【摘要】：挖掘作物對(duì)氮肥吸收與利用的生物學(xué)潛力是提高氮肥利用效率,實(shí)現(xiàn)減氮增產(chǎn)的重要途徑之一。從時(shí)間維度上探討不同年代玉米單交種氮肥利用效率及其雜種優(yōu)勢(shì)演進(jìn)特征,闡明其演進(jìn)的生理基礎(chǔ)、主控因子及限制因素,可為玉米氮肥高效利用的遺傳改良和農(nóng)藝調(diào)控提供理論參考�；诖�,本研究以1970s-2000s典型玉米單交種及其親本為材料,在兩個(gè)施氮水平下(0和150kg N.hm-2),系統(tǒng)分析了各年代玉米單交種氮肥利用效率(NUE)及其雜種優(yōu)勢(shì)的差異與演進(jìn)特征,及其與碳氮積累、轉(zhuǎn)運(yùn)以及與表型性狀的關(guān)系,并比較了中國和加拿大兩種遺傳背景下單交種NUE及其雜種優(yōu)勢(shì)演進(jìn)特征的差異及生理機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:(1)1970s到2000s的40年間,玉米單交種NUE每10年提高3.32kg.kg-1,氮肥生理效率(NIE).每10年提高6.81kg.kg-1,氮肥吸收效率(NRE)在1970s-1990s以每10年0.06kg·kg-1上升,2000s較1990s下降29.5%。40年來,NRE對(duì)NUE決定系數(shù)顯著降低,而NIE對(duì)NUE的決定系數(shù)顯著提高,當(dāng)代品種的NUE有47%決定于NIE,僅有14%來源于NRE,單交種NUE提高主要源于NIE的提高。而自交系NUE提高主要源于NRE的提高。(2)40年來,玉米單交種NUE演進(jìn)主要來源于NIE的提高,其主要生理基礎(chǔ)是現(xiàn)代品種:①具有更大的花前氮素積累比例和花后干物質(zhì)積累比例,且花前氮素和干物質(zhì)積累重心由"莖系統(tǒng)"向"葉系統(tǒng)"轉(zhuǎn)移;②花后莖葉系統(tǒng),特別是葉系統(tǒng)的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率明顯提高(葉系統(tǒng)95.1%、莖系統(tǒng)43.2%);③具有較高的出葉速率,使其較早進(jìn)入最大光合有效期;具有更大的光合氮效率,以較少葉片氮素持有量獲得較高光合能力,使其在花后葉片氮素大量外運(yùn)的情況下,保持了較長(zhǎng)的光合生產(chǎn)力能力;④具有較低的籽粒氮濃度;⑤穗粒數(shù)和粒重對(duì)氮素響應(yīng)更加"敏感",支撐了更高的施氮產(chǎn)量增益。(3)1970s到2000s的40年間,玉米單交種NUE絕對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)(AH(?))每10年提高2.53kg·kg-1,NUE中親優(yōu)勢(shì)(MPH(?))每10年提高4.6個(gè)百分點(diǎn)。單交種MPH(?)演進(jìn)有44.8%決定于MPH(?),有38.1%決定于MPH(?),即NUE雜種優(yōu)勢(shì)演進(jìn)主要源于NIE雜種優(yōu)勢(shì)。(4)玉米單交種NUUE雜種優(yōu)勢(shì)及NIE雜種優(yōu)勢(shì)的主要來源于:①花前氮素積累和花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率的雜種優(yōu)勢(shì)(41.4%、49.4%);②花前其體現(xiàn)為,最大葉面積指數(shù)、個(gè)體光合生產(chǎn)能力、以及氮素和干物質(zhì)積累量具有雜種優(yōu)勢(shì),較早地建立了 "源"優(yōu)勢(shì);③花后體現(xiàn)為,營(yíng)養(yǎng)器官氮素再轉(zhuǎn)運(yùn)量,尤其是葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量的雜種優(yōu)勢(shì),和以較低籽粒氮濃度(-83.8%)為特征的單位氮素籽粒生產(chǎn)效率雜種優(yōu)勢(shì);表型上體現(xiàn)為單交種較低的成熟期比葉重和莖稈比重,這與較強(qiáng)穗粒數(shù)雜種優(yōu)勢(shì)即籽粒"庫"優(yōu)勢(shì)拉動(dòng)密切相關(guān)。(5)隨著年代推進(jìn),玉米單交種NUE雜種優(yōu)勢(shì)演進(jìn)的生理基礎(chǔ)是:①單交種花前干物質(zhì)氮素積累和花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)雜種優(yōu)勢(shì)逐漸提高;②株高、莖粗、吐絲期莖葉比重雜種優(yōu)勢(shì)對(duì)施氮的響應(yīng)度提高。③穗粒數(shù)和籽粒氮產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢(shì)提高。(6)隨著年代推進(jìn),中國和加拿大玉米單交種及其自交系的NUE同步提高,但加拿大單交種NUE雜種優(yōu)勢(shì)演進(jìn)不明顯。我國玉米單交種及其自交系較高的碳氮積累和產(chǎn)量潛力,使其對(duì)氮素的依賴性較加拿大品種更高;但我國玉米單交種在花粒期氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率上較加拿大單交種仍有差距。
【圖文】：

Ｄｅｃａｄｅ逡逑圖２不同年代玉米單交種氮肥利用效率的變化趨勢(shì)（Ａ．兩年平均；Ｂ．邋２０１５年和２０１６年結(jié)果比較）逡逑注：圖２－Ｂ中虛線為２０１５年數(shù)據(jù)，，實(shí)線為２０１６年數(shù)據(jù)逡逑Ｆｉｇ．２邋Ｃｈａｎｇｅ邋ｏｆ邋ｎｉｔｒｏｇｅｎ邋ｕｓｅ邋ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ邋（＂ＮＵＥ）邋ｏｆ邋ｍａｉｚｅ邋ｈｙｂｒｉｄｓ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｅｒａｓ邋（Ａ．邋Ｍｅａｎ邋ｖａｌｕｅ邋ｏｆ邋２０１５邋ａｎｄ逡逑２０１６：邋Ｂ．邋Ｓｉｎｇｌｅ邋ｒｅｓｕｌｔ邋ｏｆ邋２０１５邋ａｎｄ邋２０１６）逡逑Ｔｈｅ邋ｄｏｔｔｅｄ邋ｌｉｎｅ邋ｍｅａｎｓ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋２０１５邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｓｏｌｉｄ邋ｌｉｎｅ邋ｍｅａｎｓ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋２０１６邋ｉｎ邋Ｆｉｇ邋２－Ｂ逡逑３．邋１．２玉米單交種ＮＩＥ和ＮＲＥ的演進(jìn)特征逡逑單交種氮肥利用效率（ＮＵＥ）兩個(gè)構(gòu)成因子氮肥生理效率（ＮＩＥ）和氮肥吸逡逑收效率（ＮＲＥ）隨年代的推進(jìn)表現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。綜合兩年數(shù)據(jù)，隨著年代的逡逑遞進(jìn)，玉米單交種ＮＩＥ呈顯著上升趨勢(shì)（Ｒ２＝０．７２；邋Ｐ＜０．０５），從１９７０ｓ到２０００ｓ逡逑８０邋■邐＊邋ＮＫ邐？邋Ａ邋＊邋ＮＲＥ邐▲邐Ｂ邋－°８邐＿逡逑■２＊邐ｖ＝ｉ0邋ｉ＋５邋５４ｅ＂＂１＊＇＂邐？邐ｙ＝０．３３＋０邋４１邋：［邋１邋＋（（ｘ－１９８６邋）Ｍ邋６）：邋］邐■邋0７邋＾逡逑筆

：邋２逡逑ｌ邋１５邋？邐？逡逑Ｉ逡逑１０邐ｇ邐？邐０邐ｙ＝－５５３．３＋０．２８ｘ邋ｒ＝０．７５＊邋0逡逑１９７０邐１９８０邐丨邋９９０邐２０００邐１９７０邐１９８０邐１９９０邐２０００逡逑Ｄｅｃａｄｅ逡逑圖２不同年代玉米單交種氮肥利用效率的變化趨勢(shì)（Ａ．兩年平均；Ｂ．邋２０１５年和２０１６年結(jié)果比較）逡逑注：圖２－Ｂ中虛線為２０１５年數(shù)據(jù)，實(shí)線為２０１６年數(shù)據(jù)逡逑Ｆｉｇ．２邋Ｃｈａｎｇｅ邋ｏｆ邋ｎｉｔｒｏｇｅｎ邋ｕｓｅ邋ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ邋（＂ＮＵＥ）邋ｏｆ邋ｍａｉｚｅ邋ｈｙｂｒｉｄｓ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｅｒａｓ邋（Ａ．邋Ｍｅａｎ邋ｖａｌｕｅ邋ｏｆ邋２０１５邋ａｎｄ逡逑２０１６：邋Ｂ．邋Ｓｉｎｇｌｅ邋ｒｅｓｕｌｔ邋ｏｆ邋２０１５邋ａｎｄ邋２０１６）逡逑Ｔｈｅ邋ｄｏｔｔｅｄ邋ｌｉｎｅ邋ｍｅａｎｓ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋２０１５邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｓｏｌｉｄ邋ｌｉｎｅ邋ｍｅａｎｓ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋２０１６邋ｉｎ邋Ｆｉｇ邋２－Ｂ逡逑３．邋１．２玉米單交種ＮＩＥ和ＮＲＥ的演進(jìn)特征逡逑單交種氮肥利用效率（ＮＵＥ）兩個(gè)構(gòu)成因子氮肥生理效率（ＮＩＥ）和氮肥吸逡逑收效率（ＮＲＥ）隨年代的推進(jìn)表現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。綜合兩年數(shù)據(jù)，隨著年代的逡逑遞進(jìn)，玉米單交種ＮＩＥ呈顯著上升趨勢(shì)（Ｒ２＝０．７２；邋Ｐ＜０．０５），從１９７０ｓ到２０００ｓ逡逑
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S513

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張福鎖,馬文奇;肥料投入水平與養(yǎng)分資源高效利用的關(guān)系[J];土壤與環(huán)境;2000年02期

2 陳范駿,米國華,春亮,劉建安,王艷,張福鎖;玉米氮效率的雜種優(yōu)勢(shì)分析[J];作物學(xué)報(bào);2004年10期

3 廖曉勇,張楊珠,劉學(xué)軍,陳新平,張福鎖;農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤氮素行為的研究現(xiàn)狀與展望[J];西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2001年03期

4 陳翠霞,邢全華,梁春陽,于元杰,梁鳳山,王洪剛,王振林,王斌;南方玉米銹病抗病基因的定位及不同遺傳背景對(duì)基因標(biāo)記的比較分析[J];遺傳學(xué)報(bào);2003年04期

5 陳范駿,米國華,崔振嶺,劉向生,張福鎖;玉米雜交種氮效率遺傳相關(guān)與通徑分析[J];玉米科學(xué);2002年01期

6 楊新泉,馮鋒,宋長(zhǎng)青,冷疏影;主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮素行為與氮肥高效利用研究[J];植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);2003年03期

7 李霞;丁在松;李連祿;王美云;趙明;;玉米光合性能的雜種優(yōu)勢(shì)[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2007年05期

8 張福鎖;王激清;張衛(wèi)峰;崔振嶺;馬文奇;陳新平;江榮風(fēng);;中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J];土壤學(xué)報(bào);2008年05期

9 呂麗華;王璞;魯來清;;不同冠層結(jié)構(gòu)下夏玉米產(chǎn)量形成的源庫關(guān)系[J];玉米科學(xué);2008年04期

10 謝振江;李明順;徐家舜;張世煌;;遺傳改良對(duì)中國華北不同年代玉米單交種產(chǎn)量的貢獻(xiàn)[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 于鵬;局部高濃度硝酸鹽誘導(dǎo)玉米側(cè)根發(fā)生的生理與分子機(jī)制及根系生長(zhǎng)與氮效率的關(guān)系[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 陳延玲;協(xié)調(diào)玉米高產(chǎn)與氮高效轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 李偉忠;玉米自交系遺傳多樣性與表型性狀關(guān)聯(lián)分析及分子ID構(gòu)建[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

4 王永軍;超高產(chǎn)夏玉米群體質(zhì)量與個(gè)體生理功能研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 劉梅;不同年代玉米品種氮素利用效率演變規(guī)律及其與根系的關(guān)系[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 張海燕;我國不同年代玉米品種及其親本自交系耐低氮能力的變化趨勢(shì)[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

3 鄭永照;我國不同年代玉米骨干自交系根系及養(yǎng)分特性研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2564663