了解和掌握玉米高產與養(yǎng)分高效的理論基礎，是實現(xiàn)玉米高產和養(yǎng)分資源高效利用的前提�！队衩赘弋a與養(yǎng)分高效的理論基礎》匯集了作者李春儉10多年來在玉米高產和養(yǎng)分高效利用方面的植株形態(tài)、生理和分子生物學研究及研究生培養(yǎng)所取得的新成果，分析了玉米高產與養(yǎng)分高效的影響因素，論述了玉米的生長發(fā)育規(guī)律和養(yǎng)分吸收規(guī)律、植株冠根關系、吐絲后光合產物運輸和養(yǎng)分吸收與分配、根系生長分布與土壤速效養(yǎng)分的關系、根系對氮磷脅迫的適應性反應及根系與土壤微生物的相互作用�！队衩赘弋a與養(yǎng)分高效的理論基礎》可供植物營養(yǎng)學、作物栽培學和作物育種學以及從事農業(yè)生產的科技工作者參考。
玉米是我國第一大糧食作物，在確保糧食安全與農民增收及農業(yè)生產結構性調整方面占有舉足輕重的地位，但長期以來面臨著高產與養(yǎng)分高效利用難以協(xié)同的問題。在集約化農業(yè)生產中，大量投入化肥盡管保障了糧食高產，但同時增加了農民的生產成本，降低了肥料利用率，并提高了環(huán)境污染的潛在風險。
優(yōu)良品種選育及相匹配的種植密度是玉米高產的關鍵。要實現(xiàn)養(yǎng)分高效利用，僅僅控制養(yǎng)分投入總量是不夠的，必須了解和掌握玉米的生長發(fā)育規(guī)律和養(yǎng)分吸收規(guī)律，實現(xiàn)養(yǎng)分在供應與需求二者在時間和空間上的匹配。盡管根系直接從土壤中吸收礦質養(yǎng)分，但根系生長和養(yǎng)分吸收量由地上部決定，并且地上部對根系生長和養(yǎng)分吸收的調控機制不同。根系生長不僅受養(yǎng)分供應量的影響，也能對養(yǎng)分在土壤空間中的分布差異做出響應。由于養(yǎng)分在土壤中分布的異質性，即使在充足甚至過量施肥的條件下，也會有部分根系生長在養(yǎng)分缺乏的環(huán)境中，根系能夠對異質性分布的土壤養(yǎng)分做出形態(tài)和生理適應性反應。土壤微生物會直接或間接地影響根系生長及土壤養(yǎng)分的有效性。由于遺傳的差異性，會導致同一植株上不同類型根系中的微生物群落結構明顯不同。玉米籽粒中的光合產物主要來自吐絲后葉片的光合作用，而籽粒中的礦質養(yǎng)分則有很大一部分是吐絲前吸收并儲存在營養(yǎng)器官、吐絲后通過活化和再轉移而來。營養(yǎng)器官中的養(yǎng)分轉移速率不僅影響籽粒中的養(yǎng)分含量，也決定著葉片的光合作用和根系的吸收活性。即使是綠熟型玉米品種，葉片持綠也是以充足的養(yǎng)分供應為前提的，缺氮導致營養(yǎng)器官中的養(yǎng)分提前轉移，葉片和根系提前衰老。與適量施肥條件下的高產相比，為維持甚至延長葉片綠色為目的的過量施肥不僅不能提高產量，反而會降低養(yǎng)分利用效率。這些研究成果與我國近期提出的到2020年實現(xiàn)農業(yè)生產化肥零增長計劃相契合，并為這一目標的實現(xiàn)提供了重要的理論支撐。
作者的研究團隊在上述方面連續(xù)十多年開展了持續(xù)性創(chuàng)新性研究，取得了豐碩成果，在多個國際主流期刊上發(fā)表了數(shù)十篇相關研究論文，并培養(yǎng)了數(shù)十名碩士和博士。本書內容即是對上述研究成果的系統(tǒng)總結和提煉。研究期間得到了國家973項目、國家自然科學基金面上項目和群體項目的資助，在此表示感謝。
本書共分7章，由李春儉負責全書的組稿和統(tǒng)稿。編寫分工具體如下：第1章由李春儉、彭云峰、于鵬、寧鵬、嚴云和王超編寫，李春儉負責串稿。第2章由彭云峰、馬瑋、牛君仿和尚愛新編寫，彭云峰負責串稿。第3章由閆慧峰、牛君仿、廖成松、寧鵬、李學賢、彭正萍和許良政編寫，閆慧峰負責串稿。第4章由寧鵬、廖成松、李學賢、彭云峰、王超和李颯編寫，寧鵬負責串稿。第5章由周亞平、彭云峰、寧鵬和馬瑋編寫，于鵬負責串稿。第6章由劉海濤、于鵬、張瑜和彭云峰編寫，劉海濤負責串稿。第7章由王超和于鵬編寫，于鵬負責串稿。
本書的出版，希望能夠對植物營養(yǎng)學、作物栽培學和作物育種學，以及從事農業(yè)生產的科技工作者有所啟發(fā)和幫助，以推動我國的玉米生產事業(yè)更好發(fā)展。盡管作者在本書的撰寫過程中盡了最大努力，但難免在內容、圖表和文字方面有欠妥之處，敬請讀者原諒。
李春儉，男，1957年生。1993年獲德國霍恩海姆大學博士學位。中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院教授，博士生導師。主講碩士研究生課程高級植物營養(yǎng)學和高級植物生理學。研究方向為植物營養(yǎng)生理，根系形態(tài)、生理與分子生物學，根際養(yǎng)分轉化與高效利用等。在烤煙及玉米養(yǎng)分高效利用和品質提升方面工作多年。主持兩項973項目課題及6項國家自然科學基金面上項目。獲國家自然科學二等獎、北京市科技進步二等獎、河北省自然科學獎和云南省科技進步三等獎各一項。發(fā)表學術論文100多篇，其中SCI論文70余篇，主編中英文著作5本，獲得國家發(fā)明專利1項。
第1章 玉米高產與養(yǎng)分高效的影響因素
1．1 品種更替
1．1．1 地上部變化
1．1．2 根系變化
1．1．3 國內外玉米品種根冠比及根系大小比較
1．2 種植密度
1．2．1 種植密度對群體產量的影響
1．2．2 種植密度對個體生長的影響
1．3 氮肥施用
1．3．1 不同供氮水平對產量的影響
1．3．2 植株和土壤臨界氮濃度
1．4 磷肥施用
參考文獻
第2章 玉米生長發(fā)育和養(yǎng)分吸收規(guī)律
2．1 地上部生長發(fā)育規(guī)律
2．1．1 干物質累積和葉面積變化
2．1．2 地上部養(yǎng)分累積變化
2．2 根系生長發(fā)育規(guī)律
2．2．1 節(jié)根發(fā)生及根長的變化規(guī)律
2．2．2 地上部與根系發(fā)生的同步性
2．2．3 根系在土壤中的空間分布
2．2．4 軸根與側根及根系的更新
2．3 玉米根分泌蛋白質組
2．3．1 玉米根系分泌蛋白質組鑒定
2．3．2 玉米根系分泌蛋白質組功能分類
2．3．3 玉米根系分泌蛋白代謝組分析
2．3．4 玉米根系分泌蛋白質組與擬南芥、油菜和豌豆根系分泌蛋白質組比較
2．3．5 玉米根系分泌蛋白質組結構分析
2．3．6 玉米根系分泌蛋白參與糖代謝及細胞壁功能
2．3．7 玉米根系分泌蛋白中抑制活性氧功能的蛋白
2．3．8 玉米根系分泌的抗脅迫蛋白
2．3．9 與植物養(yǎng)分吸收相關的蛋白
參考文獻
第3章 玉米冠根關系
3．1 地上部對根系生長和養(yǎng)分吸收的影響
3．1．1 葉片在玉米生長和氮素吸收中的作用
3．1．2 雌穗對玉米生長和養(yǎng)分吸收的影響
3．2 根系對地上部生長和養(yǎng)分吸收的影響
3．2．1 限根對地上部生長和養(yǎng)分吸收的影響
3．2．2 節(jié)根對地上部生長和養(yǎng)分吸收的影響
3．3 冠根間氮素循環(huán)
3．3．1 植物生長和氮素吸收
3．3．2 蒸騰量和水分利用效率
3．3．3 氮素在體內的分配和循環(huán)
3．4 冠根間磷素循環(huán)
3．5 木質部汁液蛋白組
參考文獻
第4章 吐絲后光合產物運輸和養(yǎng)分吸收與分配
4．1 氮對玉米花粉和雌穗發(fā)育的影響
4．1．1 低氮導致玉米花粉萌發(fā)率下降
4．1．2 低氮使花粉母細胞四分體中微核數(shù)量增加導致花粉萌發(fā)率下降
4．1．3 氮對玉米雌穗發(fā)育的重要作用
4．1．4 不同供氮水平對玉米抽雄前幼穗中蛋白質累積的影響
4．1．5 不同供氮水平對幼穗發(fā)育的多種代謝途徑影響
4．1．6 不同供氮水平引發(fā)的植物一般性脅迫響應機制
4．1．7 不同供氮水平對玉米抽雄前幼穗中激素代謝、穗發(fā)育及碳／氮代謝的影響
4．2 吐絲后光合作用及同化產物向籽粒運輸
4．2．1 吐絲后葉片光合作用的晝夜變化
4．2．2 吐絲后葉片碳水化合物積累的晝夜變化
4．2．3 缺氮對葉片中光合產物向淀粉和蔗糖分配及代謝的影響
4．2．4 缺氮對葉片中蔗糖輸出的影響
4．2．5 雌穗中碳水化合物的累積規(guī)律
4．2．6 莖注射蔗糖對缺氮玉米葉片與雌穗中碳水化合物積累的影響
4．3 吐絲后光合產物和養(yǎng)分的累積與分配
4．3．1 吐絲后光合產物的累積與分配
4．3．2 吐絲后氮磷鉀養(yǎng)分的累積與分配
4．4 吐絲后氮素向籽粒運輸
4．4．1 吐絲后葉片衰老與氮素轉移
4．4．2 吐絲后葉片中的主要含氮化合物變化
4．4．3 玉米吐絲后不同時間氮素吸收與轉移
4．4．4 氮素由穗軸向籽粒轉運
4．5 吐絲后磷向籽粒運輸
4．5．1 吐絲后營養(yǎng)器官中磷的再轉移
4．5．2 玉米籽粒中磷的累積
參考文獻
第5章 玉米根系生長分布與土壤速效養(yǎng)分的關系
5．1 田間根系研究方法
5．2 土壤中速效養(yǎng)分的變化
5．2．1 土壤中速效養(yǎng)分的測定方法
5．2．2 土壤浸提液與抽提液中速效氮磷鉀濃度比較
5．3 地上部氮磷鉀累積與根際養(yǎng)分耗竭
5．3．1 玉米地上部氮磷鉀累積規(guī)律
5．3．2 根際和非根際土壤中氮磷鉀濃度的動態(tài)變化
5．4 不同年代玉米根系空間分布差異與養(yǎng)分吸收的關系
5．4．1 不同年代玉米根系在土壤中的空間分布特征及差異
5．4．2 玉米根系空間分布與土壤氮磷鉀速效養(yǎng)分分布的關系
5．5 玉米根鞘形成與功能
5．5．1 植物根鞘的生理功能及生態(tài)意義
5．5．2 單子葉禾本科植物形成根鞘的普遍性
5．5．3 根鞘形成的可能機理
5．5．4 玉米生育期內根鞘的形成規(guī)律
5．5．5 玉米不同輪次節(jié)根的根鞘、根際和原土體土壤中無機氮濃度和微量元素濃度
5．5．6 根鞘形成對土壤粒徑分布和pH的影響
參考文獻
第6章 玉米根系對氮磷缺乏的適應性反應
6．1 根系皮層空腔形成
6．2 田間不同供氮水平對玉米根系根長和分布的影響
6．3 玉米根系對硝態(tài)氮非均勻分布的響應
6．3．1 玉米根系在生育后期仍然可以響應非均勻分布的硝酸鹽
6．3．2 不同根系類型響應非均勻分布硝酸鹽的形態(tài)可塑性差異
6．3．3 局部高濃度硝酸鹽誘導玉米吐絲期節(jié)根上側根起始的生理及分子機制
6．3．4 局部高濃度硝酸鹽誘導玉米不同類型根系側根起始機制的差異
6．4 根系對缺磷的形態(tài)和生理響應
6．4．1 玉米和豆科植物根系對缺磷的形態(tài)響應
6．4．2 玉米根系對缺磷的生理響應
參考文獻
第7章 根系與土壤微生物相互作用
7．1 叢枝菌根真菌對側根起始的影響
7．2 田間菌根真菌對玉米根系的侵染及受土層的影響
7．3 根系轉錄組與根中的真菌群落結構
7．4 土壤微生物對玉米生長及根系轉錄組的影響
參考文獻
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