不同株高夏玉米品种密植高产的生理机制及其调控研究

In recent 10 years，total maize production has increased significantly in response to the increasing of the planting area, but there was no significant increasing on the per unit area yield of maize in China. It is the key measure to improve the yield potential of maize cultivars by increasing the plant density and the use efficiency of solar radiation and temperature. The short-stem maize varieties have been planted to get the high yield by increasing plant density in high production foundation activity in recent years. However, it is short of not only the short-stem maize varieties adapted to high plant population but also the production management theory and technique for high plant density in Huanghuaihai region. This study will be done in high yield field. Different plant height type varieties of summer maize are to be used for experimental materials. The experimental treatments include different plant densities and nitrogen application rates，and the isotope tracers of both 15N and 13C are to be used to explore the uptake and distribution characteristics of nitrogen and carbon in summer maize plants with different plant height.In a word, this study is to explore the colony structure and function of different plant height type varieties of summer maize, to study the uptake and distribution characteristics of nitrogen and carbon in summer maize plants, and to investigate effects and theory of the regulating by plant densities and nitrogen application rates.The expected results will be helpful for the breeding and agronomic management practices of summer maize with high yield and high efficiency.

近10年来，我国玉米总产量的增加主要依赖于种植面积的增加，而单产水平没有显著提高。增加种植密度、提高光温资源利用率、依靠群体发挥品种增产潜力是获得高产的重要途径。前人一般认为玉米株高越高，籽粒产量越高；但高秆品种不耐密植、易倒伏，稳产性差。另外，密植高产已经成为近几年玉米单产提高的重要措施，高产创建也证明矮秆品种通过合理密植可以创造高产。但是，目前黄淮海夏玉米生产中既缺少株高适中的耐密植高产品种，又缺乏密植高产的栽培理论与技术研究。本研究以高产夏玉米田为研究平台，选用不同株高夏玉米品种，通过种植密度和施氮量调控，利用13C和15N同位素标记技术，旨在研究探讨不同株高夏玉米品种的群体结构特征与功能，植株体内碳、氮素的吸收、运转和分配规律，以及种植密度和氮肥的调控作用与原理，探讨不同株高玉米品种密植高产的生理机制，为密植高产高效夏玉米的育种和栽培提供科学依据。

前人一般认为玉米株高越高，籽粒产量越高；但高秆品种不耐密植、易倒伏，稳产性差。另外，密植高产已经成为近几年玉米单产提高的重要措施，高产创建也证明矮秆品种通过合理密植可以创造高产。但是，目前黄淮海夏玉米生产中既缺少株高适中的耐密植高产品种，又缺乏密植高产的栽培理论与技术研究。本研究以高产夏玉米田为研究平台，选用不同株高夏玉米品种，通过种植密度和施氮量调控，利用13C 和15N 同位素标记技术，旨在研究探讨不同株高夏玉米品种的群体结构特征与功能，植株体内碳、氮素的吸收、运转和分配规律，以及种植密度和氮肥的调控作用与原理，探讨不同株高玉米品种密植高产的生理机制，为密植高产高效夏玉米的育种和栽培提供科学依据。主要研究结果：.1.不同株高夏玉米品种产量均可达到高产水平，产量均超过10000kg hm-2。随种植密度的增加，矮秆品种产量增幅最大，高秆品种的千粒重和穗粒数降幅高于矮秆品种。.2.随株高降低, 中、下部叶片的光合产物转移率相对提高, 而上部叶片的转移率有所下降, 高秆品种LD981 和XY335 上部叶片对籽粒的贡献率相对较高, 中矮秆品种DH661 和CS3 下部叶片对籽粒的贡献率相对较高。不同部位叶片在开花前后对籽粒贡献也不相同, 高秆品种LD981 和XY335 上部叶片开花后光合产物的转移率最高; 矮秆品种DH661 中部叶片开花前光合产物的转移率最高。.3.夏玉米吸收的氮素69.3-77.3%来自土壤, 22.7-30.7%来自肥料; 土壤氮和肥料氮收获指数分别为54.6%和57.5%。矮秆品种对20-40 cm 土层氮素回收率较高, 中、高秆品种对40-60 cm 土层氮素回收率较高。.4.82500株 hm-2条件下，DH661、ZD958和LD981的籽粒产量较67500株 hm-2分别提高5.0%、10.2%和12.5%；DH661、ZD958和LD981施氮处理的籽粒产量较不施氮的分别提高16.7%、9.2%和18.1%，施氮180和270 kg hm-2处理籽粒产量差异不显著。在密度67500 株 hm-2条件下，增施氮肥，矮秆和中秆品种的氮素转运效率和氮素转运贡献率显著降低，高秆品种的提高。82500 株 hm-2条件下增施氮肥，矮秆品种氮素转运效率和氮素转运贡献率显著降低，中秆和高秆品种的无显著变化。