光、氮及其互作對(duì)玉米氮素吸收利用和物質(zhì)生產(chǎn)的影響

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 農(nóng)業(yè)部玉米區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心, 河南鄭州450002

宋 航 周衛(wèi)霞 袁劉正 靳英杰 李鴻萍 楊 艷 尤東玲 李潮海*

光、氮及其互作對(duì)玉米氮素吸收利用和物質(zhì)生產(chǎn)的影響

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 農(nóng)業(yè)部玉米區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心, 河南鄭州450002

宋 航 周衛(wèi)霞 袁劉正 靳英杰 李鴻萍 楊 艷 尤東玲 李潮海*

以玉米單交種豫玉22為材料, 設(shè)置2個(gè)光照處理和3個(gè)氮肥水平, 研究光、氮及其互作下玉米酶活性、干物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量變化特征及其對(duì)玉米氮素吸收利用和物質(zhì)生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明, 弱光脅迫下玉米葉片硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶活性降低, 植株和籽粒氮積累量下降; 干物質(zhì)積累量顯著降低; 果穗穗長(zhǎng)、行粒數(shù)和穗粒數(shù)減少,導(dǎo)致產(chǎn)量顯著降低。但弱光脅迫下增施氮肥可以提高葉片硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶活性, 增加干物質(zhì)積累量, 穗長(zhǎng)、行粒數(shù)和穗粒數(shù)增加, 產(chǎn)量顯著提高, 并且隨施氮量的增多, 產(chǎn)量增加效果也越顯著?？梢? 光、氮及其互作對(duì)玉米氮素吸收利用及物質(zhì)生產(chǎn)具有顯著影響, 弱光脅迫條件下增施氮肥可以部分緩解其致害效應(yīng), 減少玉米產(chǎn)量損失。

玉米; 氮肥水平; 弱光脅迫; 產(chǎn)量; 氮素吸收與利用; 物質(zhì)生產(chǎn)

玉米是喜光的 C4作物, 整個(gè)生育期都需要充足的光照, 在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中, 寡照天氣會(huì)不同程度影響玉米生長(zhǎng)發(fā)育。國(guó)內(nèi)外有關(guān)弱光脅迫影響玉米生長(zhǎng)發(fā)育的研究表明, 光照不足會(huì)使玉米干物質(zhì)積累量減少[1-5], 庫(kù)容潛力受限制, 穗粒數(shù)大幅度降低[1], 最終降低玉米產(chǎn)量[6-8]。特別是花粒期遇到弱光脅迫玉米減產(chǎn)更為嚴(yán)重[6,8-9]。玉米在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中需要充足的氮肥供應(yīng), 適量增施氮肥可以增加玉米干物質(zhì)積累量[10-13], 促進(jìn)頂部籽粒發(fā)育, 減少敗育[13], 增加穗粒數(shù)[11,13-14], 可以提高玉米穗位葉硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶活性, 促進(jìn)植株對(duì)氮素的累積和利用[15-17], 提高玉米產(chǎn)量[10-11,13]。作為影響玉米生長(zhǎng)的2個(gè)重要因子, 光和氮之間存在著顯著的互作效應(yīng)[18], 但前人的研究大都局限于單一因素對(duì)玉米氮素吸收利用、物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量的影響,二者互作對(duì)玉米影響的研究則很少。黃淮海地區(qū)作為我國(guó)重要的夏玉米產(chǎn)區(qū), 在花粒期經(jīng)常遇到陰雨寡照天氣, 導(dǎo)致玉米減產(chǎn)[19]。本研究針對(duì)這一現(xiàn)象,在前人研究的基礎(chǔ)上, 探討光、氮及其互作對(duì)玉米氮素吸收利用及物質(zhì)生產(chǎn)的影響, 尋找緩解弱光脅迫對(duì)玉米影響的氮肥施用方法, 以期在寡照年份通過(guò)合理的氮肥用量減輕弱光脅迫對(duì)玉米的影響, 為玉米的穩(wěn)產(chǎn)增收提供保障。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)處理與設(shè)計(jì)

2012—2013年在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)鄭州科教園區(qū)內(nèi)進(jìn)行。盆栽試驗(yàn), 選用塑料盆, 盆高30 cm, 內(nèi)徑38 cm, 試驗(yàn)用土為潮土, 經(jīng)風(fēng)干過(guò)1 cm × 1 cm方孔土篩后裝盆。每盆裝干土15 kg。土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分為有機(jī)質(zhì)8.35 g kg-1、堿解氮62.4 mg kg-1、速效磷22.7 mg kg-1、速效鉀140.53 mg kg-1。

采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì), 主區(qū)因素為氮肥處理,設(shè)置3個(gè)氮肥水平, 即N1 (0 kg hm-2)、N2 (120 kg hm-2)和N3 (240 kg hm-2), 分基肥和大喇叭口期2次施用, 基追比均為 1∶1, 所用氮肥為尿素(全氮46.4%); 副區(qū)為2個(gè)光照水平, 即L1 (自然光照)和L2 (50%遮光), 于抽雄前 3 d在遮陰棚(鋼架結(jié)構(gòu),高 4 m, 頂部及東西兩側(cè)均搭上透光率 50%的遮陰網(wǎng))中進(jìn)行遮光處理, 吐絲后10 d恢復(fù)自然光照。供試材料為玉米單交種豫玉22[20]。2012年6月11日播種, 9月28日收獲, 2013年于6月16播種, 9月30日收獲。每個(gè)處理 50盆, 按品種適宜密度擺放(40 500株 hm-2)。播種前每盆施氯化鉀(K2O 60%) 1.788 g、過(guò)磷酸鈣(P2O514%～15%) 16.875 g, 與土充分混勻并澆透水, 其他管理同一般大田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 田間小氣候 使用光合測(cè)定系統(tǒng) LI-6400于每日上午11：00測(cè)定, 連續(xù)測(cè)定15 d, 計(jì)算平均值(表1)。

表1 不同光照處理下遮陰棚內(nèi)外小氣候比較Table 1 Effect of shading on the microclimate

1.2.2 干物質(zhì)量和氮相關(guān)指標(biāo) 于遮陰始期、吐絲期、吐絲后10 d、吐絲后20 d和成熟期從每個(gè)處理取 3株, 將各株莖鞘、葉、雄穗、苞葉、穗軸、籽粒分開后于105℃下殺青30 min, 70℃烘干至恒重,稱取干物質(zhì)重后磨粉過(guò) 100目篩, 留樣用于測(cè)量全氮含量。同時(shí)于遮陰始期、吐絲期、吐絲后10 d和20 d從每處理取3株, 穗位葉用液氮冷凍保存, 用于測(cè)定硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶活性。采用半微量凱氏定氮法[21]測(cè)定全氮含量; 用活體法測(cè)定硝酸還原酶活性[22], 以單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的亞硝酸鹽(NO2-)的量表示酶活性; 參照王學(xué)奎[23]的方法測(cè)定谷氨酰胺合成酶活性, 以540 nm處吸光度的上升值間接表示酶活性。

1.2.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成 玉米成熟收獲后每個(gè)處理選取10穗測(cè)單株產(chǎn)量。穗樣考種, 觀測(cè)穗部性狀。

1.3 數(shù)據(jù)分析

兩年試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)一致, 取部分兩年數(shù)據(jù)合并分析。使用SPSS19.0分析數(shù)據(jù), SigmaPlot 12.5軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 光、氮及其互作對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

2.1.1 光、氮及其互作對(duì)玉米單株產(chǎn)量的影響

由表 2可知, 氮肥水平間、光照處理間以及氮肥與光照互作間差異均達(dá)到顯著水平?？梢苑从彻?、氮及其互作下玉米的產(chǎn)量差異。

由圖1可知, 2012年L1下N1、N2和N3分別比L2下單株產(chǎn)量高96.46%、76.81%和70.95%, 2013年 L1下 N1、N2和 N3分別比 L2下單株產(chǎn)量高110.53%、96.47%和69.27%, 說(shuō)明遮光處理使玉米產(chǎn)量顯著下降。2012年, L1下N2和N3分別比N1增產(chǎn)26.34%、41.92%, L2下N2和N3分別比N1增產(chǎn)38.16%、63.10%; 2013年, L1下N2和N3分別比N1增產(chǎn)22.09%、28.58%, L2下N2和N3分別比N1增產(chǎn)30.83%、59.92%。兩年產(chǎn)量均表現(xiàn)為N3L1＞N2L1＞N1L1＞N3L2＞N2L2＞N1L2, 隨施氮量的增多玉米產(chǎn)量顯著提高, 并且在遮光下增產(chǎn)效果更為顯著。

表2 不同光氮處理對(duì)玉米單株產(chǎn)量影響的方差分析Table 2 Variance analysis of interaction effects of light, nitrogen and their interaction on yield per plant of corn

圖1 不同光氮處理對(duì)玉米單株產(chǎn)量的影響Fig. 1 Interaction effects of light intensity and nitrogen supply on yield per plant of maizeN1： 0 kg hm-2純氮; N2： 120 kg hm-2純氮; N3： 240 kg km-2純氮; L1： 不遮光; L2： 抽雄前3 d開始遮光14 d; A： 2012年; B： 2013年; 柱上不同字母表示不同處理差異在0.05水平顯著。N1： 0 kg hm-2N applied; N2： 120 kg hm-2N applied; N3： 240 kg hm-2N applied; L1： no shading; L2： shading 14 days from the third day before tasseling; A： in 2012; B： in 2013; Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level among different treatments.

2.1.2 光、氮及其互作對(duì)玉米穗部性狀的影響

由表3可知, 同一施氮量下穗粒數(shù)均為L(zhǎng)1＞L2。在L1下, N2和N3穗粒數(shù)分別比N1增加了23.94%、41.39%, L2下 N3和 N2穗粒數(shù)分別比 N1增加了49.12%、65.71%。穗長(zhǎng)和行粒數(shù)變化趨勢(shì)一致, 同一施氮量下均表現(xiàn)為 L1＞L2, 同一光照下表現(xiàn)為N3＞N2＞N1, 但N3和N2間差異不顯著。不同處理下穗行數(shù)、穗粗、禿尖長(zhǎng)和百粒重沒有明顯的變化規(guī)律。以上表明, 弱光脅迫會(huì)使玉米穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)和行粒數(shù)下降; 但遮光下增施氮肥, 可以使穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)和行粒數(shù)增加。

2.2 光、氮及其互作對(duì)玉米氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響

2.2.1 光、氮及其互作對(duì)穗位葉硝酸還原酶(NR)活性的影響 由圖 2可知, 不同處理下穗位葉

NR活性均呈先升后降的趨勢(shì)且均在吐絲期最大。吐絲期至吐絲后10 d, 相同施氮量下L2處理NR活性比L1下降更快, 恢復(fù)自然光照(吐絲后10 d)至吐絲后20 d NR活性較L1下降慢。同樣施氮條件下L2處理各時(shí)期NR活性均小于L1, 且差異顯著; 相同光照下隨施氮量的增加NR活性升高, 且不同氮肥用量下差異顯著。由此表明, 遮光使穗位葉NR活性降低, 但增施氮肥可以使NR保持較高的活性。

2.2.2 光、氮及其互作對(duì)穗位葉谷氨酰胺合成酶活性(GS)的影響 由圖3可知, 不同氮肥處理在L1下穗位葉GS活性均先升后降且于吐絲期達(dá)到最大。L2下穗位葉 GS活性則一直下降, 并且在遮光期間下降較快, 恢復(fù)自然光照(吐絲后10 d)后下降變慢。同一施氮水平下, GS活性均表現(xiàn)為L(zhǎng)1＞L2, 且差異顯著; 同一光照下均呈現(xiàn)出 N3＞N2＞N1, 且差異顯著?？梢? 遮光使穗位葉GS活性降低, 但增施氮肥提高了GS活性。

表3 光、氮及其互作對(duì)玉米穗部性狀的影響Table 3 Interaction effects of light intensity and nitrogen supply on ear characteristics of maize

圖2 光氮互作下玉米穗位葉硝酸還原酶活性變化Fig. 2 Interaction effects of light intensity and nitrogen supply on leaf NR activity of maizeTS3D： 抽雄前3 d; SS： 吐絲期; 10DSS： 吐絲后10 d; 20DSS： 吐絲后20 d; N1： 0 kg hm-2純氮; N2： 120 kg hm-2純氮; N3： 240 kg km-2純氮; L1： 不遮光; L2： 抽雄前3 d 開始遮光14 d。TS3D： 3 days before tasseling, SS： silking, 10DSS： 10 days after silking, 20DSS： 20 days after silking; N1： 0 kg hm-2N applied; N2：120 kg hm-2N applied; N3： 240 kg hm-2N applied; L1： no shading; L2： shading 14 days from the third day before tasseling.

2.3 光、氮及其互作對(duì)植株氮階段累積量和氮收獲指數(shù)的影響

由表 4可知, 光照處理前玉米植株氮累積量受氮肥影響顯著, 表現(xiàn)為 N3＞N2＞N1?；Ｆ谡诠夂?在相同光照下氮積累量均表現(xiàn)為 N3＞N2＞N1, 且差異顯著。同一施氮量下, L1均顯著高于L2。L1下, 抽雄前3 d N1、N2和N3氮累積量占成熟期植株氮總累積量的51.54%、53.16%、51.67%, 而 L2下則為86.45%、83.58%、77.61%。說(shuō)明遮光嚴(yán)重限制玉米對(duì)氮的吸收, 而隨施氮量的增加玉米在后期仍能積累較多的氮素。植株氮階段累積量總體表現(xiàn)為N3L1＞N2L1＞N1L1＞N3L2＞N2L2＞N1L2。方差分析結(jié)果表明, 植株氮累積量在播種至抽雄前 3 d主要受施氮量的影響, 抽雄前 3 d至吐絲期受光照和氮肥水平影響顯著, 之后受光照、氮肥水平及其互作影響顯著。

圖3 光氮互作下玉米穗位谷氨酰胺合成酶活性變化Fig. 3 Interaction effects of light intensity and nitrogen supply on leaf GS activity of maize縮寫同圖2。Abbreviations are the same as those given in Fig. 2.

由表 4還可看出, 不同處理對(duì)成熟期籽粒氮積累量也有顯著影響, 同一光照水平下均表現(xiàn)為N3＞N2＞N1, L1下N2和N3分別比N1高8.93%、39.28%, L2下N2和N3分別比N1高33.33%、80.56%;同一施氮水平下L1均大于L2。植株含氮量變化與籽粒產(chǎn)量相似, L1下N2和N3分別比N1高21.54%、49.62%; L2下N2和N3分別比N1高29.68%、67.10%;同一施氮水平下L1均大于L2。L1下氮素收獲指數(shù)高于 L2, 在 L2下隨施氮量增加氮收獲指數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)?？梢? 遮光使成熟期玉米籽粒產(chǎn)量和植株含氮量下降, 但增施氮肥可以提高籽粒產(chǎn)量和植株含氮量, 而且在弱光脅迫下提高更加明顯。方差分析結(jié)果表明, 光照處理和氮肥水平對(duì)籽粒產(chǎn)量和植株含氮量都有顯著影響, 但兩者之間互作效應(yīng)對(duì)籽粒含氮量的影響較小。

表4 光、氮及其互作對(duì)玉米氮階段積累量和氮收獲指數(shù)的影響Table 4 Interaction effects of light intensity and nitrogen supply on periodical N accumulation and N harvest index per plant of maize (g plant-1)

2.4 光、氮及其互作對(duì)玉米物質(zhì)生產(chǎn)的影響

2.4.1 光、氮及其互作對(duì)玉米干物質(zhì)階段積累量的影響 表5顯示, 出苗至抽雄前3 d, 玉米單株干物質(zhì)積累量N3和N2分別比N1高39.37%、20.64%。抽雄前 3 d至吐絲期, 玉米單株干物質(zhì)積累量在相同施氮量下均表現(xiàn)為 L1＞L2, 且差異顯著; L1下不同氮肥處理間沒有明顯差異, L2下N2和N3均明顯大于N1, 但兩者間差異不顯著。吐絲期至吐絲后10 d, 相同施氮量下均表現(xiàn)為 L1＞L2, 差異顯著; 相同光照下均為N3＞N2＞N1。吐絲后10 d至吐絲后20 d,相同施氮量下不同光照處理間表現(xiàn)不同, N1下為L(zhǎng)1＞L2, 但差異不顯著; N2和N3下均表現(xiàn)為L(zhǎng)1＞L2,差異顯著; 相同光照處理下均表現(xiàn)為 N3＞N2＞N1。吐絲后20 d至成熟期, 相同施氮量下不同光照處理間均表現(xiàn)為 L1＞L2, 且差異顯著; 相同光照下均為N3＞N2＞N1, 差異顯著。以上結(jié)果表明, 花粒期的遮光使玉米物質(zhì)生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響, 遮光后物質(zhì)生產(chǎn)受阻, 干物質(zhì)積累量顯著下降, 但增施氮肥可以促進(jìn)物質(zhì)生產(chǎn), 使干物質(zhì)積累量增加。方差分析表明,光處理和氮肥水平對(duì)玉米干物質(zhì)各階段的積累量影響達(dá)顯著水平, 光氮互作對(duì)玉米吐絲10 d后的2個(gè)階段影響顯著, 說(shuō)明光、氮及其互作效應(yīng)不僅在弱光脅迫期間顯著, 且在弱光脅迫解除后仍有顯著影響。

2.4.2 光、氮及其互作對(duì)成熟期玉米干物質(zhì)積累與分配的影響 由表 6可知, 不同處理下玉米干物質(zhì)總量有顯著的差異。N1、N2和N3干物質(zhì)積累量L1分別比L2高51.41%、40.94%、28.16%。不同光照處理下 N3獲得最大生物量, L1下分別比 N1和N2高 20.80%、4.60%, L2下分別比 N1和 N2高42.72%、15.00%。說(shuō)明遮光降低玉米干物質(zhì)積累量,增施氮肥可以增加玉米干物質(zhì)積累量, 且弱光下干物質(zhì)量隨氮肥增加更為顯著。

由表 6還可以看出, 不同光照條件下, 成熟期干物質(zhì)分配也存在差異。L1下干物質(zhì)主要集中在籽粒中, N1、N2和N3下分別占總生物量的49.90%、49.60%和 48.90%, 而 L2下籽粒比重則分別為28.14%、30.12%和34.92%; L2下干物質(zhì)主要分配在莖鞘中, N1、N2和N3下分別占總干重的41.67%、41.40%和 38.00%, 而 L1下莖鞘比重則分別為23.73%、23.54%和23.56%?？梢? 遮光影響干物質(zhì)在各器官的協(xié)調(diào)分配, 使大量的干物質(zhì)積累在莖鞘中無(wú)法有效地運(yùn)輸?shù)阶蚜? 致使籽粒產(chǎn)量較低, 但隨氮肥用量增加籽粒的比重提高。

表5 光、氮及其互作對(duì)玉米干物質(zhì)階段積累量的影響Table 5 Interaction effects of light intensity and nitrogen supply on periodical dry matter accumulation per plant of maize (g plant-1)

方差分析表明, 成熟期玉米葉片、雄穗和苞葉干物質(zhì)積累量主要受氮肥水平的影響, 莖鞘干物質(zhì)積累量受到氮肥水平和光照處理影響較大, 穗軸、籽粒和總干物質(zhì)量受氮肥水平、光照處理及兩者互作的影響顯著。

3 討論

硝酸還原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)是植物氮代謝過(guò)程中2個(gè)關(guān)鍵酶, NR是植物同化NO3-過(guò)程中的關(guān)鍵酶, 也是氮同化的限速酶[24]。GS主要是促進(jìn)植物銨同化和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)[25]。2個(gè)酶活性高低與植物對(duì)氮素的吸收和體內(nèi)氮同化能力密切相關(guān), 對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量都有重要影響。光照對(duì)玉米氮代謝有重要的影響。關(guān)義新等[18]研究指出弱光下玉米幼苗葉片中NR活性較低, 不利于植株的氮同化作用。全曉艷[26]研究表明弱光下水稻籽粒 GS活性低于正常光照下的, 且遮光程度越大, 酶活性越低, 不利于植株對(duì)氮素的吸收和同化。本研究表明遮光使玉米穗位葉NR和GS活性降低, 植株在遮光期間和恢復(fù)自然光照后的吸氮能力受到嚴(yán)重限制。增施氮肥可以使玉米葉片中 NR保持較高活性, 有利于植株對(duì)氮肥的吸收, 使玉米在花粒期前積累較多的氮素[27], 同時(shí)前期在適量范圍內(nèi)隨施氮水平的增加吐絲后玉米穗位葉NR和GS活性增強(qiáng), 氮代謝旺盛[28-29], 有利于吐絲后植株對(duì)氮素的吸收和同化。這與本研究結(jié)果相似, 同時(shí)本研究還表明弱光下隨施氮量增加玉米穗位葉NR和GS活性同樣增強(qiáng), 在弱光脅迫期間及恢復(fù)自然光照后仍能吸收較多的氮素。因此適量地增施氮肥一方面可以促進(jìn)植株在弱光脅迫前對(duì)氮肥的吸收, 使植株中積累較多的氮素, 另一方面,使植株葉片在遮光期間以及恢復(fù)正常光照后均保持相對(duì)較高的NR和GS活性, 促進(jìn)植株的氮代謝, 從而使植株獲得相對(duì)較多的同化產(chǎn)物, 在一定程度上滿足籽粒灌漿的需求, 同時(shí)適量施氮還可以促進(jìn)果穗頂部籽粒發(fā)育, 減少籽粒敗育, 增加穗粒數(shù)[15],提高玉米產(chǎn)量。

光照是玉米生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中影響干物質(zhì)生產(chǎn)的重要因子?；Ｆ谌豕饷{迫下玉米莖葉等營(yíng)養(yǎng)器官干重嚴(yán)重降低[30], 使玉米干物質(zhì)積累速率顯著下降[5],干物質(zhì)積累量顯著減少, 并且生物量主要分布在營(yíng)養(yǎng)器官中, 影響光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)[31], 降低產(chǎn)量。王楚楚等[32]認(rèn)為, 在一定范圍內(nèi)干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量呈密切正相關(guān), 說(shuō)明玉米干物質(zhì)積累越多,籽粒產(chǎn)量越高。而適量增施氮肥可以增加玉米的干物質(zhì)量[33]。但籽粒產(chǎn)量提高不僅需要增加干物質(zhì)量,而且還需干物質(zhì)能夠較多地分配到籽粒中。本研究結(jié)果表明在遮光條件下增施氮肥在增加玉米干物質(zhì)積累量的同時(shí)可以提高其在籽粒中的分配比例。因此在若干脅迫下適當(dāng)增施氮肥不僅能夠獲得較高的生物量并能增大其向果穗的分配比例, 而最終使玉米增產(chǎn)。

4 結(jié)論

光、氮及其互作對(duì)玉米氮素吸收和物質(zhì)生產(chǎn)有顯著的影響。適量增施氮肥可以部分彌補(bǔ)弱光脅迫對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響, 緩解弱光脅迫對(duì)玉米氮素吸收利用的影響, 提高玉米的物質(zhì)生產(chǎn)能力, 改善植株體內(nèi)干物質(zhì)分配, 使玉米產(chǎn)量增加。

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Effects of Light, Nitrogen and Their Interaction on Nitrogen Absorption, Utilization and Matter Production of Maize

SONG Hang, ZHOU Wei-Xia, YUAN Liu-Zheng, JIN Ying-Jie, LI Hong-Ping, YANG Yan, YOU Dong-Ling, and LI Chao-Hai*

Agronomy College, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China

A field experiment was conducted using maize cultivar Yuyu 22 with three nitrogen levels (N1： 0 kg ha-1, N2： 120 kg ha-1, N3： 240 kg ha-1) and two light conditions (L1： no shading, L2： shading 14 days from the third day before tasseling) to study the effects of light, nitrogen and their interaction on nitrogen absorption and utilization, matter production of maize in 2012 and 2013. Compared with L1 treatment, L2 not only reduced the activities of nitrate reductase (NR) and glutamine synthetase (GS) in ear leaf and nitrogen accumulation in plant and grain, but also significantly reduced dry matter accumulation and declined the length of ear, kernels per row and kernels per ear, resulting in the final grain yield reduced significantly. However under L2, with increasing nitrogen application level, the activities of NR and GS in ear leaf improved and ear length, kernels per row and kernels per ear increased significantly, the grain yield eventually improved significantly. This indicates that there are significant effects of light, nitrogen and their interaction on matter production , nitrogen absorption and utilization of maize, and that nitrogen fertilizer could partially offset the impact of low-light stress on the matter production and yield of maize.

Maize; Nitrogen levels; Low-light stress; Yield; Nitrogen absorption and utilization; Matter production

10.3724/SP.J.1006.2016.01844

本研究由國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-02-19)和國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203100)資助。

This study was supported by the China Agriculture Research System (CARS-02-19) and the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201203100).

*通訊作者(Corresponding author)： 李潮海, E-mail： lichaohai2005@163.com, Tel： 0371-63555629

聯(lián)系方式： E-mail： songhang2014@163.com

稿日期)： 2016-02-04; Accepted(接受日期)： 2016-06-20; Published online(

日期)： 2016-07-28.

URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160728.0817.024.html