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试验于2015-2017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,以登海661(DH661)和郑单958(ZD958)为试验材料,采用大田试验和土柱试验相结合的方式进行。大田试验设置两个种植密度:67500株hm-2,90000株hm-2;土柱试验设置两个调控叶片衰老处理:下部叶片(棒三叶以下所有叶片)遮叶1/2模拟叶片遮荫,不遮叶作对照。通过植株和根系的取样以测定干物质及氮素积累与分配、根系相关指标,用以研究下部叶片不同程度衰老对根系性能的响应,探明花后下部叶片与根系性能及氮素吸收利用间的关系,为协调根冠发育、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.密植对玉米产量及生物量的影响
同等种植密度下,DH661籽粒产量比ZD958高3.62%-11.54%,两品种增加种植密度后,群体干物质增加了6.79%-11.38%,籽粒产量也显著提高了7.50%-13.04%。密植导致两玉米品种单株生物量、单株穗粒数和千粒重分别下降了15.17%-23.33%、2.81%-8.71%、8.67%-15.30%。下部叶片遮叶模拟叶片早衰,导致单株生物量、籽粒产量和穗粒数分别下降了7.45%-10.96%、5.30%-9.91%、3.03%-14.02%。
2.花后下部叶片衰老对根系的影响
同一种植密度,叶片中的H2O2含量趋势为下部叶>穗位叶>上部叶。密植使叶片中H2O2浓度增加,加速了花后叶片的衰老。与VT相比,DH661和ZD958低密度处理R5期下部叶片叶面积指数和净光合速率分别降低75.51%、83.71%和50.24%、59.09%,高密度处理分别降低88.97%、100.00%和77.81%、73.52%;DH661和ZD958低密度处理R6期根系生物量、根长密度和根系表面积分别降低15.31%、9.97%、25.68%和20.95%、12.26%、26.58%,高密度处理分别降低22.08%、14.20%、30.00%和34.40%、16.87%、29.92%。下部叶片衰老加速了根系的衰老。遮叶处理,降低花后光合有效叶面积,光合产物向根系的转运降低了8.85%-12.70%,与对照相比,完熟期根系生物量、根长密度和根系表面积降幅达6.23%-17.14%、6.40%-19.00%、11.08%-30.03%。
3.花后下部叶片衰老对碳氮吸收与分配的影响
密植使灌浆期叶片衰老与光合能力下降,根系吸氮能力下降,玉米单株根系后期的吸氮量减少了26.75%-29.44%,但群体的氮素积累量不减反增,氮根比增加11.76%-19.48%,提高了氮素的吸收利用效率。遮叶处理,减少花后下部叶片的光合叶面积,根系活力下降33.48%-51.33%,最终导致花后氮素积累量降低26.75%-29.44%,且降低了氮素在各器官的分配。
1.密植对玉米产量及生物量的影响
同等种植密度下,DH661籽粒产量比ZD958高3.62%-11.54%,两品种增加种植密度后,群体干物质增加了6.79%-11.38%,籽粒产量也显著提高了7.50%-13.04%。密植导致两玉米品种单株生物量、单株穗粒数和千粒重分别下降了15.17%-23.33%、2.81%-8.71%、8.67%-15.30%。下部叶片遮叶模拟叶片早衰,导致单株生物量、籽粒产量和穗粒数分别下降了7.45%-10.96%、5.30%-9.91%、3.03%-14.02%。
2.花后下部叶片衰老对根系的影响
同一种植密度,叶片中的H2O2含量趋势为下部叶>穗位叶>上部叶。密植使叶片中H2O2浓度增加,加速了花后叶片的衰老。与VT相比,DH661和ZD958低密度处理R5期下部叶片叶面积指数和净光合速率分别降低75.51%、83.71%和50.24%、59.09%,高密度处理分别降低88.97%、100.00%和77.81%、73.52%;DH661和ZD958低密度处理R6期根系生物量、根长密度和根系表面积分别降低15.31%、9.97%、25.68%和20.95%、12.26%、26.58%,高密度处理分别降低22.08%、14.20%、30.00%和34.40%、16.87%、29.92%。下部叶片衰老加速了根系的衰老。遮叶处理,降低花后光合有效叶面积,光合产物向根系的转运降低了8.85%-12.70%,与对照相比,完熟期根系生物量、根长密度和根系表面积降幅达6.23%-17.14%、6.40%-19.00%、11.08%-30.03%。
3.花后下部叶片衰老对碳氮吸收与分配的影响
密植使灌浆期叶片衰老与光合能力下降,根系吸氮能力下降,玉米单株根系后期的吸氮量减少了26.75%-29.44%,但群体的氮素积累量不减反增,氮根比增加11.76%-19.48%,提高了氮素的吸收利用效率。遮叶处理,减少花后下部叶片的光合叶面积,根系活力下降33.48%-51.33%,最终导致花后氮素积累量降低26.75%-29.44%,且降低了氮素在各器官的分配。