本试验于2009-2010年在山东登海种业股份有限公司第16试验场超高产试验田和作物生物学国家重点实验室进行。2009年选择登海661、金海5号、振杰2号和浚单20为供试品种,设0、207、310.5、414 kg N·hm-2 4个氮素处理。2010年以筛选出的保绿性玉米品种登海661和非保绿性玉米品种振杰2号为试验材料,并确定0、207、414、621kg N·hm-2 4个氮素处理,在超高产条件下以不同保绿性玉米杂交品种为试验材料,研究叶片保绿特性的生理基础及氮素调控对不同保绿性玉米的影响。主要研究结果如下:
1超高产夏玉米产量品质特性及氮素调控
1.1超高产夏玉米产量品质特性
保绿性玉米与非保绿性玉米相比,在同样氮素施用量下(0-621kg N·hm-2),保绿性玉米产量较高,登海661和振杰2号平均产量分别为12296.33、10899.72 kg·hm-2,前者为后者的1.13倍。穗粒数的增加对产量贡献作用显著,穗粒数的增加主要是穗长和行粒数的增加。
产量高的保绿性品种必需氨基酸、非必需氨基酸、粗脂肪和游离氨基酸平均含量均高于非保绿性玉米品种,两不同保绿性玉米品种间淀粉和可溶性糖平均含量无差异。
1.2氮素对不同超高产夏玉米产量品质的调控
氮素调控对不同保绿性玉米产量影响不同。保绿性品种登海661和非保绿性品种振杰2号产量均在414 kg N·hm-2时产量最高(13548.91、11902.45 kg·hm-2)。计算得到登海661、振杰2号分别在施用443、427 kg N·hm-2时产量达到13727、12317 kg·hm-2。
保绿性玉米蛋白质含量随着施氮量的增加逐渐提高;非保绿性品种玉米在414 kg N·hm-2处理下蛋白质含量最高;非保绿玉米粗脂肪含量随着施氮量的增加逐渐提高,保绿性玉米规律基本相反;两品种必需氨基酸、非必需氨基酸、游离氨基酸含量均随着氮素施用量的增加而提高;两品种淀粉、可溶性糖含量呈现先增大后减小的趋势。
2超高产夏玉米叶片保绿特性及氮素调控
2.1超高产夏玉米叶片保绿特性
保绿性玉米同非保绿性玉米相比,叶绿体数在开花期至乳熟期维持较高数目,叶绿素含量生育后期下降速率较缓慢,主要体现为叶绿体（a+b）含量在开花后下降缓慢;穗位叶净光合速率下降缓慢,最大光化学效率（Fv/Fm）和实际光化学效率（ΦPSⅡ）花后15-45d数值较高,具有较强的光合势;叶片具有较强抗衰老能力,活性氧代谢能力强,膜脂过氧化程度低,表现为登海661花后叶片SOD、POD、APX等活性较振杰2号下降缓慢,且MDA含量各个时期均低于振杰2号;其氮代谢酶活性高,表现为登海661花后叶片NR、GS、GOGAT、GDH活性较振杰2号高。
2.2氮素对不同超高产夏玉米叶片保绿特性的调控
受氮素调控后,非保绿性玉米在光合势、叶片光合特性、抗衰老及氮代谢酶方面,向利于产量的变化较保绿性玉米显著。乳熟期叶绿体细胞器结构膜在不施肥处理下,叶绿体膜和基粒片层等细胞器结构膜不完整,嗜锇颗粒体积大且数量显著多于施肥处理;过量施肥处理,叶绿体结构发生畸形,叶绿体膜凹凸不平且开始溶解,不施肥或过量施肥均不利于叶片功能的维持。
综上,保绿性玉米同非保绿性玉米相比,在叶片功能维持方面具有优势,具备较高的产量潜力。同保绿性玉米相比,非保绿性玉米受到氮素调控后,不同氮素处理间叶片特性差异显著,但不施肥和过量施肥同样不利于叶绿体功能的维持。建议在试验所在地区种植保绿性玉米品种,按照玉米籽粒1.8元·kg-1、尿素1.6元·kg-1,刨除其他成本后计算,施用310-395 kg N·hm-2,收益可得23000-23250元·hm-2。
