种植密度对玉米生长发育及产量的影响研究进展

作者:未知

  摘要    通过对国内外相关研究成果进行分析和整理,对种植密度与玉米生长发育、籽粒产量的关系进行归纳和总结。从玉米株型、株高、穗位、茎粗等方面归纳了种植密度对玉米性状选择和植株生长发育的影响;从产量构成因子及籽粒品质等方面总结了种植密度与玉米产量的关系。最后对未来我国玉米密植研究发展进行了展望,指出我国不同玉米产区应结合生产实际,采用适宜当地玉米生产的种植密度。
  关键词    玉米;种植密度;生长发育;产量
  中图分类号    S513        文献标识码    A
  文章编号   1007-5739(2020)03-0025-01
  开放科学(资源服务)标识码(OSID)
  Research  Progress  on  Effect  of  Planting  Density  on  Growth,Development  and  Yield  of  Maize
  JIANG Yu-peng 1,2    QIAN Chun-rong 2 *    JIANG Yu-bo 2    YU Yang 2    LI Liang 2    LV Guo-yi 2
  (1 Heilongjiang Agricultural Engineering Vocational College,Harbin Heilongjiang 150088; 2 Institute of Crop Cultivation and Tillage,
  Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences)
  Abstract    Through the analysis and collation of the relevant research results at home and abroad,the relationship between planting density and maize growth,development and yield was summarized.The effect of planting density on character selection,growth and development of maize was summarized from the aspects of plant type,plant height,ear height and stem diameter,and the relationship between planting density and maize yield was summarized from the aspects of yield components and grain quality.Finally,this paper prospected the research on close planting of maize in China in the future,and pointed out that the suitable planting density for local maize production should adopted according to the production practice in different maize planting density in China.
  Key words    maize;planting density;growth and development;yield
  玉米是我国年产量最高的粮食作物,在农业生产中具有重要的地位,是保障国家粮食安全的重要战略资源。我国是全球范围内玉米生产面积最大的国家,但单位面积的产量却低于美国等国家。为了提高玉米单位面积产量、进一步缩小与美国等国家的单产差距,适度提升种植密度已经成为实现玉米增产和农民增收的重要途径。目前,国内外多位学者已经在玉米种植密度与生长发育及产量的关系等方面进行了系统深入的研究,通过对相关研究进行梳理,可为未来我国玉米耐密研究的发展提供一定的参考。
  1    种植密度对玉米生理特征的影响
  玉米株型是指雄穗体积、叶片在植株上的垂直排列、植株高度、叶片大小及叶片着生角度等。株型影响玉米群体内光的分布,尤其是地上部群体结构的生长动态。因此,株型是影响玉米群体生长发育的重要因素。自Donald正式提出理想株型(ideal-type)的概念以来,各国学者将玉米植株划分成3种不同的株型,分别是平展型、中间型和紧凑型[1]。紧凑型品种根系发达、茎秆硬度高,有良好的倒伏和倒折抗性[2]。不同株型的玉米品种对应不同的适宜种植密度。一般情况下,平展型玉米品种随着种植密度的增加,在玉米生育后期单株的光照条件逐渐恶化,从而对产量造成影响;相比较而言,紧凑型的玉米品种植株干物质积累和整体的光合速率随着密度的提高而提高,对光能的利用效率相对更高[3]。因此,部分研究人员认为,紧凑型玉米适宜高密度种植,高种植密度有利于提升光合作用效率,进而提高玉米产量。王  珍等[4]指出,种植密度增加,叶夹角角度降低、透光率升高、玉米可以接收到更多的阳光照射。刘建栋等[5]研究指出,作物株型会对群体内光能分布产生影响,进而影响作物光合作用速率。随着我国玉米种植密度的增加,生产中紧凑型品种的应用比例也呈现上升趋势[6-9]。有学者研究表明,玉米的株高与产量显著相关[10-11],随着植株高度增加,玉米产量也随之提高。然而,陈玉水等[12]研究指出,株高增长易导致植株重心提升,增加玉米的倒伏率。张泽民等[13]研究指出,玉米植株穗位/株高越低,重心越低,光能利用率随之提升;同时,玉米倒伏率也会随之降低。此外,种植密度对玉米的秃尖率、空秆率、倒伏率和倒折率也产生一定影响。随着种植密度的增加,玉米植株秃尖率和空秆率呈现出上升趋势[14-15]。玉米倒伏是因外界原因引起茎秆倒伏、倒折状态的现象,研究表明,倒伏使玉米减产15%~25%。部分学者对玉米倒伏的种类进行划分,指出玉米倒伏的3种类型,即茎折、根倒及根茎复合倒[16]。种植密度在一定程度上影響玉米抗倒伏性和产量,王宁堂[17]认为,玉米种植密度过大,株高增加,穗位升高,抗倒性下降,易出现倒折或倒伏现象。玉米的抗倒伏能力与其种植密度成负相关,杨锦越等[18]通过对20个玉米品种在种植密度5.25万株/hm2和6.75万株/hm2下进行试验得出,随着种植密度的不断增加,各试验品种的倒伏率和倒折率都呈现出不同程度的上升。因此,在玉米生产过程中,应根据不同的种植条件,选择适宜的玉米品种,综合考虑种植密度与株型、株高、穗位、抗逆性等因素,合理提升玉米的种植密度,对光、热、水等自然资源充分利用可以进一步提升玉米的产量[19]。   2    种植密度对玉米产量的影响
  种植密度通过影响玉米群体内的光照、温度、CO2浓度、风速等因素以及土壤微生物活动,最终对玉米产量造成影响。合理密植是玉米优质高效生产的重要措施,部分学者对玉米籽粒产量与玉米种植密度之间的关系进行了研究,慕瑞瑞等[20]选取大丰30和先玉698等玉米品种分别在5个不同种植密度下进行试验,得出种植密度对试验品种的产量及其构成因子有显著影响,产量、百粒重等随种植密度的增加呈现先增后减的变化趋势。郭书磊等[21]选择ZD133等玉米品种在2个种植密度下研究玉米穗位变化与倒伏率的关系认为,应根据品种的耐密特性合理密植,过高的种植密度会导致穗位高度增加、提升玉米的倒伏率,从而降低产量。这与赵化春等[22]的试验结果相符,玉米群体的产量随密度的增加呈现出先增后减的变化趋势。
  穗粒数与玉米种植密度成负相关,在密度、施肥品种等因素中,密度对玉米产量影响最显著[23]。在适度密植的条件下,玉米群体的生长更加协调合理,植株个体的生产潜力高、更有利于产量提升[24-25]。李  洪等[26]利用11个玉米品种在60 000株/hm2密度下种植,通过试验数据分析表明,千粒重、出籽率、行粒数和产量之间呈现出显著的正相关性;千粒重和出籽率成显著负相关。王鹏文[27]对紧凑型玉米的淀粉含量研究表明,在种植密度5万、6万、7万、8万株/hm2的条件下,玉米籽粒的淀粉含量表现为先减后增的趋势。关义新等[28]研究结果显示,玉米单株产量、千粒重与种植密度成负相关,籽粒淀粉含量与种植密度成正相关。许崇香等[29]选用四早11等4个玉米品种分别在4个种植密度下种植,分别测定百粒重等数据,结果表明,种植密度增加对百粒重、籽粒大小等产生负效应,认为种植密度应选取所种植的玉米品种适宜种植密度的下限进行种植。宋云峰等[30]对高淀粉玉米品种的种植密度研究结果表明,随着密度的增加,籽粒的外部特征变化并不明显,通过对比不同密度条件下玉米籽粒的大小、颜色以及饱满度,得出较低的種植密度更有利于籽粒品质的提升。
  3    展望
  国内外学者已经对种植密度与玉米株型等生长发育指标和产量构成因子等产量指标的关系进行了深入系统的研究。整体而言,合理密植有利于玉米产量的提升,但会对群体中植株个体产量和个体品质造成一定的影响。
  因此,在未来的研究工作中,应根据不同地区生产实际,因地制宜地研究适宜当地玉米生产种植密度,对进一步提升玉米的产量和种植效率以及保障国家的粮食安全做出相应的贡献。
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