不同种植密度条件下玉米生长发育对光照强度的响应

不同种植密度条件下玉米生长发育对光照强度的响应

光照条件是影响玉米生产的一个重要因素。我国西部地区光照资源优于东部,而玉米的种植密度和产量也普遍高于东部。

本论文的目的是探明不同生态区玉米产量、产量构成因素、干物质积累、叶面积动态变化与分布对光资源的响应,分析光资源与玉米高产群体的区域配置原理,建立不同生态区玉米高产群体的定量设计方法,确立高产群体的动态指标,构建适应不同区域光照条件的玉米高产群体。本研究分为三个层次。

第一层次是从2009-2015年间,在全国九个省（自治区的）28个试验点安排密度试验。分析不同地区最佳种植密度与最适叶面积指数和累积光辐射之间的关系,研究影响玉米生长的关键气象因子,为不同地区玉米的合理种植提供参考;第二层次,在新疆奇台、宁夏银川和吉林公主岭开展联网试验,三个地点统一种植密度,提供充分水肥条件,分析不同生态区玉米在理想条件下的最佳种植密度及其对应的LAI、干物质生产与转移等与气象因子之间的关系;第三层次,为了深入研究光因子对玉米生长影响的机理,构建合理的玉米群体结构。

2015年和2016年,在新疆奇台和宁夏银川安排遮荫试验。深入分析不同光照条件下玉米群体的光分布特征、叶面积动态变化、干物质的积累特征和产量及其构成因素的变化规律。

主要结论如下:1光辐射与不同生态区玉米最佳种植密度的匹配关系以玉米生育期内累积辐射达到1300MJ m^-2（近似值）为节点,不同地区玉米最佳种植密度和LAI对光辐射的响应呈现为两种不同的模式。大于1300MJ

m^-2（近似值）地区,最佳密度和光辐射、及最适LAI与光辐射的关系分别用公式y=0.19x-186.13(x>=1303.4MJ m^-2)和

y=0.012x-10.6(x>=1290MJ m^-2)表示;小于1300MJ

m^-2（近似值）地区分别用y=64.8和y=8.72-0.003x(x<1290MJ m^-2)表示。

以上公式反映不同地区最佳种植密度和光辐射符合线性加平台关系即当玉米生育期内的累积光辐射小于1300MJ m^-2时,最佳种植密度几乎不变,而当累积光辐射大于1300MJ m^-2时最佳种植密度随辐射增加而显著增加;在光资源相对不足地区(小于1290MJ m^-2)最适LAI与光辐射呈负相关,而在光资源充足地区(大于1290MJ m^-2)二者呈正相关。以上公式经过验证是可靠的,可为我国玉米的合理种植提供参考。

经测算我国目前玉米种植区密度还有提高空间,但是光资源不同地区应采用不同增密增产措施。2气象条件对不同地区玉米最佳种植密度的影响气象因子显著影响玉米生长发育。

通过产量与气象因子间的相关性分析可知,玉米籽粒产量与生育期内的累积光辐射（r=0.93）、昼夜温差（r=0.96）和生育期天数（r=0.96）都显著正相关。奇台、银川和公主岭三个地点的气候条件不同因此其最佳种植密度也不同。

这三个地点的最佳种植密度分别为,12、10.5和7.5×10⁴株/公顷。而其对应的最适LAI在吐丝期和成熟期分别为

8.94,4.27;7.5,1.85;6.18,1.67。

3遮荫对玉米产量和干物质生产的影响总体上遮荫后玉米产量下降,不同品种不同地点间表现有差异。在奇台,低遮荫水平（遮荫15%）条件下,先玉335（XY335）三个密度（12、10.5、7.5×10⁴株/公顷）的产量与对照相比没有显著差异;郑单958（ZD958）在低密度（7.5×10⁴株/公顷）

处理下产量与对照相比没有显著差异,其余遮荫处理与对照相比均显著下降。

在银川,各遮荫处理产量均显著低于对照。遮荫主要是通过影响穗粒数和穗数来影响玉米产量,对千粒重的影响较小。

就产量水平而言,XY335更加耐阴。遮荫影响玉米干物质积累与分配。

群体总干物质积累量,遮荫15%与对照相比差异不显著,但均显著高于遮荫30%和50%处理。玉米生育后期干物质积累及其占总干物质的比重不同遮荫处理间均表现为随遮荫程度的增加显著降低。

在遮荫50%处理下,收获指数相比其他处理显著下降。XY335与ZD958总体变化趋势相似。

4遮荫对玉米群体光氮分布的影响群体LAI随遮荫程度的增加而减小,下部叶片表现更为突出。遮荫处理后ZD958LAI最大值的出现层次相比对照有所下降。

群体LAI的改变会影响冠层光分布。与吐丝期相比,灌浆期群体上部光截获率增大。

在12×10⁴株/公顷处理中,相较于对照,遮荫50%处理的最大光截获层次升高。在吐丝期,玉米冠层中部和上部的比叶氮显著大于下部的。

每个层次的比叶氮均随密度的增加而减小。这与光在冠层中的分配是相对应的。

成熟期冠层比叶氮与吐丝期相比有所下降。同一密度,不同遮荫处理间比较,冠层中部和上部比叶氮没有显著差异,但是随遮荫程度的增大,下部比叶氮显著降低;籽粒氮素含量随遮荫程度的增大而降低,但是,籽粒氮浓度却表现出相反的趋势。

5遮荫对玉米穗位叶生理特性的影响光照强度的改变会引起玉米穗位叶净

光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、气孔导度（Gs）和胞间CO₂浓度（Ci）的变化。同一密度,不同遮荫水平间比较,Pn、E、Gs随遮荫程度的增大而降低。

不同密度,相同遮荫水平间比较,密度高的遮荫处理相比对照下降幅度更大。同一密度不同遮荫水平间比较,穗位叶的Ci随遮荫程度的增加而升高。

两品种间比较,ZD958气体交换参数对光照强度改变的反应更敏感。遮荫后玉米穗位叶SOD、POD、CAT活性与对照相比呈下降趋势,MDA含量表现为随遮荫程度增加而增加的趋势。