章敏 鄧宇蕊 劉朝巍

摘 要 目前，玉米已成為我國種植面積最大的糧食作物，且玉米單產潛力位于禾谷類作物之首，其產量關系到我國的糧食安全。但未來我國玉米種植面積難以繼續(xù)擴大，如何在耕地面積有限這一條件下提升玉米產量，成為當前研究熱點。適當增加種植密度和合理搭配品種均能有效提高玉米產量，在未來耕地資源日趨緊張的形勢下，為給玉米增產提供一定的參考價值，從種植密度和品種2方面分析了玉米品種間作的冠層、干物質積累與分配及產量變化規(guī)律。

關鍵詞 玉米；密度；品種；間作；冠層；產量

中圖分類號：S513 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.24.013

玉米原產于南美洲，栽培歷史距今約有5 000年[1]?，F(xiàn)階段，我國玉米對糧食增產的貢獻率高達60%，居糧食作物之首[2]。據(jù)初步計算，到2030年，我國的糧食產量必須至少增加35%，才能滿足不斷增長的人口需求[3]。目前主要通過縮小地區(qū)間產量差距來提高產量[4]。

從20世紀30年代末至今，玉米產量大幅提升了6倍，其中種植密度的增加是貢獻最大的一個因素，玉米產量、單位面積的穗數(shù)隨種植密度的提高而增加[5-6]。與其他同科作物相比，玉米分蘗能力較低，易受密度變化的影響[7]。在資源有限的條件下，群體內的單株之間存在競爭，密度增加后單株的生長發(fā)育受到限制，從而產生密度效應[8-9]。玉米的生產是群體生產，通過合理密植能發(fā)揮群體增產潛能，提高資源利用效率[10]。此外，玉米與其他農作物間作已成為一種常見的作物栽培模式[11]；對于玉米不同品種間作的研究主要集中在提高產量、降低倒伏率和發(fā)病率等方面[12-13]。

本文通過總結已報道的文獻，歸納了當前密度調控下玉米品種間作對冠層、干物質積累與分配及產量的影響，為玉米的穩(wěn)產高產提供理論依據(jù)。

1 種植密度和品種對玉米冠層的影響

1.1 種植密度

密度對冠層結構影響較大[14]。隨著密度的增加，冠層透光率減小，消光系數(shù)也隨之下降，葉片形態(tài)也將受到影響[15]。葉面積指數(shù)是衡量冠層光截獲量的重要指標之一[6]。隨著種植密度的增加，葉面積指數(shù)增加，株型變緊湊[15]。同時，增密還會使冠層中下部遮光和CO2濃度下降，限制穗位葉光合能力，最終導致葉片早衰[16]。

1.2 品種

不同品種玉米的株型不同，組合在一起能夠構成各式各樣的玉米冠層[6]。通過不同玉米品種高矮間作，建立高光效的群體，使群體光合面積變大、光能利用率也明顯提高[17]。在間作群體中，群體光分布會通過影響植株下部葉片的光合作用，從而影響光能利用率[18]。不同玉米品種間作，提高了花后光合生產能力，促使玉米能夠長時間保持良好的冠層條件，有利于產量的形成，原因是間作使群體由上部平面受光變?yōu)榱Ⅲw受光，增加受光面積[19-20]。

2 種植密度和品種對玉米干物質積累與分配的影響

2.1 種植密度

我國玉米單產水平進一步提升的關鍵是選育高產耐密新品種[21]。近年來，隨著緊湊型玉米品種的選育及推廣，玉米品種的耐密性顯著提高。光合作用是植株干物質積累的重要來源，莖葉夾角則會影響植株的受光環(huán)境，最終影響光能利用效率和干物質積累量[18]。因此，在高密度條件下需要植株保持最佳幾何角度和葉片方向，提高光合效率及光能利用率，從而提高作物產量。

2.2 品種

想要獲得高產，品種選擇是關鍵。在玉米高產潛力突破的過程中，品種的更新起到了重要的作用[21]。玉米的理想株型最早由Donald提出，他認為其耐密性的提高與品種競爭能力的降低有關，作物個體間相互競爭有限的資源，在排除雜草干擾的前提下，個體競爭能力的提高必然以犧牲其他個體利益為代價[22-23]。不同玉米品種間作可以增加干物質積累量[17]。玉米分為緊湊型、半緊湊型、平展型3種[24]。緊湊型玉米株型緊湊，能夠在生育后期維持較高的光合葉面積，促進干物質積累，提高籽粒灌漿速率[14]。

3 種植密度和品種對玉米產量的影響

3.1 種植密度

密度是決定玉米生長發(fā)育和產量的重要因素之一。根據(jù)品種特性確定種植密度非常有必要，且倒伏率、空稈率和發(fā)病率均隨密度增加變化明顯[25-26]。群體可通過密度調節(jié)來影響玉米的產量構成[27]。一定范圍內，隨著密度增加，低密度品種產量降低，中密品種和高密品種產量增加、單位面積穗數(shù)增加、穗粒數(shù)和百粒重降低[6，15，28]。還有研究發(fā)現(xiàn)，隨著密度增加，穗粒數(shù)顯著減少[10，29]。適當?shù)拿芏仍黾邮沟糜衩字晷妥兙o湊，穗位層能夠接受更多光能，積累更多的同化物，保證玉米穩(wěn)產[15]。吐絲期是玉米粒數(shù)形成的關鍵時期，而種植密度對籽粒形成亦有影響[30]。

3.2 品種

同種作物間作比單作增產，在小麥、水稻、玉米上均有報道[30-32]。人們對于不同品種間作能夠增產已達普遍共識[33]。不同基因型玉米通過構建生態(tài)位互補的作物群體來提高作物群體抗逆性及資源的利用效率，最終實現(xiàn)作物群體的豐產穩(wěn)產[19]。株型互補的玉米間作有利于提高土地當量比[34]。玉米是雌雄同株異花授粉，當代雜種優(yōu)勢明顯，利用玉米品種間的雜種優(yōu)勢也可獲得增產[35-36]；反之，區(qū)域內的品種結構相對單一仍然是我國玉米育種的主要障礙[37]。從理論上講，品種越豐富則群體的遺傳基礎就越復雜，穩(wěn)產性和豐產性就越好[20]。

4 不同種植密度條件下玉米間作研究的展望

相關研究表明，玉米間作可以增產，合理的間作形成復合群體可協(xié)調作物間的競爭與互補關系。目前對玉米品種間競爭與冠層光分布已有初步探究，但對于不同密度條件下玉米不同品種間作所導致的冠層和干物質積累分配差異的競爭互補機制還缺乏系統(tǒng)報道[38]。在此基礎上，明確不同密度下玉米間作的冠層資源利用對于未來增密條件下，選擇、選育更優(yōu)群體結構的玉米品種及進一步提高玉米產量具有重要的理論意義。

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（責任編輯：劉寧寧）