【摘 要】
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新疆奇台地区是我国光热资源丰富的玉米产区,2009年起在该地区奇台农场持续开展玉米高产潜力挖掘,曾5次创造全国春玉米高产纪录,2020年达到24.95 Mg/ha。每年从全国筛选耐密高产品种10-90个种植高产样方,每个样方1.5-2亩(666.7 m~2),采用高密度种植,种植密度为105 000、120 000和135 000株/ha,按无水肥限制、无病虫草害胁迫理想条件种植管理。其中,201
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新疆奇台地区是我国光热资源丰富的玉米产区,2009年起在该地区奇台农场持续开展玉米高产潜力挖掘,曾5次创造全国春玉米高产纪录,2020年达到24.95 Mg/ha。每年从全国筛选耐密高产品种10-90个种植高产样方,每个样方1.5-2亩(666.7 m~2),采用高密度种植,种植密度为105 000、120 000和135 000株/ha,按无水肥限制、无病虫草害胁迫理想条件种植管理。其中,2010-2021年共参试263个玉米品种,收集到468个高产样方有效数据,产量分布范围为9.8到24.9 Mg/ha,不同产量段玉米的产量结构、群体结构、株型特征、物质生产与分配的衍变特征,探讨了玉米产量提升的制约因素与生理机制。主要研究结果如下:1.玉米密植群体产量突破的途径是在增加穗数和群体粒数的基础上,同步提高了千粒重和穗粒重。>21 Mg/ha玉米高产群体的收获穗数均值为11.8(9.4-14.1)万株/ha、穗粒数均值为498.7(268.5-616.8)、千粒重均值为383.2 g(291.2-42.6 g)、单穗重均值为0.189 kg(0.158-0.274 kg)。2.随产量水平提升,高产玉米品种株型表现出穗位系数下降、穗上叶片数增加、节间伸长,穗上叶片夹角变小、叶向值增大,群体叶面积指数增大、功能期延长的特征。其中,产量从<15 Mg/ha提高到>21 Mg/ha,每公顷增加1吨,穗位系数下降0.01,穗上节间增加0.42 cm,穗上LOV增大1.10,吐丝期LAI和完熟期LAI分别增大0.06和0.22。>21 Mg/ha高产品种的株型与群体结构特征为,穗位系数0.39(0.35-0.45),叶面积指数吐丝期为7.2(4.6-9.4)、完熟期为4.7(2.7-6.5),穗上叶片数6.8(6.0-8.3),穗上节间长20.1 cm(19.3-22.1)、穗下节间长16.0 cm(14.5-16.3)、穗上叶平均夹角18.0°(15.7-22.3)、穗下叶夹角32.0°(25.6-43.8),穗上叶向值48.6(45.0-55.3)、穗下叶向值36.0(33.6-38.5),穗位层透光率为18.5%。3.群体生物量特别是花后生物量及收获指数的增加是玉米产量提升的重要群体物质生产与分配特征。从13.4 Mg/ha(<15 Mg/ha的平均产量)到22.1 Mg/ha(>21Mg/ha的平均产量)产量增加了64.9%,生物量和HI分别增加了17.7%和23.5%。>21Mg/ha高产品种花期和成熟期的干物质积累量分别为22.9 Mg/ha和36.5 Mg/ha,吐丝前积累生物量与吐丝后积累生物量的比值约为4:6,收获指数均值为0.53;籽粒干重占吐丝后生物量的比例为91.1%,营养器官的干物质移率均值为-1.6%,粒叶比均值为307.7 g/m~2。玉米产量提升主要依靠较大的粒叶比、较高的花后干物质积累量和HI。4.利用MC670品种,在2017年和2020年依次创造了22.8 Mg/ha和24.9 Mg/ha的全国玉米高产纪录,与2017年高产纪录产量相比,2020年新纪录产量提升了9.2%,其中,公顷穗数增加了5.7%,穗粒数降低了3.5%,千粒重无明显变化,单穗重增加7 g。产量的突破得益于收获穗数增加的前提下,千粒重维持不变,穗粒数降幅较小,而穗粒重大幅度增加。分析2020年高产形成的气象因素发现,2020年4月和5月的平均气温高于2017年,有利于播种后种子的萌发和出苗;7月份最高气温不高,有利于吐丝授粉和结实,昼夜温差大,呼吸消耗少,利于早期的籽粒灌浆;9月份气温偏高,昼夜温差大,有利于玉米籽粒脱水和成熟。基于上述研究结果,明确了玉米从<15 Mg/ha提高到>21 Mg/ha产量结构、株型与群体结构、物质生产与分配等性状的变化趋势,构建了>21 Mg/ha高产玉米的群体结构特征,提出增加穗数和群体粒数、提高千粒重和穗粒重,是实现玉米产量突破的重要群体产量结构特征。
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