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不同玉米品种氮素营养效率差异的生态生理机制精

植物营养与肥料学报2001,7（3:

293~297

PlantNutritionandFertilizerScience

不同玉米品种氮素营养效率差异的

生态生理机制

黄高宝,张恩和,胡恒觉

（甘肃农业大学农业生态工程研究所,甘肃兰州730070

摘要:

采用大田与盆栽试验相结合的方法,对7个氮素营养效率不同的玉米杂交种在不同氮肥

水平下的子粒日产量、吸氮效率、根系形态、叶片硝酸还原酶活力（NRA及冠层光合生理生态

特性等进行了研究。

结果表明,DK743、DK656、豫玉22、中单2号、户单1号等5个品种N素营

养效率较高;酒单2号和石玉905是低N素营养效率的品种。

N素营养效率的高低与品种根

重、根长、根表面积、叶片NRA、净光合速率、气孔导度等都有一定的相关性。

适当供氮能提高

净光合速率、气孔导度、叶片NRA含量、干物质积累量和子粒产量,提高幅度因品种而异。

关键词:

玉米;氮素营养效率;生理生态;硝酸还原酶活性（NRA

中图分类号:

S513;Q94511　　文献标识码:

A　　文章编号:

10082505X（20010320293205

改善玉米品种吸收和利用氮的效率是玉米育种家的一个重要目标,也是提高养分有效性的重要的生物学途径。

利用不同作物或品种利用氮素能力的差异,提高土壤氮素利用效率,已引起各界的关注[1~4]。

Vose研究表明,氮素利用效率受氮的吸收、NRA、硝酸盐贮藏库的大小以及氮向收获器官运输能力等多种因素的影响[1]。

有关玉米不同品种在不同生态条件下氮素营养效率差异的生理生态原因的研究,对选择和培育区域性的适宜玉米品种具有重要的理论意义和实践价值[1,3,4]。

为此,通过对玉米不同品种植株地上部、地下部氮素同化效率的研究,探讨造成玉米不同品种营养效率差异的原因,以便对氮素营养进行适度调控,为农田生产中作物的优化管理及高营养效率品种的选育提供依据。

1　材料与方法

田间试验于1998年在本校院内试验地进行。

供试土壤为碱性灌淤土,土壤有机质0194%,pH值8137,全N01049mg/kg,Olsen2P2177mg/kg,速效K3915mg/kg。

供试7个品种为石玉905（SY905、酒单2号（JD2、DK743、DK656、户单1号（HD1、豫玉22（YY22、中单2号（ZD2。

试验设N0、N1、N23个供氮水平,分别为施N量（尿素0、75、150kg/hm2。

N肥以60%用作基肥;剩余部分分2次追施,其中70%为攻秆肥、30%为攻粒肥。

小区面积10m2,3次重复,随机区组排列。

其他管理同一般大田。

　　盆栽试验设在本校院内网室中,供试品种为中单2号（ZD2、石玉905（SY905和DK743。

试验设N0（不施肥、N1（200mg/kg、N2（400mg/kg3个氮肥水平,采用3×3设计。

供试土壤为灌淤土,土壤养分含量均很低。

土样风干过筛后与肥料拌匀装盆（瓦氏盆,每盆装土10kg,各处理均基施P2O50115g/kg、K20

收稿日期:

2000201210

基金项目:

国家自然科学基金项目（39700088;甘肃省自然科学基金项目（ZS9912A2120302N资助。

作者简介:

黄高宝（1965—,男,甘肃天水人,博士,教授,博士生导师,主要从事种植制度与作物生态方面的研究。

在试验过程中本校农学1995级本科生张瑞珍和1998级硕士生李玲玲同学做了大量的工作,在此深表感谢。

012g/kg以及等量的Fe（01005g/kg、Zn（0105g/kg、Cu（01005g/kg、Mn（01005g/kg。

每盆种6株,留苗3株。

作物生长期间取样分析。

NRA采用磺胺比色法测定,7320型分光光度计比色;光合生理生态指标用BAU光合测定仪测定;称重法测定根系鲜、干重;交叉截获法测定根长;亚甲烯兰比色法测定根表面积。

2　结果与分析

211　供氮对不同玉米品种产量和吸氮量的影响

在3个供氮水平下,各品种平均单株经济产量和日产量差异十分明显,其中单株经济产量最高的DK743是最低的石玉905的2152倍;日产量是石玉905的1187倍（表1。

从生育期比较,生育期越长,产量越高,吸氮量也越高。

如经济产量较高的DK743、DK656、豫玉22的生育期均在140d以上,而产量较低的石玉905、酒单2号则为特早熟品种。

可见营养效率的高低与品种熟性间存在非常明显的相关性。

表1　供氮对不同玉米品种产量及吸氮量的影响

Table1　InfluenceofNsupplyingonyieldandNabsorptionofcornvarieties

试验方式

Testmethod处理

Treat1

项目

Items

DK743

DK656

YY22

ZD2

HD1

JD2

SY905

大田N0经济产量21417020116017011013117010610010812096170（g1plant-1

日经济产量115711*********6017711080197

（g1plant-1・d-1

吸N量1149116611351136018811741141

（g1plant-1

N1经济产量281180224100258130209100203130178130139160（g1plant-1

日经济产量2106116411891153116811781134

（g1plant-1・d-1

吸N量2177117321041191211521271138

（g1plant-1

N2经济产量418130262190317160229190238190155130126110（g1plant-1

日经济产量3105119221321168119711551126

（g1plant-1・d-1

吸N量3142210321731191216821021171

（g1plant-1

盆栽1N0生物产量9711414410915198N1（g1pot-11371129312982141

N216416*********113　　1盆栽试验生物产量是玉米生长95天后的结果。

Plantyieldwasobtainedat95daysaftercorngrowthinpotexpenment1

492植物营养与肥料学报7卷

表1还看出,供氮水平对不同玉米品种日产量的影响也较大。

DK743、DK656、豫玉22、中单2号、户单1号等5个品种的日产量及吸氮量随氮水平的提高增幅较大,其中DK743高氮处理日产量比中氮处理增加48143%,继续供氮产量仍有潜力,说明这些品种耐肥性较强,氮素营养效率较高;而酒单2号和石玉905,供氮虽表现有增产,但在氮水平进一步提高时产量又呈下降趋势,表明它们是低氮素营养效率品种。

212　不同玉米品种根系形态的差异

玉米品种根参数的测定结果表明（表2,少量供氮对根重有明显促进作用,但供氮水平进一步提高,则对根系生长有抑制作用。

DK743、中单2号、石玉905的平均根重、根长、根表面积依次减小,这与盆栽和田间试验的生物产量和经济产量的高低是一致的（表1,说明根重、根长、根表面积等根密度的差异也是造成品种间产量不同、氮素营养效率高低的主要原因之一。

表2　供氮对不同玉米品种根形态的影响（盆栽

Table2　InfluenceofNsupplyingonrootsystemsofcornvarieties（Potculture

项目

N0

N1N2Items

SY905

ZD2DK743SY905ZD2DK743SY905ZD2DK743鲜重（g1plant-1

23121142140256102511671551212701003115799197150152干重（g1plant-1

515241423614811111291403919351641913021145根长（cm1plant-1

28146174141

313192

63126

190131

331106

38171

122158184156根表面积（cm21plant-129101

55812010041802021756081991059134123187

392126

590159

表中数据是玉米生长95天后的结果。

Dataintablewasfrom95daysaftercorngrowth1213　不同品种玉米叶片NRA的比较

不同玉米品种叶片NRA含量大都表现为随施氮量的增加而升高。

7个玉米品种在N0、N1、N2施氮肥水平下,NRA平均值分别是01569、11020和11376NO2-μg・g-1・h-1,FW。

可见供N水平越高,叶片NRA的含量越高,因此可将NRA作为衡量氮营养效率高低

的一个指标。

另外,在同一供氮水平,不同品种间NRA的差异也较明显,如在N2水平下NRA以DK743最高,而中单2号最低,两者相差2102倍,变异系数达5614%。

表3不同玉米品种叶片NRA含量的差异（NO2-μg・g-1・h-1,FW

Table3Nitratereductasecontentsindifferentvarietiesofcorn

处理Treat1

SY905JD2DK743DK656HD1YY22ZD2N001597013650158601530015760160501725N101832018381120001827111181114211182N2

11250

11447

11964

11295

11470

11200

01974

　　测定日期为玉米拔节期（27/5,1998。

Datawasdeterminedatjointingstage（27/5,19981

214　不同玉米品种光合生理生态差异

对不同玉米品种间叶片生理生态参数的分析看出（表4,玉米品种间净光合速率差异较大,供氮提高了净光合速率,增加幅度因品种而异。

品种间叶片相对含水量（持水力存

5

923期　　　黄高宝,等:

不同玉米品种氮素营养效率差异的生态生理机制

692植物营养与肥料学报7卷

在差异,氮素营养增加了叶片的持水力。

可见,叶片气孔导度是受旱叶片光合速率（Pn降低的原因之一,供氮使叶片气孔导度增大。

表4　不同玉米品种间叶片光合生理生态的差异

Table4　Photosynthesisphysiological2ecologicaldifferenceofdifferentcornvarieties项目Items处理Treat1SY905JD2DK743DK656HD1YY22ZD2PnN020120281703715027130361503617046180（CO2μmol・m-2・s-1N129170451704614040160401304113037140

N248180501606212044120461704110027160Rh（%N018180291802710031140261403014027150

N125130321803515043140321702818030160

N232110241403114029160341303019030100Sr（cm1s-1N00146015301100113012001070110

N10110010801050190011001170130

N20123012001300120012001200110　　Pn:

光合速率（photosynthesisrate;Rh:

叶片相对含水量（leafrelativemoisture;Sr:

气孔导度（stomaresistance。

3　讨论

311　供氮对不同玉米品种产量与吸氮量的影响

品种间产量、日产量、吸氮效率的差异,是由于玉米品种的客观因素即遗传特性造成的。

本试验看出,玉米品种间产量和日产量差异十分明显,其中产量最高的DK743是产量最低的石玉905的2152倍;日产量是石玉905的1187倍。

但供氮量继续增加产量表现则不相同,这与品种生育期的长短也关系密切。

生育期越长,产量越高,吸氮量也越高。

如日产量较高的DK743、DK656、豫玉22、中单2号的生育期均在140d以上,相反,石玉905、酒单2号为特早熟品种,日产量也最低。

由此可见,营养效率的高低与品种熟性间存在非常明显的相关性。

312　玉米品种间营养效率差异与根系生态学特征

沈阳农业大学1987年试验发现,根和地上部干重以及子粒产量均成显著正相关。

不同品种间根层数、根条数、根干重、根表面积的差异大,这可能是造成品种间营养效率差异的原因。

本试验也得出相同的结论,即DK743的根量最大,产量最高,营养效率也最高。

313　营养效率与玉米品种间NRA的差异

硝酸还原酶（NRA是一种限速酶,它的活性随硝酸盐含量的增加而增强,与氮素供应关系密切[1~3]。

它对其它代谢如光合作用等也都有影响,不同品种与各生育期NRA间表现为不同程度的正相关。

其中拔节期相关程度较为密切,因此有人建议将硝酸还原酶的大小作为诊断作物氮营养效率的指标[4,5]。

NRA与作物的耐肥性呈负相关。

在一定范围内,提高氮肥施用量可以提高植物组织中NRA,进而加快植物对NO-32N的吸收[5]。

本研究中,随氮肥水平的提高,叶片NRA含量的升高也说明了供氮诱导NRA的合成,不仅补充了氮源,而且促进了氮素同化能力。

314　玉米品种间光合生理生态的差异

光合速率是衡量作物生产力大小的常用指标[6]。

本试验得出,DK743平均光合速率最大,产量最高;石玉905平均光合速率最小,产量最低。

同时还看出,影响作物产量的主导因子,对于制定相应的栽培管理措施具有重要指导意义。

从生理角度讲,为提高产量必须从品种选育和栽培方法上提高氮素利用效率（NUE和叶片的水分利用率;从生态方面来说,提高田间相对湿度是获取高产的简便措施。

参考文献:

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北京农业大学出版社,199********1

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10421101[4]汤玉玮,林振武,等1硝酸还原酶活力与作物耐肥性及其在生化育种上应用的探讨[J]1中国农业科学,1985,18（6:

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24322501

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1281

Eco2physiologicalmechanismonnitrogenuseefficiency

differenceofcornvarieties

HUANGGao2bao,ZHANGEn2he,HUHeng2jue

（GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China

Abstract:

Byuseoffieldexperimentsandpotcultureexperiments,seedyieldperday,nitrogenabsorptionefficiency,rootmorphology,leafnitratereductase（NRA,canopyphotosynthesiseco2physiologicalcharacteristicsetc.werestudiedwith7differentcornvarieties1Theresultsshowedthat5varietiesofDK743,DK656,YY22,ZD2andHD1hadhighnitrogenuseeffi2ciency（NUE,butanothertwovarietiesofJD2andSY905hadlowNUE1NUEwerecorre2latedwithrootdryweight,rootlength,rootsurfacearea,leafNRA,netphotosyntheticrate（Pn,stomaresistance（Sretc1Pn,Sr,leafNRA,totaldrymatter,seedyieldwerein2creasedbymoreNapplying,andtherangeofincreasingweredifferentamong7varieties1Keywords:

corn;nitrogenuseefficiency;eco2physiologicalcharacteristics;nitratereductase

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923期　　　黄高宝,等:

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