Field Crop Res | 氮高效品种玉米吐丝后农业性状的改良有利于作物高产

氮素高效品种在低氮和高氮条件下均具有较高的产量； 氮高效品种具有较高的GN和HKW； 高产量与丝后DM和氮素积累增加有关； 氮高效品种具有较高的氮素吸收效率和PFN。

其余方法见原文。

籽粒产量和玉米栽培品种分类。2018-2020 年，所有栽培品种的平均籽粒产量分别为：HN 处理 15.44 吨/公顷、14.14 吨/公顷 和 14.42 吨/公顷；LN 处理 10.77 吨/公顷、8.61 吨/公顷 和 5.46 吨/公顷。表中显示，三个玉米生长季的籽粒产量、EN、GN、HKW 和 HI 的方差分析结果在不同年份、栽培品种、氮处理和交互作用之间存在显著差异。土壤氮含量的逐步下降导致 LN 处理的平均籽粒产量持续降低。此外，2018 年在 HN 处理下观察到的较高籽粒产量可归因于玉米穗发育的关键生长阶段降水增加。

Relationship between maize grain yield under low N treatment and high N conditions in 2018–2020. The black line in the figure indicates the average yield of 16 cultivars with low-N treatment and high-N treatment. H0HN, efficient under both HN and LN conditions; L0HN, efficient only under HN conditions; H0LN, efficient only under LN conditions; L0LN, inefficient under both HN and LN conditions.

籽粒产量组分。GN、EN 和 HKW 是玉米籽粒产量相关性状的关键决定因素，在栽培品种和氮肥存在的情况下，籽粒产量与产量成分之间存在显著相关性。GN、HKW 和 EN 的直接路径系数分别为 0.592、0.276 和 0.348（P < 0.01）。在对玉米栽培品种进行分类时也观察到了类似的结果，四种栽培品种类型的 GN 和籽粒产量的直接路径系数分别为 0.594、0.549、0.679 和 0.531（P < 0.01）。GN 比 HKW 和 EN 更能解释玉米产量的变化。除 H0LN 类型外，所有类型的 GN 与 HKW 之间都存在明显的相关性，而对于 LN 处理籽粒产量较高的栽培品种类型（H0HN 和 H0LN），EN 与 GN 和 HKW 之间不存在相关性。H0HN、L0HN 和 L0LN 的 GN 通过 HKW 与籽粒产量的间接路径系数 IP2 分别为 0.148、0.148 和 0.110（P < 0.05）。HKW 通过 GN 与籽粒产量的间接系数 IP1 分别为 0.273、0.199 和 0.230（P <0.01），进一步证实了 GN 对籽粒产量的重要性。在四种不同氮处理的栽培品种中，籽粒产量及其组成成分都存在显著差异。在 LN 条件下，H0HN 和 H0LN 的籽粒产量明显高于 L0HN 和 L0LN，其中 H0HN 的籽粒产量分别比 L0HN 和 L0LN 高 33% 和 38%。L0HN 和 L0LN 的产量组成都明显下降。

The correlation coefficients and path coefficients of grain yield components affecting grain yield for the four cultivars types. 

籽粒产量与农艺性状之间的关系。为阐明籽粒产量与 14 个农艺性状之间的相关性，进行了线性回归分析。结果表明，除 H0HN 的 R1 茎中氮含量外，所有其他农艺性状与籽粒产量都有显著的正相关性（P < 0.05）。

Adjusted R2 values from linear regressions of the interaction of four different types of grain yield variation with 14 agronomic traits.

      4个栽培品种类型在两种氮处理下的DM差异显著，成熟期DM产量与籽粒产量密切相关（R²=0.94-0.97），H0HN在HN和LN条件下R6期DM积累量分别比L0LN高23%和28%（三年平均）。

      籽粒中的氮积累取决于吐丝后营养器官对氮的吸收和氮的再吸收。在 HN 处理中，不同栽培品种之间在吐丝后的氮转移没有显著差异，但与 L0LN 相比，H0HN 在 R6 阶段的氮吸收量增加了 25%（从 172.20 千克氮/公顷 增加到 215.01 千克氮/公顷）。

结果4：在 HN 和 LN 处理水平下，HKW 与吐丝后 DW 积累量和吐丝后 N 积累量呈线性增长。在 LN 条件下，HKW 与吐丝后 DW 积累量和吐丝后 N 积累量之间的决定系数分别为 0.19 和 0.20（P < 0.01）。在 HN 条件下，决定系数小于 0.1，但回归仍然显著（P < 0.05）。这表明在 HN 和 LN 处理中，吐丝后 DW 积累量和吐丝后 N 积累量较高的玉米品种的 HKW 较大，从而获得较高的籽粒产量。在 HN（R² = 0.17，P < 0.01）和 LN（R² = 0.23，P < 0.01）处理中，关键期（吐丝前后两周）的 DW 积累与 GN 之间的回归分析表明两者呈正相关。作物生长和关键期的 DW 分配对确保 GN 起着关键作用。

Linear regressions between grain yield composition and DW accumulation and N accumulation of maize cultivars under HN and LN treatments.

结果5：氮肥潜在减量、粮食增产和氮肥使用特点。根据 HN 和 LN 处理的平均籽粒产量，将栽培品种分为四种类型。计算每种类型的平均籽粒产量、减产百分比、氮肥需求量减少量、潜在氮肥投入量减少量和潜在籽粒产量增加量。根据 2018-2020 年各栽培品种的平均籽粒产量，有 3 个栽培品种被归类为 H0HN，潜在氮肥投入减少量为 6%-16%，潜在籽粒产量增加量为 2%-6%。有 6 个栽培品种属于 L0HN 类型，潜在氮肥投入减少率和潜在籽粒产量增加率分别为 7%-12% 和 5%-6%。H0LN 和 L0LN 类型没有发现潜在的氮肥投入减少和潜在的籽粒产量增加。

      根据三年的平均结果，L0HN（39.21 kg^-1）的农学氮效率NAE最高，H0LN（12.95 kg^-1）的NAE最低。NAE和PFPN的籽粒产量差异相同，H0HN明显高于L0LN，同时H0HN的氮吸收效率也更高。L0LN 的NAE和氮吸收效率分别比 H0HN 低 17%（从 56.27 kg^-1 到 67.74 kg^-1）和 14%（从 0.77 kg^-1 到 0.95 kg^-1）。所有类型的氮利用效率和氮收获指数均无明显差异。