕾期摘心对块茎发育过程中激素含量的影响

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园艺学报 2008年第5期35卷 667-672页

作者：郑顺林袁继超王西瑶马均四川农业大学农学院马铃薯研究中心四川雅安625014 四川农业大学水稻研究所四川温江611130

在常规种植条件下,对蕾期马铃薯进行摘心处理,研究其对块茎发育过程中激素含量的影响,从而明确摘心处理对促进块茎发育的生理机制。研究结果表明,与不摘心相比,摘心处理明显增加了块茎发育中期GA3、IAA和ZT的含量,使JAs含量一直处于上... 详细信息

在常规种植条件下,对蕾期马铃薯进行摘心处理,研究其对块茎发育过程中激素含量的影响,从而明确摘心处理对促进块茎发育的生理机制。研究结果表明,与不摘心相比,摘心处理明显增加了块茎发育中期GA3、IAA和ZT的含量,使JAs含量一直处于上升的趋势,并且改变了JAs含量出现高峰的时间。从激素间的平衡关系看,摘心处理提高了块茎发育中期IAA/ABA、IAA/JAs、GA3/ABA、GA3/JAs值,降低了块茎发育前期和后期其比值,说明蕾期摘心主要是通过改变块茎发育各时期激素的含量和平衡状态,优化了块茎发育中期的激素水平。

关键词：马铃薯现蕾期摘心块茎发育激素

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西南地区玉米苗期抗旱品种筛选

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草业学报 2014年第1期23卷 50-57页

作者：田山君杨世民孔凡磊袁继超四川农业大学农学院四川温江611130 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室四川温江611130

为筛选抗旱性强的玉米品种应用于生产,本研究采用盆栽和营养液2种不同培养方式,对30个西南地区大面积种植的杂交玉米品种进行PEG模拟干旱胁迫的苗期试验,通过隶属函数法筛选品种,使用干旱变异指数对抗旱指标进行筛选和评价。结果表明,雅... 详细信息

为筛选抗旱性强的玉米品种应用于生产,本研究采用盆栽和营养液2种不同培养方式,对30个西南地区大面积种植的杂交玉米品种进行PEG模拟干旱胁迫的苗期试验,通过隶属函数法筛选品种,使用干旱变异指数对抗旱指标进行筛选和评价。结果表明,雅玉10号、正红311等8个品种在几次试验重复中表现均为良好,被归类为抗旱品种。指标中叶面积、根冠比、根系性状(根系体积、根分支数、根长)、相对电导率、离体叶片失水速率、脯氨酸、叶绿素和叶绿素荧光参数(最大光化学效率、实际光化学效率、原初光能捕获效率、光化学淬灭系数)对干旱胁迫较为敏感,可作为玉米苗期抗旱性的评价指标。

关键词：玉米干旱胁迫品种筛选隶属函数法干旱变异指数

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