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本研究聚焦于氮肥深施对玉米光合特性和籽粒灌浆的影响，通过田间试验发现深施氮肥可显著改善玉米后期光合性能，延缓叶片衰老，进而提高籽粒产量，为优化氮肥管理提供了科学依据
随着全球人口增长，提高农业生产效率成为亟待解决的问题。玉米作为主要粮食作物之一，其产量提升对粮食安全意义重大。然而，传统氮肥施用方式存在氮肥利用率低、环境污染等问题。为解决这一难题，山东农业大学的研究人员开展了关于氮肥深施对玉米光合性能及产量影响的研究，取得了突破性进展，研究成果发表于《BMC Plant Biology》。
研究背景与意义
玉米是全球重要的粮食作物，其产量的高低直接关系到粮食安全。随着全球人口的不断增长，预计到2050年，全球粮食需求将增加近50%。为了满足这一需求，提高玉米产量成为农业科学研究的重要课题。氮肥是提高玉米产量的关键因素之一，但传统氮肥施用方式存在诸多问题，如氮肥利用率低、土壤酸化、环境污染等。因此，探索更高效的氮肥施用方法，对于提高玉米产量和实现农业可持续发展具有重要意义。
研究方法
研究人员采用田间试验的方式，设置了不同的氮肥施用量（225 kg ha-1、191.25 kg ha-1、157.5 kg ha-1）和施用深度（5 cm和15 cm）处理。通过测量玉米的生长参数、光合能力、叶片超微结构、抗氧化系统以及籽粒灌浆特性等指标，分析了深施氮肥对玉米生长和产量的影响。
研究结果
深施氮肥对光合性能的影响
研究发现，与传统5 cm施氮相比，15 cm深施氮肥能够显著提高玉米的叶面积指数（LAI）和叶面积持续时间（LAD），尤其是在减少氮肥施用量15%的情况下，深施氮肥的处理在生长后期的叶面积指数比传统施氮处理高出6.0%，叶面积持续时间也显著增加。此外，深施氮肥还显著提高了叶片的叶绿素含量和光合速率（Pn），在减少氮肥施用量15%的处理中，深施氮肥使叶片的叶绿素含量在生长后期提高了20.7%，光合速率提高了7.8%。这表明深施氮肥能够改善玉米的光合性能，提高光能利用效率。
深施氮肥对叶片超微结构和抗氧化系统的影响
研究人员通过透射电子显微镜观察了玉米叶片的超微结构，发现深施氮肥能够增加叶绿体数量，改善叶绿体的超微结构。在减少氮肥施用量15%的处理中，深施氮肥使叶绿体数量增加了28.0%，尽管叶绿体的大小有所减小，但其形态更接近健康叶绿体的标准形状。此外，深施氮肥还显著提高了叶片中抗氧化酶（如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT））的活性，降低了丙二醛（MDA）的含量，表明深施氮肥能够增强叶片的抗氧化能力，延缓叶片衰老。
深施氮肥对籽粒灌浆和产量的影响
深施氮肥显著提高了玉米的籽粒灌浆速率和产量。在减少氮肥施用量15%的处理中，深施氮肥使籽粒达到最大灌浆速率的重量（Wmax）提高了2.7%，最大灌浆速率（Rmax）和平均灌浆速率（Rm）也有所增加。此外，深施氮肥还延长了籽粒的活性灌浆期（P）和有效灌浆期（t），从而提高了籽粒产量。在2017年和2018年的试验中，深施氮肥的处理分别比传统施氮处理增产2.4%和5.3%。
研究结论与讨论
本研究得出的结论是，深施氮肥能够通过改善玉米的光合性能和延缓叶片衰老，提高籽粒灌浆速率和产量。这一策略不仅能够提高氮肥利用率，减少环境污染，还为玉米高产栽培提供了新的思路。然而，深施氮肥需要一定的机械化设备支持，增加了农业生产成本。因此，未来需要进一步研究如何降低深施氮肥的成本，使其更易于被农民接受和应用。此外，不同地区的土壤条件和气候环境对氮肥深施的效果可能存在差异，因此需要根据当地实际情况进行优化调整，以实现最佳的产量和经济效益。
