玉米栽培種植中葉片在玉米生長和氮素吸收中的作用是什麼?

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在玉米栽培學中,葉片往往被看作是光合產物的源,是光合產物的提供者。但對於氮素來說,在營養生長期葉片是氮素的庫,氮素進入葉片後經同化參與代謝和形態建成。進入生殖生長階段後,葉片中一部分氮通過再轉移進入雌穗,同時仍會有新吸收的氮進入葉片同化。去掉部分葉片後,剩餘的葉片會發生補償性生長,剩餘葉片輸出的碳水化合物會增加,同時分配到根系的碳水化合物比例減少,根系生長變慢,直至地上部的新生葉片能夠完全補償去除葉片的功能。

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玉米穗

通過對生長在田間的兩個不同氮效率玉米自交系做剪葉處理,分析葉片在玉米生長和氮素吸收中的作用、剪去1/3中部葉(穗位葉及其上下各一片葉)後,氮低效自交系Wu312和高效自交系478根系的生物量都明顯減少,但上部葉和下部葉的葉片生物量沒有明顯變化。中部葉光合作用產生的碳水化合物主要運往籽粒中,剪去1/3中部葉後兩個自交系籽粒的生物量均減少,而莖和穗軸+苞葉的生物量沒有明顯減少。剪葉後兩個自交系的地上部生物量雖然減少,但由於根系的發育也受到明顯影響,因而剪去1/3中部葉並沒有顯著改變兩個自交系的冠根比。

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玉米葉片

剪去1/3上部葉(中部葉以上的葉片)後Wu312的根系生物量明顯減少,而478的根系生物量沒有顯著變化。剪去1/3上部葉對478的上、中、下部葉的生物量沒有影響,但顯著減少了Wu312中部葉和下部葉生物量。處理同樣影響了Wu312和478的產量。478的莖秤和穗軸+苞葉生物量沒有減少而Wu312莖的生物量顯著減少。因而處理對兩個自交系的影響不同:478由於上部葉的重量減少而影響最終產量,冠根比沒有發生明顯變化;而Wu312產量減少,根系變小,地上部生物量減少。

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玉米種植田

上述剪葉處理是在吐絲期所有葉片完全展開後進行的,由於吐絲後玉米進入生殖生長階段,因而沒有葉片的補償性生長。剪葉處理很好地表示地上部光合能力下降後玉米生長和素吸收的變化。切去小麥部分葉片後只減少了整株生物量和產量,並沒有影響根冠比。去除部分葉片在開始時引起小花發育速率變慢,但是隨後小花發育速率會達到或者超過對照的發育速率。本研究剪去1/3中部葉和上部葉的兩個處理都顯著降低了兩個自交系的最終產量,但冠根比沒有發生明顯改變,這與小麥中研究結果是一致的。

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玉米葉片

在一年生草本植物中,葉片和根系的發育在營養生殖階段是同步的,進入生殖生長階段後,葉片的發育停止,根系開始出現衰老,根系的生長依賴於地上部供應的光合產物。植物需要一個最佳葉面積指數,當葉面積指數小於這一值後,植物的碳水化合物產出會減少,剪去1/3中部葉後Wu312和478的中部葉生物量分別減少17%和21%,由於中部葉光合產生的碳水化合物在籽粒形成中起重要作用,剪1/3中部葉後Wu312和478的籽粒產量均減少。剪去1/3上部葉後,雖然對各部位葉片的生物量影響不大,但是降低的光合葉面積仍然引起Wu312和478的籽粒產量減少。剪葉後兩個自交系的籽粒含氮量變化趨勢不同,剪去1/3中部葉後,雖然Wu312和478的根系生物量都明顯減少,但根系含氮量並沒有出現顯著變化,意味著處理後Wu312和478的根系氮濃度升高。

玉米栽培種植中葉片在玉米生長和氮素吸收中的作用是什麼?

三個待成熟的玉米

處理對Wu312和478各部位葉片含氮量和莖的含氮量沒有影響;Wu312的籽粒氮濃度上升,而478的籽粒氮濃度下降。玉米籽粒中45%~65%的氮是由營養生長階段吸收的氮素通過再轉移從營養器官運輸到籽粒中的,籽粒中剩餘的35%~55%氮是生殖生長階段從土壤中吸收而來,葉片延遲衰老可以增加光合作用的時間從而提高最終產量和吸氮量。玉米葉片的壽命受土壤供氮水平的影響。缺氮後,氮同化減少,用於氮同化的碳骨架需求減少,氮同化消耗的碳水化合物減少,引起葉片中碳水化合物的累積,碳水化合物濃度的升高會抑制葉片光合速率。

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碗裡的玉米粒

葉片光合作用產生的大約10%的電子傳遞用於NO3同化,但這一比例並不是固定不變的,當葉片對CO2的固定速率小於NO3的相對同化速率時,葉片中用於NO3的同化的電子傳遞會減少,因而植物同化的氮素減少。剪葉後478籽粒氮濃度下降的一個可能的原因是478生長速率大於Wu312,剪葉後對光合作用影響更大,因而氮的同化減少,使籽粒中氮濃度減少;相反剪葉對Wu312光合作用的影響不大,籽粒生物量減少使更多的碳水化合物用於氮同化,因而氮濃度增加。

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剝開的新鮮

在玉米授粉後剪葉處理可以顯著降低籽粒的百粒重以及籽粒中澱粉、蛋白質、脂肪等積累量,影響玉米的產量和品質。減少葉面積通過減少地上部向根系提供光合產物,進而影響根系對養分的吸收。在剪葉切根試驗中,儘管切去最上層地上部節根大幅度減少了收穫時的根乾重,並且對根乾重的影響大於剪葉的影響,但剪葉卻大幅度減少了植株的含氮量,而且大於切去最上層地上部節根的影響。根系對養分吸收有很大的潛力,即使在生殖生長階段也是如此。切根處理後26天(播種後105天)和最終收穫時,所有切根處理都沒有減少地上部生物量,表明沒有影響地上部生長。


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