播期和密度對(duì)玉米干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)的影響及其模型的建立

播期和密度對(duì)玉米干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)的影響及其模型的建立

生物產(chǎn)量的95%左右來自光合作用, 光合產(chǎn)物即干物質(zhì)積累是作物生長發(fā)育的重要指標(biāo), 也是形成產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)。在一定的生態(tài)環(huán)境中, 密度與播期是影響作物干物質(zhì)積累及產(chǎn)量最主要的栽培因素，合理的密度與適宜的播期是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的必要條件, 因此研究播期和密度與干物質(zhì)積累的關(guān)系對(duì)于實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)及超高產(chǎn)具有重要意義。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)與栽培重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室趙明課題組，在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2006CB101708和國家糧食豐產(chǎn)科技工程項(xiàng)目(2006BAD02A13)的資助下，致力于生態(tài)因子和玉米“三合結(jié)構(gòu)”產(chǎn)量性能方程參數(shù)的關(guān)系及其模型研究, 取得了一些階段性成果。其中“三合結(jié)構(gòu)”產(chǎn)量性能方程為MLAI×D×MNAR×HI=EN×GN×GW=Y，各指標(biāo)分別為, MLAI:生育期內(nèi)平均葉面積指數(shù)；D：生育天數(shù)；MNAR: 生育期內(nèi)平均凈同化率(g m-2d-1)；HI：收獲指數(shù)；Y：籽粒產(chǎn)量(g m-2)； EN:單位面積的收獲穗數(shù)；GN：單穗穗粒數(shù)；EW：單穗千粒重(g)。該課題組撰寫的《播期和密度對(duì)玉米干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)的影響及其模型的建立》一文發(fā)表在《作物學(xué)報(bào)》2010年第12期上，該研究報(bào)道了玉米干物質(zhì)積累和積溫關(guān)系的新進(jìn)展，建立了干物質(zhì)積累和積溫關(guān)系的Richards模擬模型：y=a/(1+eb-cx)1/d，其中a值為終極生長量參數(shù); b值為初值生長量參數(shù)；c值為生長速率參數(shù)；d值為形狀參數(shù)，通常某一玉米品種對(duì)積溫的需求是一定的, 因此可以根據(jù)品種所需積溫和模型對(duì)玉米不同生長階段的積溫需求和群體干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)進(jìn)行預(yù)測。試驗(yàn)表明，晚熟品種登海661的積溫需求為2378.5ˉ2739.6℃，中熟品種先玉335 為2312.6ˉ2575.5℃，早熟品種益農(nóng)103為2116.4ˉ2356.21℃。拔節(jié)期至蠟熟期是玉米群體干物質(zhì)積累變化速率對(duì)密度的敏感反應(yīng)期，干物質(zhì)積累變化速率可分為緩慢增加、快速增加和下降3個(gè)階段；隨著播期的推遲，在緩慢增加和下降階段，玉米所需積溫逐漸減少；在快速增加階段，玉米所需積溫逐漸增加，這為研究積溫和干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)特征的定量化關(guān)系提供了新的思路與簡便方法。

此外，通過該試驗(yàn)進(jìn)一步研究表明，玉米葉面積指數(shù)和積溫關(guān)系符合Ration模擬模型：y=(a+bx)/(1+cx+dx2)，a值為出苗時(shí)的相對(duì)LAI值,(a+b)/(1+c+d)為成熟時(shí)相對(duì)LAI，利用品種所需積溫和最大LAI，結(jié)合該模型可較準(zhǔn)確還原出任一生育時(shí)期玉米的實(shí)際葉面積指數(shù)，可預(yù)測不同播期、品種、密度等措施的玉米整個(gè)生育期的葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)變化，在河北廊坊地區(qū)，玉米實(shí)現(xiàn)10 000 kg hm-2以上的產(chǎn)量水平，應(yīng)選用中熟品種，全生育期所需積溫為2 467.9ˉ2 607.1℃，全生育期的平均溫度為23.09ˉ23.92℃，平均葉面積指數(shù)為2.71ˉ3.01，這為玉米葉面積系數(shù)和積溫的定量化研究提供了可借鑒的參考。

這一研究工作的意義在于，（1）探明了不同熟期玉米品種的積溫需求，為優(yōu)化區(qū)域品種選擇提供依據(jù)；（2）揭示了干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)與積溫的生理關(guān)系，為作物高產(chǎn)生理研究提供了新的思路和方法。