氮高效高产玉米品种筛选技术规程

1T/JLTRXHXXXX—XXXX氮高效高产玉米品种鉴定技术规程本标准规定了氮高效高产玉米品种筛选技术的相关术语和定义、正常氮和低氮处理下的氮肥施用量设置、玉米收获、氮高效高产指数计算、氮高效高产玉米鉴定标准等。本规程适用于田间大规模氮高效高产玉米品种鉴定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB4404.1粮食作物种子第1部分：禾谷类NY/T496肥料合理使用准则DB22/T2923玉米全程机械化秸秆覆盖还田保护性耕作技术规范DB22/T735玉米优质高产综合生产技术规程DB22/T2073玉米施肥技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1氮高效高产玉米品种（Nitrogen-efficientandhigh-yieldingmaizevarieties）在较低和较高氮肥投入下均能收获较高籽粒产量的玉米品种。3.2减产幅度（Grainyieldreduction）所有参试玉米品种在低氮投入下的籽粒产量相较于正常氮投入条件下的平均减产情况。3.3耐低氮指数（Lownitrogentoleranceindex）表征某一参试玉米品种耐低氮胁迫能力的参数。3.4高产指数（Highyieldindex）表征某一参试玉米品种在高氮或正常氮肥投入下的高产潜力的参数。3.5氮高效高产指数（Nitrogen-EfficientandHigh-Yieldingindex）氮高效高产指数是表征某一玉米品种的氮高产高效指数能力的参数。3.6玉米籽粒产量（Maizegrainyield）指单位面积内玉米籽粒收获时的干重（国标14%含水量），通常以kg/ha或t/ha表示。4技术程序4.1参试玉米品种选择4.1.1品种选择选择适宜当地气候条件的主推玉米品种，数量不少于20个，其中将我国近年来推广面积最大的品T/JLTRXHXXXX—XXXX2种或已知的氮高效高产品种设置为对照品种，种子质量应符合GB4404.1的规定。4.1.2种子选择应符合DB22/T735的规定。4.2实验设置4.2.1试验地选择标准选择土壤肥力均匀、氮素供应水平低（不施氮肥显著减产）的地块，建议提前两年在不施肥条件下种植作物，耗竭地力。4.2.2氮肥处理设置设置正常氮肥施用量和低氮肥施用量两个氮肥处理。正常氮处理选择当地推荐的高产玉米氮肥施用量，低氮处理的施氮量根据参试地块的土壤氮素含量确定，要求在该低氮处理下玉米籽粒产量减产幅度应达到20%-30%。磷肥和钾肥的用量均依照当地推荐施用量使用。氮磷钾肥全部作为基肥一次性施用。施肥技术要求应符合NY/T496、DB22/T2073的规定。4.2.3播种密度播种技术应符合DB22/T2923的规定，且采用当地推荐的最优播种密度。4.2.4田间管理田间管理参照DB22/T735的要求进行。4.3玉米籽粒产量测定按农业部玉米测产方法进行。4.4氮高效高产玉米品种鉴定相关指数计算4.4.1耐低氮指数计算耐低氮指数计算公式为：待鉴定品种的耐低氮指数=该品种在低氮处理下的籽粒产量/正常氮处理下的籽粒产量。4.4.2高产指数计算高产指数计算公式为：待鉴定品种的高产指数=该品种在正常施氮处理下的籽粒产量/所有品种中的最高籽粒产量。4.4.3氮高效高产指数计算氮高效高产指数计算公式为：待鉴定玉米品种的氮高效高产指数=1/3×耐低氮指数+2/3×高产指数。利用公式计算出所有待测玉米品种的氮高效高产指数。4.5氮高效高产玉米品种的筛选标准标准一：氮高效高产指数高于对照品种则鉴定为氮高效高产玉米品种。标准二：以氮高效高产指数大于0.87为标准，大于0.87的品种鉴定为氮高效高产玉米品种。上述两条标准满足一条即可。T/JLTRXHXXXX—XXXX35技术要求5.1实验地和氮肥处理设置选择土地平整，肥力均匀的地块作为实验地；根据所选地块往年的产量设置氮肥处理。5.2氮高效高产指数计算计算氮高效高产指数之前须计算低氮处理相较于高氮处理的平均减产幅度，平均减产幅度在20%-30%时方可计算氮高效高产指数。T/JLTRXHXXXX—XXXX4（规范性）范例5（资料性）范例附件2吉林省土壤学会团体标准编制说明内容及格式要求《氮高效高产玉米品种鉴定技术规程》编制说明一、工作简况（一）任务来源任务来源：“氮高效高产玉米品种鉴定技术规程”的研究来源于十四五国家重点研发计划“中低产田作物耐瘠抗逆品种精准鉴定与综合利用”。（二）起草单位、协作单位起草单位：中国农业大学、吉林省农业科学研究院。协作单位：青岛农业大学、西北农林科技大学。二、制（修）订标准的必要性和目的玉米作为我国第一大粮食作物，在保障国家粮食安全和饲料供应中占据战略地位。然而，玉米生产高度依赖氮肥，近年来每年氮肥施用量超过千万吨，但氮肥利用率平均仅为30%-40%，远低于国际先进水平。过量施氮不仅增加了生产成本，更导致了严重的环境污染，包括水体富营养化、土壤酸化以及温室气体排放等突出问题。面对资源约束日益趋紧、耕地质量退化严重、农产品需求刚性增长的国际国内形势，如何在不增加甚至减少氮肥用量的情况下维持甚至提高玉米产量，成为我国农业可持续发展面临的核心挑战。其中，鉴定和推广氮高效高产玉米品种是破解这一困境的关键举措，通过氮高效高产玉米品种鉴定实现"减氮增产"目标，对保障国家粮食安全、促进农业绿色转型具有重要意义。近年来，玉米氮素高效利用一直是重要的研究方向，国内外研究也在玉米氮素高效利用机制解析方面进行了较为深入的探索。不过，以往研究多聚焦于单一的氮高效或高产特性，对于如何综合考量玉米品种在氮素利用和产量形成上的协同表现，缺乏一个统一且科学的评价指标。而氮高效高产指数的提出，正是为了填补这一空白。它能够将玉米品种对氮素的吸收、转运、利用效率，与最终的产量形成进行系统整合与量化评估，从而更精准地鉴定出那些既能高效利用氮素，又能实现高产的玉米品种。三、主要起草过程（一）预研阶段在预研阶段，围绕“氮高效高产玉米品种鉴定技术规程”，首先拟定标准内容提要，明确需涵盖氮高效玉米品种的筛选指标、筛选流程、试验方法等核心内容。确定制定标准的原则为科学性、实用性、规范性，依据则是国内外相关玉米氮效率研究成果、玉米种植生产实际需求以及现有农业标准体系。同时，开展必要性论证，当前农业生产中，氮肥过量施用问题突出，既增加成本又污染环境，鉴定氮高效高产玉米品种，可推动玉米生产向节本、环保、高产方向发展，意义重大；可行性论证方面，已有较多关于玉米氮效率的基础研究，且具备相应的试验设备与技术条件，能够支撑标准的制定。（二）立项阶段进行了立项申请，详细阐述了制定“氮高效高产玉米品种鉴定技术规程”对玉米产业发展的重要性，包括助力化肥减量增效、保障玉米产量稳定等。随后组织相关专家开展论证，专家们从技术可行性、产业需求度等方面进行研讨，一致认为该标准的制定十分必要且可行，同意立项。（三）起草阶段起草组成员为中国农业大学资源与环境学院米国华教授、陈范骏教授、胡文朗博士、沙野博士后，吉林省农业科学院农业资源与环境研究所蔡红光研究员、青岛农业大学资源与环境学院陈延玲教授、西北农林科技大学农学院刘建超讲师。起草人中，米国华教授全面负责氮高效高产玉米品种筛选方法的提出、实验设计以及标准文本编写，胡文朗博士研究生主要负责田间实验验证、文献数据整合分析以及标准文本起草，蔡红光研究员主要负责田间实验实施与标准文本的起草，沙野博士后主要负责田间实验指导，陈范骏教授、陈延玲教授和刘建超讲师负责为技术规程的应用提供意见与建议。起草组拟定了详细的工作计划，明确各阶段任务及时间节点。开展调查研究，广泛收集不同地区玉米品种的氮效率表现、种植管理模式等资料，同时查阅大量国内外文献，借鉴先进的筛选技术与方法。安排试验验证项目，选取不同生态区的代表性地块，设置不同氮肥梯度试验，对多个玉米品种的氮吸收利用效率、产量等指标进行测定，为标准内容提供试验数据支撑。（四）征求意见阶段起草组通过网络平台、邮件、会议等多种方式，向农业科研机构、种子企业、农业技术推广部门等征求意见。共收到多条意见反馈，其中涉及筛选指标合理性、试验方法可操作性等方面。对这些意见进行了认真梳理与分析，逐一反馈处理情况，采纳合理意见对标准内容进行了修改完善。（五）送审阶段将经过征求意见修改后的标准送审稿及相关材料，提交给吉林省土壤学会组织的专家评审委员会（六）报批阶段根据专家评审委员会的评审意见，对标准进行最终修改完善，形成报批稿，按规定程序报相关部门审批发布。四、制定标准的原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系（一）编制原则本规程依据《中华人民共和国标准法》进行编制，遵循“科学性、统一性、协调性、适用性、一致性和规范性”原则，并结合试验分析、国内外相关标准以及近几年来形成的成熟技术和最新成果制定了本规程。（二）编制依据本规程在编制过程中参考并引用了多项行业及地方标准，以确保技术要求的科学性、可操作性和与现有标准体系的衔接。这些引用文件涵盖了玉米种植过程中品种选择、肥料施用、田间管理等方面的技术内容，为本规程在玉米耕、种、管、收等环节提供了重要的科学技术支撑。主要引用文件如下：GB4404.1粮食作物种子第1部分：禾谷类NY/T496肥料合理使用准则DB22/T2923玉米全程机械化秸秆覆盖还田保护性耕作技术规范DB22/T735玉米优质高产综合生产技术规程DB22/T2073玉米施肥技术规程（三）与有关的现行法律、法规和强制性（国家、行业、地方）标准的关系本规范符合现行的法律、法规要求，经联网查询未发现与本规范有冲突、矛盾和相关的强制性（国家、行业、地方）标准。五、主要条款的说明，主要技术指标、参数、试验验证的论述（一）标准名称氮高效高产玉米品种鉴定技术规程（二）标准结构（1）试验方法品种选择：根据当地主推品种选择不少于20个玉米品种，建议将已知的氮高效高产玉米品种纳入鉴定实验作为对照品种。试验地选择：建议选择地块平整、土壤肥力均匀的试验地，在进行实验之前做两年地力耗竭措施（不施肥种植避免长期高水平施肥导致的低氮减产效果不明显。高、低氮肥设置：将当地氮肥推荐施用量设置为高氮处理；在高氮处理的基础上依据减产幅度20%-30%设置低氮处理。其他事项：磷、钾肥用量参照当地推荐施用量并与氮肥一起作为基肥一次性施肥施入土壤。参照DB22/T735标准对实验种的玉米种植进行耕作、播种以及管理等工作。籽粒产量测定：玉米籽粒达到生理成熟之后，收获小区中间两行玉米，全部脱粒称重测产。籽粒产量按籽粒含水量14%进行换算，单位为kg/ha。（2）筛选指标计算公式耐低氮指数=待鉴定品种的低氮籽粒产量/鉴定品种的高氮籽粒产量高产指数=待鉴定品种的高氮籽粒产量/全部品种在高氮下的最高籽粒产量氮高效高产指数=1/3*耐低氮指数+2/3*高产指数（3）筛选标准标准一：氮高效高产指数高于对照品种则鉴定为氮高效高产玉米品种。标准二：以氮高效高产指数大于0.87为标准，大于0.87的品种鉴定为氮高效高产玉米品种。上述两条标准满足一条即可。（三）标准主要内容说明编制原则，确定主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）的论据。氮高效高产指数的建立及实验验证1、实验设计2023-2024年于吉林省长春市公主岭市中国农业大学实验基地进行了两年大规模氮高效高产玉米品种鉴定的田间实验。为了低氮处理能达到一定的减产效果，于实验前在所选实验地进行了两年的消耗地力措施（不施肥种植）。氮肥处理设置：根据当地推荐施肥设置正常氮肥施用量为200kg/ha（记作N200低氮肥施用量为处理为60kg/ha（记作N60磷、钾肥施用量均为75kg/ha；氮磷钾肥的种类为尿素、过磷酸钙、硫酸钾，三种单质肥料混合后作为底肥基施。参试玉米品种选择：根据东北地区主推品种以及国家主推品种选择了60个参试玉米品种，其中将郑单958作为对照品种。每个品种均设置了3个小区重复，共计360个小区，每个小区面积为25.2m2。播种密度根据当地推荐设置为65000株/公顷。2、测定项目与方法玉米籽粒达到生理成熟之后，收获小区中间两行玉米，全部脱粒称重测产。籽粒产量按籽粒含水量14%进行换算，单位为kg/ha。根据N60和N200处理下的籽粒产量分别计算耐低氮指数、高产指数，计算公式如下：耐低氮指数=待测品种的N60籽粒产量/待测品种的N200籽粒产量高产指数=待测品种的N200籽粒产量/60个品种在N200下的最高籽粒产量3、结果与分析2023-2024参试玉米品种的籽粒产量、耐低氮指数以及高产指数如表1所示，2023年60个玉米品种在N60处理下的平均籽粒产量为11500kg/ha，在N200处理下的平均籽粒产量为14198kg/ha，平均减产幅度为19%；60个玉米品种的平均耐低氮指数为0.81，平均高产指数为0.85。如表2所示，2024年60个玉米品种在N60处理下的平均籽粒产量为9934kg/ha，在N200处理下的平均籽粒产量为13759kg/ha，平均减产幅度为27.8%；60个玉米品种的平均耐低氮指数为0.72，平均高产指数为0.87。表1：2023年60个玉米的籽粒产量、耐低氮指数以及高产指数N60N200N60N200京农科737NK815京农科728表2：2024年60个玉米的籽粒产量、耐低氮指数以及高产指数N60N200N60N200NK815籽粒产量与耐低氮指数、高产指数的相关关系2023-2024年60个玉米品种在N60下籽粒产量与耐低氮指数、高产指数的相关性如图1（a-d）所示。籽粒产量与耐低氮指数呈现显著正相关，两年的相关系数分别为0.67和0.74，而籽粒产量与高产指数没有显著的相关性。2023-2024年60个玉米品种在N200下籽粒产量与耐低氮指数、高产指数的相关性如图1（e-h）所示。籽粒产量与耐低氮指数没有显著的相关性，而籽粒产量与高产指数呈现显著正相关，两年相关系数均为1。综上，利用耐低氮指数和高产指数筛选高产品种均有一定的局限性，耐低指数能筛选低氮处理下的高产品种，而不能有效筛选正常氮处理下的高产品种，而高产指数与之相反。因此，本规程结合两种指数筛选氮高效高产玉米品种。图1N60、N200处理下籽粒产量与耐低氮指数、高产指数的相关关系注：图a-d为2023-2024年N60处理下籽粒产量与耐低氮指数、高产指数的相关关系；图e-h为2023-2024年N200处理下籽粒产量与耐低氮指数、高产指数的相关关系。氮高效高产指数公式的建立为了筛选在低氮和正常氮处理下均能高产的玉米品种，本研究融合了耐低氮指数和高产指数的特点，采用权重分配的方法，建立了氮高效高产指数并定义其公式为：氮高效高产指数=a*耐低氮指数+b*高产指数，其中a，b均在0~1区间内，为确定系数a、b的取值，本研究分析了系数a在0~1区间内取不同数值时，籽粒产量与氮高效高产指数的相关性。由图2（a，b）可知，在N60处理下，籽粒产量与氮高产高效指数的相关系数随着系数a的增加呈现先增加后减小的趋势；而在N200处理下，籽粒产量与氮高产高效指数的相关系数随着系数a的增加呈现减小的趋势。此外，两年结果显示N60和N200处理下相关性趋势线交点对应a值约为1/3，且交点处对应的相关系数均在0.82以上，表明当a为1/3、b为2/3时，氮高产高效指数均有较高的相关性。因此，确定氮高效高产指数公式中耐低氮指数权重系数a为1/3，b为2/3。图2系数a在不同取值下，籽粒产量与氮高效高产指数的相关性趋势注：氮高效高产指数=a*耐低氮指数+b*高产指数，其中a，b均在0-1区间内，且a+b=1；图中横轴为系数a的取值，系数a的步长为0.1；竖轴则为氮高效高产指数与籽粒产量相关系数，红色点线为N200，黑色点线为N60；其中图a是基于2023年数据，在a取不同值时，籽粒产量与氮高效高产指数的相关性；图a是基于2024年数据，在a取不同值时，籽粒产量与氮高效高产指数的相关性。2023-2024年参试玉米品种的氮高效高产指数2023-2024年所有参试玉米品种的氮高效高产指数如表3所示。在2023年中，若以典型的氮高效高产玉米品种郑单958为对照，可筛选出12个氮高效高产玉米品种；而在2024年中，以郑单958为对照，则可筛选出27个氮高效高产玉米品种，且郑单958在2023年间的氮高效高产指数为0.87，在2024年则为0.83。同一对照品种在不同的年份以及不同供试品种试验中，其氮高效高产指数也会有变化，因此，以大于对照品种的氮高效高产指数筛选品种可能缺乏一定的科学性，有必要整合以往筛选氮高效玉米品种的文献，进行大数据分析，探究氮高效高产指数的筛选标准以及适用范围。表3：2023-2024年参试玉米品种氮高效高产指数2023NK815NK815基于文献整合分析确立氮高效高产指数适用标准1、文献整合分析流程和WebofScience数据库中检索相关文献；要求文献中的实验玉米品种数量不小于10个，必须设置低氮和正常氮（或高氮）处理，有详细的籽粒产量数据，实验地点位于中国境内。根据要求检索到23篇相关文献符合要求。文献中相关实验分布在中国境内26个不同地点，经过分析整理后获取了1044组包含品种信息、两种氮处理下籽粒产量数据，且并计算了每组实验的耐氮指数、高产指数、氮高效高产指数和平均减产幅度。2、结果与分析氮高效高产指数筛选玉米品种的标准基于26组实验中不同玉米品种在低氮和高氮处理下的籽粒产量计算了氮高效高产指数，并以0.01为区间分析了氮高效高产指数在不同范围内对应的籽粒产量水平。如图3（a，b）所示，在低氮处理下，氮高效高产指数大于0.85时对应的75%以上玉米品种的籽粒产量高于平均籽粒产量；在高氮处理下，氮高效高产指数大于0.87时对应玉米品种的籽粒产量高于平均籽粒产量。因此，以氮高效高产指数大于0.87作为筛选标准。图3不同氮高效高产指数区间内的籽粒产量比较注：图中横轴为不同的氮高效高产指数的区间，竖轴为每个区间内对应的玉米籽粒产量；图a为低氮处理下各个氮高效高产指数区间内对应的籽粒产量；图b为高氮处理下各个氮高效高产指数区间内对应的籽粒产量。氮高效高产指数的适用范围基于26组实验中不同玉米品种在低氮和高氮处理下的籽粒产量计算了减产幅度。如图4所示，不同玉米品种的减产幅度和高产指数之间没有明显的相关关系，但与耐低氮指数的负相关系数为-0.8；值得注意的是，当减产幅度小于20%时，耐低氮指数出现大于1的点，表明试验中出现低氮处理下的籽粒高于高氮处理下的籽粒产量现象，不符合理论筛选标准，因此基于氮高效高产指数筛选玉米品种需控制减产幅度大于20%。图4不同玉米品种的减产幅度与高产指数、耐低氮指数的关系注：图a为不同减产幅度与其对应高产指数的相关关系；图b为不同减产幅度与其对应耐低氮指数的相关关系。此外，本研究分析了不同减产幅度区间内氮高效高产指数和籽粒产量的相关关系。如图5所示，减产幅度小于30%时，低氮和高氮处理下的籽粒产量与氮高效高产指数的相关系数均高于0.68；而当减产幅度大于30%时，低氮处理下籽粒产量与氮高效高产指数的相关性系数为0.22，没有显著的相关性。因此氮高效高产指数不适用于减产幅度大于30%以上的品种筛选实验。综上，氮高效高产指数的使用对减产幅度有范围限制，具体为低氮处理相较于高氮处理的籽粒产量减产幅度在20%-30%。图5不同减产幅度下，氮高效高产指数和籽粒产量的相关关系注：图a-d分别为4个不同减产幅度区间内低氮籽粒