韩战民 李建刚 韩卫红 马翔龙 李小东 郭 党 吴建梅

(河南省洛阳农林科学院，河南 洛阳 471023)

玉米是我国第二大作物，作为C4作物，具有光合生产效率高、产量潜力大的特点［1］，能高效集约利用光热等资源。预计到2030年中国人口达16亿，而人均耕地面积不足0.08 hm2，粮食缺口为 1.2 ～1.5 亿 t［2、3］。研究表明，高产田对我国粮食总产的贡献率为54.09%［4］，保障中国未来的粮食安全必须依赖单产的进一步提高。玉米生长季节在6～10月，正处于高温季节，降水充沛。然而近年来在7～8月份玉米抽雄和灌浆时期经常出现寡照等灾害性天气，对夏玉米的高产稳产造成重大的影响，特别是2009年8月1日至8月15日玉米灌浆期间连续阴雨天气。因此在寡照等逆境条件下对不同品种生理特征进行研究，有利于对高产品种产量潜力的发挥和育种工作提供一定的理论依据。

1 试验设计与处理

试验于2009年在洛阳农科院试验田进行，选用的品种为洛单668、浚单18和农大108。种植密度为5 500株/667 m2，每处理3次重复，小区面积为66 m2。6月12日播种，10月3日收获。播前撒施有机肥2387 kg/667 m2，底施复合肥 (撒可富，N-P-K∶15-15-15)100 kg/667 m2;分别在苗期、拔节、大口和抽雄吐丝期按2∶4∶2∶2比例追施尿素，共计折合纯氮20 kg/667 m2，拔节期和大口期按4∶6追施硫酸钾，共计折合纯钾15 kg/667 m2，同时在苗期追施硫酸锌。在玉米生育时期不间断进行除草治虫，防治茎腐病等玉米常见病。其他田间管理按照高产田要求进行。

1)硝酸还原酶 (NR)活性用磺胺比色法测定。

2)叶绿素荧光:在玉米抽雄吐丝期 (8月14日)选取晴朗无风的天气，用美国ADC公司生产的Fim1500型叶绿素荧光仪测定荧光日变化，于上午8∶00开始，每2 h测定一次，测定叶绿素荧光动力学参数:初始荧光 (Fo)、最大荧光 (Fm)、光系统Ⅱ (PSⅡ)的原初光能转化效率 (Fv/Fm)及Tm(从初始荧光产量到最大荧光产量所需的时间)，并计算可变荧光 (Fv)、PSⅡ潜在活性 (Fv/Fo)分别按下式计算:Fv/Fo=(Fm-Fo)/Fo，Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm。测定前叶片暗适应30 min，取其平均值进行分析。

3)叶绿素含量参照Arnon的方法使用722型光栅分光光度计比色。

4)收获后考种计产，并计算经济系数和收获指数。

2 试验结果与分析

2.1 不同品种产量及产量构成因素

从表1中可以看出，洛单668产量最高，为11 637 kg/hm2，比产量最低的是农大 108高27.2%，比浚单18增产14.5%。洛单668产量高主要是千粒重、穗行数、行粒数、穗数等产量要素协调。三品种相比，穗行数、行粒数最大的是农大108，但千粒重、出籽率较小。浚单18千粒重最大，穗长最长，出籽率最高，但穗行数最小，穗粗最小。

表1 不同品种的产量及产量构成因素比较

2.2 洛单668穗位叶硝酸还原酶活性变化

碳氮代谢作为作物体内基本的代谢途径，不仅影响作物的生长发育，而且很大程度上决定着产量。硝酸还原酶参与硝态氮的还原过程，因而，植物组织中硝酸还原酶的活性直接影响植物体内的氮素代谢。

不同品种的穗位叶硝酸还原酶活性变化如图1所示，从图中可以看出，在散粉后13 d和散粉后20 d，穗位叶的硝酸还原酶活性维持在25 μgNO2-og-1FWoh-1左右，而到了散粉后27 d，穗位叶中的硝酸还原酶活性达到最大值，之后穗位叶硝酸还原酶活性急剧降低，至散粉后41 d达到最低值。这说明了穗位叶在散粉后30 d左右穗位叶氮代谢最活跃，之后由于植株衰老，穗位叶氮代谢功能降低。不同品种间有所差异，散粉后各个时期农大108穗位叶硝酸还原酶最大，浚单18次之，洛单668最小。说明了散粉后一段时间穗位叶氮代谢维持一定的时间，而到了散粉后27 d，也即灌浆日增量最大时穗位叶硝酸还原酶活性最大，之后逐渐减小，至散粉后41 d后达到最小;农大108穗位叶硝酸还原酶活性最大，洛单668穗位叶硝酸还原酶活性最小。

图1 不同品种穗位叶硝酸还原酶活性变化

图2 不同品种的PSⅡ的原初光能转化效率Fv/Fm的日变化

图3 不同品种的PSⅡ潜在活性 (Fv/F0)的日变化

2.3 不同品种穗位叶绿素荧光日变化

叶绿素荧光动力学是以光合作用理论为基础，利用体内叶绿素a荧光作为天然探针，研究和探测植物光合生理状况及各种外界因子对其细微影响的新型植物活体测定和诊断技术

不同品种的PSⅡ的原初光能转化效率Fv/Fm的日变化如图2所示，从图中可以看出Fv/Fm的日变化呈抛物线趋势，随着一天的时间推移，Fv/Fm值先逐渐下降，Fv/Fm当天的最低值出现在下午14:00左右，之后逐渐增大，说明了光照对PSⅡ的原初光能转化效率Fv/Fm有一定的影响，光照强度和PSⅡ的原初光能转化效率Fv/Fm呈负相关。不同品种有所不同，洛单668Fv/Fm值最大，农大108次之，浚单18最小。说明了洛单668的PSⅡ的原初光能转化效率最大。

不同品种的PSⅡ潜在活性(Fv/F0)的日变化如图3所示，从图中可以看出Fv/F0的日变化也呈近似抛物线趋势，不同品种之间则有所不同，洛单668日变化趋势最大，浚单18次之，农大108最小。说明了洛单668的PSⅡ的潜在活性最大。

2.4 不同品种穗位叶绿素含量变化

随着散粉后天数的推移，散粉后28 d前穗位叶叶绿素含量变化不大，在4 mg/(g·FW)，而到了散粉后35 d左右达到最大值，随后穗位叶叶绿素含量逐渐减小，而到散粉后49 d叶绿素含量维持在5 mg/(g·FW)左右。不同品种也有所差异，浚单18在散粉后7 d时穗位叶叶绿素含量最大，之后穗位叶叶绿素含量则最小;农大108在散粉后7 d时穗位叶叶绿素含量最小，而到散粉后35 d则穗位叶叶绿素含量最大。

3 结论与讨论

禾谷类作物经济产量的60%～100%来自开花后到成熟期的光合代谢产物，生育后期的光合功能直接影响到籽粒产量。高产玉米在密植条件下才能发挥增产潜力，最终产量取决于叶片对光能的吸收利用与转化，灌浆期间叶源的光合生理活性对籽粒产量形成尤为重要。现代玉米对高密度的耐受能力是由于冠层结构紧凑，植株较矮，叶片少而直立，使冠层在较高的叶面积指数下能够截获较多的光能。

碳氮代谢作为作物体内基本的代谢途径，不仅影响作物的生长发育，而且很大程度上决定着产量。硝酸还原酶参与硝态氮的还原过程，因而，植物组织中硝酸还原酶的活性直接影响植物体内的氮素代谢穗位叶硝酸还原酶活性反映了穗位叶氮代谢强弱，试验中各品种在散粉后27 d左右达到最大，农大108最大，浚单18次之，洛单668最小，说明了农大108具有较高的氮代谢能力。Fv/Fm和Fv/Fo呈抛物线趋势，在14:00时达到最小值，洛单668Fv/Fm日变化最大，农大108次之，浚单18最小，说明了洛单668光能利用率较高。穗位叶叶绿素含量则是在散粉后35 d达到最大值，农大108最大，洛单668次之，浚单18最小，也说明了农大108穗位叶片具有较高的物质生产能力，由于阴雨寡照，同时后期高温逆境的原因，农大108雌雄蕊花期不能很好相遇，造成秃尖较长，结实率较低，同时农大108千粒重较小，因此产量相对较低。而洛单668能在逆境条件下光能利用率高，千粒重较大，结实率也较高，最终产量也高。因此洛单668在阴雨、寡照条件下具有高产稳产特性。

本年度试验是在灌浆期阴雨寡照，收获前又遭遇高温致使三个品种均有不同程度青枯的逆境条件下进行的，对于不同品种对逆境条件下应激生理机理，需要进行更深一步研究。

［1］黄振喜，王永军，王空军，等.产量15 000 kg/hm2以上夏玉米灌浆期间的光合特性［J］.中国农业科学，2007，40(9):1898-1906

［2］董炳友，王丽君，崔丽雅，等.氮对玉米碳氮代谢与粒重形成的影响［J］.黑龙江八一农垦大学学报.2003，15(2):12-15

［3］李潮海，刘 奎，连艳鲜.玉米碳氮代谢研究进展［J］.河南农业大学学报，2000，34(4):318-323

［4］李潮海，刘 奎.不同产量水平玉米杂交种生育后期光合效率比较分析［J］. 作物学报，2002，28(3):379-383