柏延文，張宏軍，朱亞利，鄭學慧，楊梅，李從鋒，張仁和

不同株型玉米冠層光氮分布、衰老特征及光能利用對增密的響應

柏延文1，張宏軍2，朱亞利1，鄭學慧1，楊梅1，李從鋒3，張仁和1

（1西北農林科技大學農學院，陜西楊凌 712100；2陜西省種子工作總站，西安 710003；3中國農業(yè)科學研究院作物科學研究所，北京 100081）

【】探究增密對不同株型玉米冠層光氮分布、衰老特征、及其對光能利用及產量的影響，為陜西春玉米高產高效栽培提供支撐。于2017—2018年以陜單609（緊湊型）和陜單8806（平展型）為試驗材料，設置4個種植密度（45 000、60 000、75 000和90 000株/hm2），測定了冠層光氮分布、葉片衰老、物質生產、光能利用及產量構成等指標。陜單609和陜單8806分別在90 000株/hm2（13 824 kg·hm-2）和60 000株/hm2（9 566 kg·hm-2）達到了最高產量，與45 000株/hm2相比，90 000株/hm2下陜單609和陜單8806的穗粒數（17.8%和30.1%）和百粒重（15.2%和19.6%）均降低。同一密度下，2個品種的冠層光能截獲率和葉片氮素濃度表現為上層＞中層＞下層，隨著密度的增加，2個品種冠層上部光能截獲率和葉片氮素濃度不斷增加，中層和下層的光能截獲率和葉片氮素濃度不斷下降，當密度增至90 000株/hm2時，陜單8806冠層中部和下部的光能截獲率分別較陜單609低8.8%和70.6%，且陜單609中層和下層的葉片氮素濃度較陜單8806高16.0%和40.5%。當密度從45 000株/hm2增至90 000株/hm2，陜單609和陜單8806成熟期相對綠葉面積分別降低36.4%和63.3%，葉片平均衰老速率分別增加40.2%和34.6%，冠層不同層次葉片衰老啟動的時間順序為下層＞上層＞中層，與陜單8806相比，90 000株/hm2下陜單609生育后期冠層中上部的綠葉面積較高，且下層維持較高的綠葉面積。隨種植密度的增加，吐絲前后的氮素吸收量和氮收獲指數顯著增加，當密度增至90 000株/hm2時，陜單609吐絲前后的氮素吸收量、氮收獲指數分別較陜單8806高23.5%、43.9%、12.7%。增密后生物產量、收獲指數、冠層光能截獲量和光能利用率顯著增加，密度增至90 000株/hm2時，陜單609的生物產量、冠層的光合有效輻射、光能利用率和收獲指數分別較陜單8806高26.1%、10.2%、9.1%和14.8%。與陜單8806比，緊湊玉米陜單609密植下較好協(xié)同優(yōu)化冠層光氮空間分布，增加了群體花后中下部光能截獲量，延緩群體冠層花后中下層葉片衰老，促進群體花后干物質和氮素積累，獲得更高的籽粒產量和光能利用率。

春玉米；株型；種植密度；冠層衰老；光氮分布；光能利用率

0 引言

【研究意義】玉米是陜西省第一大糧食作物，合理增密是陜西玉米高產高效的方向[1-2]，而玉米最佳種植密度隨著氣候、栽培技術和品種特性而變化[3-4]。隨著密度的增加，冠層內光能截獲量減少，削弱了中下部葉片的光照條件，易造成冠層葉片早衰，直接影響了玉米植株的光合性能，從而限制了籽粒庫的建成[5-6]。緊湊耐密型玉米是影響種植密度和產量的關鍵因子，其植株中上部葉片直立，對群體密度增加有一個適度的調節(jié)，有利于平衡避蔭下群體冠層內光的分布，使其更加合理，充分利用不同層次的光能[7-8]，對促進陜西玉米產量和光能利用率的提高具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】前人研究發(fā)現，玉米密植高產是增加生物量的結果，歸功于增加群體葉面積指數，截獲更多光能的潛力[9-10]。優(yōu)化冠層光分布能顯著增加群體光合作用和產量[11-12]。如Tian等[13]將的大芻草等位基因回交導入到農大108雙親中，獲得的改良農大108葉夾角減小，提高了株型緊湊程度，改善了冠層內光的分布，實現了密植增產。Huang等[14]在玉米不同生育期噴施化學調控劑調節(jié)葉片大小，優(yōu)化冠層光分布延緩葉片衰老，提高了玉米密植的生產潛力。提高密植環(huán)境中冠層光合作用，更多葉片氮素含量應分布在冠層的中上部以適應高的光照強度，因為葉片氮分布顯著影響冠層光合作用[15]。研究指出，生長在冠層頂部接受更多光照的葉片含氮量高于在冠層下部遮陰環(huán)境下生長的葉片[16]。此外，氮素的積累和轉運是引起玉米葉片發(fā)生衰老的重要生理過程[17]，延緩葉片衰老可延長葉片光合活性，而這也能增加植株的氮素吸收能力，從而提高了冠層截獲光合有效輻射轉化為干物質的效率，即光能利用率[18-20]。光能利用率可用來評價不同栽培條件下作物產量的形成[21]?！颈狙芯壳腥朦c】前人針對種植密度對玉米冠層結構、光合作用、氮素物質積累與轉運、產量的影響進行了大量研究[21-25]，但有關不同株型玉米品種冠層不同層次光氮分布、葉片衰老特征對增密的響應，及其對光能利用和產量影響的研究報道較少?！緮M解決的關鍵問題】本研究選擇2種不同株型玉米品種，設置4個種植密度，研究其對玉米群體冠層光氮分布、葉片衰老動態(tài)、光能利用及產量的影響，以期為陜北灌溉春玉米密植高產高效栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在陜西省榆林市西北農林科技大學玉米試驗示范站（37°48′N、109°11′E，海拔1 808 m）進行。該區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，無霜期短，蒸發(fā)量1 900 mm，年均氣溫8℃，年平均降水量400 mm左右，年日照時數2 600—2 900 h，是我國日照高值區(qū)之一，圖1為2017—2018年玉米生育期氣象數據。試驗站土壤類型為砂壤土，耕層0—20 cm土壤含有機質6.76 g·kg-1、速效氮42.75 mg·kg-1、速效磷16.98 mg·kg-1、速效鉀99.77 mg·kg-1。

供試材料為陜單609（緊湊型）和陜單8806（平展型）。試驗采用二因素裂區(qū)設計，密度為主區(qū)，品種為裂區(qū)，密度處理為45 000、60 000、75 000、90 000株/hm2。小區(qū)行長為5 m，寬為3.6 m。等行距種植，行間距為0.6 m，每個小區(qū)內種6行，共設4個重復。2017和2018年分別在4月23日和4月20日人工播種，于10月5日和9月30日收獲。其他田間管理水平與當地農田一致。

圖1 2017-2018年玉米生育期內太陽輻射、溫度、降雨量以及空氣相對濕度的變化

1.2 測定項目與方法

1.2.1 葉片衰老變化特征 于玉米吐絲期，從各試驗小區(qū)選取生育進程一致，生長均勻的代表性植株20株，做好標記。吐絲后每隔7 d，在每個小區(qū)取3株同一天吐絲的標記植株測量綠葉面積，冠層葉片分為上層（穗上第二葉至冠層頂部）、中間層（穗三葉）和下層（穗下第二葉至冠層基部），葉片超過一半變黃被定義為衰老葉片，利用長寬系數法測定吐絲期至生理成熟期的冠層綠葉面積，葉面積指數（LAI）=單位群體葉面積/單位土地葉面積。

用曲線方程=e/(1+e)描述葉片衰老變化過程，其中為某一時刻的相對綠葉面積（RGLA，%），為吐絲后的天數，參數為RGLA的理論初始值，與葉片衰老的啟動有關，與葉片衰老的速度有關。成熟期相對綠葉面積RGLAm（%）=成熟期綠葉面積/吐絲期綠葉面積；葉片衰老啟動時間（s）指相對綠葉面積達到95%時的初始日期；平均衰老速率（m）=（吐絲期相對綠葉面積-成熟期相對綠葉面積）/時間間隔；相對綠葉面積最大衰減速率max=/4；出現最大綠葉衰減速率的時間max=/[26]。

1.2.2 積溫 積溫的單位是℃d，其定義如下：

式中，是日平均氣溫，用每日最高和最低溫度的平均值計算，是生長發(fā)育的基礎溫度，n是計算中溫度觀測的總天數。積溫用于預測植物的生長發(fā)育[27]。

1.2.3 植株干物質累積量及氮含量測定 分別于玉米吐絲期（VT）、灌漿期（R3）和成熟期（R6），從各試驗小區(qū)選取3株生長一致的健壯植株，取地上部分，將其分為上層（穗上第二葉至冠層頂部）、中間層（穗三葉）和下層（穗下第二葉至冠層基部），取葉和莖（含葉鞘）、穗軸、苞葉、籽粒部分裝入紙袋，在105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重后稱重，用粉碎機將樣品磨成粉末，使用H2SO4-H2O2消煮，采用凱氏定氮法測定植物樣品全氮濃度，計算氮素積累量[28]。

1.2.4 光能截獲率和光能利用率 于玉米吐絲期（VT）、灌漿期（R3）和成熟期（R6），天氣晴朗的上午11：00—13：00，使用LP-80冠層儀在各小區(qū)內進行冠層光合有效輻射（PAR）的測定，垂直于行向，在株間和行間上層（穗上第二葉至冠層頂部）、中層（穗三葉）和下層（穗下第二葉至冠層基部）3個高度，分別測量各冠層高度的PAR（mol·m-2·s-1），每個小區(qū)重復測量3次，計算冠層不同部位光能截獲率（FIPAR）：

透光率=t/0；

光能截獲率（）=1-透光率-反射率。式中，t是在不同冠層高度的輻射強度，0是冠層頂部的輻射強度。

利用測定的葉面積指數（LAI）、冠層的有效輻射PAR（mol·m-2·s-1）、采樣日期之間的總輻射截獲積累量a（MJ·m-2）和干物質積累（DMA），計算消光系數（K）、冠層截獲光合有效輻射量（IPAR，MJ·m-2）和光能利用率（RUE，g·MJ-1）[29]：

K=(-1/LAI)×ln(t/0)；

IPAR=a×[1-exp(-K×LAI)]；

RUE=DMA/IPAR。

1.2.5產量及產量構成 成熟期統(tǒng)計每個小區(qū)的倒伏株數、空稈株數，收獲中間2行計產并調查穗行數、行粒數、百粒重等性狀，計產時籽粒含水量統(tǒng)一折算成14%。

1.3 數據處理與統(tǒng)計分析

本文2017—2018年的相關數據分析中，變化規(guī)律相一致時用2年的平均值表述。采用Excel 2010軟件進行數據處理，SAS 8.0軟件對各指標進行統(tǒng)計分析，制圖軟件為Origin 2017。

2 結果

2.1 增密對不同株型玉米產量及其構成的影響

圖2所示，隨著密度的增加，2個玉米品種的穗粒數和百粒重均呈降低趨勢，產量則顯著增加。密度增至60 000株/hm2時，陜單8806的產量（9 566 kg·hm-2）最高，產量較45 000株/hm2增加19.7%，而陜單609在90 000株/hm2達到產量的峰值（13 824 kg·hm-2），產量較45 000株/hm2增加26.9%。從產量構成來看，當種植密度從45 000株/hm2增至90 000株/hm2時，陜單609和陜單8806的平均穗粒數分別下降17.8%（107粒）和30.1%（163粒），平均百粒重分別降低15.2%（5.6 g）和19.6%（6.1 g）。在4個種植密度下，陜單609平均百粒重和穗粒數較陜單8806高出16.1%（5.4 g）和14.3%（78.9粒），但在60 000株/hm2下，陜單609和陜單8806的產量分別為11 613.5 kg·hm-2和9 517.5 kg·hm-2，陜單609的穗粒數和百粒重分別較陜單8806高出10.1%、12.9%。當密度達到90 000株/hm2時，陜單609的穗粒數（23.4%）和百粒重（19.5%）均高于陜單8806。因此，提高產量主要是增加了株數的同時，維持較高的粒數和粒重。

2.2 增密對不同株型玉米冠層光分布的影響

如圖3所示，2年各處理冠層不同部位光能截獲率的變化趨勢存在顯著的差異（＜0.05），就冠層整體而言，隨著種植密度的增加，陜單609的光能截獲率呈增加趨勢，而陜單8806則先升高后降低，陜單609冠層總的光能截獲率較陜單8806高8.7%。隨種植密度的增加，冠層上部光能截獲率呈增加趨勢，中下層光能截獲率則不斷降低，陜單609冠層上層、中層和下層的光能截獲率分別較陜單8806低12.6%、高36.5%、高51.8%。當密度為60 000株/hm2時，陜單8806整體光能截獲率達到最大值，其冠層上層、中層和下層的光能截獲率分別較陜單609高21.1%、低30.4%、低41.8%，說明陜單8806中上層的受光條件較好，但冠層下部的光能截獲較陜單609差。當密度增至90 000株/hm2時，陜單8806冠層上層、中層和下層的光能截獲率分別較陜單609高3.9%、低49.6%、低70.6%。高密度下陜單609冠層上層較低的光能截獲率在一定程度上優(yōu)化了冠層中下部的光能截獲，改善了中下層葉片的光能捕獲，使冠層內的光分布更合理。

同一品種不同字母表示種植密度處理間差異達到顯著水平（P＜0.05）。下同

圖3 種植密度對不同株型玉米光能截獲率的影響（灌漿期）

2.3 增密對不同株型玉米冠層氮分布的影響

從圖4中可知，2個品種同一密度下冠層葉片氮素濃度表現為上層＞中層＞下層，隨著種植密度的增加，冠層上部葉片氮素濃度顯著升高，中層和下層的葉片氮素濃度顯著降低。品種間，陜單609冠層上層、中層和下層的葉片氮素濃度分別較陜單8806高5.8%、22.2%和27.6%。當密度增至60 000株/hm2時，陜單609和陜單8806冠層上部的葉片氮素濃度分別高于中層（12.9%、24.0%）和下層（26.3%、36.2%），且陜單609中層和下層的葉片氮素濃度較陜單8806高11.7%和20.2%，密度達到90 000株/hm2時，陜單609和陜單8806冠層上部的葉片氮素濃度分別高于中間層（34.6%、46.4%）和下層（52.8%、66.2%），且陜單609冠層中層和下層葉片氮素濃度較陜單8806高16.0%和40.5%。與陜單609相比，密植下陜單8806冠層上層的葉片氮素濃度高，且中下層的葉片氮素濃度較低。

圖4 種植密度對不同株型玉米冠層葉片氮素濃度的影響（灌漿期）

2.4 增密對不同株型玉米冠層葉片衰老特性的影響

2個品種冠層不同層次葉片衰老啟動的時間順序為下部＞上部＞中部（圖5）。冠層不同層次葉片衰老啟動和衰老速率隨著密度的增加而加劇。當密度超過60 000株/hm2時，陜單8806冠層上部、中部和下部葉片衰老啟動的時間明顯早于陜單609，且降幅更大，當密度達到90 000株/hm2時，加劇了陜單8806冠層葉片的衰老，而陜單609則表現為衰老啟動慢，且生育后期維持相對較高的綠葉面積，冠層中下部更明顯。在品種間，陜單609冠層上部、中部和下部綠葉面積分別在積溫為744.1、760和372.7℃·d開始下降，陜單8806冠層上部、中部和下部綠葉面積分別在積溫為694.6、714.1和320℃·d發(fā)生衰老，表明陜單609冠層不同層次葉片衰老的啟動均晚于陜單8806，尤其是冠層中下部。

由表1可知，當種植密度從45 000株/hm2增加至90 000株/hm2，陜單609和陜單8806的成熟期相對綠葉面積（RGLAm）分別降低36.4%和63.3%。隨著密度的增大，2個品種葉片衰老啟動時間（s）和相對綠葉面積最大衰減速率出現的時間（max）越早，相對綠葉面積的平均衰老速率（m）和最大衰減速率（max）不斷增加。品種間，陜單609的RGLAm較陜單8806高30%，s和max分別較陜單8806晚18.0 d和20.1 d，m和max分別較陜單8806低20%和10%。與陜單8806相比，陜單609在90 000株/hm2下葉片衰老的啟動的時間晚，且衰老速率較低，成熟期相對綠葉面積高，說明緊湊型的陜單609密植下可延長生育后期綠葉面積的光合持續(xù)期。

圖5 密度對不同株型玉米冠層葉片衰老的影響

2.5 增密對不同株型玉米群體氮素積累和氮收獲指數的影響

如圖6所示，提高種植密度增加了2個品種吐絲前后的氮素吸收量和氮收獲指數，而密度超過60 000株/hm2時，陜單8806吐絲前后的氮吸收量和氮收獲指數不同程度的下降。同一密度下，陜單609吐絲前后的氮素吸收量高于陜單8806，但 60 000株/hm2下，2個品種吐絲前后氮素吸收量和氮收獲指數的差異不顯著。當密度增至90 000株/hm2，陜單609吐絲前和吐絲后的氮素吸收量以及氮收獲指數分別較陜單8806高23.5%、43.9%、12.7%。說明密度超過60 000株/hm2可能阻礙陜單8806吐絲后氮素的吸收，當密度達到90 000株/hm2時，陜單609吐絲后較高的氮素吸收量、氮收獲指數的匹配保證了氮素向籽粒的遷移。

表1 密度對不同株型玉米衰老特征的影響

RGLAm：成熟期相對綠葉面積；m：相對綠葉面積平均衰減速率；s：葉片衰老啟動時間；max：相對綠葉面積最大衰減速率；max：最大綠葉衰減速率出現的時間

RGLAm: Relative green leaf area at maturity;m: Mean rate of decrease in RGLA;s: Date of onset of leaf senesence;max: Maximum rate of decrease RGLA;max: Date ofmax

2.6 增密對不同株型玉米冠層光截獲量、干物質積累和光能利用的影響

隨著種植密度的增加，不同株型玉米吐絲前后的生物產量、冠層截獲光合有效輻射量和光能利用率顯著增加，而陜單609的收獲指數先升高后降低，陜單8806則持續(xù)降低（圖7）。在品種間，陜單609吐絲前的生物產量、冠層截獲光合有效輻射量和光能利用效率分別較陜單8806高10.2%、低15.3%和高16.4%；陜單609吐絲后的生物產量、冠層截獲光合有效輻射量和光能利用率分別較陜單8806高25.3%、高5.3%和高10.6%。陜單609和陜單8806吐絲前后的光能利用率分別在90 000株/hm2（1.359 g·MJ-1）和60 000株/hm2（1.175 g·MJ-1）時達到峰值。由表2可知，當密度增至90 000株/hm2時，陜單609吐絲前的生物產量、冠層截獲光合有效輻射量和光能利用率分別較陜單8806高14.9%、低12.1%和高29.4%，其吐絲后的生物產量、收獲指數、冠層光能截獲和光能利用率均高于陜單8806（26.1%、9.1%、10.2%和14.8%）。說明密植下陜單609吐絲后具有較強的光能捕獲、轉化和物質生產潛力，而較高的收獲指數促進了干物質向籽粒的分配，從而提高了產量。

3 討論

適宜增密是玉米生產中重要的栽培措施，而緊湊耐密品種能使個體和群體發(fā)揮最大效能，提高單位面積產量[2, 5]。本試驗結果顯示，陜單609的平均產量較陜單8806高出3 643 kg·hm-2，其高產對應的種植密度分別為90 000株/hm2和60 000株/hm2，表明緊湊型玉米陜單609獲得高產及高產對應的種植密度均高于陜單8806，實現了密植增產，這與前人研究結果相一致[6, 9]。同時陜單609的穗粒數和百粒重分別較陜單8806高23.4%和19.5%，說明密植下增加株數的同時，維持較高的粒數和粒重獲得高產的重要因素。玉米產量主要由總干物質生產及其分配至籽粒的部分，即收獲指數所決定[3, 29]，同時，籽粒產量也取決于作物在生育期內冠層光截獲量和截獲光能轉化為生物量的效率[23, 30]。本研究中，增密提高了冠層截獲有效輻射、生物產量和光能利用率，且密度增至90 000株/hm2時，陜單609的生物產量、收獲指數、冠層截獲光合有效輻射和光能利用率均高于陜單8806。說明密植下緊湊玉米群體更高效利用太陽輻射與有效分配光合產物，導致更高的籽粒產量。

NHI、Npre和Npost代表氮收獲指數、吐絲前和吐絲后的植株氮素吸收量

表2 密度對不同株型玉米吐絲前后光能截獲和光能利用率的影響

IPAR：截獲光合有效輻射；RUE：光能利用效率 IPAR: Intercepted photosynthetically active radiation; RUE: Radiation use efficiency

HI、BMpre和BMpost代表收獲指數、吐絲前和吐絲后地上部干物質積累量

玉米籽粒產量的形成主要來源于花后干物質生產，玉米延緩花后葉片衰老是維持玉米冠層功能的重要因素，有助于獲得更高的吐絲后干物質積累量和花后氮素吸收量[1,24,28]。本研究發(fā)現，與陜單8806相比，陜單609密植下葉片衰老啟動較晚，衰老速率緩慢，成熟期綠葉面積高，提高吐絲后氮素吸收與物質生產性能。另外，增密后陜單609吐絲后氮素高效吸收可維持灌漿期較高的冠層葉片氮濃度，有助于優(yōu)化冠層中上部光氮分布，維持冠層中上部綠葉面積，從而延長密植群體碳獲取的時間，且較高的氮收獲指數和收獲指數促進氮素和光合產物向籽粒的轉運，使更多的光合產物形成籽粒產量。

冠層輻射截獲決定了作物干物質積累和作物產量的高低，冠層光合效率主要受葉片光合能力和冠層光氮匹配程度的影響[15,21,30]。本研究中，光能截獲率和葉片氮素濃度自冠層上層至下層降低，與陜單8806相比，陜單609密植下冠層上層光能截獲率低，但中間層光能截獲率高，并且具有較高的葉片氮素濃度，為冠層中部葉片進行光合作用并積累能量提供重要保障，提高了生物產量和光能利用率。表明高密度下陜單609的冠層光氮分布特性可提高冠層光合效率和物質生產潛力。另外，作物光截獲能力對冠層光合效率造成的差異遠大于其他因素[31-33]。本研究發(fā)現，當密度超過60 000株/hm2，陜單8806的輻射截獲量和光能利用率明顯低于陜單609，可能是生育后期陜單8806中下層葉片較早的啟動衰老，而衰老葉片喪失了光合能力，因而對冠層光能截獲和光合性能造成負面影響，導致群體光能利用率并不高。植株在密植環(huán)境中可通過調節(jié)葉片氮素含量來適應脅迫環(huán)境，葉片含氮量與冠層光合能力有密切的關系，且吐絲后氮素高效吸收的玉米品種能維持葉片功能[15, 34-36]。本研究中，密度提高了吐絲后葉片中層和上層氮素吸收量，但當密度超過60 000株/hm2時，陜單8806吐絲后冠層葉片氮素吸收量顯著降低，且明顯低于陜單609。這說明陜單609密植下氮素高效吸收的特性可維持生育后期的冠層功能，以提高密植群體的冠層生產力，實現密植高產高效協(xié)同。

4 結論

陜單609和陜單8806分別在90 000株/hm2（13 824.0 kg·hm-2）和60 000株/hm2（9 566 kg·hm-2）達到了最高產量。緊湊型玉米陜單609密植下協(xié)同優(yōu)化冠層光氮空間分布，增加了群體花后中下部光能截獲量，延緩群體冠層花后中下層葉片衰老，促進群體花后干物質和氮素積累，獲得更高的籽粒產量和光能利用率。因此，適當增加密度結合緊湊耐密品種是陜西灌區(qū)春玉米高產高效栽培的重要途徑。

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Responses of Canopy Radiation and Nitrogen Distribution, Leaf Senescence and Radiation Use Efficiency on Increased Planting Density of Different Variety Types of Maize

BAI YanWen1, ZHANG HongJun2, ZHU YaLi1, ZHENG XueHui1, YANG Mei1, LI CongFeng3, ZHANG RenHe1

(1College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi;2Shaanxi seed work station, Xi’an 710003;3Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081)

【】The objective of this experiment was to study the effects of planting density on canopy senescence, radiation use efficiency and yield of different plant types maize, so as to provide technical support for cultivation of high yield and high efficiency of spring maize in northern Shaanxi. 【】In 2017 and 2018, the field experiments were conducted by using two maize hybrids, including Shaandan 609 (compact) and Shaandan 8806 (flat), with four planting density treatments, including 45 000, 60 000, 75 000 and 90 000 plants/hm2. Canopy light and nitrogen distribution, leaf senescence, nitrogen accumulation, dry matter production, radiation use efficiency and yield components were determined. 【】 Shaandan609 and Shaandan8806 reached the highest grain yield at 90 000 plants/hm2(13 824 kg·hm-2) and 60 000 plants/hm2(9 566 kg·hm-2), respectively. Compared with 45 000 plants/hm2, the average kernels per ear (17.8% and 30.1%) and 100-kernels weight (15.2% and 19.6%) of Shaandan609 and Shaandan 8806 both reduced under 90 000 plants/hm2. The canopy light interception and leaf nitrogen concentration of the two varieties showed: the upper layer＞the middle layer＞the lower layer. With the increase of planting density, the fraction of the photosynthetically active radiation interception (FIPAR) and leaf nitrogen concentration increased at upper layer, but decreased at the mid and lower layer. When the density increased to 90 000 plants/hm2, the FIPAR at middle and upper canopy and the lower canopy of Shaandan 8806 were 8.8% and 70.6% lower than Shaandan 609, respectively, and the leaf nitrogen concentration at middle and upper canopy layer and lower canopy of Shaandan 609 were 16.0% and 40.5% higher than Shaandan 8806. When density increased from 45 000 plants/hm2to 90 000 plants/hm2, the relative green leaf area at maturity (RGLAm) decreased by 36.4% and 63.3%, respectively, while the mean rate of decrease in RGLA (Vm) increased by 40.2% and 34.6%, respectively. The sequence of date of onset of leaf senescence (Ts) was as follows: the lower layer＞the upper layer＞the middle layer. Compared with Shaandan 8806, the green leaf area was higher in the middle and upper layer of Shaandan 609, and maintained a higher green leaf area at the lower layer during the later growth stage under 90 000 plants/hm2. With the increasing of planting density, the nitrogen uptake during the pre-silking (Npre) and post-silking (Npost), and nitrogen harvest index (NHI) increased significantly. When the density increased to 90 000 plants/hm2, Npre, Npost and NHI of Shaandan 609 were 23.5%, 43.9% and 12.7% higher than Shaandan 8806, respectively. The biomass yield (BM), intercept photosynthetically active radiation (IPAR) and radiation use efficiency (RUE) increased significantly when improved plant density. When the density increased to 90 000 plants/hm2, the BM, IPAR, RUE and HI of Shaandan 609 were 26.1%, 10.2%, 9.1% and 14.8% higher than Shaandan 8806.【】Compared with Shaandan 8806, the compact maize Shaandan 609 could improve the spatial distribution of light and nitrogen at the middle and upper layer under high density, increased the light intercept at the middle and lower canopy, delayed leaf senescence at the mid and lower canopy, and promoted the dry matter accumulation after silking, so a higher grain yield and RUE were obtained.

spring maize; plant type; plant density; canopy senescence; radiation and nitrogen distribution; radiation use efficiency

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.15.007

2020-04-09；

2020-06-11

國家重點研發(fā)計劃（2017YFD0300304）、陜西省重點研發(fā)計劃（2017ZDCXL-NY-02-02）、陜西省技術創(chuàng)新引導專項（2019TG-002）

柏延文，E-mail：yanwbai1993@163.com。通信作者張仁和，E-mail：zhangrenhe1975@163.com

（責任編輯 楊鑫浩）