不同施氮量下黑土地春玉米籽粒淀粉积累动态及产量形成差异OA北大核心CSTPCD

【目的】明确适宜施氮量条件下黑土地春玉米籽粒淀粉积累动态和产量形成的生理机制,以期为春玉米高产高效栽培技术提供理论依据。【方法】田间试验于2022和2023年2个春玉米生长季,在吉林省公主岭市吉林省农业科学院试验田开展,设置5个施氮量处理:全生育期不施氮(N0)、90 kg·hm^(-2)(N90)、135 kg·hm^(-2)(N135)、180 kg·hm^(-2)(N180)和225 kg·hm^(-2)(N225),通过测定春玉米穗位叶蔗糖含量和蔗糖代谢关键酶活性探究不同施氮量条件下穗位叶蔗糖合成能力和籽粒淀粉合成能力;通过Logistic方程拟合春玉米籽粒总淀粉及其组分积累特性,明确施氮量对春玉米籽粒淀粉积累动态及产量形成的影响。【结果】(1)春玉米产量随施氮量增加先升高后降低,N0、N90、N135、N180、N225处理两年平均产量分别为8 992.90、11 199.47、12 126.78、14 049.42、13 213.21 kg·hm^(-2),以施氮量为180 kg·hm^(-2)的N180处理最高。(2)N180处理开花后0、12、24、36、48 d穗位叶蔗糖含量、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性均显著高于N0、N90、N135处理,与N225处理无显著差异。开花后24、36、48 d,N180处理籽粒可溶性淀粉酶(SSS)活性最高,较N0、N90、N135、N225处理两年平均分别提高62.43%、31.33%、14.85%、7.80%。(3)Logistic方程解析表明,各处理籽粒总淀粉、支链、直链淀粉积累速率和活跃积累期随施氮量的增加先升高后降低,均以N180处理最优。与N0、N90、N135、N225处理相比,N180处理两年平均总淀粉积累速率和积累活跃期分别高43.35%、23.16%、13.22%、5.92%和7.30%、3.84%、4.11%、3.83%,两年平均籽粒淀粉积累速率达到最大时籽粒淀粉积累量为12.90 g,各处理成熟期总淀粉积累量分别为6 725.60、8 510.17、9 150.62、10 387.35、9 604.04 kg·hm^(-2)。(4)相关分析结果表明,春玉米产量与灌浆期穗位叶蔗糖含量、蔗糖合成酶活性、磷酸蔗糖合成酶活性、籽粒可溶性淀粉合成酶活性、籽粒总淀粉积累量、支链淀粉积累量、直链淀粉积累量呈显著正相关;穗位叶蔗糖含量、蔗糖合成酶活性、磷酸蔗糖合成酶活性、籽粒可溶性淀粉合成酶活性与籽粒淀粉及其组分积累量亦呈显著正相关。【结论】施氮量为180 kg·hm^(-2)处理下春玉米灌浆期穗位叶蔗糖代谢关键酶和籽粒可溶性淀粉合成酶活性最高,灌浆期籽粒淀粉积累速率最大,淀粉活跃积累期最长,籽粒产量和淀粉积累量最高,为本试验条件下的最优处理。