论文摘要
为明确夏玉米不同产量水平群体结构与功能并实现定量化设计。本研究以郑单958、浚单20和先玉335为试验材料,在河北廊坊和河南新乡于20092011年通过不同栽培管理措施(密度、耕作方式、施肥水平、收获期)构建不同产量水平群体,研究其产量性能参数变化规律及关键栽培措施的调控效应,以期为夏玉米合理群体结构的建立、群体功能的充分发挥和产量性能的定量设计提供理论依据。主要研究结果如下:(1)通过不同栽培管理模式培创的群体产量水平差异明显,OPT2(高产高效)栽培管理模式下的产量水平为10.40 t hm-211.46 t hm-2,FP(农民习惯)栽培管理模式下产量水平为7.88 t hm-28.57 t hm-2,OPT2栽培管理模式比FP栽培管理模式增产27.58%38.74%。产量水平处于10.40 t hm-211.46 t hm-2的群体产量性能结构性参数为,平均叶面积指数(MLAI)2.254.45,生育期天数(D)105113,收获穗数(EN)8.00穗m-29.06穗m-2,穗粒数(GN)373.49477.98,产量性能功能性参数为,平均净同化率(MNAR)3.79 g m-2 d-17.98 g m-2 d-1,收获指数(HI)0.500.55,千粒重(GW)313.75 g392.00 g。与产量水平处于7.88 t hm-28.57 t hm-2群体相比分别增加30.82%70.61%、、4.76%10.00%、45.23%77.70%、-2.94%-14.77%、-0.10%-31.26%、17.94%27.13%、2.55%10.52%。对产量的贡献率依次为35.92%、2.41%、26.27%、-2.21%、-3.30%、9.46%、1.49%,产量性能结构性参数和功能性参数间超量得失补偿是形成高产的主要机制。(2)通过分析产量性能结构性参数和功能性参数间相互作用关系,优化了产量性能结构性参数和功能性参数,定量化了产量性能结构性参数和功能性参数对产量形成的相对重要性。MNAR的籽粒数承载量、MLAIpost的产量承载量和MLAIpre的籽粒数承载量是衡量群体结构与功能优化的重要指标。在产量提升过程中MLAI、TGN、TDW、MNAR、HI、净同化率转运效率和开花后净同化率比值、单位MNAR粒数、单位MLAIpost产量和单位MLAIpre粒数对产量的正向决定作用依次为45.47%、90.14%、96.67%、62.44%、80.32%、45.29%、61.67%、52.74%、43.10%,TGN/MLAIpost和Y/MLAIpre对产量的负向决定作用依次为48.92%和41.33%。(3)深松耕作方式下产量增加8.96%11.22%,高密度群体下增产效应更加明显。主要表现为,条深松耕作方式明显改善了土壤物理性状和土壤质量含水量,为玉米出苗和生长发育提供良好的土壤环境;深松耕作方式与密度具有明显的正向互作效应,高密度群体下,深松耕作方式下群体MLAI、LAD、TDW、TGN显著增大,而MNAR差异不明显,单位开花前MLAI粒数、单位开花后MLAI产量和HI随密度增大而下降的速率显著降低。产量性能参数间的差异补偿是深松耕作方式下密植群体形成高产的主要机制。(4)以具有较高模拟精度的单株最大叶面积的“Reciprocal”模型,精确计算出获得最高产量的单株最大叶面积是单株最大叶面积潜力的0.60倍。以产量性能方程为基础,对超高产群体的穗粒数进行了定量化设计,实现了超高产群体的产量性能参数的定量设计。通过内蒙古超高产春玉米、山东超高产夏玉米、吉林超高产春玉米数据对模型进行验证,表明通过此模型可以精确定量设计超高产群体产量性能参数。
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