不同栽培密度對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

摘要：栽培密度對(duì)玉米的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量構(gòu)成具有重要影響。本研究基于田間試驗(yàn)，分析不同密度條件下玉米的出苗、根系發(fā)育、光合作用及產(chǎn)量變化。研究結(jié)果表明，適宜密度可提高光合效率，優(yōu)化水肥利用，促進(jìn)籽粒灌漿，提升產(chǎn)量。密度過(guò)高易導(dǎo)致個(gè)體生長(zhǎng)受限，群體競(jìng)爭(zhēng)加劇，增加倒伏和病害風(fēng)險(xiǎn)；密度過(guò)低則群體產(chǎn)量受限，土地利用率降低。合理密植應(yīng)結(jié)合品種特性、環(huán)境條件和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，以優(yōu)化玉米生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。本研究為密度優(yōu)化提供理論依據(jù)，并為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：玉米；栽培密度；生長(zhǎng)發(fā)育；光合作用；產(chǎn)量構(gòu)成

玉米作為全球主要糧食作物，其產(chǎn)量受栽培密度直接影響。密度過(guò)高會(huì)加劇植株競(jìng)爭(zhēng)，降低光合能力和籽粒飽滿度；密度過(guò)低則導(dǎo)致土地利用率不足，群體產(chǎn)量受限。不同品種、生態(tài)條件和管理措施下，最佳密度存在顯著差異。隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，密度調(diào)控手段不斷進(jìn)步，但密度對(duì)玉米生理生態(tài)特性及產(chǎn)量構(gòu)成的具體影響仍需深入研究，以優(yōu)化栽培模式，提升玉米的穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性。

1 不同栽培密度對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響

1.1 對(duì)玉米出苗及初期生長(zhǎng)的影響

栽培密度直接決定玉米的出苗率和幼苗期生長(zhǎng)質(zhì)量，是玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。當(dāng)栽培密度為

4.5萬(wàn)株/hm2時(shí)，玉米出苗整齊度和幼苗生長(zhǎng)勢(shì)較佳，出苗率可達(dá)95%以上；而當(dāng)密度提高至7.5萬(wàn)株/hm2以上時(shí)，由于種子間距縮小，土壤水分和養(yǎng)分供應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，出苗率下降至85%左右，部分幼苗生長(zhǎng)受抑制，導(dǎo)致田間植株不均衡，出現(xiàn)大小苗現(xiàn)象。

低密度栽培下，幼苗個(gè)體生長(zhǎng)條件較好，根系發(fā)育較強(qiáng)，單株光照充足，有利于早期葉片擴(kuò)展和光合能力增強(qiáng)，但群體光合能力相對(duì)較低，整體光能利用率偏低[1]。高密度栽培雖然增加了單位面積的植株數(shù)量，但幼苗期個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng)壓力增大，影響植株均衡生長(zhǎng)，導(dǎo)致部分弱苗發(fā)育滯后，甚至可能因營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)不足而出現(xiàn)黃化、矮化現(xiàn)象。

1.2 對(duì)玉米根系發(fā)育的影響

根系發(fā)育是玉米吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，其生長(zhǎng)受栽培密度的顯著影響。在密度為5萬(wàn)株/hm2的條件下，玉米主根長(zhǎng)度可達(dá)35～45 cm，側(cè)根發(fā)育良好，根系總吸收面積較大，根毛密度較高，有助于提高水肥吸收能力。而當(dāng)密度提高至8萬(wàn)株/hm2以上時(shí)，植株根系生長(zhǎng)受到抑制，主根長(zhǎng)度縮短至30 cm以下，側(cè)根減少，導(dǎo)致土壤深層水分利用率降低，使植株更易受干旱脅迫影響。

低密度種植條件下，玉米根系競(jìng)爭(zhēng)壓力較小，根系伸展較為充分，植株對(duì)水分和礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收能力較強(qiáng)，抗逆性增強(qiáng)。但密度過(guò)低可能導(dǎo)致單位面積根系覆蓋度不足，使土壤部分區(qū)域養(yǎng)分利用不充分。高密度栽培下，根系生長(zhǎng)受到空間限制，植株根系相互纏繞，競(jìng)爭(zhēng)加劇，影響根系對(duì)水分和養(yǎng)分的高效吸收。此外，密度過(guò)高還會(huì)增加根腐病的發(fā)生概率，導(dǎo)致植株早衰。

1.3 對(duì)玉米光合作用及葉片生理的影響

光合作用是玉米積累干物質(zhì)的主要生理過(guò)程，栽培密度的變化直接影響葉片光能截獲能力和群體光合效率。在6萬(wàn)株/hm2密度條件下，玉米葉片光合速率可達(dá)18～20 μmoLCO2·m-2·s-1，光能利用率較高，有助于提高干物質(zhì)積累速率。而當(dāng)密度提高至8.5萬(wàn)株/hm2時(shí)，由于植株間葉片相互遮擋，群體下層葉片接受光照減少，光合速率降低至14 μmoLCO2·m-2·s-1以下，導(dǎo)致碳水化合物合成能力下降，最終影響籽粒灌漿和產(chǎn)量形成。

在低密度條件下，單株光照充足，葉面積指數(shù)（LAI）較低，單株光合速率高，但由于單位面積植株數(shù)量較少，整體群體光合能力較低[2]。高密度條件下，群體光合面積增大，但下部葉片因光照受限，光合速率下降，葉片易出現(xiàn)早衰現(xiàn)象。此外，高密度植株蒸騰作用增強(qiáng)，導(dǎo)致水分消耗增加，尤其在干旱環(huán)境下易加劇水分脅迫。

1.4 對(duì)玉米生殖生長(zhǎng)的影響

生殖生長(zhǎng)是玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵階段，栽培密度的變化對(duì)授粉、籽粒灌漿和干物質(zhì)分配均有顯著影響。在適宜密度（5.5萬(wàn)～6.5萬(wàn)株/hm2）下，玉米雄穗花粉量充足，授粉成功率可達(dá)92%以上，籽粒充實(shí)度高，千粒重保持在320 g左右。而在高密度（8萬(wàn)株/hm2

以上）條件下，由于植株間競(jìng)爭(zhēng)加劇，雌雄花期同步性下降，導(dǎo)致授粉效率降低，僅為80%左右，部分植株出現(xiàn)禿尖現(xiàn)象，影響穗粒數(shù)和產(chǎn)量。

高密度種植還會(huì)加劇營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致植株養(yǎng)分分配向莖稈和葉片傾斜，籽粒灌漿過(guò)程受阻，最終影響粒重。此外，在高密度栽培下，籽粒灌漿期的光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)能力降低，易導(dǎo)致籽粒充實(shí)不良，增加空秕率，使千粒重下降至280 g以下，影響玉米商品品質(zhì)。低密度種植雖然單株?duì)I養(yǎng)供應(yīng)充足，籽粒飽滿，但穗數(shù)減少，導(dǎo)致單位面積產(chǎn)量下降。

2 不同栽培密度對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

2.1 對(duì)玉米穗粒結(jié)構(gòu)的影響

玉米產(chǎn)量由穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和籽粒排列結(jié)構(gòu)共同決定，栽培密度的調(diào)整直接影響玉米的穗粒結(jié)構(gòu)。在密度較低的條件下（5萬(wàn)～5.5萬(wàn)株/hm2），玉米個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)壓力小，植株可獲得充足的養(yǎng)分供應(yīng)，穗長(zhǎng)通常可達(dá)18～22 cm，穗行數(shù)維持在14～16行，單穗籽粒數(shù)可達(dá)500～600粒，籽粒排列均勻，飽滿度較高，禿尖率低于5%。在中等密度（6.0萬(wàn)～6.5萬(wàn)株/hm2）下，玉米的穗粒結(jié)構(gòu)較為協(xié)調(diào)，既能保證穗粒數(shù)，又能維持一定的千粒重，穗行數(shù)一般在12～14行，單穗籽粒數(shù)維持在450～550粒之間。

當(dāng)密度提升至7.5萬(wàn)株/hm2以上時(shí)，植株之間的光照、水肥競(jìng)爭(zhēng)加劇，導(dǎo)致部分植株穗長(zhǎng)縮短至16 cm以下，穗行數(shù)減少至10～12行，單穗籽粒數(shù)下降至400～480粒。同時(shí)，高密度植株間的遮陰效應(yīng)影響雌穗的正常發(fā)育，使得部分籽粒灌漿不足，禿尖率顯著增加，可達(dá)15%～20%。部分植株甚至因授粉受阻或籽粒形成不良而出現(xiàn)“禿頂”現(xiàn)象，從而影響整體產(chǎn)量穩(wěn)定性[3]。

2.2 對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成的影響

玉米產(chǎn)量的形成依賴于穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重3大因素，栽培密度對(duì)其構(gòu)成比例起關(guān)鍵作用。在較低密度（5.0萬(wàn)株/hm2）下，玉米單株生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)明顯，植株光合作用能力強(qiáng)，籽粒灌漿充分，千粒重可達(dá)350 g左右，但由于單位面積穗數(shù)較少，總產(chǎn)量約為10.5～11 t/hm2。

在6.0萬(wàn)～6.5萬(wàn)株/hm2的密度，群體光能利用率較高，單株籽粒飽滿度較好，千粒重穩(wěn)定在320～340 g，最終實(shí)現(xiàn)單產(chǎn)提升，產(chǎn)量可達(dá)12～13 t/hm2。

當(dāng)密度進(jìn)一步提高至7.5萬(wàn)株/hm2及以上時(shí)，由于個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)激烈，穗粒數(shù)減少，千粒重下降至280～300 g，最終導(dǎo)致單位面積總產(chǎn)量反而下降。部分田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，高密度條件下的玉米總產(chǎn)量較6.5萬(wàn)株/hm2密度條件下降幅度可達(dá)5%～8%。過(guò)度密植導(dǎo)致的產(chǎn)量下降主要?dú)w因于群體密度增加帶來(lái)的個(gè)體生長(zhǎng)受限，導(dǎo)致籽粒干物質(zhì)積累不足。

2.3 對(duì)玉米群體生產(chǎn)效率的影響

群體生產(chǎn)效率是衡量玉米單位面積產(chǎn)量潛力的重要指標(biāo)，其主要取決于個(gè)體間的資源分配合理性和光合產(chǎn)能。密度較低（5萬(wàn)株/hm2）時(shí)，盡管單株生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)明顯，但由于單位面積植株數(shù)量較少，群體光合能力有限，導(dǎo)致整體生產(chǎn)效率相對(duì)較低。合理密植

（6.0萬(wàn)～6.5萬(wàn)株/hm2）能使群體光合面積達(dá)到最佳狀態(tài)，葉面積指數(shù)（LAI）保持在5.5～6.0，提高單位土地面積的干物質(zhì)積累速率，使光合生產(chǎn)率達(dá)到最大化。

密度過(guò)高（7.5萬(wàn)株/hm2以上）時(shí)，個(gè)體光能利用效率下降，群體光合產(chǎn)物分配不均衡。高密度種植條件下，下層葉片的凈光合速率可下降15%～20%，群體生產(chǎn)力受到抑制。此外，高密度下葉片的光合產(chǎn)物運(yùn)輸受到一定阻礙，部分碳水化合物未能有效轉(zhuǎn)運(yùn)至籽粒，影響籽粒的干物質(zhì)積累效率，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

2.4 對(duì)玉米干物質(zhì)積累與分配的影響

干物質(zhì)積累和分配決定了玉米的最終經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，其受栽培密度的影響較為顯著。在低密度（5.0萬(wàn)株/hm2）

條件下，玉米單株干物質(zhì)積累量較高，可達(dá)250 g/株以上，籽粒灌漿期的同化物轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)，籽粒灌漿速率較快。然而，由于群體數(shù)量較少，總干物質(zhì)積累量有限，導(dǎo)致單位面積產(chǎn)量無(wú)法達(dá)到最佳水平。在適宜密度（6.0萬(wàn)～6.5萬(wàn)株/hm2）下，單位面積內(nèi)的干物質(zhì)累積量最高，平均可達(dá)21～22 t/hm2，其中籽粒干物質(zhì)占比可達(dá)55%以上，有助于提高最終經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

密度過(guò)高（7.5萬(wàn)株/hm2及以上）時(shí)，植株個(gè)體干物質(zhì)積累量減少，莖稈和葉片競(jìng)爭(zhēng)光合產(chǎn)物的現(xiàn)象更加明顯，導(dǎo)致籽粒干物質(zhì)分配比例下降至50%以下。高密度植株的莖稈糖類物質(zhì)積累較多，但因群體光照不足，干物質(zhì)無(wú)法高效向籽粒運(yùn)輸，籽粒充實(shí)度下降。同時(shí)，高密度種植還可能增加植株早衰風(fēng)險(xiǎn)，籽粒成熟度降低，影響玉米的最終品質(zhì)。

3 栽培密度對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的優(yōu)化分析

3.1 確定最佳栽培密度

栽培密度的優(yōu)化需綜合考慮玉米品種特性、土壤條件、氣候環(huán)境及管理措施等因素。中等肥力土壤條件下，適宜密度為6.0萬(wàn)～6.5萬(wàn)株/hm2，此時(shí)玉米單株生長(zhǎng)良好，群體光能利用率最佳，籽粒產(chǎn)量可達(dá)12.5～13 t/hm2。緊湊型玉米品種因通風(fēng)透光性好，密度可增至7.0萬(wàn)株/hm2，而葉片開(kāi)展度大的品種應(yīng)控制在6.0萬(wàn)株/hm2以下。干旱半干旱地區(qū)適宜密度為5.0萬(wàn)～5.5萬(wàn)株/hm2，南方多雨地區(qū)則需降低密度以減少倒伏風(fēng)險(xiǎn)。寬窄行種植和機(jī)械化精量播種技術(shù)可提高密度控制的精確度[4]。

3.2 栽培密度與水肥管理的協(xié)同優(yōu)化

密度優(yōu)化需與水肥管理相結(jié)合，確保植株在高密度下獲得充足營(yíng)養(yǎng)。在6.0萬(wàn)～6.5萬(wàn)株/hm2密度下，玉米全生育期需氮肥225～250 kg/hm2、磷肥100～120 kg/hm2、鉀肥120～150 kg/hm2。高密度種植要求氮素供應(yīng)充足，否則易導(dǎo)致光合產(chǎn)能下降。氮肥施用量從180 kg/hm2增至240 kg/hm2時(shí)，群體葉面積指數(shù)可提高10%～15%，延緩葉片衰老，提升灌漿期光合能力。氮肥施用應(yīng)采取“前輕、中重、后補(bǔ)”策略，重點(diǎn)在拔節(jié)期和大喇叭口期施用。水分管理方面，適宜密度下結(jié)合滴灌補(bǔ)水技術(shù)可提高水分利用效率15%以上，灌漿期水肥一體化管理有助于改善籽粒充實(shí)度。

3.3 利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行密度調(diào)控

智能農(nóng)業(yè)技術(shù)為密度優(yōu)化提供了新手段。無(wú)人機(jī)遙感可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植株長(zhǎng)勢(shì)、葉面積指數(shù)和水分利用情況，結(jié)合作物模型分析，精準(zhǔn)評(píng)估不同密度下的生長(zhǎng)狀況。智能播種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)行距、株距的精準(zhǔn)控制，提高密度調(diào)節(jié)均勻性，減少田間缺苗和重苗現(xiàn)象。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的自動(dòng)駕駛播種機(jī)可將密度誤差控制在2%以內(nèi)，保證群體均衡生長(zhǎng)。精準(zhǔn)施肥系統(tǒng)可根據(jù)密度變化調(diào)整氮、磷、鉀供應(yīng)比例，提高肥料利用率。高密度（7.0萬(wàn)株/hm2）下，智能施肥系統(tǒng)通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)植株氮素需求，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)追肥量，避免氮素供應(yīng)不足，提高生長(zhǎng)穩(wěn)定性。

3.4 抗逆性與病蟲(chóng)害防治的優(yōu)化

高密度種植易增加病蟲(chóng)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，需結(jié)合抗逆性管理策略[5]。在6.5萬(wàn)株/hm2密度下，田間濕度增加10%以上，易導(dǎo)致葉斑病、莖腐病等病害。抗病品種的選擇至關(guān)重要，緊湊型、耐密性強(qiáng)的品種可減少病害發(fā)生率10%～15%。害蟲(chóng)防治方面，高密度種植易導(dǎo)致草地貪夜蛾、玉米螟等害蟲(chóng)密度增加，需采取綜合防控策略，如性誘劑、燈光誘捕和天敵釋放技術(shù)，蟲(chóng)害損失率可控制在5%以內(nèi)。密度優(yōu)化還需結(jié)合田間機(jī)械管理，減少因群體密閉造成的植株倒伏，提高機(jī)械收割適應(yīng)性。

4 結(jié)語(yǔ)

玉米栽培密度的優(yōu)化是提升產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵，需綜合考慮品種特性、土壤條件、氣候環(huán)境及管理技術(shù)。合理密植可協(xié)調(diào)個(gè)體與群體生長(zhǎng)關(guān)系，提高光合效率，優(yōu)化水肥利用，增強(qiáng)抗逆性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。密度過(guò)高或過(guò)低均可能導(dǎo)致產(chǎn)量下降或品質(zhì)劣化，需結(jié)合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整密度，確保最佳效益。智能化播種、精準(zhǔn)施肥和病蟲(chóng)害綜合防治等技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提升了密植栽培的科學(xué)性和可操作性。未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域性試驗(yàn)研究，適應(yīng)不同生態(tài)條件，提高玉米生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，為糧食安全和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供保障。

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