基于结构方程模型的玉米施氮量-光合产物-产量关系研究

Abstract

玉米是重要的粮食作物,其最终产量与吐丝期穗的发育密切相关,而玉米穗发育受到土壤水分、氮素和其他养分营养调控。但是,不同施氮水平下,玉米幼穗中碳水化合物含量如何变化,怎样影响产量及其构成因子,至今还缺乏综合分析。该研究通过2 a的田间试验,比较了3个施氮处理下(0,150和300 kg/hm2,以N计),玉米吐丝期幼穗中葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉含量的差异,并通过结构方程模型综合分析它们与2个重要的产量构成因子穗粒数和穗粒质量,以及最终产量的关系。结果发现,施氮显著增加了籽粒产量、穗粒数和百粒质量。在吐丝期,氮肥施用提高了幼穗干质量和穗轴上的小花原基数。同时,玉米幼穗中的葡萄糖和果糖含量随施氮量增加而增加,而蔗糖和淀粉含量随施氮量增加呈下降趋势。结构方程模型的结果显示,在不同氮水平处理下,穗粒数和百粒质量能够解释产量变异的91%,其中,穗粒数对最终产量的影响较大,标准化路径系数为0.66,而百粒质量对产量的路径系数只有0.34。同时,碳水化合物含量的变化显著影响穗粒数和百粒质量,分别解释二者变异的82%和59%。其中,单糖(葡萄糖和果糖之和)对二者的影响大致相同,标准化路径系数分别为0.47和0.52;而淀粉主要影响了穗粒数,路径系数为-0.51;相对而言,对百粒质量的影响较小,路径系数为-0.31。蔗糖含量对穗粒数和百粒质量都没有显著影响。综上,玉米吐丝期幼穗中碳水化合物含量受到土壤氮素有效性的影响,并对玉米最终产量及其构成因子具有重要的指示作用。该研究对揭示玉米产量形成对施氮的响应有一定参考价值