学士学位论文充足灌水条件下不同年代玉米品种干物质积累与分配规律的研究.docx

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学士学位论文充足灌水条件下不同年代玉米品种干物质积累与分配规律的研究

编号NO：

河北农业大学本科毕业论文

论文题目充足灌水条件下不同年代玉米品种干物质积累与分配规律的研究

学生姓名高雅阳学号2009014010210成绩

学院农学院专业班级农学0902

指导教师姓名张凤路指导教师职称教授

材料目录：

1、任务书

（1）份

2、开题报告（含文献综述）

（1）份

3、指导教师评阅书

（1）份

4、答辩记录表

（1）份

5、论文正文

（1）份

6、其它材料

河北农业大学

本科毕业论文任务书

学院：

农学院

教师姓名：

张凤路

职称：

教授

二零一二年五月四日

专业名称

农学院农学专业

论文

题目

充足灌水条件下不同年代玉米品种干物质积累与分配规律的研究

题目

来源

关于玉米养分吸收和干物质积累的研究已有很多报道，而系统地比较研究品种更替过程中玉米干物质累积及其在各器官中的分配规律的报道尚不多见

目的意义：

玉米不同品种干物质的积累是玉米生物产量形成的基础，而其干物质的分配，直接决定经济产量的高低，国内外已对一些品种的的玉米干物质积累与分配规律进行过多方面的研究明确了玉米不同叶片、茎秆和叶鞘等对干物质和籽粒产量的作用。

胡昌浩等通过比较研究认为,与上世纪50年代的品种相比,当代玉米品种在生育后期叶片物质转移率低,为提高玉米花后物质生产奠定了基础。

Ottariano等也提出,干物质积累速率是玉米产量的主要限制因子,增加干物质生产是高产的基本途径。

光温热条件、品种和密度是决定玉米高产的关键因子。

本试验选取我国上世纪50年代以来6个大面积推广的玉米品种，在充足灌水的条件下，比较其成熟期干物质积累分配的不同，探讨1950年代以来我国玉米品种更替过程中产量增加的内在原因，对未来玉米超高产育种和栽培提供理论和技术指导。

可行性分析：

试验查阅了大量的参考文献，实验设计合理，预期结果明确，所在课题组现已做了大量前期工作，并进行了基础研究。

1.研究条件

本实验室的学术氛围、设备条件、技术与理论基础均为如期完成本实验研究内容的重要保证。

2.预期结果

当代紧凑型品种叶片功能期长，干物质积累总量较大；随品种年代的递进，玉米单株光合产物转移率逐渐提高、果穗干物量和分配比例逐渐增加；1950s-1980s品种单株根系质量逐渐增大，但1980s后品种根系质量趋向于减小。

相对较小的根系减少了冗余生长，降低了光合产物的消耗。

与早期品种相比，当代品种具有较大的叶面积指数和较少的冗余消耗，因而收获指数提高。

3.可能存在的问题

由于温室条件有限，一些环境因素不好控制，从而导致各品种之间的变量存在一定差异，所以得到的结论数据可能存在一定的问题。

进度安排：

12012.05种植试验材料。

22012.05～2012.06查阅相关资料，学习与本试验有关的实验技术。

32012.05～2012.09依照实验要求采集实验数据。

42012.01～2013.05撰写论文并修改，准备答辩。

专家意见：

专家签字：

年月日

学院意见:

院长：

年月日

农学院农学专业

高雅阳学生：

现把2012-2013学年，第2学期的毕业论文安排下达给你，你本学期承担的毕业论文任务如下：

1、依据本任务书中论文题目、目的意义、可行性分析的内容完成开题报告。

2、按照开题报告的要求按期完成毕业论文各项工作的实施。

3、完成毕业论文的撰写。

4、完成毕业论文的答辩。

请按相关要求完成毕业论文任务。

教师签字：

年月日

河北农业大学

本科毕业论文开题报告

题目：

充足灌水条件下不同年代玉米品种干物质积累与分配规律的研究

学院：

农学院

学生姓名：

高雅阳

专业：

农学

班级学号：

0902班2009014010210

指导教师姓名：

张凤路

指导教师职称：

教授

二零一二年六月五日

学生姓名

高雅阳

专业班级

农学0902

学号

2009014010210

指导教师

张凤路

职称

教授

所在学院

农学院

论文名称

充足灌水条件下不同年代玉米品种干物质积累与分配规律的研究

选题依据：

理论依据：

绝大部分玉米干物质积累来自抽雄开花后的光合生产，开花后“源”的供应能力和同化产物的运输状况体现在玉米成熟期干物质的积累和定量分配。

协调茎、叶与果穗各部分干物质在玉米生育后期的分配,促进物质向生殖器官转运从而提高产量。

干物质积累量与产量呈密切正相关，即干物质积累越多，籽粒产量也就越高，所以提高玉米籽粒产量的根本途径是提高干物质的生产能力，为了获得高产可以通过提高密度或增加水肥来促进玉米籽粒产量的增加，但是在一定程度上，随着干物质的生产能力的进一步提高，籽粒产量并非随之增加，也有研究认为茎、叶、鞘的干物质转移与分配是玉米籽粒产量形成的重要因素，物质积累与分配这两者对高产玉米籽粒的形成过程中有着怎样的关系以及哪个过程对籽粒产量的形成更为重要目前尚不清楚，因此需要系统地研究干物质生产能力与物质在植株体内的分配规律这两个过程对籽粒产量的影响，以便采取措施使得积累的干物质能更有效地转移到籽粒中，在高产的基础上再增加产量。

目的意义：

玉米在工农业生产中发挥着重要的作用，产量性状依然是主要的育种目标之一。

玉米生育期内物质的积累分配与转移规律决定最终的经济产量，所以研究玉米物质积累分配规律对于了解高产玉米产量形成的内在机制具有很重要的意义。

玉米不同品种干物质的积累是玉米生物产量形成的基础，而其干物质的分配，直接决定经济产量的高低，国内外已对一些品种的的玉米干物质积累与分配规律进行过多方面的研究明确了玉米不同叶片、茎秆和叶鞘等对干物质和籽粒产量的作用。

胡昌浩等通过比较研究认为,与上世纪50年代的品种相比,当代玉米品种在生育后期叶片物质转移率低,为提高玉米花后物质生产奠定了基础。

Ottariano等也提出,干物质积累速率是玉米产量的主要限制因子,增加干物质生产是高产的基本途径。

光温热条件、品种和密度是决定玉米高产的关键因子。

本试验选取我国上世纪50年代以来6个大面积推广的玉米品种，在充足灌水的条件下，比较其成熟期干物质积累分配的不同，探讨1950年代以来我国玉米品种更替过程中产量增加的内在原因，对未来玉米超高产育种和栽培提供理论和技术指导。

文献综述：

不同玉米品种干物质积累与分配规律的研究

高雅阳（农学0902班）

指导老师:

张凤路教授

（河北农业大学农学院071001）

摘要：

玉米是重要的粮食作物,近年来其需求量越来越大。

提高玉米产量的主要途径,靠提高玉米单产。

挖掘现有玉米品种的产量潜力,培育具有高产性能的玉米品种仍将是研究热点。

物质积累及转运是影响玉米产量的重要因素,玉米干物质积累与分配受多种因素的影响,本文综述了前人在品种、株型、施氮量和种植方式等方面研究进展，对未来玉米高产栽培和品种选育有重要意义。

关键词：

玉米；产量潜力；干物质积累与分配；因素

StudiesondrymatteraccumulationandpartitionofmaizevarietiesGaoYayang（class,0902）

Supvisor:

ProfessorZhangFenglu

（CollegeofAgronomy,AgriculturalUniversityofHebei071001）

Abstract:

Maizeisanimportantfoodcrop,inrecentyears,thedemandisincreasing.Themainwaytoimprovemaizeyieldisstillinincreasingyieldofmaizeperunitarea.Excavatingyieldpotentialofexistingmaizevarietiesandcultivatinghighyieldperformancemaizevarietieswillcontinuetobeahotresearchtopic.Drymatteraccumulationandtransportationareimportantfactorswhichinfluencetheproductionofmaize,anditsdrymatteraccumulationanddistributionisinfluencedbymanyfactors.Inthispaperreviewedthestudyonvarieties,planttype,Napplicationandcultivationmethods,etc.Itisofgreatimportantinfuturehigh-yieldingmaizeproductionandelitevarietyselection.

Keywords:

Corn;Yieldpotential;Drymatteraccumulationanddistribution;factors

玉米在工农业生产中发挥着重要的作用，产量性状依然是主要的育种目标之一。

玉米生育期内物质的积累分配与转移规律决定最终的经济产量，所以研究玉米物质积累分配规律对于了解高产玉米产量形成的内在机制具有很重要的意义。

有研究认为，在一定范围内，干物质积累量与产量呈密切正相关，即干物质积累越多，籽粒产量也就越高[1-2]，所以提高玉米籽粒产量的根本途径是提高干物质的生产能力，为了获得高产可以通过提高密度或增加水肥来促进玉米籽粒产量的增加，但是在一定程度上，随着干物质的生产能力的进一步提高，籽粒产量并非随之增加，也有研究认为茎、叶、鞘的干物质转移与分配是玉米籽粒产量形成的重要因素[3]，物质积累与分配这两者对高产玉米籽粒的形成过程中有着怎样的关系以及哪个过程对籽粒产量的形成更为重要目前尚不清楚，因此需要系统地研究干物质生产能力与物质在植株体内的分配规律这两个过程对籽粒产量的影响，以便采取措施使得积累的干物质能更有效地转移到籽粒中，在高产的基础上再增加产量。

以下就前人研究进行了综述：

1玉米品种干物质积累与转移分配特点

1.1玉米品种干物质积累特点

干物质积累是玉米产量形成的物质基础,它与叶面积大小、持续时间等有密切关系。

各器官单位面积干物质积累量随密度的增大变化趋势不同;在整个生育期单位面积内叶片干物质积累量先增加后降低茎秆干物质积累量、子粒干物质积累量及干物质积累总量呈增加趋势;叶片是生育前期的分配中心,茎秆在生育中期为主子粒是生育后期生长中心并因品种而异。

作物产量的高低与干物质积累与分配规律密切相关。

花后的光合产物积累是高产玉米产量的主体，茎秆积累的干物质从顶峰开始下降同时雌穗迅速壮大，茎秆以比其他所有器官高的转运率将所储存的干物质迅速向雌穗中转移；而鞘在开花期间达到了峰值之后表现出间歇式下降，是与天气有关[4-5]，还是品种特有的现象，有待进一步研究。

1.2玉米品种干物质转移分配特点

不同玉米品种从茎叶鞘总的干物质和各个器官的物质转移量、转移率及籽粒的贡献率均不同，但是所反映的总体趋势是一致的，即在高产品种玉米中花后干物质转移率及对籽粒贡献最大的是茎与鞘，高产群体在其整个生育期内干物质分配对籽粒产量的形成有着重要的作用。

对于叶片的保绿性较好的品种，即绿色叶片持续的时间较长，对玉米干物质转移分配有重要的作用，直至成熟期这些绿色叶片都可以进行光合作用不断地向籽粒供应物质与能量，所以干物质分配向籽粒转移的比例较小，而保绿性相对较差的品种的叶面积系数从开花期到成熟期逐渐减小，剩余的绿色叶片所进行的光合作用合成的物质与能量不能满足籽粒的供应，因此从茎叶鞘转移物质就较多。

2玉米株型对干物质积累与分配的影响

干物质积累及转运是影响玉米产量的重要因素,明确不同部位营养器官干物质对籽粒产量的贡献,对品种改良具有重要意义。

就平展型玉米农大364和紧凑型玉米郑单958而言[6],探讨玉米不同部位叶片、叶鞘和茎秆的干物质积累、转运及其对籽粒的贡献。

表明:

紧凑型玉米郑单958单株干物质积累低于平展型玉米农大364,但生育后期农大364茎秆的干物质转运量和转运率较低,不利于籽粒充实。

玉米灌浆至成熟期,茎秆的干物质转运量和转运率对籽粒的贡献率最大,茎秆和叶片的物质转运能力存在较大的株型间差异,农大364的叶片转运量和转运率低于叶鞘,郑单958叶片转运量和转运率显著高于其叶鞘。

2种株型玉米同一叶位叶片、叶鞘和同一节位节间的干物质转运率差值较大,不同株型玉米在促进叶片、叶鞘和茎秆的干物质转运上所侧重的部位有所不同,农大364叶片、叶鞘和茎秆干物质转运率的可提升部位分别在穗位叶以上叶片、第9-第11叶鞘和第15节以上节间;而郑单958叶片、叶鞘和茎秆干物质转运率的可提升部位分别在穗位叶以下叶片、第12叶以上叶鞘和第16节以下节间。

3玉米施氮量对干物质积累与分配的影响

光合产物的累积与重新分配是产量与品质形成的关键。

如何使碳水化合物及时而彻底地从营养器官调运到子粒,对作物高产高效栽培的理论与实践来说是一个非常重要的问题。

玉米干物质积累过程符合Logistic曲线,干物质的90-95%来自光合作用[7],玉米子粒产量和经济系数受干物质的积累量所决定和制约。

干物质积累约40%和60%来自开花前后,生育后期叶片的光合产物形成了子粒中80%的物质干重,这已成共识。

通过施肥可以显著地提高玉米干物质累积量和子粒产量，从而提高使玉米产量增加。

不同品种玉米后期群体干物质累积变化趋势一致,是从直线增长期到缓慢增长期,施氮比不施氮增长显著,籽粒干重的变化趋势是施氮情况下后期干重基本上是直线增长,不施氮情况下呈指数增长趋势,而且施氮比不施氮增长显著。

不论是干物质还是籽粒干重,不同品种之间在不同施氮处理下都呈显著差异。

因此根据籽粒产量划分的氮效率和氮响应度在不同品种之间差异显著。

4玉米品种干物质积累与钾素吸收的关系

钾是植物生长必需的营养元素之一。

钾不参与植物体内的组织构成,但在蛋白质合成、酶的激活、渗透调节、物质运输及抗逆等方面起着重要作用,具有重要的生物化学和生物物理功能，这是与其它元素最大的不同。

Wild等[8]研究发现,不同种类植物对钾的相对吸收速率相差0.7倍,单位根长吸钾速率相差2.4倍。

杜雄等[9]研究看出,钾素营养能提高饲用玉米的产量与营养品质；王强盛等[10]研究表明,钾可以影响植株对肥料氮的吸收。

关于作物对钾的吸收规律,国内外许多研究报道都说明,不同品种或不同基因型的同一作物之间对钾的吸收规律均存在差异。

前人的试验表明：

现代玉米品种的发育较早期品种进程慢,生育期长,叶面积大,叶片衰老慢。

不同年代玉米品种的干重在大喇叭口期无显著差异;但现代品种的生长速率显著增加,干重积累速率也显著高于早期品种,吐丝期后是其干物质积累的高峰,子粒产量约等于吐丝期后植株的干物重增加量,表明子粒产量与吐丝期后的干物质积累相关。

不同年代玉米品种的含钾量与干物质累积规律不同,在大喇叭口期就有明显差别,表现为50年代品种<70年代品种<现代品种。

玉米对钾的吸收主要在吐丝期之前完成[11-12],吐丝期后钾素累积速率明显下降,50年代品种的钾素净增量甚至为负值。

营养器官中钾的再转移是子粒中钾的主要来源,叶片中的转移量占主要部分。

绿熟型现代品种与早期品种相比,从叶片中转出的钾更多。

综上,不同年代玉米品种的差异在于,现代品种的叶面积更大,吐丝期后生育期更长,叶片衰老更慢,有利于子粒灌浆,形成高产;相同点在于,干物质和钾素的累积高峰不同步,子粒中的钾主要来自于营养器官的再转移,而子粒产量主要来自于花后的干物质积累。

玉米生长过程中吐丝前玉米以营养生长为主,营养器官生长迅速,代谢旺盛,根长和根系生物量迅速增加,根系吸收活性强,使钾素累积速率超过干物质累积速率。

钾在植株体内迅速累积,为植株一系列代谢活动提供保障。

李娜和曹敏建[13]研究表明,随着钾浓度下降,玉米叶绿素含量和光合速率均呈下降趋势。

吐丝期到子粒成熟是子粒形成的关键时期,而这段时间钾素吸收量明显减少,子粒中的钾主要来自于营养器官再转移,这与子粒干物质主要来源于花后的光合作用有很大不同。

李文娟等人[14]研究表明,子粒中52.14%~100%的钾可以依赖于营养体的转运。

钾在植株体内移动性强,可以在体内转移和再利用[15]。

各年代玉米品种子粒中含钾量占植株总量的比例无太大差别。

值得注意的是,各营养器官相比,叶片中的钾素转移量最多,特别是与早期品种相比,绿熟型现代品种从叶片中转出的钾素更多。

表明绿熟并非意味着绿色叶片中的养分不能向外转移。

通过对玉米品种中钾的研究来进一步理解钾的在植株体内的转移运输与干物质积累与转运的关系，从而为玉米高产奠定研究基础。

5不同生态型玉米对干物质积累与分配的影响

5.1不同生态型玉米干物质生产特点

单株叶面积、生育期、净同化率等因素影响玉米单株干物质生产。

然而,这些因素又与生态型有很大的关系。

平丘紧凑型和平丘平展型的后期积累系数都在0.6以上,说明它们的干物质也大部分是在抽雄后积累的。

中山晚熟型的单株叶面积大、生育期长,因而积累的干物质多，但它的后期积累系数只有0.482,干物质的积累抽雄前多于抽雄后,这是中山晚熟型干物质积累的一个显著特点。

相反,高山早熟型的后期积累系数达0.797,抽雄后干物质积累大大多于抽雄前,这是高山早熟型玉米干物质积累的显著特点。

一般后期时间系数大、后期净同化率高的生态型,后期积累系数也比较大。

后期积累系数的大小与植株后期叶面积和净同化率有关,与后期时间系数也有一定的关系。

抽雄开花后的光合生产决定玉米子粒产量的绝大部分。

因此,栽培上在打好前期基础的条件下,搞好玉米中后期的管理,延长后期的光合时间、提高净同化率,有利于提高后期积累系数,增加子粒产量。

5.2不同生态型玉米干物质分配特点

干物质向经济器官的转移状况通过收获指数反映。

据张福春等研究[16],我国春玉米的收

获指数为0.444,夏玉米的收获指数为0.433。

唐永金等的研究[17]表明,不同生态型间的收获指数变化较大。

平丘紧凑型高达0.47,而中山晚熟型只有0.22。

分配指数反映了后期生产的干物质向果穗的分配情况。

平丘平展型、低山中熟型和平丘紧凑型的分配指数大,中山晚熟型墨白94的分配指数小。

生态型间收获指数和分配指数的差异与品种的地域来源有关。

据大量资料分析表明,热带低海拔地区玉米后期生产的干物质不能全部利用,分配指数为0.8,收获指数为0.3~0.4[18,19]；中纬度地区玉米可以全部利用后期积累的干物质,分配指数为1.0,收获指数为0.5左右；高纬度的玉米不仅可以对后期生产的干物质全部利用,而且能充分利用前期积累的干物质,分配指数达1.1,收获指数达0.55。

墨白94来自热带,因此其有较低的分配指数和收获指数都比其他生态型。

不过,墨白94的分配指数和收获指数仍远低于热带玉米,这与试验地纬度高于热带有关,也与试验地按丘陵区玉米栽培方式进行管理,穗肥施用时间偏早有关。

因此,在玉米制种或大田栽培时,根据自交系或品种的生态类型采取相应的栽培管理措施,可以提高收获指数,增加经济产量。

6小结与展望

一棵成熟的玉米,大约有5%的干重是矿质元素,95%左右是由碳水化合物、蛋白质和脂肪等有机物质所组成。

从本质上说它们都是由光合作用形成的产物。

由此可见,产量形成的主要因素是叶片通过吸收太阳光能,进行光合作用,合成有机物质。

因此,对提高产量来说分析玉米的干物质生产与分配有很大意义。

由于光合产物决定籽粒产量的95%左右,可以说,干物质是产量形成的物质基础。

在一定范围内,籽粒产量的高低与干物质积累的多少成正比。

同一种生育期类型中,早期杂交种的果穗干物质积累高峰期的积累速率低于近期新育成杂交种。

近期新育成杂交种的改良趋势,有利于提高其抗逆性,保证玉米的高产、稳产，低温若在玉米生育后期出现,往往是造成年份间产量不稳定的重要因素。

近期育成的杂交种,其单位面积干物质积累总量、雌穗干物质积累的速率以及雌穗干物质积累量与单株干物质总重的比值均高于早期杂交种的研究结果表明,我国玉米杂交种子粒产量的遗传增益在较大程度上与这些（包括其它方面）遗传改良因素有直接关系。

因此,在制定玉米杂交种进一步改良的目标时,应重视对这些因素的筛选和鉴定。

一直以来玉米育种和栽培工作者把提高玉米产量作为追求的主要目标。

对玉米产量性状的研究有诸多报道,这些研究多侧重于对某些地区或某类玉米品种的产量性状的研究。

自建国以来,我国玉米产量有了大幅度提高,品种也在不断更替,对品种更换过程中生育特性的研究鲜见报道。

通过研究各种因素对不同玉米品种干物质积累及分配规律,探讨产量提高过程中产量性状的演进规律,将为玉米高产育种和栽培提供理论依据。

参考文献

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1898-1906

[2]李济生,董淑琴.玉米地上器官干物质积累运转及其分配的研究[J].北京农业科学,1985

（2）:

19-21

[3]黄智鸿,申林,孙刚,等.超高产玉米叶面积及地上部干物质积累与分配[J].安徽农业科学,2007,35（8）:

2227-2228

[4]黄建军，赵明，刘娟，等.不同抗倒能力玉米品种物质生产与分配及产量性状研究[J].玉米科学,2009，17（4）：

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[5]郑洪建,董树亭.生态因素与玉米产量关系的研究[J].山东农业大学学报（自然科学版）,2000,31（3）:

315-319

[6]宋凤斌,童淑媛.不同株型玉米的干物质积累、分配及转运特征[J].江苏农业学报,2010,26（4）:

700-705

[7]山东农业科学院.中国玉米栽培学[M].上海:

上海科技出版社,1986.

[8]WildA,SkarlobV,ClementCRetal1Comparisonofpotassiumuptakebyfourplantspeciesgrowninsandandinflowingsolutionculture[J].J.App.lEco.l,1974,11:

801-8121

[9]杜雄,张立峰,李会彬,等.钾素营养对饲用玉米养分吸收动态及产量品质形成的影响[J].植物营养与肥料学报,2007,13（3）:

393-3971

[10]王强盛,甄若宏,丁艳锋,等.钾对不同类型水稻氮素吸收利用的影响[J].作物学报,2009,35（4）:

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[11]何萍,金继运.氮钾互作对春玉米养分吸收动态及模式的影响[J].玉米科学,1999,7（3）:

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[13]李娜,曹敏建.低钾条件下玉米自交系光合特性和根部性状的差异[J].玉米科学,2004,12（4）:

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[14]李文娟,何萍,金继运.钾素营养对玉米生育后期干物质和养分积累与转运的影响[J].植物营养与肥料学报,2009,15（4