不同基因型玉米冠层温度和产量、水分利用效率及氮肥利用效率关系的研究

论文摘要

干旱缺水是目前我国农业生产所面临的严重问题。干旱对农作物任何生长发育期都会产生一定影响,但对不同的发育期,其影响程度也不同,只要适当利用水分,就可以把干旱的危害程度降到最低。因此,改善作物的水分利用率是节水农业的关键,其中生物节水是提高作物水分利用率最具潜力的一方面。冠层温度作为衡量作物缺水诊断指标的研究早已得到研究和应用,近年来已成为作物抗旱基因型选择的重要依据,与作物水分利用密切相关。然而,国内有关玉米品种冠层温度与产量及水分利用效率关系的研究报道还比较少,玉米冠层温度是否与氮肥利用效率有何种关系,这方面的研究报道基本没有。本研究在甘肃陇东地区雨养旱作条件下,利用手持式冠层红外测温仪,以19个玉米品种（品系）为供试材料,与2007年研究了玉米灌浆期冠层温度与产量、水分利用率及氮肥利用率之间的关系,旨在为提高抗旱节水及高效利用氮肥的玉米品种筛选提供依据。试验研究取得的主要结果是:1、不论是自然降水还是灌溉处理,19个不同基因型玉米产量（P<0.001）、水分利用效率（WUE）（P<0.001）、灌浆期冠层温度（CT）、及氮肥利用效率（NRE）均达到极显著水平。自然降水处理的平均产量为12023.55kg/ha,变异系数为7.1%,灌溉处理的平均产量为13087.58 kg/ha,变异系数是6.58%;灌浆后期自然降水处理CT平均值为28.4℃,变异系数2.58%,灌溉处理CT平均值为24.6℃,变异系数4.4%;自然降水处理的平均WUE为40.82 kg/ha.mm,变异系数7.84%,灌溉处理的为39.29 kg/ha.mm,变异系数8.26%;自然降水处理的平均氮肥利用效率为26.40%,变异系数40.12%,灌溉处理为41.57%,变异系数50.74%。研究表明,不同基因型玉米田间耗水量差异不明显,而籽粒产量与WUE之间有显著的线性回归关系（P<0.001）,WUE每增加1kg/ha·mm,产量提高185.92 kg/ha -244.26kg/ha。尽管水分利用效率高的品种要消耗较多的土壤水分,但耗水增加的幅度显著低于产量增加的幅度,使其水分利用效率大幅度提高。2、不同基因型玉米品种在籽粒灌浆期存在着冠层温度高度分异的现象,其差异可反映在产量和水分利用效率的不同上。无论灌浆初期、中期或中后期,自然降水处理的玉米产量、水分利用效率与冠层温度呈极显著的负相关性（R2=0.445-0.634）,并且随着灌浆进程的加快或生育期的推移,相关性增大。即随着CT的降低,产量提高,CT偏低的品种其产量高,而CT偏高的品种其产量低。灌浆中后期冠层温度每升高1℃,自然降水处理的平均产量降低619.72kg/ha、灌溉处理的平均产量降低384.24kg/ha,自然降水处理的平均WUE下降1.98kg/mm.ha、灌溉处理的平均WUE下降0.67kg/mm.ha。测定CT值的适宜时期为灌浆后期,以中午13:00到15:00测定为宜。因此,灌浆后期CT在评价玉米产量和水分利用效率上具有较高的可靠性,可作为一个田间选择高光效玉米品种的指标应用。3、不同基因型玉米籽粒和秸秆氮素养分含量也差异很大,但自然降水与灌溉处理之间差异不明显。19个品种平均,籽粒含氮为1.36%-1.41%,品种之间的变异系数为11.6%-15.59%;秸秆含氮为0.88%,变异系数为11.26%-12.59%,即不同基因型玉米对氮肥利用率的差异主要表现在秸秆氮向籽粒氮的转移方面。无论在自然降水还是灌溉处理,不同基因型玉米籽粒氮产出与WUE有显著的正相关性,相关系数分别为0.883、0.712。随着籽粒氮产出量的增加,水分利用效率相应提高。研究结果进一步说明,灌浆结实期温度较低的品种具有较高的代谢生理活性,根系吸收氮能力强,籽粒中氮素积累量大。玉米灌浆期的冠层温度与产量、水分利用效率、氮肥利用均有较密切的关系,冠层温度可作为筛选抗旱节水和高氮肥利用效率品种的重要指标。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 作物冠层温度的研究
• 1.1.1 冠层温度的概念
• 1.1.2 冠层温度研究进展
• 1.2 作物水分利用效率的研究
• 1.2.1 水分利用效率的概念
• 1.2.2 作物水分利用效率的研究进展
• 1.2.3 影响植物水分利用效率的因子
• 1.2.4 作物水分利用效率研究的主要内容
• 1.2.5 抗旱节水应用和水分利用效率关系的研究趋势
• 1.2.6 作物品种间水分利用的差异
• 1.3 冠层温度和水分利用效率的关系
• 1.4 氮肥利用效率
• 1.4.1 氮肥利用效率的概念
• 1.4.2 氮肥利用率的研究
• 1.5 冠层温度的测定技术
• 1.5.1 冠层温度及红外测温仪
• 1.5.2 红外测温仪型号及观测方法
• 第二章 实验设计与方法
• 2.1 试验区概况
• 2.2 试验设计与试验方法
• 2.2.1 试验材料与来源
• 2.2.2 试验设计方案
• 2.2.3 测定项目
• 第三章 不同基因型玉米产量和水分利用效率关系的研究
• 3.1 不同基因型玉米产量的差异
• 3.2 不同基因型玉米田间耗水量的差异
• 3.3 不同基因型玉米水分利用效率的差异
• 3.4 小结与讨论
• 第四章 不同基因型玉米冠层温度与产量和水分利用率关系的研究
• 4.1 不同基因型玉米冠层温度的日变化特征
• 4.2 不同基因型玉米冠层温度的变化
• 4.3 不同时期冠层温度的差异
• 4.4 不同基因型玉米冠层温度与产量之间的关系
• 4.5 不同基因型玉米冠层温度与水分利用效率的关系
• 4.6 小节与讨论
• 第五章 不同基因型玉米氮肥利用效率差异的研究
• 5.1 不同基因型玉米地上部氮素含量及氮产出的差异
• 5.2 不同基因型玉米氮肥利用效率的变化
• 5.3 不同基因型玉米NRE、WUE、CT 之间的关系
• 第六章 结果与讨论
• 6.1 结果
• 6.2 讨论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介