CN106875284A - 检测玉米氮效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测玉米氮效率的方法，是将待检测的玉米品种同时以相同播种量和相同田间管理措施在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地进行对比种植试验，得到正常氮区试验地指标和低氮胁迫区试验地指标，再由正常氮区试验地指标和低氮胁迫区试验地指标得到待检测玉米品种的氮效率指标，最后根据氮效率指标确定待检测玉米品种的耐低氮能力和氮效率结果。采用本发明的技术方案，获得的检测方法将常规氮效率和农艺性状指标相结合，不涉及复杂的生理生化指标的测定分析，极大简化了玉米氮效率检测的工作流程，提高了检测效率，具有积极的应用意义。

Description

检测玉米氮效率的方法

技术领域

本发明涉及农业作物性能检测技术领域，尤其涉及一种检测玉米氮效率的方法。

背景技术

近年来，我国水稻、小麦、玉米、大豆、高粱等粮食产品价格已高于国际市场价格的10％～70％，为提高粮食作物的产量，针对我国土壤普遍存在缺氮这一限制高产的原因，人们长期通过不断增加化肥尤其氮肥的施用量来达到提高产量的目的，但随着农田氮肥的过量施用导致肥料利用率下降和地下水硝酸盐污染等问题的加剧，人们开始从粮食作物氮效率等方面寻找解决途径，即从作物入手，研究其在减少氮肥投入条件下，充分利用作物生长季中的矿化氮，提高对土壤氮素的高效吸收利用率。在粮食作物的氮效率研究中，氮效率的检测至关重要，但目前作物氮效率的检测流程繁杂，如玉米氮效率的评价需涉及生理生化相关指标的测定分析，工作流程复杂，检测设备要求高，费用高，不适合广泛使用。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种检测玉米氮效率的方法，可以通过简单的检测流程，不涉及生理生化指标检测，得到准确的氮效率检测结果，提高检测效率。

为实现上述目的，本发明的一种检测玉米氮效率的方法，包括以下步骤：

A、在低氮定位试验地设置相临近的正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地，将待检测的玉米品种同时以相同播种量和相同田间管理措施在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地进行对比种植试验，得到正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标；

所述正常氮条件指标包括在正常氮区试验地种植得到的待检测玉米品种的正常氮条件产量，所有测试玉米品种的正常氮条件平均产量，待检测玉米品种的正常氮条件的散粉期与吐丝期时间间隔天数；

所述低氮胁迫条件指标包括在低氮胁迫区试验地种植得到的待检测玉米品种的低氮胁迫条件产量，所有测试品种的低氮胁迫条件平均产量，待检测玉米品种的低氮胁迫条件的散粉期与吐丝期时间间隔天数；

B、由所述正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标得出待检测玉米品种的氮效率指标，所述氮效率指标包括低氮胁迫强度、耐低氮系数、氮敏感系数、相对氮效率指数、相对耐低氮指数、雌雄间隔天数差值；

C、将氮效率指标按照评价规则确定待检测玉米品种的耐低氮能力和氮效率结果；

所述评价规则包括：在由低氮胁迫强度确定检测结果有效后，以耐低氮系数或氮敏感系数评价耐低氮能力等级；以相对氮效率指数或相对耐低氮指数，结合雌雄间隔天数差值评价氮效率等级。

本发明的检测玉米氮效率的方法，是通过将待检测的玉米品种在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地进行对比种植试验，控制两试验地相同的播种量，并在同一天进行播种、浇水、除草、中耕、培土、病虫害防治、收获等相同的田间管理措施，由两试验地收获的玉米产量和种植期记录的农艺性状得到玉米品种的正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标，再进一步根据正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标获得氮效率指标，最终由氮效率指标按照评价规则确定待检测玉米品种的耐低氮能力和氮效率结果，该方法采取常规氮效率和农艺性状指标相结合，不需涉及复杂的生理生化指标测定分析，极大简化了工作流程，且能获得准确的氮效率相关检测结果，能够显著提高检测效率，具有积极的应用意义。

作为对上述技术方案的限定，所述正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地的肥料管理如下：

播种前两试验地均一次性施入基肥，基肥不施氮肥，磷钾肥的施用量分别为100kgP₂O₅/公顷和100kg K₂O/公顷；大喇叭口期，正常氮区试验地追施尿素，施用量为纯氮225kg/公顷，低氮胁迫区试验地不追施尿素。

作为对上述技术方案的限定，所述对比种植试验的种植条件为：

每个玉米品种单行种植，行长不低于3米，种植密度4500株/亩，正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地种植顺序相同，每个玉米品种各三次重复，每50份或100份设置一个常规对照品种。

作为对上述技术方案的限定，所述对比种植试验中产量计量标准为：

收获时，每行从第三株开始，到倒数第三株为止，将收获的全部果穗风干后脱粒称重，即为籽粒产量，以籽粒产量除以收获株数，计算得到单株平均产量，以单株平均产量代表玉米品种的产量。

作为对上述技术方案的限定，所述评价规则包括：

(1)低氮胁迫强度，数值处于0～1之间，越接近1，胁迫强度越大；越接近0，胁迫强度越小；同时，参考常规对照品种的正常氮条件产量和氮胁迫条件产量的变异幅度，以检测试验地土壤肥力的均一性和试验处理的一致性，判断检测结果的有效性；

(2-1)耐低氮系数，数值处于0～1之间，将数值划分为(0.90～1.00)、(0.75～0.89)、(0.50～0.74)、(0.25～0.49)、(0.00～0.24)五个等级，与其对应的耐低氮能力等级分别为极强、强、中等、弱、极弱；

(2-2)氮敏感系数，数值处于0～1之间，将数值划分为(0.00～0.10)、(0.11～0.25)、(0.26～0.50)、(0.51～0.75)、(0.76～1.00)五个等级，与其对应的耐低氮能力分别为极强、强、中等、弱、极弱；

(3)相对氮效率指数或相对耐低氮指数，将数值划分为(≥1.30)、(1.10～1.29)、(0.90～1.09)、(0.70～0.89)、(≤0.69)五个等级，当同一玉米品种在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地的雌雄间隔天数差值不大于3，与其对应的氮效率等级分别为极强、强、中等、弱、极弱；当雌雄间隔天数差值大于3，将与雌雄间隔天数差值不大于3对应的氮效率等级相应降低一级。

本发明进一步限定对比种植试验中两试验地的肥料管理、种植模式和种植条件等检测条件，以及产量计算标准和评价规则等结果评价基准，以减少实验过程的影响，获得更准确的实验结果。

综上所述，采用本发明的技术方案，获得的检测玉米氮效率的方法，是通过将待检测的玉米品种在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地进行对比种植试验，由种植产量和农艺性状进行结合对比，确定耐低氮能力和氮效率结果，该方法采取常规氮效率和农艺性状指标的相结合，不需涉及复杂的生理生化指标测定分析，极大简化了工作流程，且能获得准确的氮效率相关检测结果，能够显著提高检测效率，具有积极的应用意义。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例涉及一种检测玉米氮效率的方法，按以下步骤进行：

A、在低氮定位试验地设置正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地，将待检测的玉米品种分别在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地进行对比种植试验：

(一)、试验地要求

选择专门用于低氮定位试验的试验地，地势平坦，灌溉条件良好；试验地分为正常氮区和低氮胁迫区，且两区域临近；低氮胁迫区域要求常年不施或少施氮肥，氮素水平低，其它养分水平与正常氮区相当。

(二)、对比种植试验设计及田间管理、性状考察、产量标准等要求

(1)所有玉米品种采取随机排列，每个玉米品种单行种植，行长不低于3米，种植密度4500株/亩，正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地种植顺序相同，各三次重复。根据待测品种数量，每50份或100份设置一个常规对照品种(对照品种一般为优良的杂交种或自交系，产量高、相对稳定；可采用当地对照品种或试验上常用的品种作为常规对照品种)。

(2)田间管理：两试验地采取相同播种量和相同的田间管理措施，在同一天内完成包括播种、浇水、除草、中耕、培土、病虫害防治，收获等；播种前两试验地均一次性施入基肥，基肥不施氮肥，磷钾肥的施用量参照大田生产，分别为100kg P₂O₅/公顷和100kg K₂O/公顷；大喇叭口期(即从拔节到抽雄所经历的时期)，正常氮区试验地追施尿素，施用量为纯氮225kg/公顷，低氮胁迫区试验地不追施尿素。

(3)需记录的性状：

散粉期：全区50％以上的植株雄穗散粉的日期；

吐丝期：全区50％以上的植株雌穗花丝露出苞叶的日期。

(4)产量计量标准：种植区籽粒收获时，将收获的全部果穗风干后脱粒称重，即为籽粒产量，以籽粒产量除以收获株数，计算得到单株平均产量，以单株平均产量代表玉米品种的产量。

(三)、正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标

由对比种植试验结果即两试验地的种植产量和农业性状，得到正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标；

所述正常氮条件指标为在正常氮区试验地种植得到的指标，包括待检测玉米品种在正常氮条件下的产量GY_N，所有测试玉米品种在正常氮条件下的平均产量待检测玉米品种在正常氮条件下散粉期与吐丝期的时间间隔天数ASI_N；

所述低氮胁迫条件指标为在低氮胁迫区试验地种植得到的指标，包括待检测玉米品种在低氮胁迫条件下的产量GY_L，所有测试品种在低氮胁迫条件下的平均产量待检测玉米品种在低氮胁迫条件下的散粉期与吐丝期的时间间隔天数ASI_L。

B、由正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标得出待检测玉米品种的氮效率指标：

所述氮效率指标包括低氮胁迫强度、耐低氮系数、氮敏感系数、相对氮效率指数、相对耐低氮指数、雌雄间隔天数差值；各指标的定义如下：

(1)低氮胁迫强度：

低氮胁迫强度，即所有检测玉米品种在低氮胁迫条件下与在正常条件下的平均减产幅度，数值处于0～1之间，越接近1，胁迫强度越大；越接近0，胁迫强度越小；同时，参考常规对照品种的正常氮条件产量和氮胁迫条件产量的变异幅度，以检测试验地土壤肥力的均一性和试验处理的一致性，判断检测结果的有效性；所述常规对照品种一般为优良的杂交种或自交系，产量高、相对稳定；若在同一条件下，产量变异幅度大，说明土壤肥力不均或处理不一致，此情况下种植结果无效；

(2)耐低氮系数：

NLC＝GY_L/GY_N，即低氮胁迫条件下与正常条件下产量比值，数值处于0～1之间，越接近1，耐低氮能力越强；越接近0，耐低氮能力越弱。

所有玉米品种的平均耐低氮能力。

(3)氮敏感系数

NSI＝1-GY_L/GY_N，即低氮胁迫条件下与正常条件下产量减产比例，数值处于0～1之间，越接近1，对氮越敏感；越接近0，对氮越不敏感。

(4)相对氮效率指数

低氮生产力，即低氮胁迫条件下的产量与低氮胁迫条件下平均产量的比值，体现玉米品种低氮条件下的产量优势，数值越大，产量优势越强；数值越小，产量优势越差；

产量潜力，即以1为基准，加上正常和低氮胁迫条件下的产量差值与正常条件下平均产量的比值，体现氮充分相对于氮不足下的优势，数值越大，优势越强；数值越小，优势越弱；

氮效率指数，即低氮生产力与产量潜力的乘积，体现氮不足和氮充分条件下的产量的综合效应；

所有玉米品种的平均氮效率指数；

相对氮效率指数

(5)相对耐低氮指数

NRI＝NEI*N_LC，耐低氮指数，即氮效率指数与耐低氮强度的乘积，体现综合氮效率下的抗低氮风险的能力；

所有玉米品种的平均耐低氮指数；

相对耐低氮指数

(6)雌雄间隔天数差值

ASI_D＝ASI_L-ASI_N，即散粉期与吐丝期的时间间隔天数，数值越大，表示低氮胁迫对雌雄器官影响的差异越大，雌雄花期不育可能性越大。

按照上述氮效率指标的定义，根据步骤A获得的正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标，计算得到氮效率指标的数值。

C、将氮效率指标按照如下表所示的评价规则确定待检测玉米品种的耐低氮能力和氮效率结果；

根据上表制定的评价规则，由通过对比种植试验获得的氮效率指标，确定待检测玉米品种的耐低氮能力等级和氮效率等级，用于该玉米品种的后续指导种植等应用，以利于提高玉米作物高产的同时降低土壤、水源的氮污染，提高经济价值。

实施例二

本实施例涉及经由本发明的检测方法检测得到的一些自交系玉米品种的氮效率评价结果，实验数据如下表所示：

由上表结果可见，低氮胁迫强度表示所有检测的玉米自交系品种在低氮胁迫条件下平均减产39％。

两种氮条件下，产量越高，氮敏感性系数越小，氮效率或耐低氮等级越强。对照Z58是优良的玉米自交系品种，多方研究表明Z58属于氮高效耐低氮自交系，本发明的检测方法得出的Z58的氮效率或耐低氮等级为极强(HR)，可见检测结果准确。

自交系BD13-0727的相对耐低氮指数为2.06，但ASID为4，说明低氮胁迫导致雌雄花期不协调，故氮效率或耐低氮等级降一级，由极强(HR)降为强(R)。

综上所述，本发明的检测方法，只需将待检测的玉米品种在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地进行对比种植试验，获得种植产量和农艺性状，由种植产量得到常规氮效率，并结合农艺性状ASI_D(雌雄间隔天数差值)，按照特定的评价规则，获得准确的氮效率相关检测结果，该检测方法不需涉及复杂的生理生化指标测定分析，极大简化了工作流程，能够显著提高检测效率，具有积极的应用意义。

Claims (5)

1.一种检测玉米氮效率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、在低氮定位试验地设置相临近的正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地，将待检测的玉米品种同时以相同播种量和相同田间管理措施在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地进行对比种植试验，得到正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标；

所述正常氮条件指标包括在正常氮区试验地种植得到的待检测玉米品种的正常氮条件产量，所有测试玉米品种的正常氮条件平均产量，待检测玉米品种的正常氮条件的散粉期与吐丝期时间间隔天数；

所述低氮胁迫条件指标包括在低氮胁迫区试验地种植得到的待检测玉米品种的低氮胁迫条件产量，所有测试品种的低氮胁迫条件平均产量，待检测玉米品种的低氮胁迫条件的散粉期与吐丝期时间间隔天数；

B、由所述正常氮条件指标和低氮胁迫条件指标得出待检测玉米品种的氮效率指标，所述氮效率指标包括低氮胁迫强度、耐低氮系数、氮敏感系数、相对氮效率指数、相对耐低氮指数、雌雄间隔天数差值；

C、将氮效率指标按照评价规则确定待检测玉米品种的耐低氮能力和氮效率结果；

所述评价规则包括：在由低氮胁迫强度确定检测结果有效后，以耐低氮系数或氮敏感系数评价耐低氮能力等级；以相对氮效率指数或相对耐低氮指数，结合雌雄间隔天数差值评价氮效率等级。

2.根据权利要求1所述的检测玉米氮效率的方法，其特征在于：所述正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地的肥料管理如下：

播种前两试验地均一次性施入基肥，基肥不施氮肥，磷钾肥的施用量分别为100kgP₂O₅/公顷和100kg K₂O/公顷；大喇叭口期，正常氮区试验地追施尿素，施用量为纯氮225kg/公顷，低氮胁迫区试验地不追施尿素。

3.根据权利要求1所述的检测玉米氮效率的方法，其特征在于：所述对比种植试验的种植条件为：

每个玉米品种单行种植，行长不低于3米，种植密度4500株/亩，正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地种植顺序相同，每个玉米品种各三次重复，每50份或100份设置一个常规对照品种。

4.根据权利要求1所述的检测玉米氮效率的方法，其特征在于，所述对比种植试验中产量计量标准为：

收获时，每行从第三株开始，到倒数第三株为止，将收获的全部果穗风干后脱粒称重，即为籽粒产量，以籽粒产量除以收获株数，计算得到单株平均产量，以单株平均产量代表玉米品种的产量。

5.根据权利要求1所述的检测玉米氮效率的方法，其特征在于，所述评价规则包括：

(1)低氮胁迫强度，数值处于0～1之间，越接近1，胁迫强度越大；越接近0，胁迫强度越小；同时，参考常规对照品种的正常氮条件产量和氮胁迫条件产量的变异幅度，以检测试验地土壤肥力的均一性和试验处理的一致性，判断检测结果的有效性；

(2-1)耐低氮系数，数值处于0～1之间，将数值划分为(0.90～1.00)、(0.75～0.89)、(0.50～0.74)、(0.25～0.49)、(0.00～0.24)五个等级，与其对应的耐低氮能力等级分别为极强、强、中等、弱、极弱；

(2-2)氮敏感系数，数值处于0～1之间，将数值划分为(0.00～0.10)、(0.11～0.25)、(0.26～0.50)、(0.51～0.75)、(0.76～1.00)五个等级，与其对应的耐低氮能力分别为极强、强、中等、弱、极弱；

(3)相对氮效率指数或相对耐低氮指数，将数值划分为(≥1.30)、(1.10～1.29)、(0.90～1.09)、(0.70～0.89)、(≤0.69)五个等级，当同一玉米品种在正常氮区试验地和低氮胁迫区试验地的雌雄间隔天数差值不大于3，与其对应的氮效率等级分别为极强、强、中等、弱、极弱；当雌雄间隔天数差值大于3，将与雌雄间隔天数差值不大于3对应的氮效率等级相应降低一级。