针对玉米生产过程中氮肥施用过量现象日益严重、氮效率下降、生产成本增加、环境污染等诸多问题，本研究以提高玉米氮效率为目的，对不同基因型玉米自交系及杂交种进行氮效率评价，并明确其氮高效生理特性，为氮高效自交系筛选及氮高效杂交组合的鉴选提供理论依据。主要研究结果如下： 1. 不同基因型玉米在不同施氮处理下的氮效率差异显著。本研究通过选取氮肥偏生产力、氮收获指数及产量进行聚类分析，将52份玉米自交系在正常供氮处理下划分为高效型24份，低效型28份；将108份杂交组合在农户常规施氮处理下划分为高效型14份，中间型81份，低效型13份，在高产施氮处理下划分为高效型6份，中间型83份，低效型19份，其中表现一致的共74份，分别为高效型2份，中间型65份，低效型7份；将4份玉米杂交种在2个施氮处理下划分为高效型2份，低效型2份。为氮高效育种及氮高效生理特性的研究奠定了理论基础。 2.通过氮效率及品质配合力评价，BL12、BL49、BL48、中106和齐205等5份玉米自交系材料氮效率性状与品质性状表现较好，具有较大的氮高效及品质育种利用潜势，杂交组合Y82（BL12×178）、Y99（BL48×掖478）是优质高效的杂交组合，在低氮处理和高氮处理下氮效率分别较对照品种高出11.95%和28.69%，子粒产量分别为13756.88kg/hm2、13572.90kg/hm2和16460.13kg/hm2、16269.55kg/hm2，分别较对照增产1458.27kg/hm2和3648.00kg/hm2。 3.氮高效型杂交组合的亲本中至少有一个是氮高效型自交系的比率在农户常规施氮处理与高产施氮处理下分别为92.86%和83.33%，而2个亲本都是氮低效型自交系组配出氮高效型杂交组合的比率分别仅为7.14%和16.67%，表明在氮高效玉米杂交种选育中至少选择一个氮高效型自交系作亲本进行组配，筛选出氮高效玉米杂交组合的几率更大。 4.不同基因型玉米氮高效生理特性的本质是源(光合)—流(光合产物运转)—库(子粒)的协调统一。在冠层光合能力方面，较大的叶面积指数、叶绿素SPAD值、净光合速率及较长的光合持续时间是玉米花粒期较强光合能力的重要保障，对稳定生育后期功能叶片光合性能具有良好作用，是氮高效型与氮低效型玉米子粒产量形成差异的重要因素之一。在子粒产量构成上，氮高效型与氮低效型玉米的差异主要表现为穗粒数及粒重的差异，表明库容大小直接影响子粒产量的高低，从而影响不同基因型玉米的氮素利用效率。 在干物质及氮素积累与转运方面，不同氮效率基因型玉米子粒产量约有60%～90%来源于吐丝期之后的干物质合成，且不同氮效率玉米的差异由吐丝期之前茎秆干物质转移量与吐丝期之后干物质合成量共同决定，其本质体现在经济指数上的差异，玉米产量及氮效率的提高不仅要注重花粒期营养体物质向子粒的转移，更重要的是保证吐丝后植株较强的氮素吸收利用能力，促进吐丝后植株物质积累与转运能力。 5.根系是玉米氮素吸收最为主要的器官，从多个方面控制和影响整个玉米植株的生长发育，而氮素的吸收依赖于两个方面，一是根系大小，二是根系的吸收性能。不同氮效率基因型玉米自交系在低氮与高氮处理下，氮高效型自交系在根长、根表面积、根尖数及小于0.20mm根长上显著高于氮低效型自交系，且根系活力表现为氮高效型自交系显著高于氮低效型自交系，分别高出42.20%、103.22%。表明总根长长、细根所占比例高、根系吸收能力强是氮素高效吸收的前提和重要保证。 6.从氮高效型玉米品种源、库、流协调统一的生理特性出发，整体上对不同基因型玉米氮效率进行鉴评，以叶片叶绿素SPAD值作为源的评价指标，穗粒数和千粒重作为库的评价指标，而用收获指数作为流的评价指标，为正确、快速的鉴选与评价不同基因型玉米氮效率类型，筛选高产氮高效型品种，系统比较不同类型玉米品种生理特性的差异提供理论依据，并为品种改良和高产高效栽培提供依据。
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