增加种植密度,选用耐密性品种是当代玉米产量进一步提高的主要途径之一。通过深松耕作完全打破犁底层来改变耕层土壤结构,并进一步增加种植密度来提高玉米产量,也是玉米生产中寻求产量突破的关键措施之一。因此,探讨玉米品种耐密性生理机制和深松调控效应都具有重要意义。本研究以株型-根系-冠层-产量作为整体研究对象,选用不同耐密性春玉米品种为试验材料,在不同密度、耕作措施条件下,对玉米耐密性评价指标进行了筛选,系统的研究了根冠特征、光合特性、干物质积累与分配、产量和产量构成因素对密度变化的响应,以及深松耕作对耐密性的调控效应。主要研究结果如下:(1)根据指标的相对值(高密度胁迫和低密度水平下比值)在28个杂交种间变异系数的大小(CV≥15%),筛选出相对茎粗、相对SPAD值、相对Pn、相对干物质量、相对秃尖长、相对行粒数和相对单株产量共7个指标作为耐密性强弱的评价指标,同时建立了以上述指标归一化的变异系数作为权重的模糊隶属函数综合评价方法,并采用模糊隶属函数综合指数进行聚类分析,将28个玉米杂交种分成强耐密型9个(0.719-0.965)、中间型9个(0.457-0.592)和弱耐密型10个(0.038-0.342)。(2)增密后植株之间的簇拥效应更明显,且植株能主动调节叶片和茎秆的着生状态。深松耕作能有效缓解增密产生的簇拥效应,提高植株叶片的自我调节能力,使穗上叶夹角适度变小,穗下部叶夹角适度变大来适应增密带来的遮光效应,使其处于最佳的受光位置,高密度下耐密性强的玉米品种的自我调节能力强于耐密性弱的玉米品种;表现出能缓解增密后茎粗变小的趋势,能增加不同耐密性玉米品种的穗上茎节长度,穗上茎节越长,植株中上层叶片的受光条件就越好。(3)深松耕作能明显缓解增密后生育后期LAI以及冠层透光率的下降,更有利于提高生育后期玉米穗位层及以上LAI及透光率;能有效缓解生育后期增密带来的穗位层叶片衰老程度,改善底部和穗位层叶片的光照条件,能长时间维持较高的LAI,保证充足的光合面积,对玉米后期籽粒灌浆有利,为深松耕作提高玉米产量奠定基础。(4)不同耐密性玉米品种的根系形态指标差异显著,总体呈现耐密性强的品种在高密度条件下仍能拥有较大的根系,并且随着密度的增加有向下延伸的趋势,这种变化有助于其适应更高的种植密度,耐密性强的品种后期根系衰老慢,且深层根系所占比重较大,满足对水肥的需求,进而在较高密度条件下仍能获得较高产量。(5)增密降低玉米穗位叶SPAD值、Pn和Fv/Fm,且加快生育后期的下降速率。在高密度条件下,耐密性强的品种能够在生育后期,保持较高的叶绿素含量,仍具有较高的光合速率和Fv/Fm,缓解由增密造成的光合抑制现象,光合能力下降慢是其高产的生理基础。深松耕作能显著提高玉米穗位叶片SPAD值和Pn,并且能有效缓解增密后生育后期SPAD值和Pn下降的速度,延缓玉米叶片衰老的程度和Pn的下降,为保持较高的光合效率提供基础,有利于后期物质生产和积累。(6)随着密度的增加,单株干物质积累量显著降低,且不同耐密性玉米品种下降幅度不同,成熟期耐密性强的品种降低25.9%,耐密性弱的品种降低42.0%。深松耕作能显著提高不同生育时期的玉米单株干物质积累量,且能缓解增密后单株干物质积累量的下降幅度,使其保持较高的吐丝后干物质积累量,为籽粒生产提供充足的物质供应,并且能提高增密后耐密性强的玉米品种籽粒干物质重比例。(7)玉米品种产量对密度变化的响应差异显著,耐密性强的品种增密增产潜力大于耐密性弱的品种,且适宜密度显著高于耐密性弱的品种,增密后玉米品种的穗粒数和千粒重均降低,且耐密性强的品种降幅低于耐密性弱的品种。深松耕作通过增加有效穗数,减缓穗粒数和粒重的下降幅度来提高玉米籽粒产量,增产率达到7.8%-11.0%。(8)在深松耕作条件下,选用耐密性强的玉米品种,通过进一步合理增加种植密度,来提高玉米产量,是增密增产增效的有效途径之一。