氮密互作對不同株型玉米形態(tài)、光合性能及產(chǎn)量的影響

肖萬欣，劉晶，史磊，趙海巖，王延波

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氮密互作對不同株型玉米形態(tài)、光合性能及產(chǎn)量的影響

肖萬欣，劉晶，史磊，趙海巖，王延波

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，沈陽 110161）

【】闡明不同株型玉米在氮素和密度互作下獲得高產(chǎn)的形態(tài)生理互利機(jī)理，進(jìn)一步提升密植玉米綜合生產(chǎn)力。【】2014—2015年，在大田條件下，采用裂-裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計，以不同株型玉米品種為主區(qū)，氮素（N1：0，N2：90 kg N·hm-2和N3：180 kg N·hm-2）為裂區(qū)、密度（D1：45 000 株/hm2，D2：60 000 株/hm2和D3：75 000 株/hm2）為裂裂區(qū)，測定了植株形態(tài)、葉片光合性能和產(chǎn)量等指標(biāo)。【】施氮對節(jié)間長度、葉傾角、葉色值、粒重和產(chǎn)量的影響程度均高于密度調(diào)控，莖粗、光合速率和穗粒數(shù)對增密響應(yīng)程度較高。與平展型玉米相比，緊湊型玉米莖粗隨密度提高降幅較小，第1—3節(jié)間長度對增密響應(yīng)遲鈍，隨施氮量增加顯著縮短（N2→N3=0.004—0.028），第4—5節(jié)間長度對增密的負(fù)響應(yīng)幅度（10.9%）均高于平展型玉米同節(jié)間長度對其的正響應(yīng)幅度（3.3%）。施氮可降低緊湊型玉米棒三葉葉傾角2.9°±1.1°，增密后，其穗下葉葉傾角降幅較高。緊湊型玉米葉色值對施氮量的響應(yīng)峰值（N3）高于平展型玉米（N2），增密對其光合速率的負(fù)效應(yīng)相對較小，在N3和D3處理下，其葉色值和光合速率均高于平展型玉米。緊湊型玉米穗粒數(shù)與粒重受氮密調(diào)控影響比平展型玉米小，其收獲指數(shù)較高，且在氮/密處理間差異均不顯著（N1→N3=0.16，D1→D3=0.12），而平展型玉米在氮/密處理間差異均達(dá)顯著或極顯著水平（N1→N3=0.03，D1-D3＜0.01）。緊湊型玉米和平展型玉米分別在N3D3和N3D1處理下獲得較高產(chǎn)量，增密和施氮對其籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)比分別是1﹕2.3和1﹕4.0。【】與平展型玉米相比，緊湊型玉米莖基部橫/縱向生長對氮密協(xié)同提高具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，施氮可降低緊湊型玉米棒三葉葉傾角，提高穗位葉光合性能。緊湊型玉米在高密高氮處理下較好的形態(tài)生理協(xié)調(diào)性保證了生育后期相對較高的物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，最終獲得較高群體產(chǎn)量。

玉米；株型；氮素；種植密度；形態(tài)；光合性能；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】玉米是全球第一大糧食作物[1]，2012年，中國玉米產(chǎn)量超過稻谷，成為第一大糧食作物[2]。據(jù)FAO報道，2014年中國玉米收獲面積是美國的1.10倍，而平均單產(chǎn)僅為美國的0.54倍[3]。目前，美國玉米種植密度為8.55—10.95萬株/hm2，而中國玉米種植密度為5.25—6.00萬株/hm2[4]，可見，提高種植密度和品種耐密性對于實(shí)現(xiàn)中國玉米高產(chǎn)意義重大。同時，面對人口不斷增加、可耕地面積日趨緊張的局面，還需兼顧提高養(yǎng)分資源利用效率，才能保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[5-7]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】合理的密度是玉米利用光熱資源構(gòu)建良好群體結(jié)構(gòu)、優(yōu)化群體光合生理指標(biāo)的基礎(chǔ)，適宜的氮肥施用量是其利用適宜密度充分發(fā)揮群體優(yōu)勢進(jìn)行光合生產(chǎn)的營養(yǎng)物質(zhì)保障，它可以通過影響穗粒數(shù)和粒重來影響產(chǎn)量[8]，在作物生產(chǎn)中，二者要高度協(xié)調(diào)[9]。前人研究結(jié)果表明，隨著種植密度的提高，玉米氮素吸收利用效率呈現(xiàn)持續(xù)遞增或先增加后減少的趨勢[10-12]。盛耀輝等[13]研究認(rèn)為，氮肥和密度間互作效應(yīng)顯著，在一定范圍內(nèi)可以相互促進(jìn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，可通過氮肥密度互作的途徑，在確定適宜的播種量和施氮量的條件下，有效地利用它們間交互效應(yīng)來提高玉米產(chǎn)量。周江明等[14]研究則認(rèn)為，氮肥和密度的互作為負(fù)效應(yīng)，對水稻產(chǎn)量有相互抑制作用，提高密度時氮肥用量不宜過高。可見，氮密互作對作物產(chǎn)量的作用機(jī)理尚無定論。另外，不同株型玉米品種形態(tài)結(jié)構(gòu)[15-16]、光能利用[17-20]、物質(zhì)積累與分配[21-22]和產(chǎn)量[15]對氮素或密度的響應(yīng)程度均具有明顯差異?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于對氮素與密度互作機(jī)理研究，大多數(shù)學(xué)者分別采用過1個[9, 11-13, 23-25]、同種株型[26]或不同株高[27]的品種，但是，很少選用不同株型品種進(jìn)行比較研究。在氮素與密度互作下，尤其是在高產(chǎn)最佳密度下，研究氮素對不同株型玉米冠層形態(tài)結(jié)構(gòu)、光合性能及產(chǎn)量形成的協(xié)同調(diào)控增產(chǎn)機(jī)理更是鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】從不同株型玉米品種形態(tài)、光合性能和產(chǎn)量對氮素和密度的響應(yīng)特征及氮密互作對它們的影響角度，闡明緊湊型玉米形態(tài)生理互利增產(chǎn)機(jī)理，為進(jìn)一步提升密植玉米綜合生產(chǎn)力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)地點(diǎn)位于遼寧省沈陽市沈北新區(qū)試驗(yàn)基地（42°03′N，123°57′E）。2014年5月5日播種，9月29日收獲；2015年4月29日播種，9月30日收獲。試驗(yàn)地為草甸土，耕層（0—30 cm）土壤平均基礎(chǔ)肥力為有機(jī)質(zhì)含量22.0 g·kg-1，速效氮含量72.2 mg·kg-1，有效磷含量26.8 mg·kg-1，速效鉀含量117.6 mg·kg-1。采用篩選出來的棒三葉葉傾角差異較大的緊湊型玉米（compact type）鄭單958（ZD958）與平展型玉米（flat type）遼單120（LD120）作為供試材料，品種形態(tài)特征見表1。

采用裂-裂區(qū)設(shè)計，品種為主區(qū)，氮素水平為裂區(qū)，種植密度為裂-裂區(qū)，設(shè)3個氮素處理（0（N1）、90 kg N·hm-2（N2）、180 kg N·hm-2（N3））、3個種植密度處理（45 000 株/hm2（D1）、60 000 株/hm2（D2）、75 000 株/hm2（D3））。小區(qū)行長5 m，壟距0.6 m，5行區(qū)，3次重復(fù)，觀察道寬度1 m。氮素來源為尿素，1/4氮肥做底肥于春播時開溝施入，3/4氮肥于拔節(jié)期追施。在整個生育期內(nèi)保證良好的水分供應(yīng)，及時澆水、除草、滅蟲，保證植株有良好的生長環(huán)境。

表1 參試品種形態(tài)特征

1.2 測定項目與方法

在距觀察道1 m以外的群體內(nèi)部，連續(xù)選擇3株生長一致的植株用半圓儀測定棒三葉（穗上葉、穗位葉和穗下葉）主葉脈與主莖的夾角；用鋼尺測定氣生根以上第一節(jié)至第六節(jié)之間長度，用電子卡尺測定氣生根以上第一節(jié)間中點(diǎn)的窄面寬度（莖粗）。連續(xù)選擇5株有代表性植株用SPAD-502活體葉綠素分析儀測定穗位葉中部上表面葉綠素含量。在晴朗無云條件下，在9：00—11：00應(yīng)用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400光合測定系統(tǒng)對穗位葉光合參數(shù)進(jìn)行了定株測定（每處理3株），測定部位是葉片中部上表面，流速500 μmol·s-1，內(nèi)置紅藍(lán)光源光量子通量密度（PFD）為2 000 μmol·m-2·s-1。

收獲前，采取上述方法在群體內(nèi)部選取有代表性植株3株，105℃殺青30 min后，80℃烘干至恒重。按照收獲指數(shù)=籽粒干重/地上部總干重，計算收獲指數(shù)。人工收穗，2014年，收取小區(qū)中間3行中的2行，測產(chǎn)面積6 m2；2015年，收取小區(qū)中間3行，測產(chǎn)面積9 m2，收獲后放到晾曬場自然風(fēng)干，當(dāng)籽粒水分≤25%時，應(yīng)用鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生產(chǎn)的玉米脫粒機(jī)脫粒，用PM-8188谷物水分測定儀測定籽粒含水量，按測產(chǎn)面積折算成公頃產(chǎn)量，籽粒產(chǎn)量以14%標(biāo)準(zhǔn)水計算。

收獲后，每處理選取具有代表性的果穗5穗，單穗脫粒，在50℃的烘箱內(nèi)烘干至恒重，測定單株穗粒數(shù)和穗粒重。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

所有指標(biāo)均按DPS v8.01中“裂-裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計”進(jìn)行統(tǒng)計分析，應(yīng)用Sigma Plot 10.0軟件制圖。分析不同株型玉米測定指標(biāo)對氮素或密度響應(yīng)特征時，均采用擬分析處理下3個密度或氮素處理的所有數(shù)據(jù)均值進(jìn)行比較。氮素（N）/密度（D）處理間測定指標(biāo)變幅依據(jù)如下公式計算：（N/D最大值-N/D最小值）/N/D最小值×100%。

2 結(jié)果

2.1 莖粗

灌漿期，緊湊型玉米莖粗隨施氮量的增加而增加，N3處理下莖粗較高，比N1處理下莖粗提高21.3%；平展型玉米在N2處理下莖粗較高，比N1處理下莖粗提高7.1%（圖1）。增密極顯著地降低玉米莖粗，D1至D3處理，緊湊型玉米莖粗降幅（15.5%）小于平展型玉米（24.5%）。

2.2 節(jié)間長度

灌漿期，緊湊型和平展型玉米第1—3節(jié)間長度N2至N3處理依次分別降低了65.8%、24.9%、20.8%和6.3%、12.0%、6.7%，且緊湊型玉米第1—3節(jié)間長度在N2與N3處理間差異均達(dá)顯著或極顯著水平，平展型玉米第3節(jié)間長度在N2與N3處理間差異顯著（圖2-左）。

緊湊型玉米不同節(jié)間長度隨密度的提高總體上呈遞減趨勢，而平展型玉米第1—3節(jié)間長度隨密度提高呈先增長后下降趨勢，第4—5節(jié)間則隨增密呈正響應(yīng)趨勢，且節(jié)間伸長幅度隨節(jié)位提高而增大（1.1%→5.5%）（圖2-右）。緊湊型玉米第1—3節(jié)間長度D1至D3處理平均降幅（7.3%）低于平展型玉米同節(jié)間平均降幅（13.2%），而緊湊型玉米第4和第5節(jié)節(jié)間長度D1至D3處理平均降幅（10.9%）高于平展型玉米對應(yīng)節(jié)間長度平均增幅（3.3%）。氮密互作對第3（=0.02）和第4節(jié)間長度（=0.01）的影響均達(dá)顯著水平。

小寫字母表示同處理間在0.05水平上差異顯著，大寫字母表示在0.01水平上差異顯著。下同

圖2 氮素（左）和密度（右）對不同株型玉米節(jié)間長度的影響

2.3 葉傾角

灌漿期，N1至N3處理，緊湊型玉米穗上葉、穗位葉和穗下葉葉傾角分別降低2.1°、4.2°和2.4°，而平展型玉米棒三葉葉傾角受氮素調(diào)控效應(yīng)較?。▓D3-左）；D1至D3處理，緊湊型玉米棒三葉葉傾角平均變幅（10.6%）高于平展型玉米（7.1%），其中，穗下葉葉傾角降幅（8.0%）比平展型玉米高3.0%（圖3-右）。

2.4 葉色值

灌漿期，緊湊型玉米在不同氮密處理下穗位葉平均葉色值（49.8）高于平展型玉米（46.5）。隨著施氮量的增加，緊湊型玉米葉片葉色值逐漸增加，在N3處理下表現(xiàn)較高；平展型玉米在N1至N2處理葉色值極顯著升高，繼續(xù)施氮后，其葉色值下降（圖4-左）。D1至D3處理，緊湊型玉米降幅（11.5%）高于平展型玉米（2.6%），在密度較高處理（D2和D3）中，其平均葉色值（48.1）比平展型玉米高4.1%（圖4-右）。

圖3 氮素（左）和密度（右）對不同株型玉米葉傾角的影響

圖4 氮素（左）和密度（右）對不同株型玉米穗位葉葉色值的影響

2.5 光合速率（Pn）

灌漿期，緊湊型玉米在不同氮密處理下穗位葉n均值（19.4 μmol CO2·m-2·s-1）高于平展型玉米（18.2 μmol CO2·m-2·s-1）。N2處理下光合速率較高，且N2至N3處理，緊湊型玉米n高于平展型玉米（圖5-左）。D1至D3處理，緊湊型玉米3個時期平均降幅（31.8%）低于平展型玉米（39.3%），在D3處理下，緊湊型玉米n均高于平展型玉米（圖5-右）。9月3日和9月13日，氮密互作對不同株型玉米穗位葉n的影響均達(dá)到了極顯著水平（＜0.01）。

2.6 穗粒數(shù)與穗粒重

不同氮密互作處理下，緊湊型玉米兩年平均穗粒數(shù)（615.1粒/穗）少于平展型玉米（634.9粒/穗）。N1至N3處理，緊湊型玉米穗粒數(shù)兩年平均變幅（12.2%）高于平展型玉米穗粒數(shù)兩年平均增幅（8.0%）（圖6）；D1至D3處理，緊湊型玉米穗粒數(shù)兩年平均降幅（16.6%）低于平展型玉米（22.9%）（圖7）。

緊湊型玉米單穗粒重（0.151 kg/穗）兩年平均略低于平展型玉米（0.157 kg/穗）。N1至N3處理，緊湊型玉米粒重兩年平均增幅（27.5%）小于平展型玉米（40.3%）（圖8）；D1至D3處理，緊湊型玉米粒重兩年平均變幅（19.8%）小于平展型玉米粒重兩年平均降幅（25.2%）（圖9）。

2.7 收獲指數(shù)（HI）

不同氮密互作處理下，緊湊型玉米平均HI高于平展型玉米。隨著氮素水平和種植密度的升高，緊湊型玉米HI均呈微上升趨勢，在N3和D3處理下達(dá)到相對較高值，氮素或密度處理間HI差異均不顯著（圖10）；在N1或D3處理下，平展型玉米HI均顯著或極顯著低于N3或D1處理。

圖6 氮素對不同株型玉米穗粒數(shù)的影響

圖7 密度對不同株型玉米穗粒數(shù)的影響

圖8 氮素對不同株型玉米穗粒重的影響

圖9 密度對不同株型玉米穗粒重的影響

2.8 籽粒產(chǎn)量

緊湊型玉米兩年平均產(chǎn)量比平展型玉米高16.9%（表2）。N1至N3處理，緊湊型玉米兩年產(chǎn)量平均增幅（33.0%）低于平展型玉米（44.2%）；D1至D3處理，緊湊型玉米兩年產(chǎn)量平均變幅（14.5%）高于平展型玉米（11.0%），緊湊型玉米產(chǎn)量在N3D3處理表現(xiàn)較高，而平展型玉米產(chǎn)量較高值出現(xiàn)在N3D1處理。氮密互作處理下，密度與氮素調(diào)控對緊湊型和平展型玉米籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)比分別為1﹕2.3和1﹕4.0。

3 討論

3.1 不同株型玉米形態(tài)性狀對氮密互作的適應(yīng)性反應(yīng)

勾玲等[28]研究指出，耐密品種莖稈基部各節(jié)間對密度反應(yīng)變幅較小，尤其表現(xiàn)在第4節(jié)間及其以上部位，本研究結(jié)果表明，緊湊型玉米增密后第1—3節(jié)間長度平均降幅均低于同節(jié)位平展型玉米，部分驗(yàn)證了勾玲等的研究結(jié)果。本研究還發(fā)現(xiàn)，緊湊型玉米第4—5節(jié)間長度由增密引起的降幅明顯高于同位平展型玉米由其引起的增幅，說明緊湊型與平展型玉米在莖桿第4節(jié)間處對增密的響應(yīng)發(fā)生了方向性變化。另外，莖粗和第1—3節(jié)間長度對施氮/增密“快正/慢負(fù)”和“快負(fù)/慢負(fù)”的響應(yīng)特點(diǎn)是緊湊型玉米對高肥高密的一種形態(tài)適應(yīng)性表現(xiàn)。張玉芹等[29]指出，科學(xué)的增密和養(yǎng)分管理可協(xié)同群體結(jié)構(gòu)和個體功能實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)量獲得的雙重挖潛，密度和氮素對玉米植株地上部形態(tài)和功能的影響各有側(cè)重[30-34]。李從鋒等[35]研究表明，與20世紀(jì)60和80年代大面積推廣應(yīng)用的玉米雜交種及其親本相比，當(dāng)代單交種及其親本在適當(dāng)密植條件下莖粗、穗上莖葉夾角和葉向值均有明顯改善，株型緊湊的玉米品種中部葉片受光態(tài)勢好[36]。本研究發(fā)現(xiàn)，緊湊型玉米在氮密互作下通過調(diào)節(jié)棒三葉葉傾角使植株冠層結(jié)構(gòu)趨于緊湊，降低個體間競爭能量損耗，提高穗位葉光合性能，最終實(shí)現(xiàn)群體產(chǎn)量增益，驗(yàn)證了上述研究結(jié)論。

圖10 氮素和密度對不同株型玉米收獲指數(shù)的影響

表2 不同株型品種在氮密互作下的籽粒產(chǎn)量比較

同一品種的氮×密矩陣內(nèi)部是不同氮素水平下密度處理間的產(chǎn)量顯著性差異比較。同年平均值所在的行/列為密度/氮素處理間產(chǎn)量顯著性差異比較。小寫字母不同表示產(chǎn)量在0.05水平上差異顯著

Significant difference comparison of yield between 3 densities in the same N×D matrix at 3 nitrogen treatments for one hybrid was showed in Table 2. Means located at each rows or columns in the same N×D matrix at the same year was significant difference comparison of yield between 3 density or 3 nitrogen treatments. Different lowercase means significant at 0.05 level

3.2 不同株型玉米葉片光合特性對氮密互作的響應(yīng)

玉米花后碳氮代謝協(xié)調(diào)、光合作用（特別是中上部葉片[37]）和物質(zhì)生產(chǎn)能力衰減緩慢對于有效維持較高葉面積指數(shù)和光合勢，進(jìn)一步提高作物產(chǎn)量具有重要意義[38]。適宜的氮肥施用量可使玉米群體光合生理指標(biāo)達(dá)到最佳狀態(tài)[9]。本研究結(jié)果表明，在氮密互作處理下，適宜的施用氮素（90 kg N·hm-2）對灌漿期光合速率的提高具有積極作用；當(dāng)?shù)赜昧俊?0 kg N·hm-2時，平展型玉米光合速率降幅明顯高于緊湊型玉米?？梢?，在高氮環(huán)境下光合性能高是緊湊型玉米增產(chǎn)的重要生理特性之一。另外，從本研究得出的“與緊湊型玉米相比，平展型玉米穗位葉光合速率隨著種植密度的提高（4.5至7.5萬株/hm2）降幅較大，且在7.5萬株/hm2處理下，緊湊型玉米光合速率均高于平展型玉米”與馮春生等[39]得出的“在4.5—6.0萬株/hm2密度范圍內(nèi)，耐密型玉米單株光合特性與普通型玉米無明顯差異”的研究結(jié)果不一致，原因可能是試驗(yàn)密度上限設(shè)置和選用品種不同。

3.3 氮素與密度對不同株型玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的互作調(diào)控

陳傳永等[40]研究認(rèn)為，耐密玉米品種對不同密度反應(yīng)遲鈍，且具有較高的收獲指數(shù)，即有較少的生長冗余。本研究結(jié)果表明，緊湊型玉米在高密條件下（6.0—7.5萬株/hm2）具有較高且差異不顯著的收獲指數(shù)，驗(yàn)證了上述研究結(jié)論。增密和施氮主要是通過調(diào)控穗粒數(shù)或粒重最終影響籽粒產(chǎn)量[12-13, 24, 40-42]。適當(dāng)?shù)脑黾邮┑亢吞岣叻N植密度，可以顯著提高夏玉米的籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率[11]。李明等[30]研究指出，在密度、氮肥、磷肥和鉀肥中，對玉米產(chǎn)量影響最大的是密度，其次是氮肥。本研究結(jié)果表明，氮密互作對穗粒重的影響幅度（28.2%）大于穗粒數(shù)（14.9%），且氮素對穗粒重的調(diào)控效應(yīng)大于密度，與李明等研究結(jié)論不一致，其原因可能是土壤基礎(chǔ)肥力不同。

本研究發(fā)現(xiàn)，氮素對籽粒產(chǎn)量的調(diào)控作用大于密度。從研究結(jié)果中還可以分析出，與平展型玉米相比，緊湊型玉米籽粒產(chǎn)量對增密響應(yīng)較敏感（緊湊型（14.5%）＞平展型（11.0%）），對施氮響應(yīng)相對較弱（緊湊型（33.0%）＜平展型（44.2%）），表明在氮密互作條件下，緊湊型玉米較高的籽粒產(chǎn)量可在較少氮素供應(yīng)下通過增密來實(shí)現(xiàn)，而平展型玉米更擅長于在低密條件下通過增加氮素投入來提高產(chǎn)量。

4 結(jié)論

不同株型玉米形態(tài)生理參數(shù)對氮素和密度互作調(diào)控響應(yīng)各異，緊湊型玉米在施氮和增密共同作用下能夠有效調(diào)控莖基部節(jié)間縱/橫向生長和棒三葉葉傾角，提高穗位葉光合性能，在高密高氮處理下，能夠維持較高的物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率最終實(shí)現(xiàn)群體增產(chǎn)；而平展型玉米在增密后莖粗下降明顯、第1—3節(jié)間長度變幅較高，棒三葉葉傾角對施氮響應(yīng)遲鈍，穗位葉葉色值和光合速率對氮量響應(yīng)峰值低，增密后光合能力低，物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率在高密高氮處理下均較低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量損失。

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（責(zé)任編輯 楊鑫浩）

Effect of Nitrogen and Density Interaction on Morphological Traits, Photosynthetic Property and Yield of Maize Hybrid of Different Plant Types

XIAO WanXin, LIU Jing, SHI Lei, ZHAO HaiYan, WANG YanBo

(Maize Research Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161)

【】The purpose of this study is to elucidate morphological and physiological mutual beneficial mechanism for compact type maize hybrid under nitrogen and density interaction, for further raise overall productivity of density tolerant maize hybrid.【】Plant morphological trait, ear leaf photosynthetic ability and yield were determined under field experimental condition in 2014 and 2015. Split-split plot design, 2 plant type hybrids (compact plant type and flat plant type) as the main plot, 3 nitrogen treatments (N1: 0, N2: 90 kg N·hm-2and N3: 180 kg N·hm-2) as the split plot, 3 plant densities (D1: 45 000 plant/hm2, D2: 60 000 plant/hm2and D3: 75 000 plant/hm2) as the sub-split plot. 【】The effects of nitrogen on internode length, leaf angle, SPAD value, kernel weight per ear and yield were stronger than that of density on those parameters. Stem diameter,n and kernel number per ear was sensitive to density increasing. Compared with flat type hybrid, decreased range of stem diameter was small, and response sensitivity from 1 to 3 internode length was slowness with plant density increased for compact type hybrid. However, the 1-3 internode length was shortened significantly with nitrogen input amount increased (N2→N3=0.004-0.028), negative response range of 4-5 internode length for compact type hybrid (10.9%) was higher than positive response range of 4-5 internode length for flat type hybrid (3.3%). Leaf angle of compact type hybrid was down to 2.9°±1.1° with nitrogen input. The leaf angle of leaf below ear leaf changed to a relatively lower with plant density increased. Response peak value of SPAD to nitrogen for compact type hybrid (N3) was higher than that for flat type hybrid (N2). The negative effect ofn caused by density increasing was relatively small for compact type hybrid. SPAD andn of ear leaf for compact type hybrid were higher than that for flat type hybrid in N3and D3treatment. Altogether, the effect of nitrogen and density interaction on kernel number and kernel weight per ear for compact type hybrid was smaller than that for flat type hybrid. Harvest index of compact type hybrid was relatively high, which the difference between N×D interaction treatment (N1→N3=0.16，D1→D3=0.12) was no significant, however, that the difference between that (N1→N3=0.03，D1→D3＜0.01) of flat type hybrid was very significant. The highest yield record was obtained in N3D3and N3D1treatments for compact and flat type hybrid, respectively. And their yield gain ratio for density and nitrogen was 1﹕2.3 and 1﹕4.0, respectively. 【】 Compared with flat type hybrid, compact type hybrid had a more adaptable ability of regulating cross and longitudinal growth of basal part of stem. Nitrogen application could reduce leaf angle of leaf above ear leaf, ear leaf and leaf below ear leaf, which could enhance ear leaf light use efficiency. Proper morphophysiological coordinate ability keeps a higher dry matter transfer rate for the compact type hybrid under higher density and higher nitrogen fertilizer condition at kernel weight formation stage, thus achieving a higher population yield.

maize; plant type; nitrogen; plant density; morphology; photosynthetic property; yield

10.3864/j.issn.0578-1752.2017.19.006

2017-02-27；接受日期：2017-05-08

國家自然科學(xué)基金（31601262）、遼寧省科技廳項目（2014026）、遼寧省人社廳項目（遼農(nóng)院人字[2015]19號）

肖萬欣，Tel：024-31029788；E-mail：wanxinx2013@163.com。通信作者王延波，E-mail：lnwangyanbo@163.com