高密度背景下不同杂优模式玉米冠层结构及光合氮效率研究

【摘要】：【研究背景】玉米持续增产是保障中国粮食安全的关键,增密是提高玉米单产的有效途径。构建合理的冠层结构,有利于提高密植群体的光能截获率和光合速率,实现作物高产。但在追求玉米高产过程中,增加种植密度以及大量的氮肥投入造成群体内部郁闭,叶片早衰、光合速率下降等诸多问题,不利于密植群体良好冠层的构建和光能高效利用。因此,研究不同优势杂交种春玉米冠层叶面积、植株形态特征和氮素分布对光合氮利用效率及其对产量的影响,揭示优化冠层结构促进密植高产的形成机制具有重要的意义。【材料与方法】本文以不同杂优模式代表性品种郑单958(ZD958)和先玉335似Y335)为试验材料,分别于2014和2015年设置5个氮肥水平(0kghm~(-2)(N_0)、100 kg hm~(-2)(N_1)、200 kg hm~(-2)(N_2)、300kg hm~(-2)(N_3)和400 kg hm~(-2)(N_4)),研究不同施肥量对不同优势杂交种密植群体冠层结构、光照、氮素分布和利用特征及其产量的影响。【结果与分析】两品种夏玉米在施氮量200或300kg.ha~(-1)冠层具有较高的茎叶夹角、叶向值和叶面积指数(LAI),XY335上层叶向值较ZD958高18.42%,而中下层较ZD958低16.43%和27.11%,N3处理LAI后期衰减提前,尤其是中下部叶片。冠层的光截获率随施氮量增加而提高并在300kg.ha~(-1)时最高,主要是增加了中上层叶片的光截获量;当施氮量为200kg.ha~(-1)时XY335光能利用效率最高为1.08 g·MJ~(-1),而ZD958在施氮量为300kg.ha~(-1)时最高为1.05g.MJ~(-1),低氮处理中ZD958光能利用率更高。叶片含氮量随着施氮量的增加而增加,XY335的氮含量呈"前慢后快"的趋势降低,而ZD958吐丝后期逐渐降低且趋势较缓;N2水平各层叶片的光合氮利用效率(PNUE)最高,XY335上层PNUE平均较ZD958高12.52%,中层较ZD958低3.61%,下层较ZD958低31.79%。灌浆期的PAR截获率、光能利用率和光合氮利用效率与产量呈显著的正相关关系。【结论】通过不同优势杂交种夏玉米密植群体改变冠层结构而提高冠层光截获量,不同施氮量的调控叶片氮分布,有利于提高光能利用率和光合氮利用效率,进而提高玉米籽粒产量。