作物杂志, 2026, 42(5): 213-221 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.05.025

生理生化·植物营养·栽培耕作

灌溉量、种植密度和品种对新疆膜下滴灌玉米产量和水分生产效率的影响

李浩晔,1,2, 翟娟1,2, 张园梦2, 薛军2,3, 明博2, 王克如2, 谢瑞芝2, 张国强,2, 李少昆,1,2

1 石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室, 832003, 新疆石河子

2 中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室, 100081, 北京

3 中国农业科学院西部农业研究中心, 831100, 新疆昌吉

Effects of Irrigation Amount, Planting Density, and Cultivar on Yield and Water Use Efficiency of Maize under Drip Irrigation with Plastic Mulching in Xinjiang

Li Haoye,1,2, Zhai Juan1,2, Zhang Yuanmeng2, Xue Jun2,3, Ming Bo2, Wang Keru2, Xie Ruizhi2, Zhang Guoqiang,2, Li Shaokun,1,2

1 College of Agriculture, Shihezi University / Key Laboratory of Oasis Eco-Agriculture of Xinjiang Production and Construction Corps, Shihezi 832003, Xinjiang, China

2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081, China

3 Western Agricultural Research Center, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Changji 831100, Xinjiang, China

通讯作者: 张国强,主要从事玉米高产栽培生理生态与资源高效利用研究,E-mail:zhangguoqiang@caas.cn;李少昆共同通信作者,主要从事玉米高产栽培生理生态与技术研究,E-mail:lishaokun@caas.cn

收稿日期: 2026-01-27   修回日期: 2026-05-27   网络出版日期: 2026-09-03

基金资助: 新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(2023B02040-1)
新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(2023B02040-2)
中国农业科学院重大科研任务(CAAS-ZDRW202004)

Received: 2026-01-27   Revised: 2026-05-27   Online: 2026-09-03

作者简介 About authors

李浩晔,主要从事作物高产生理生态研究,E-mail:lihaoye778@163.com

摘要

节水增粮是兼顾粮食安全与生态安全的重要路径。试验于2021-2022年在新疆奇台农场开展,设置5400(常规灌量,W3)、4800(W2)和4200 m3/hm2(W1)3个灌溉量,9.0×104(农户种植密度,D1)和12.0×104株/hm2(高产密度,D2)2个种植密度以及9个基因型玉米品种。研究灌溉量、种植密度和不同基因型品种对玉米物质生产、耐旱性、产量和灌溉水利用效率(IWUE)的影响。结果表明,W3处理的产量分别比W2和W1处理高0.68%~8.26%和8.29%~13.69%;D2处理的产量较D1提高了6.64%~11.18%;以不同灌溉量处理的基因型品种产量为分类依据,根据象限法分析了基因型品种的产量分布,将品种分为高产耐旱型(HD)、中产敏感型(LD)和高产敏感型(MD)。其中,HD产量较LD和MD分别高11.82%和6.47%,耐旱指数分别高11.53%和23.73%。HD的花后光合势、花后干物质积累、成熟期干物质积累、收获指数(HI)和IWUE均显著高于MD和LD。综上所述,在干旱区域限量灌溉的条件下,通过采用耐旱型高产玉米品种、合理增密、优化灌溉量并水肥一体化分次灌溉施肥,能够有效增加群体花后光合势和花后干物质积累量,提高HI,进而提高玉米的产量和水分生产效率。

关键词: 耐旱品种; 玉米; 产量; 灌溉量; 种植密度; 耐旱指数

Abstract

Saving water while increasing grain yield has become an important pathway to balance food security and ecological security. A field experiment was conducted at Qitai Farm in Xinjiang from 2021 to 2022. Three irrigation amounts were set: 5400 (conventional irrigation, W3), 4800 (W2), and 4200 m3/ha (W1), two planting densities: 9.0×104 (farmer’s practice, D1) and 12.0×104 plants/ha (high-yield density, D2), and nine maize genotypes were used in this study. The effects of irrigation amount, planting density, and different genotypes on dry matter production, drought tolerance, grain yield, and irrigation water use efficiency (IWUE) were investigated. Results showed that, compared with the W2 and W1 treatments, the yield under W3 was increased by 0.68%-8.26% and 8.29%-13.69%, respectively; yield under D2 treatment was 6.64%-11.18% higher than that under D1. Based on the yield of different genotypes under different irrigation treatments, quadrant analysis was used to analyze the yield distribution of the genotypes. The cultivars were classified into high-yield drought- tolerant (HD), medium-yield sensitive (LD), and high-yield sensitive (MD) types. Among them, the yield of HD was 11.82% and 6.47% higher than that of LD and MD, respectively, and the drought tolerance index was 11.53% and 23.73% higher, respectively. The post-flowering photosynthetic potential, post-flowering dry matter accumulation, dry matter accumulation at maturity, harvest index (HI), and IWUE of HD were all significantly higher than those of MD and LD. In conclusion, under limited irrigation conditions in arid regions, adopting drought-tolerant high-yield maize cultivars, reasonably increasing planting density, optimizing irrigation amount, and applying water and fertilizer in splits through integrated water and fertilizer management can effectively increase the population’s post-flowering photosynthetic potential and post-flowering dry matter accumulation, improve HI, and thereby enhance maize yield and water productivity.

Keywords: Drought-tolerant cultivars; Maize; Yield; Irrigation amount; Planting density; Drought tolerance index

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本文引用格式

李浩晔, 翟娟, 张园梦, 薛军, 明博, 王克如, 谢瑞芝, 张国强, 李少昆. 灌溉量、种植密度和品种对新疆膜下滴灌玉米产量和水分生产效率的影响. 作物杂志, 2026, 42(5): 213-221 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2026.05.025

Li Haoye, Zhai Juan, Zhang Yuanmeng, Xue Jun, Ming Bo, Wang Keru, Xie Ruizhi, Zhang Guoqiang, Li Shaokun. Effects of Irrigation Amount, Planting Density, and Cultivar on Yield and Water Use Efficiency of Maize under Drip Irrigation with Plastic Mulching in Xinjiang. Crops, 2026, 42(5): 213-221 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2026.05.025

水资源短缺是制约我国干旱和半干旱区域农业可持续发展的主要因素。近年来,随着全球气候变化的日益加剧,我国局部、区域性干旱灾害频频出现,严重威胁着国家粮食安全和生态安全[1]。研究[2]表明,干旱导致玉米平均年产量损失约为15%,玉米作为我国乃至全球第一大粮食作物,其高产稳产对保障粮食安全具有重要作用[3]。同时,水资源安全是粮食安全的基础。因此,提高农业水生产力是保障水资源安全和粮食安全的重要措施[4]。西北灌溉区作为我国典型的绿洲农业产区,气候干旱,水资源紧缺,如何在提高玉米产量的同时节约农业用水,已成为当前需要解决的关键问题。

品种、种植密度和水肥管理是影响玉米产量的主要栽培措施,综合的优化管理是实现产量和资源效率协同提高的关键[5]。玉米属于高光效和高产的粮食作物,灌溉是影响玉米生长的重要因素,过度灌溉或缺水均会不同程度地影响作物产量[6],而干旱对玉米的生长及产量的影响因玉米的耐旱能力而异[7]。在水分胁迫的情况下,耐旱品种的产量优势得以发挥,显著高于敏感的品种。此外,在一定的干旱环境下,耐旱品种的产量随着种植密度的增加而增加,所以耐旱品种的生物学潜力可以在高密度下表现出来,耐旱品种可以捕获到更多的土壤水分或消耗较少的水分以实现作物的高产,进而提高水分生产效率[8-9]。因此,采用耐旱或水分高效利用品种是实现玉米高产稳产的有效措施[10]。增加种植密度是提高玉米产量最直接有效的途径[11]。研究[12]表明,我国玉米种植密度提高25%,全国玉米总产量可提高5.59%,同时增加种植密度还可实现玉米产量和水分生产效率的协同提高。说明合理增密不仅是实现玉米增产的主要措施,更是提高资源利用效率的关键途径。此外,滴灌水肥一体化技术在提高作物产量和节水方面取得了显著的效果[13]。研究[14]表明,与传统畦灌相比,滴灌水肥一体化可以根据作物对水肥的需求,通过压力管道将水分和养分输送到作物根系附近,有效减少水分流失,进而提高水资源利用率,是获得作物高产和节水的有效途径。此外,优化滴灌量可以在不影响作物生长的前提下有效降低无效蒸腾,节约灌水进而提高水分生产能力[6,12]。因此,采用抗旱品种、合理增密并结合优化灌溉,是未来干旱、半干旱区节水增粮及农业绿色可持续发展的重要保障。

针对新疆干旱区域降水量不足、水资源短缺问题,前人多聚焦于工程节水灌溉、地膜覆盖、优化灌溉量和抗旱品种等单项措施与玉米生长发育关系的研究,而对玉米“基因型―种植密度―水分”协同调控生长与产量形成机制的研究较少,对玉米抗旱品种高产和水分高效利用的关注不足。因此,本研究分析不同水分处理对不同基因型玉米品种产量的影响以评估其抗旱性,阐明不同抗旱品种、种植密度和水分处理对产量和水分生产力的影响,以期为干旱、半干旱区抗旱玉米品种培育、鉴选以及提高产量和水分生产效率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

田间试验于2021-2022年在新疆奇台农场(44°12′ N,89°34′ E,海拔1020 m)开展。试验区域属于大陆性干旱气候,玉米生长季干旱少雨,日照充足,昼夜温差大。试验地块土壤属于砂壤土。2021和2022年玉米生育期降水量分别为124.0和91.5 mm,平均温度分别为18.1和17.2 ℃。2年玉米生长季节降水量和平均气温如图1所示。

图1

图1   2021-2022年玉米生长季节的降水量和平均气温

Fig.1   Precipitation and average temperature during the maize growing season in 2021-2022


1.2 试验设计

本研究采用裂区试验设计,灌溉处理为主区,种植密度为副区,不同基因型品种为副副区。灌溉量处理:常规灌溉(W3,5400 m3/hm2)、轻度水分胁迫(W2,4800 m3/hm2)和重度水分胁迫(W1,4200 m3/hm2);种植密度:9.0万(D1)和12.0万株/hm2(D2);2021年参试品种选用先玉335(XY335)、郑单958(ZD958)、新玉77(XY77)、MC670和新玉108(XY108);2022年选用先玉335、郑单958、新玉77、MC670、中单153(ZD153)、LPC137、隆平109(LP109)和中单8812(ZD8812)。播种后1 d统一滴450 m3/hm2的灌水进行滴水齐苗,为种子提供均匀一致的水分环境,以保证种子快速萌发,提高保苗率。播种后60 d不灌水,进行蹲苗锻炼。采用70 cm+40 cm的宽窄行种植模式,每个小区面积为66.0 m2(10.0 m×6.6 m),每个处理3次重复。2年均采用膜下滴灌系统,滴头间距为30 cm,滴头流量为3.0 L/h,滴灌带位于窄行中间,1管2行。灌水量由高精度精密水表(LXS-40F,宁波水表股份有限公司)严格控制。

2021和2022年试验均于4月11日播种,10月1日收获。播种后60 d开始水肥管理,W1、W2和W3单次灌水量分别为340.9、395.5和450.0 m3/hm2,灌水11次。根据产量目标,播种时各处理施入N60 kg/hm2、P 150 kg/hm2和K 120 kg/hm2,拔节后追施N 300 kg/hm2,分8~9次滴施;K 120 kg/hm2,分5~6次滴施。在玉米6展叶期叶面喷施胺鲜∙乙烯利600 mL/hm2控穗壮秆以防止倒伏,田间杂草和病虫害均得到有效控制。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 叶面积与光合势

于玉米抽雄期(VT)和生理成熟期(R6)在每个小区选择植株长势相对均匀一致、叶片无病斑和破损的植株进行测定,3次重复。采用长宽系数法测量叶面积,根据以下公式计算叶面积指数(LAI)和光合势(LAD)。

叶面积(cm2)=叶长(cm)×叶宽(cm)×0.75;

LAI=(单株叶面积m2×单位面积的植株数)/单位面积(m2);

LAD(m2∙d/m2)=(某阶段起始叶面积指数+该阶段结束叶面积指数)/2×间隔时间。

1.3.2 干物质积累量和收获指数

在VT和R6期进行取样,每个小区选取3株长势相同的植株,取其地上部分,将茎、叶、鞘、苞叶、雌穗、雄穗按器官分解,分别装入网袋中105 ℃烘箱内杀青40 min,85 ℃恒温下烘至恒重,称量其干重,并记录数据,相关指标计算公式如下:

花后群体干物质积累量(t/hm2)=成熟期群体干物质积累量-抽雄期群体干物质积累量;

收获指数(HI)=成熟期单株籽粒重量/成熟期植株总干重。

1.3.3 测产与考种

在玉米生理成熟后,各处理除去两边行及两端各1 m,去除边行效应,在各小区中间选取面积为30 m2样点收获全部玉米果穗,统计果穗数,称取鲜果穗重,按平均穗重法取20个果穗作为标准样本,脱粒称重,计算出果穗出籽率,用校准的谷物水分测定仪(PM-8188-A,日本KETT)测定籽粒含水率,按标准水分14.0%计算产量。

1.3.4 耐旱指数

以产量为指标评估不同处理玉米品种的耐旱指数(DTIv),计算公式参考Fernandez[15]的方法,DTIv=Ys×Yp/Ywp2,式中,Ys为干旱胁迫下玉米品种的产量;Yp为正常灌溉玉米品种的产量;Ywp表示正常灌水条件下的所有玉米品种的平均值。

1.3.5 灌溉水分利用效率

灌溉水分利用效率(IWUE)计算公式:IWUE=GY×100/I,式中,GY为籽粒产量(t/hm2),I为全生育期总灌水量(m3/hm2)。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2016整理数据;采用Origin 2024和R 4.3.3绘图;采用Stata 14.0软件统计分析。采用Fisher最小显著性差异检验(P<0.05)比较平均数。

2 结果与分析

2.1 灌溉量、种植密度和不同基因型品种处理的玉米产量及耐旱性分类

不同基因型品种产量对灌溉量和种植密度的响应存在差异(图2)。对不同灌溉量和种植密度处理的不同基因型品种产量进行综合象限分析,象限划分的临界值采用各处理组合下所有参试品种的平均产量。2021年,D1密度下W1、W2和W3处理产量的均值分别为19.08、20.36和21.22 t/hm2;D2密度下W1、W2和W3处理产量的均值分别为20.79、21.93和22.63 t/hm2。2022年,D1密度下W1、W2和W3处理产量的均值分别为18.34、19.26和20.85 t/hm2;D2密度下W1、W2和W3处理产量的均值分别为20.39、21.93和22.08 t/hm2。

图2

图2   不同灌溉量、种植密度和品种的产量及耐旱性分类

红色横向虚线表示D1密度条件下W1、W2灌溉水平的平均产量;蓝色横向实线表示D2密度条件下W1、W2灌溉水平的平均产量。红色纵向虚线表示D1密度条件下W3灌溉水平的平均产量;蓝色纵向实线表示D2密度条件下W3灌溉水平的平均产量。

Fig.2   Yield and drought tolerance classification of different irrigation amounts, planting densities, and cultivars

The red horizontal dashed lines indicate the average yields under W1 and W2 irrigation amounts at D1 planting density, while the blue horizontal solid lines indicate the average yields under W1 and W2 irrigation amounts at D2 planting density. The red vertical dashed line indicates the average yield under W3 irrigation amount at D1 planting density, and the blue vertical solid line indicates the average yield under W3 irrigation amount at D2 planting density.


以D1密度所有品种高、低灌溉量产量均值为原点,作红色横向虚线和纵向虚线,以D2密度相应均值作蓝色横向实线和纵向实线,将坐标面划分为4个象限。第一象限的品种为高产耐旱型(HD),即适当地降低灌溉量玉米仍能高产;第二象限的品种为中产耐旱型,即常规灌溉处理下产量低;第三象限的品种为中产敏感型(LD),即降低灌溉量产量下降明显;可能出现在第一象限,也可能出现在第四象限的品种为高产敏感型(MD),即降低灌溉量玉米产量显著降低,增大灌溉量玉米产量增加明显。

2年间不同耐旱性品种分类如表1所示。品种MC670和新玉77在2年均出现在第一象限,表明在W2与W3处理下均具有较高的产量。在相同的种植密度下,W3处理的产量分别比W2和W1处理高0.68%~8.26%和8.29%~13.69%,HD型品种的产量分别比MD与LD型品种高6.47%和11.82%。同时,产量对灌溉量的响应因基因型而异,HD型品种在W1灌溉量下较W3灌溉量降低了3.78%~5.75%,MD与LD型分别降低了10.21%~ 11.67%和9.13%~9.71%,表明MD与LD型品种因灌溉量下降而造成的减产幅度比HD型品种更大。2年间,D2密度条件下产量较D1增加了6.64%~11.18%。结果表明,高密度群体显著提高了玉米产量。

表1   不同基因型玉米品种耐旱性分类

Table 1  Classification of drought tolerance of maize cultivars with different types

年份
Year
耐旱类型
Drought tolerance type
品种
Cultivar
2021HDMC670、新玉77
MD先玉335
LD新玉108、郑单958
2022HDMC670、新玉77、隆平109、LPC137
MD先玉335
LD中单8812、郑单958、中单153

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2.2 灌溉量和种植密度处理的不同类型品种的DTIv

2个种植密度下,HD型品种的DTIv显著高于MD和LD(图3)。结果表明,在D1密度下,HD型的DTIv分别比MD和LD高出9.69%和24.22%。在D2密度下,HD型品种的DTIv比MD和LD分别高出13.37%和23.23%。同时,DTIv对种植密度的响应随不同类型的品种而变化,当种植密度从D1提高到D2,HD与LD型品种的DTIv分别显著增加了11.41%和12.31%。

图3

图3   不同耐旱类型玉米品种的耐旱指数

不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。下同

Fig.3   Drought tolerance indexes of maize cultivars with different drought-tolerance types

Different lowercase letters indicate significant differences (P < 0.05). The same below.


2.3 灌溉量和种植密度处理的不同类型品种的IWUE

IWUE对玉米品种类型、灌溉量和种植密度的响应存在差异(图4)。在W1条件下,D2密度的HD型品种的IWUE平均为3.32 kg/m3;MD型品种的IWUE为2.72 kg/m3;LD型品种的IWUE为2.63 kg/m3。IWUE随灌溉量的降低而提高,灌溉量从W3降至W1时,D1密度下,HD、MD与LD型的IWUE分别提高了13.03%~16.69%、7.47%~ 9.69%和8.87%~9.31%;D2密度下,HD型和LD型品种分别提高了14.07%~18.42%和7.51%~ 13.22%,而MD型品种的IWUE无明显差异。总体分析,无论是在干旱胁迫下还是正常灌溉下HD的IWUE高于MD和LD。2年间,种植密度的增加显著提高了不同类型品种的IWUE,D2密度处理的品种IWUE较D1提高了4.24%~4.33%。因此,增加种植密度可以提高玉米的IWUE。

图4

图4   灌溉量和种植密度处理的不同耐旱型品种的IWUE

Fig.4   IWUE of different drought-tolerance cultivars under irrigation amount and planting density


2.4 灌溉量和种植密度处理的不同类型品种干物质积累的变化

不同灌溉量和种植密度显著影响玉米干物质的积累量(图5)。种植密度从D1增加到D2,HD、MD与LD型品种的花前干物质积累量分别提高了23.18%、23.16%和26.27%;花后干物质积累量分别提高了19.77%、22.55%和21.76%;成熟期干物质积累量分别提高了23.26%、16.70%和21.24%。相较于W3,W1灌溉量处理的花后与成熟期干物质积累量分别显著降低了23.27%和17.43%。花前、花后与成熟期干物质积累量对灌溉量的响应随基因型变化而变化。在W1灌溉条件下,HD型的花后干物质积累量比MD与LD分别提高了9.86%和14.95%;HD型的成熟期干物质积累量较LD型提高了4.91%;而在W2和W3灌溉处理下,MD与LD型品种的花前干物质积累量显著比HD型高12.22%~13.36%,而MD与LD型品种间差异不明显。

图5

图5   不同耐旱类型的玉米品种花前、花后和成熟期干物质积累量的变化

“**”表示在P < 0.01水平差异显著。下同。

Fig.5   Changes in dry matter accumulation at pre-flowering, post-flowering, and maturity stages in maize cultivars with different drought-tolerance types

“**”indicates significant differences at P < 0.01 level. The same below.


2.5 各灌溉量和种植密度处理下不同类型品种的HI

不同耐旱类型玉米品种的HI存在差异(图6)。其中,HD型的平均HI为0.54,MD和LD型的HI分别为0.52和0.52。灌溉量从W1增至W3时,HI随着灌溉量的增大而增大,D1密度的HD、MD与LD型的HI分别提高了3.57%、4.45%和2.22%;D2密度下,分别提高了5.52%、3.89%和4.41%。种植密度对HI的影响受水分管理和基因型的共同调控。在W2条件下,密度从D1提高至D2,HD型品种HI提高了2.01%,而MD与LD型品种未发生显著变化。在W3条件下,各基因型品种对密度的响应均不显著。总体分析,无论是在干旱胁迫下还是正常灌溉下,HD型的HI高于MD和LD型。

图6

图6   灌溉量和种植密度处理的不同耐旱类型的玉米品种的HI变化

Fig.6   Changes in HI of different drought-tolerance maize cultivars under different irrigation amount and planting density treatments


2.6 灌溉量和种植密度处理的不同类型品种的花后LAD

不同耐旱型品种花后LAD受品种耐旱性能、灌溉量和种植密度的影响(图7)。LD型品种的花后LAD相较于MD和HD分别降低了7.10%和8.62%,而MD与HD之间无显著差异。灌溉量降低显著降低了不同类型品种的花后LAD;W1较于W3灌溉量,HD、MD和LD类型的花后LAD分别下降了12.40%、22.13%和22.42%。不同类型品种种植密度之间花后LAD存在显著差异,D2较D1提高27.04%~34.74%。

图7

图7   灌溉量和种植密度处理的不同耐旱类型玉米品种花后LAD的变化

Fig.7   Changes of post-flowering LAD of different drought-tolerant maize cultivars under different irrigation and planting density


2.7 灌溉量和种植密度处理的不同类型品种的产量与其影响因素的相关性分析

花后干物质积累量、成熟期干物质积累量、HI、IWUE与产量均呈现显著的正相关关系(图8)。花后LAD与产量、花后干物质积累量之间也表现出显著的正相关关系。因此,采用耐旱型品种,增加种植密度,科学的水肥管理,维持较高的花后LAD,提高花后干物质积累量和HI可以有效地提高玉米产量和IWUE。

图8

图8   不同抗旱类型玉米品种产量与其影响因素的相关性分析

YD:产量;Pre-DM:花前干物质积累量;Post-DM:花后干物质积累量;Total-DM:成熟期干物质积累量;Post-LAD:花后LAD。“**”表示在P < 0.01水平显著相关,“ns”表示无显著相关性。

Fig.8   Correlation analysis between yield and its influencing factors in maize cultivars with different drought-tolerant types

YD: yield; Pre-DM: pre-flowering dry matter accumulation; Post-DM: post-flowering dry matter accumulation; Total-DM: total dry matter accumulation at maturity; Post-LAD: post-flowering LAD.“**”indicates significant correlation at the P < 0.01 level,“ns”indicates no significant correlation.


3 讨论

3.1 灌溉量、种植密度和不同类型品种对产量的影响

优化品种、种植密度与灌溉量可以有效提高玉米产量和资源利用效率。增加种植密度是提高玉米产量和水分生产力有效的农艺措施[16-17],合理增密可扩大单位面积玉米植株数量和群体光合产物积累量[18]。本研究表明,W2与W3处理的玉米产量分别提高了10.79%和6.27%,而W1对种植密度的响应因基因型不同而存在差异。因此,在W1条件下增加种植密度可能不利于玉米的生长,主要原因是高密度群体对水分的竞争加剧,有限的水分难以支撑群体的需求[19]。本研究结果表明,在W1与W2灌溉处理下,增加种植密度后HD型品种的产量始终高于MD与LD型品种。HD型品种在增密条件下增产效果显著。前人[9]研究表明,在一定的水分胁迫下,较高种群密度的玉米产量通常与品种干旱胁迫的耐受性有关,并且相对于常规品种,耐旱品种通常对高密度具有更大的耐受性,本研究也得出类似的结论。因此,可以通过采用耐旱品种和合理增密结合轻度水分胁迫实现节水和高产的双重目标。

3.2 灌溉量、种植密度和不同类型品种对玉米干物质生产和HI的影响

生物量积累和HI是玉米产量形成的物质基础[20],现代玉米品种生物量对籽粒产量的贡献率均超过70%,远高于HI对产量的贡献[21]。HI的提高主要受基因型品种和栽培管理的影响。研究[22]表明,干旱胁迫显著降低不同基因型玉米的生物量,同时也导致了HI下降。然而,也有研究[23]表明,干旱胁迫促进了光合产物向籽粒转移,对玉米籽粒的贡献率增大,籽粒“库”对光合产物的竞争力增强,影响“源―库”关系,导致叶片发生早衰,影响玉米生育后期的光合能力。本研究表明,相较于W3处理,W1灌溉量下的花后干物质积累量显著降低了23.27%,严重的水分胁迫导致花后光合产物积累和分配不足,籽粒产量降低,这与前人[24-25]研究结果相似。W2处理对HD型品种的花后和成熟期干物质积累量较W3无显著差异,并且进一步提高了HI,促进了光合产物向籽粒重的分配。结合相关性分析,HD型品种在W2D2下维持较高花后干物质积累量和HI的可能原因是其具备抗旱的遗传特征,且株型紧凑,能够更好地适应轻度缺水环境,适当降低灌溉量并且增加种植密度,有效扩大群体的光合面积,通过水肥一体化分次灌溉施肥维持了较高的叶片持绿性,其花后LAD较高,后期具备较好的光合能力。与MD、LD型相比,HD型品种在水分胁迫下叶片衰老延迟,花后光合产物积累充足,同时干物质向籽粒分配效率更高,HI达0.56。耐旱品种通过延缓叶片衰老、增强源库协调性,可在轻度水分胁迫下实现高产与高水分利用效率的协同[26],同时,耐旱品种通过深层根系和高效气孔调节,在干旱环境下维持较高的光合速率,从而提高HI和籽粒产量[27]。在本研究中,HD型玉米品种花后干物质积累量高于MD和LD,增加种植密度之后,生物量均显著提高。增加种植密度有效地扩大了玉米群体,提高了群体光合作用面积和LAI,进而提高了群体光合能力,增加群体干物质积累,是玉米获得高产的关键[28-30]。

3.3 灌溉量、种植密度和不同类型品种对玉米水分生产效率的影响

干旱胁迫导致我国玉米减产达40%[31],提高水分生产效率是缓解水资源与粮食增产矛盾的关键。有研究[32]表明,增加种植密度增加了水分的消耗,但是产量提高的幅度远高于耗水量的增幅,因此,增加种植密度提高了产量和水分生产效率。此外,有研究[8]表明,增加种植密度结合耐旱品种可显著提升玉米产量和水分生产力。在本研究中,HD型品种的IWUE明显高于MD与LD,并且增加种植密度可通过提高光能截获和群体光合势来提升群体的生产能力,进而提高产量,但需匹配适度灌溉量以避免对水分的竞争[33]。因此,采用耐旱品种、合理增密和灌溉量匹配成为了协调群体水分平衡利用的关键[34]。此外,种植密度与灌溉的协同优化需考虑品种特性与环境承载能力[35]。同样,在相同种植密度和灌溉条件下,耐旱品种的水分生产效率高于常规品种[36]。可能的原因是耐旱品种通过调节深层根系生长与分布,在低灌溉条件下维持较高水分生产效率[37],相比之下,常规品种依赖外部供水,低灌溉时水分生产效率骤降。再者,基因型差异决定了作物对灌溉和密度的适应性,是水分生产效率改良的遗传基础[38]。前期研究[39]表明,新疆地区MC670在密度为13.5×104株/hm2、灌溉量为600 mm的条件下产量最高(24.95 t/hm2),在同等水肥条件下,与其他品种相比,MC670不仅产量高,而且协同提高了水肥利用效率。本研究结果与其研究相似,在12.0×104株/hm2、480 mm条件下HD型玉米的产量与IWUE均显著高于MD与LD型品种,这种差异的原因可能是玉米品种的遗传增益,这说明在中度水分胁迫下,可以采用耐旱品种结合密植滴灌水肥一体化提高玉米产量与水分生产力,实现节水增粮。综上,抗旱性强品种在胁迫下仍能维持较高生物量、HI与IWUE,从而实现高产稳产。

4 结论

使用耐旱玉米品种结合合理增密、优化灌溉以及水肥一体化模式可以充分地发挥耐旱品种的遗传特性,通过合理增密提高群体的生产能力,并结合适当降低灌溉量,协同科学的水肥一体管理,有效延缓叶片衰老,增强花后光合势,促进花后干物质积累并维持高的HI,进而实现玉米籽粒产量与水分生产效率的同步提升。在新疆北疆干旱灌溉农业区域,采用耐旱型玉米品种在12×104株/hm2的种植密度和4800 m3 /hm2的滴灌量实现了玉米的高产和灌溉水的高效利用,实现了节水增粮的双重目标。研究结果可为干旱、半干旱区域以及类似生态区玉米节水高产高效栽培提供理论依据。

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干旱是当今世界出现频率最高、持续时间最长、危害范围最广的重大气象灾害,对全球农业、生态、社会发展和国民经济等影响巨大而广泛。农业旱灾是影响农业生产的重要因素,农业生产关乎着国家粮食安全。我国是一个农业大国,同时也是一个旱灾频发的国家,深入了解农业干旱灾害的成因、影响特征、旱灾强度、严重程度以及作物致灾的生理过程和机理等是提升农业干旱灾害监测预测预警水平、减轻和防御灾害损失、提高国家粮食安全生产需要解决的重要科学问题。本文综合回顾了国内外不同程度的农业干旱及其对粮食生产影响的最新研究进展,从农作物形态、生理、细胞和分子水平等方面探究了干旱影响特征及机制,围绕粮食生产如何有效应对农业干旱问题,评述了当前农业干旱监测的主要指标、方法、预警系统等,针对农业可持续发展和干旱新特征,讨论了当前防旱减灾和农业干旱应对的现状,强调了适应与减缓并举的一系列干旱应对措施,在此基础上结合国家、区域和行业发展需求提出了今后应着重加强的重要科学问题、研究对策及学科发展展望。

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玉米是全球也是中国第一大作物,在保障国家粮食安全中占有重要地位。当前,面对经济社会的快速发展和人增地减、资源紧缺、生态环境恶化等一系列突出问题,玉米栽培学科正面临着严峻挑战和新的历史发展机遇,在此重要历史关头,回顾中国玉米栽培研究历程和科技进展,探索未来发展方向具有重要的意义。分析表明,经过60年不懈努力,玉米栽培研究的目标已由产量为主向高产、优质、高效、生态、安全等多目标协同发展,研究内容不断拓宽与深入,形成了具有显著中国特色的玉米栽培科学与技术体系。进入21世纪以来,玉米栽培研究进入黄金发展期,在栽培理论、关键技术创新与应用方面取得一系列重要突破,在保障国家粮食安全中发挥了重要的作用。围绕未来玉米生产对科技的需求,依据现代科技的发展趋势,笔者认为高产、优质、高效、生态、安全仍将是未来玉米栽培研究的主要目标,并提出今后20年重点研究的方向与任务:一是继续探索不同生态区玉米产量潜力及突破技术途径,努力提高单产水平;二是转变生产方式,围绕籽粒生产效率,以提高资源利用效率和劳动生产效率为目标,降低生产成本,提高商品质量,增强玉米市场竞争力;适度发展青贮玉米和鲜食玉米等,促进玉米生产向多元化方向发展;三是应对全球气候变化,开展抗逆、减灾、稳产理论和技术研究,实施保护性耕作,实现玉米可持续生产;四是依托现代信息技术,开展智能化栽培技术研究,实现玉米精准生产与管理;五是强化栽培学科基础研究,玉米设计栽培,夯实玉米科技研究和生产发展基础。

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主要栽培措施对北方春玉米产量贡献的定量评估

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【目的】定量化解析主要栽培措施对春玉米产量的贡献,探索北方春玉米缩差增产增效技术途径。【方法】通过综合分析2000年以来我国北方春玉米在品种耐密性、种植密度、耕作方式、养分管理、病害防治等114篇论文数据,同时结合大田栽培措施因子替换试验,定量解析主要栽培措施对春玉米产量的贡献及其优先序。【结果】文献统计分析结果与大田栽培因子替换试验结果基本一致,当前生产主要应用的5项主要栽培措施对春玉米产量贡献的优先序为种植密度、养分管理、品种耐密性、防病(兼化控)、耕作方式,对产量的贡献率分别为12.6%、9.2%、6.7%、6.3%和5.5%,对氮肥偏生产力(PFP<sub>N</sub>)的贡献分别为16.7%、4.1%、3.4%、3.8%和3.3%。各措施因子对玉米产量差的影响主要通过影响群体物质生产能力和群体库容量实现,当群体LAI饱和后,如何优化群体同化性能、提高光能利用效率和单位叶面积籽粒生产效率是缩差增产的关键。【结论】产量和资源效率协同提高15%—20%的高产高效目标,通过密度和养分管理这2项措施的优化即可实现,若要使产量和资源效率均增加30%—50%,则需要综合优化至少4个因子甚至全部5个因子。

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Germplasm, genetics, phenotyping, and selection, combined with a clear definition of product targets, are the foundation of successful hybrid maize breeding. Breeding maize hybrids with superior yield for the drought-prone regions of the US corn-belt involves integration of multiple drought-specific technologies together with all of the other technology components that comprise a successful maize hybrid breeding programme. Managed-environment technologies are used to enable scaling of precision phenotyping in appropriate drought environmental conditions to breeding programme level. Genomics and other molecular technologies are used to study trait genetic architecture. Genetic prediction methodology was used to breed for improved yield performance for drought-prone environments. This was enabled by combining precision phenotyping for drought performance with genetic understanding of the traits contributing to successful hybrids in the target drought-prone environments and the availability of molecular markers distributed across the maize genome. Advances in crop growth modelling methodology are being used to evaluate the integrated effects of multiple traits for their combined effects and evaluate drought hybrid product concepts and guide their development and evaluation. Results to date, lessons learned, and future opportunities for further improving the drought tolerance of maize for the US corn-belt are discussed. © The Author 2014. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Experimental Biology. All rights reserved. For permissions, please email: journals.permissions@oup.com.

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【目的】研究密度对高产玉米(>15 000 kg&bull;hm-2)产量及其构成因子的影响,揭示高产玉米产量形成机制,为玉米持续稳定高产提供依据。【方法】连续两年在新疆和宁夏高产玉米区,以郑单958为试材,以1.5万株/hm2为一个密度梯度,设置从1.5万株/hm2至18万株/hm2不同密度处理,充分满足水肥需求,进行高产栽培实践,在实现高产基础之上分析其产量及产量构成因子特征。【结果】两年多点共68个处理,最低和最高单产分别为7 675.5和20 503.5 kg&bull;hm-2,其中有47个处理达到15 000 kg&bull;hm-2以上的产量;对产量构成特征的分析表明,要达到15 000 kg&bull;hm-2以上的高产,最低、最高密度分别为5.25万株/hm2和16.28万株/hm2;最低、最高收获穗数分别为6.66万穗/hm2和13.84万穗/hm2;最低、最高穗粒数分别为365和657粒;最低、最高千粒重分别为237和404 g。【结论】密度与单产呈抛物线关系,以10.5万株/hm2密度处理单产最高;随着产量的提高,种植密度、单位面积穗数、穗粒数和千粒重表现出最适值范围变窄的趋势。随种植密度增加,单位面积穗数呈增加趋势,穗粒数和千粒重呈下降趋势,而单位面积粒数呈增加并趋于不变趋势。

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国内高效节水灌溉水肥一体化技术因其节水、节肥、高效等特点得以快速推广及大面积应用。首先阐述了目前国内高效节水灌溉水肥一体化技术模式现状,然后简要回顾了高效节水灌溉水肥一体化技术对玉米作物产量、水分和肥料利用效率的影响,分析了高效节水灌溉水肥一体化技术目前存在的主要问题,提出了相应的建议对策并展望了今后需要进一步关注的方向,以期为提升玉米高效节水灌溉水肥一体化技术应用提供技术参考。

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为揭示不同倍性小麦生长发育、产量性状及水分利用对灌浆期水分亏缺响应的差异, 选用二倍体野生一粒小麦(Triticum boeoticum)、栽培一粒小麦(T. monococcum), 四倍体野生二粒小麦(T. dicoccoides)、栽培二粒小麦(T. dicoccon), 和两个普通六倍体小麦(T. aestivum)品种‘长武134’和‘陕253’ 6个小麦品种作为供试材料。采用盆栽控水的方法, 测定和分析了不同灌浆期土壤水分条件下小麦株高、旗叶叶面积、穗长、根干重、地上生物量、根冠比、千粒重、粒数、产量、收获指数、蒸腾耗水量和水分利用效率等性状的变化。在小麦染色体倍体由二倍体向六倍体进化的过程中, 小麦地上生物量、千粒重、穗粒数、产量、收获指数和水分利用效率都显著增加。随着土壤水分从正常→中度亏缺→重度亏缺的减少, 收获指数先增大后减小, 分别为41.26%、42.48%和38.19%; 生物量水分利用效率逐渐增大, 分别为2.39、2.43和2.53 g·kg–1; 产量水分利用效率分别为1.05、1.10和1.04 g·kg–1。在灌浆期水分条件是影响收获指数和水分利用效率的关键因素之一。灌浆期的水分亏缺有利于六倍体小麦的收获指数和四倍体的生物量水分利用效率的提高。中度的水分亏缺有利于四倍体和六倍体产量水分利用效率的提高。

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我国玉米超高产研究现状与展望

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玉米作为我国种植面积最大、总产最高的第一大粮食作物,对我国粮食安全、饲料保障都至关重要。在耕地资源日趋紧张的形势下,未来我国粮食扩大面积的空间有限,产能提升主要依靠单产提高。2023年中央一号文件明确提出要全力抓好粮食生产,开展吨粮田建设,实施玉米单产提升工程。玉米超高产是优良品种、生产条件和栽培管理技术等最高水平的体现,本文全面综述了我国玉米超高产研究的政策支持、高产纪录现状、超高产田的分布及气象特点、高产创建的技术要点。在此基础上,从增加科研投入加强新品种选育、加强栽培技术集成进行示范推广、加强农田基础设施建设等方面提出了我国玉米大面积高产创建的建议。

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[目的]针对土壤高湿和干旱影响夏玉米籽粒灌浆并对其造成减产的灾害问题,为了揭示其致灾的生理机制,[方法]2016年在夏玉米生长季通过人工控制土壤水分,设计了土壤高湿、干旱和对照3种处理,在玉米灌浆期测定叶片的光合特性日变化、光饱和点和光补偿点、夜间叶片暗呼吸等。[结果]结果表明:对照玉米叶片的净光合速率日变化曲线呈双峰型,即“M”型,而高湿处理被弱化为单峰型,干旱处理全天持续走低。气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的日变化规律一致,呈显著正相关;胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)的日变化曲线呈反向变化,呈显著负相关。高湿处理的叶片暗呼吸比对照提高0.5800-0.7767μmolCO2m-2.s-1,干旱处理比对照降低0.1767-0.4933μmolCO2m-2.s-1,可能因为土壤高湿情况下,玉米叶片等绿色器官呼吸作用强导致果穗籽粒养分积累少进而造成减产;分析光饱和点和光补偿点发现,高湿处理光合作用有效利用光强的区间拉大,干旱胁迫下,光合作用有效利用光强的区间缩小,这可能是玉米灌浆期干旱造成减产的主要生理原因。

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Timing of water deficit limits maize kernel setting in association with changes in the source-flow-sink relationship

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The kernel setting of maize varies greatly because of the timing and intensity of water deficits. This variation can limit leaf productivity (source), the translocation of assimilated sugars (flow), and yield formation (sink). To explain the decline in kernel setting of maize under water deficits from the perspective of source-flow-sink, a 3-year experiment was conducted under a rain shelter. Five water regimes were studied. One regime included well-irrigated (CK) treatment. Four regimes involved water deficits: irrigation was withheld during the 6-to 8-leaf stage (V6-8), the 9- to 12-leaf stage (V9-12), the 13-leaf stage to tasseling stage (V13-T), and the silking stage to blister stage (R1-2). Water deficit effects on kernel setting began when the water deficit occurred at V9 and became more significant with time. Kernel weight was reduced by 12 and 11% when there were water deficits during V9-12 and V13-T, respectively. This was the result of reduced leaf area (limited source) and an altered vascular bundle in the ear peduncles (limited assimilate flow). The reduced vascular bundle number, rather than the ear peduncle cross-sectional area, significantly affected the final kernel weight when exposed to a water deficit prior to the silking stage. The water deficits prior to and close to the flowering stage significantly reduced ear kernel number; that is, 14 and 19% less during V13-T and R1-2, respectively, compared with the kernel number during the CK treatment. This reflects a smaller sink under water deficit conditions. Additionally, ovary size was reduced the most in the V13-T water deficit compared with other treatments. After rewatering, the water deficit before or during flowering stage continued to have residual effects on grain-filling in the late growth period. The grain-filling rate decreased under the V9-12 water deficit; the grain-filling duration shortened under the R1-2 water deficit; and both negative effects occurred under the V13-T water deficit. This study clearly indicated that (1) the water deficit during the vegetative organ rapid growth period both limited leaf source development and assimilate flow and slowed down kernel development, and (2) the water deficit just before and during flowering reduced kernel sink. Deficits at both times could retard grain-filling and reduce maize yield. The results of the present study might guide irrigation practices in irrigated maize or inform the management of sowing time in rainfed maize, to desynchronize the water deficit and the plant's reactions to such deficits at different stages.

Tollenaar M, Wu J.

Yield improvement in temperate maize is attributable to greater stress tolerance

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A retrospective analysis of the physiological basis of genetic yield improvement may provide an understanding of yield potential and may indicate avenues for future yield improvement. Rate of yield improvement of maize (Zea mays L.) hybrids in Ontario, Canada has been ≈1.5% yr−1 during the last five decades. Comparison of short‐season hybrids representing yield improvement from the late 1950s to the late 1980s showed that genetic yield improvement was 2.5% per year and that most of the genetic yield improvement could be attributed to increased stress tolerance. Differences in stress tolerance between older and more recent hybrids have been shown for high plant population density, weed interference, low night temperatures during the grain‐filling period, low soil moisture, low soil N, and a number of herbicides. Yield improvement is the result of more efficient capture and use of resources, and the improved efficiency in resource capture and use of newer hybrids is frequently only evident under stress. Improved resource capture has resulted from increased interception of seasonal incident radiation and greater uptake of nutrients and water. The improved resource capture is associated with increased leaf longevity, a more active root system, and a higher ratio of assimilate supply by the leaf canopy (source) and assimilate demand by the grain (sink) during the grain‐filling period. Improvements of resource use under optimum conditions have been small, as leaf photosynthesis, leaf‐angle distribution of the canopy, grain chemical composition, and the proportion of dry matter allocated to the grain at maturity (i.e., harvest index) have remained virtually constant. Genetic improvement of maize has been accompanied by a decrease in plant‐to‐plant variability. Results of our studies indicate that increased stress tolerance is associated with lower plant‐to‐plant variability and that increased plant‐to‐plant variability results in lower stress tolerance.

张俊杰, 陈金平, 汤钰镂, 等.

花期前后干旱胁迫对复水后夏玉米光合特性与产量的影响

作物学报, 2023, 49(5):1397-1409.

DOI:10.3724/SP.J.1006.2023.23003      [本文引用: 1]

花期前后干旱是影响黄淮海地区夏玉米产量下降的重要因素之一。于2020—2021年开展池栽控制性试验, 以中科玉505为试验材料, 在开花前后28 d内设置4个水分梯度, 包括100%作物蒸散量ET<sub>C</sub> (CK)、70% ET<sub>C</sub> (干旱胁迫WD1)、40% ET<sub>C</sub> (WD2)和0 ET<sub>C</sub> (WD3), 研究花期前后干旱胁迫对夏玉米复水后的光合特性、干物质积累与分配以及产量的影响。结果表明: 干旱胁迫处理复水后夏玉米光合性能没有恢复, 表现为叶片SPAD值、净光合速率和群体叶面积指数、光合势、净同化速率低于对照, 植株干物质积累因此受阻, 导致籽粒库容能力下降。干旱胁迫处理使开花吐丝间隔期延长1~3 d, 籽粒败育率增加, 行粒数和百粒重降低, 尤其是WD3的败育率在2020—2021年分别显著增加220.71%和100.73%, WD1、WD2和WD3的产量在2020—2021年分别减产14.52%、36.69%、39.83%和19.62%、45.18%、54.42%。综上所述, 花期前后干旱胁迫在复水后, 玉米的光合性能仍受到抑制, 进而影响光合同化物的积累与分配, 最终导致库容量和产量显著下降。

Zhang Y H, Xu Z G, Li J, et al.

Optimum planting density improves resource use efficiency and yield stability of rainfed maize in semiarid climate

Frontiers in Plant Science, 2021, 12:752606.

DOI:10.3389/fpls.2021.752606      URL     [本文引用: 1]

Increasing planting density is an effective strategy for improving maize productivity, but grain yield does not increase linearly with the increase in plant density, especially in semiarid environments. However, how planting density regulates the integrated utilization of key input resources (i.e., radiation, water, and nutrients) to affect maize production is not clear. To evaluate the effects of planting density and cultivar on maize canopy structure, photosynthetic characteristics, yield, and resource use efficiency, we conducted a successive field experiment from 2013 to 2018 in Heyang County (Shaanxi Province, China) using three different cultivars [i.e., Yuyu22 (C1), Zhengdan958 (C2), and Xianyu335 (C3)] at four planting densities [i.e., 52,500 (D1), 67,500 (D2), 82,500 (D3), and 97,500 (D4) plants ha–1]. Increasing planting density significantly increased the leaf area index (LAI) and the amount of intercepted photosynthetically active radiation (IPAR), thereby promoting plant growth and crop productivity. However, increased planting density reduced plant photosynthetic capacity [net photosynthetic rate (Pn)], stomatal conductance (Gc), and leaf chlorophyll content. These alterations constitute key mechanisms underlying the decline in crop productivity and yield stability at high planting density. Although improved planting density increased IPAR, it did not promote higher resource use efficiency. Compared with the D1 treatment, the grain yield, precipitation use efficiency (PUE), radiation use efficiency (RUE), and nitrogen use efficiency (NUE) increased by 5.6–12.5%, 2.8–7.1%, and −2.1 to 1.6% in D2, D3, and D4 treatments, respectively. These showed that pursuing too high planting density is not a desirable strategy in the rainfed farming system of semiarid environments. In addition, density-tolerant cultivars (C2 and C3) showed better canopy structure and photosynthetic capacity and recorded higher yield stability and resource use efficiency. Together, these results suggest that growing density-tolerant cultivars at moderate planting density could serve as a promising approach for stabilizing grain yield and realizing the sustainable development of agriculture in semiarid regions.

Jia Q M, Sun L F, Mou H Y, et al.

Effects of planting patterns and sowing densities on grain-filling, radiation use efficiency and yield of maize (Zea mays L.) in semi-arid regions

Agricultural Water Management, 2018, 201:287-298.

DOI:10.1016/j.agwat.2017.11.025      URL    

Assefa Y, Carter P, Hinds M, et al.

Analysis of long-term study indicates both agronomic optimal plant density and increase maize yield per plant contributed to yield gain

Scientific Reports, 2018, 8:4937.

DOI:10.1038/s41598-018-23362-x      PMID:29563534      [本文引用: 1]

Concurrent to yield, maize (Zea Mays L.) plant density has significantly increased over the years. Unlike yield, however, the rate of change in plant density and its contribution to maize yield gain are rarely reported. The main objectives of this study were to examine the trend in the agronomic optimum plant density (AOPD) and quantify the contribution of plant density to yield gain. Maize hybrid by seeding rate trials were conducted from 1987-2016 across North America (187,662 data points). Mixed model, response surface, and simple linear regression analyses were applied on the meta-data. New outcomes from this analysis are: (i) an increase in the AOPD at rate of 700 plant ha(-1) yr(-1), (ii) increase in the AOPD of 1386, 580 and 404 plants ha(-1) yr(-1) for very high yielding (VHY, > 13 Mg ha(-1)), high yielding (HY, 10(-13) Mg ha(-1)) and medium yielding (MY, 7-10 Mg ha(-1)), respectively, with a lack of change for the low yielding (LY, < 7 Mg ha(-1)) environment; (iii) plant density contribution to maize yield gain ranged from 8.5% to 17%, and (iv) yield improvement was partially explained by changes in the AOPD but we also identified positive impacts on yield components as other sources for yield gain.

汤秋香, 林涛, 董文杰, 等.

干旱胁迫对滴灌冬小麦产量形成及水分利用效率的影响

新疆农业科学, 2015, 52(3):429-435.

[本文引用: 1]

Saseendran S A, Ahuja L R, Nielsen D C, et al.

Use of crop simulation models to evaluate limited irrigation management options for corn in a semiarid environment

Water Resources Research, 2008, 44(7):W00E02.

[本文引用: 1]

沈东萍, 张国强, 王克如, 等.

滴灌量对高产春玉米冠层结构特征及产量的影响

西北农业学报, 2018, 27(8):1137-1145.

[本文引用: 1]

张秀, 朱文美, 董述鑫, 等.

灌水量与密度互作对冬小麦籽粒产量和水分利用效率的影响

应用生态学报, 2021, 32(1):163-174.

DOI:10.13287/j.1001-9332.202101.025      [本文引用: 1]

为明确协同提高冬小麦产量和水分利用效率的适宜灌水量和种植密度,选用大穗型品种‘泰农18’(T18)和中穗型品种‘山农22’(S22)为试验材料,设置4个灌溉水平(不灌水、每次灌水45、60、75 mm)和4个种植密度,其中泰农18选用135×104、270×104、405×104、540×104 株·hm-2,山农22选用90×104、180×104、270×104、360×104株·hm-2,研究了籽粒产量、麦田耗水特性和水分利用效率对灌水量和密度互作效应的响应。结果表明: 籽粒产量、总耗水量、土壤贮水消耗量和水分利用效率均受到灌溉水平、种植密度及两者互作效应的显著影响。每次灌水量为45 mm,泰农18种植密度为405×104株·hm-2、山农22种植密度为270×104株·hm-2时,两品种籽粒产量均达到最高,拔节后棵间蒸发量占阶段农田总耗水量的比例最小,1 m以下土壤水消耗比例、水分利用效率高。种植密度与灌溉量合理组合,有利于降低水分无效损耗,提高水分利用效率。

朱金娟, 王慧萍, 杨国栋, 等.

水分管理和品种类型对再生稻产量和稻米品质的影响

作物学报, 2026, 52(1):295-315.

DOI:10.3724/SP.J.1006.2026.52021      [本文引用: 1]

为探究节水灌溉以及品种类型对再生稻产量和稻米品质的影响, 2023年在湖北蕲春和浠水开展大田试验。以3个节水抗旱稻品种(旱优8200、旱优116和旱优73)和3个优质稻品种(箴两优郢香丝苗、荃优粤农丝苗和荃优607)为供试材料, 以湖北省再生稻大面积种植的普通水稻品种(两优6326)为对照, 设置常规灌溉和节水灌溉2种水分管理方式, 分析再生稻模式下不同品种产量和稻米品质对水分管理的响应差异。结果表明, 相较于常规灌溉, 节水灌溉处理使头季和再生季灌水量分别平均减少76%和85%, 但产量和稻米的加工、外观和蒸煮食味品质在水分处理间无显著差异, 且这一结果在不同试验地点间保持一致。这表明, 与常规灌溉相比, 节水抗旱稻和优质稻品种在节水灌溉条件下均能保持较为稳定的头季和再生季产量和稻米品质。优质稻头季和再生季产量分别为8.54 t hm-2和5.88 t hm-2, 相较于普通水稻产量差异不显著; 但头季和再生季整精米率分别显著提高13.5个百分点和20.6个百分点, 垩白粒率和垩白度分别显著降低22.6个百分点和6.4个百分点、10.8个百分点和1.8个百分点。节水抗旱稻在头季的产量以及稻米加工、外观和蒸煮食味品质方面与普通水稻无显著差异, 但在再生季, 产量显著下降17%, 整精米率显著提高17.0个百分点, 垩白粒率和垩白度分别降低5.5个百分点和1.0个百分点。在同一品种类型中, 再生稻产量和稻米品质存在显著的品种间差异。相关性分析表明, 再生季稻米的加工、外观和蒸煮食味品质指标均与头季相应指标呈正相关。因此, 在降水条件较好的地区, 结合优良水稻品种, 实施“以雨养为主、关键生育期适时灌溉”的节水灌溉策略, 可有效降低水分消耗、提升水分利用效率, 同时实现再生稻的高产与优质目标。

Su Z E, Zhao J, Marek T H, et al.

Drought tolerant maize hybrids have higher yields and lower water use under drought conditions at a regional scale

Agricultural Water Management, 2022, 274:107978.

DOI:10.1016/j.agwat.2022.107978      URL     [本文引用: 1]

Ma Y N, Ren J W, Yang S J, et al.

Enhancing maize yield and water productivity through coordinated root-shoot growth under mild water stress in dense planting

Field Crops Research, 2025, 323:109786.

DOI:10.1016/j.fcr.2025.109786      URL     [本文引用: 1]

李刚, 马骏, 王金艳, 等.

不同玉米品种经济产量水分利用效率的差异比较

杂粮作物, 2007, 27(3):199-201.

[本文引用: 1]

程雅婷, 李荣发, 王克如, 等.

中国春玉米高产纪录的创造与思考

玉米科学, 2021, 29(2):56-59.

[本文引用: 1]

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