华北地区是我国重要的粮食产区,玉米是最主要的粮食作物之一,实现该区域的玉米的高产生产对于保障国家粮食安全具有重要意义。为了明确该地区春、夏玉米高产生产的限制因素与应对措施,本研究比较分析了该地区春、夏玉米生产的限制因素,对限制因素影响玉米穗粒数和粒重形成的生理机制以及应对技术分别进行了研究。主要研究结果如下:1、利用6年的大田试验数据,对玉米关键生育时期(花前15天-花后15天)的气象数据与穗粒数的关系进行了分析。结果表明,该阶段降水越多,穗粒数越低;该阶段光辐射量越多,穗粒数越高;该阶段的高温与粒数没有显著关系。春玉米关键生育时期会遭遇干旱胁迫或阴雨胁迫,严重降低穗粒数:夏玉米关键生育时期容易遭受阴雨胁迫,显著降低穗粒数。春玉米前期灌浆速率显著低于夏玉米,可能主要与该阶段高温胁迫有关,最高温度较夏玉米高1.68℃;夏玉米后期灌浆速率快速下降,主要是夏玉米生育后期温度与光辐射下降较快。2、为了明确春玉米限水补灌最佳时期,提高抗旱高产能力,在春玉米拔节期(V6)、大口期(V12)、抽雄期(VT)和花后15天(S15)分别进行灌水处理。与前期灌水(IV6、IV12)相比,后期灌水处理(IVT、IS15)花后耗水比例增加18.7-40.1%;花前灌水处理促进玉米的营养生长,花前氮素积累量比后期灌水处理高出10.1-48.9%,即后期灌水处理使得土壤中有更多氮素供应玉米花后物质生产。花期灌水处理显著促进籽粒库的建成,优化了玉米源库关系。花前花后水氮的消耗比例与产量的回归分析表明,花后水分(20-50%)、氮素(40-60%)消耗比例越高,产量越高。3、为了探求玉米花期阴雨寡照胁迫机制与应对措施,我们在玉米花前(十四叶展,V14)及抽雄期(VT)分别用70%遮阳网连续遮光6天,同时又进行去雄处理。结果表明,遮光显著降低了玉米光合速率及茎秆可溶性糖浓度,开花-叶丝间隔期(ASI)明显拉长,导致穗粒数明显减少。遮光下去雄消除了 玉米的顶端优势,使得有限的同化物向雌穗分配,穗位部茎秆糖浓度显著增加,ASI 显著缩短,穗粒数明显恢复。4、从拔节开始,每出现一片展开叶,喷施正常浓度和二倍浓度化控复配剂(27%乙烯利+3%胺鲜酯),研究了玉米株型及产量变化。结果表明,九叶展-十五叶展(V9-V15)时期处理对株高影响最为明显,六叶展-十一叶展(V6-V11)时期处理对叶片生长影响最为明显,七叶展-十三叶展(V7-V13)时期处理对产量影响最大,特别是高浓度药剂处理。V14及V15时期高浓度药剂处理显著缩短穗上部节间长度且不影响叶片生长,最终获得较高的产量。通过对该时期玉米“源-库-流”的分析发现,玉米源供应未受到影响,节间显著缩短,库活性虽受到影响,但籽粒仍然可以积累较多的淀粉,最终穗粒数显著增加。13C标记证明缩短节间可以促进上部叶片同化物质向籽粒运输,从而有利于穗粒数的增加。5、在夏玉米拔节期喷施金得乐进行防倒伏处理,在开花时分别喷施6-BA和BR,使籽粒相应内源激素增加,促进了胚乳细胞分裂,增加了籽粒库容;同时,花期激素处理既增加叶片光合速率,又延缓了叶片衰老,提升了玉米源供应能力,最终使籽粒灌浆速率增加,粒重提高,使产量增加2.9-16.0%。因此,加强玉米花期管理,在玉米籽粒建成阶段保证良好的生长条件是提高产量的关键。