增施氮肥对夏玉米花后高温胁迫下籽粒碳氮代谢的影响

作者：王瑞; 李向岭^*; 郭栋; 王新兵; 马玮; 李从锋; 赵明; 周宝元^*

来源：作物学报, 2023, 49(12): 3342-3351.

• 夏玉米
• 高温胁迫
• 增施氮肥
• 碳氮代谢

花后高温是影响黄淮海夏玉米籽粒灌浆及产量形成的主要逆境胁迫之一。目前关于增施氮肥缓解灌浆期高温胁迫对小麦、玉米和水稻等作物产量形成的抑制作用已得到证实,但相关调控途径及其生理机制尚不明确。本研究选用郑单958 (Zhengdan 958, ZD958)和先玉335 (Xianyu 335, XY335) 2个玉米品种为试验材料开展盆栽试验,设置2个温度处理,分别为自然环境温度(ambient temperature, CK)和温室增温处理(heat stress, HS); 3个施氮水平,分别为低施氮量(low nitrogen application rate, LN):120 kg hm–2,中施氮量(middle nitrogen application rate, MN):240 kg hm–2和高施氮量(high nitrogen application rate, HN):360 kg hm–2,研究增施氮肥对花后初期高温胁迫下玉米碳氮代谢的影响。结果表明,与自然温度比,花后增温(35℃)处理20d导致ZD958和XY335两个品种的成熟期粒重降低10.6%～19.3%,但粒重降幅随着施氮量增加而下降,中施氮量(MN)和高施氮量(HN)下粒重降幅(10.6%～11.2%)小于低施氮量(LN)下粒重降幅(16.2%～19.3%),说明增施氮肥可以显著提高花后高温胁迫下的玉米粒重。这主要是因为增施氮肥有效缓解了花后初期高温胁迫对玉米籽粒氮代谢的抑制作用,显著提高了谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)等氮代谢关键酶活性,同时维持了碳代谢关键酶蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性,促进了籽粒可溶性糖合成增加,从而保证了较高的籽粒灌浆物质基础。综上所述,增施氮肥可以缓解玉米花后初期高温胁迫对籽粒碳、氮代谢的抑制,促进籽粒中同化物积累而增加粒重,为黄淮海区夏玉米抗逆稳产栽培提供了思路。

• 单位
  中国农业科学院作物科学研究所; 河北科技师范学院; 中国烟草总公司海南省公司