西北超高產(chǎn)(15 thm-2以上)春玉米群體結(jié)構(gòu)特征研究.pdf

1、開(kāi)展（超）高產(chǎn)突破研究與實(shí)踐是解決我國(guó)糧食安全問(wèn)題的根本途徑。近年來(lái)，我國(guó)玉米超高產(chǎn)實(shí)踐發(fā)展很快，產(chǎn)量達(dá)到15thm-2以上的超高產(chǎn)田頻頻出現(xiàn)，但是從這些超高產(chǎn)田的分布來(lái)看，同一地塊連續(xù)多年獲得超高產(chǎn)紀(jì)錄的現(xiàn)象并不多見(jiàn)，這說(shuō)明超高產(chǎn)玉米田的重復(fù)性比較差，主要原因是對(duì)15thm-2以上超高產(chǎn)玉米群體結(jié)構(gòu)特征的研究較少，為此本文系統(tǒng)的研究了西北超高產(chǎn)春玉米群體光分布、物質(zhì)生產(chǎn)、產(chǎn)量及其構(gòu)成的變化規(guī)律，并根據(jù)這些規(guī)律篩選出15thm-2以上超

2、高產(chǎn)春玉米群體結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)，這將為未來(lái)玉米的再高產(chǎn)、品種的選育、農(nóng)業(yè)措施的改進(jìn)和完善提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。
　　本研究分為兩部分：第一部分是在2011-2012年間，對(duì)寧夏同心，新疆博樂(lè)市哈日布呼鎮(zhèn)，新疆第四師71團(tuán)和新疆第六師奇臺(tái)農(nóng)場(chǎng)四個(gè)西北超高產(chǎn)春玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查研究，主要調(diào)查了10個(gè)現(xiàn)代玉米品種（耐密高產(chǎn)、種植面積廣）190塊玉米田的植株形態(tài)、產(chǎn)量及其構(gòu)成指標(biāo)以及整齊度，通過(guò)對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，明確了西北春玉米群體

3、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量及其構(gòu)成特征的變化規(guī)律，并找到了影響西北超高產(chǎn)春玉米產(chǎn)量形成的主要因子。第二部分試驗(yàn)，為了進(jìn)一步明確西北超高產(chǎn)春玉米的群體結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，本文針對(duì)影響西北超高產(chǎn)春玉米產(chǎn)量形成的主要因子種植密度設(shè)計(jì)了一個(gè)小區(qū)試驗(yàn)，主要通過(guò)選用大田調(diào)查中出現(xiàn)頻率最高的兩個(gè)玉米品種鄭單958和中單909作為研究材料，于2011-2013年間，在新疆第四師71團(tuán)和新疆第六師奇臺(tái)農(nóng)場(chǎng)設(shè)置12個(gè)種植密度，其密度范圍為1.5-18株 m-2，密度梯度為1.5

4、株 m-2，各處理間采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，主要對(duì)植株形態(tài)指標(biāo)、生育期、葉面積、冠層內(nèi)光分布、物質(zhì)生產(chǎn)、產(chǎn)量及其構(gòu)成等指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)查，進(jìn)一步分析了西北春玉米群體光分布特征、物質(zhì)積累特征、產(chǎn)量及其構(gòu)成特征的變化規(guī)律。通過(guò)大田調(diào)查試驗(yàn)和小區(qū)試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：
　　⑴西北超高產(chǎn)春玉米群體結(jié)構(gòu)變化規(guī)律：增密是西北春玉米田實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)的有效途徑，然而增密會(huì)影響玉米的群體和個(gè)體，植株單株葉面積、單株干物質(zhì)積累、穗粒數(shù)、千粒重、單穗粒重、收獲指數(shù)均會(huì)

5、表現(xiàn)出隨種植密度的增加，逐漸降低的趨勢(shì)；但是從群體的變化來(lái)看，增密可以顯著提高玉米群體葉面積、光截獲率、群體干物質(zhì)以及收獲穗數(shù)，進(jìn)而來(lái)補(bǔ)償單株因過(guò)密而造成的不利影響，但是這種補(bǔ)償是有一定范圍的，只有單株和群體達(dá)到一種平衡狀態(tài)才能有利于群體產(chǎn)量的提升，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)成熟期群體干物質(zhì)、收獲指數(shù)、群體產(chǎn)量對(duì)密度的響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行分析表明：當(dāng)密度在4.7–8.4株 m-2時(shí)，收獲指數(shù)不再隨著種植密度的增加而降低（處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)），而群體產(chǎn)量與成熟期

6、群體干物質(zhì)均與種植密度呈現(xiàn)極顯著的正向關(guān)，即群體產(chǎn)量的增加是增密后群體干物質(zhì)積累不斷增加的結(jié)果，因此該階段可以看作是現(xiàn)代玉米品種的密度依賴階段；當(dāng)密度在8.4-10.57株m-2范圍內(nèi)，群體產(chǎn)量隨著密度的增加而不再增加（處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)），而收獲指數(shù)與種植密度呈顯著的負(fù)相關(guān)，群體干物質(zhì)與種植密度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，即增密后收獲指數(shù)和群體干物質(zhì)積累量處于動(dòng)態(tài)平衡中，因此該階段可以看作是現(xiàn)代玉米品種的產(chǎn)量穩(wěn)定階段。
　?、苹谛^(qū)試驗(yàn)和

7、大田調(diào)查試驗(yàn)的群體結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，找到了15 t hm-2以上春玉米群體結(jié)構(gòu)特征值：即普通田塊要想獲得15 t hm-2以上的超高產(chǎn)，其種植密度需要保持在4.01-16.48株m-2范圍之內(nèi)（最適為10.29±3.68株m-2），其單穗粒數(shù)、千粒重以及單穗粒重不能少于356.7粒、291.63 g、和100.22 g；收獲時(shí)群體需要積累25.99 t hm-2以上的總干物質(zhì)，其中花前不能低于10.76 t hm-2，花后仍需要積累12.9

8、9-18.78 t hm-2，這就要求其花前單株葉面積不能少于6235.55 cm2，群體LAI不能低于5.75（最適6.7±0.22），光合勢(shì)積累量不能少于101.97（m2 d）m-2，收獲時(shí)單株葉面積維持在2224.87 cm2以上，成熟期群體LAI保持在1.36以上（最適2.8±0.7）花后光合勢(shì)積累應(yīng)在157.31（m2 d）m-2以上。
　　⑶西北超高產(chǎn)春玉米群體整齊度與種植密度以及群體整齊度與群體產(chǎn)量的關(guān)系：通過(guò)對(duì)植

9、株各農(nóng)藝參數(shù)的整齊度進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)群體整齊度與種植密度以及群體產(chǎn)量進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果表明，種植密度與植株各農(nóng)藝參數(shù)的整齊度（形態(tài)指標(biāo)整齊度及產(chǎn)量構(gòu)成因子整齊度）的關(guān)系均不顯著，但是穗位高整齊度和穗粒數(shù)整齊度與群體產(chǎn)量均呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)；對(duì)其進(jìn)一步分析表明，當(dāng)種植密度在6-8株 m-2以及種植大于13株 m-2范圍之內(nèi)，群體整齊度的大小與產(chǎn)量的高低沒(méi)有關(guān)系，但當(dāng)種植密度在8-13株 m-2范圍內(nèi)，穗粒數(shù)整齊度以及穗位高整齊度均與群體產(chǎn)

10、量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，即提高穗粒數(shù)整齊度與穗位高整齊度均能提高玉米的群體產(chǎn)量，但是考慮到玉米生長(zhǎng)的階段性以及大田調(diào)控的可操作性，選用穗位高整齊度可以作為衡量玉米群體整齊度的一個(gè)指標(biāo)。
　?、群侠順?gòu)建群體結(jié)構(gòu)的方法：通過(guò)對(duì)整個(gè)生育期內(nèi)光分布進(jìn)行分析，結(jié)果表明，各個(gè)密度條件下群體光截獲率均隨生育期的增加表現(xiàn)出先增加而后降低的趨勢(shì)，極值出現(xiàn)在吐絲期，其與生育期內(nèi)葉面積指數(shù)的變化趨勢(shì)是一致；通過(guò)對(duì)吐絲期不同層次高度的光分布進(jìn)行分析表明，在

11、吐絲期各個(gè)密度條件下，隨著冠層高度的不斷深入（由頂部到底部），其光截獲率均呈現(xiàn)出先增加而后降低的趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)吐絲期不同密度條件下最大光截獲率以及最大光截獲率出現(xiàn)的層次進(jìn)行比較結(jié)果表明，隨著密度的增加，無(wú)論是最大光截獲率還是最大光截獲率出現(xiàn)的層次分別由6.89％增加到22.9%和由120-150 cm層增加到210-240 cm層，兩者可分別用對(duì)數(shù)函數(shù)和直線方程來(lái)進(jìn)行擬合；進(jìn)一步對(duì)光在穗位層的分布進(jìn)行分析表明，隨種植密度的增加，穗位層光截

12、獲率與密度呈現(xiàn)二次函數(shù)關(guān)系，其最大光截獲率（21.2%）所對(duì)應(yīng)的最適種植密度為9.07株m-2；通過(guò)對(duì)不同密度條件下吐絲期群體冠層底部消光系數(shù)（K）進(jìn)行分析表明，K值隨密度的增加表現(xiàn)出直線降低的趨勢(shì)，在這種K值條件下，當(dāng)光截獲達(dá)到最適光截獲時(shí)（95%），根據(jù)比爾定律可以計(jì)算出其最適種植密度為9.78株 m-2；當(dāng)種植密度9.78株 m-2時(shí)，其穗位層的光截獲率為21%，這與穗位層的最大光截獲率（21.2%）之間沒(méi)有差異，因此這用這兩種方

13、法均可以找到群體最適種植密度；另外盡管所求的最適宜種植密度9.78株 m-2與9.07株 m-2，比10.57株 m-2（由種植密度與群體產(chǎn)量關(guān)系所求得的最高產(chǎn)量確定的）分別低8.08%和16.54%，但是考慮到計(jì)算時(shí)所用數(shù)據(jù)均為最大葉面積指數(shù)時(shí)的數(shù)據(jù)，其持續(xù)時(shí)間較短，因此，大田生產(chǎn)中用上述方法均可以用來(lái)確立合理的密度，但要想獲得較高的群體產(chǎn)量，需要在測(cè)定的基數(shù)值基礎(chǔ)之上分別增加8.08%和16.54%，進(jìn)而來(lái)構(gòu)建一個(gè)合理的群體冠層結(jié)構(gòu)