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玉米产量的提高部分归因于种植密度的增加,但过高的种植密度使冠层中下部叶片光照条件变差,致使单株生产力降低。如何缓解该条件下群体光合与单株光合性能的矛盾成为当前玉米高产栽培中急需解决的问题。研究发现,密植玉米存在叶片冗余。冠层上部叶片遮挡了更有生产能力的中部叶片,去除部分上部叶片,利于单株光合性能的改善。本研究于2012-2013年在山东农业大学试验农场和作物生物学国家重点实验室进行,种植密度为105 000株hm-2,选用紧凑型玉米品种郑单958(Zhengdan958)和半紧凑型玉米品种金海5号(Jinhai5)。于吐丝后3天分别对两个品种做不同程度去叶处理,包括去除植株顶部两片叶(S2)、四片叶(S4)、六片叶(S6),以不去叶植株为对照(S0)。比较去叶能否缓解密植夏玉米群体与单株光合性能的矛盾、13C同化物在籽粒中的分配比例及籽粒产量是否有所增加,以期为延缓密植夏玉米叶片衰老、稳定或提高单株生产能力探讨新的技术途径,同时也为耐密高产品种选育提供理论依据。主要研究结果如下:1.减源对密植夏玉米产量及其构成因素的影响高密度种植条件下不同程度去除穗位叶上部叶片对两株型夏玉米产量性状的调控效应不同。适当去除植株顶部两片叶显著增加了密植玉米籽粒产量,但两株型品种增加幅度不同:如金海5号S2处理产量2012和2013年度较对照分别增加15.41%和11.67%,而郑单958两年增幅分别为9.60%和9.81%。可见,去除植株顶部两片叶对半紧凑型玉米品种金海5号产量调控效用更大。去除植株顶部四片叶和六片叶处理因光合源强度的大幅减少显著降低了籽粒产量,如金海5号S4处理籽粒产量两年较对照分别降低25.79%和27.59%,而S6处理两年降幅分别为56.50%和55.62%。减源对两株型玉米产量构成因素也有显著影响。适当去除植株顶部两片叶后穗粒数较S0无明显变化,而粒重均显著高于其他处理。以金海5号为例,S2处理粒重较对照两年增幅分别为11.85%和2.95%;而S4处理两年降幅分别为6.31%和5.50%,S6处理则分别下降12.85%和7.25%。此外,去除植株顶部两片叶亦显著增加了成熟期收获穗数。2.减源对密植夏玉米干物质积累和分配的影响两年试验表明,年际间及互作效应均显著影响成熟期干物质积累量。S2处理成熟期总干物重显著高于其他处理,且增加了吐丝后干物质积累量和吐丝后干物重占总干物重的比例,而S4和S6处理显著降低了成熟期总干物重,两品种表现趋势一致。不同去叶处理对成熟期各器官干物质积累亦有显著影响。茎秆干物重处理间和年际间差异均达极显著水平(P<0.001),且金海5号两者互作效应亦显著(P<0.05)。高密度种植条件下去除植株顶部两片叶显著降低了成熟期茎秆干物重,使更多干物质运往籽粒;而过度去叶处理(S4和S6)茎秆干物重较对照显著增加,使更多的干物质滞留在茎秆中,不利于籽粒产量的形成。3.减源对密植夏玉米群体光合性能的影响去叶对两株型密植夏玉米群体光合性能的调控效应明显。去除植株顶部两片叶(S2)自花后一直保持较高的CAP和较长的LAI高值持续期。蜡熟期,郑单958和金海5号S2处理CAP较对照分别升高23.85%和38.08%。过度去除植株顶部四片叶和六片叶造成CAP的急剧下降。蜡熟期,郑单958 S4和S6处理分别降低31.43%和42.14%,而金海5号S4和S6处理则分别降低26.36%和44.77%。由此可见,适度去除植株顶部两片叶有利于改善生育后期CAP,且对金海5号影响较大。此外,去叶可显著改善冠层光照条件,然而过度去叶增加了生育后期的漏光损失,不利于光能利用率的提高。4.减源对密植夏玉米单株光合性能的影响去叶显著改善了密植夏玉米穗位叶Pn、gs、Ci。花后0~26 d,S6处理Pn、gs和叶绿素含量较对照显著增加,之后急剧下降;自花后26 d,S2处理表现出较优的单叶光合特性。花后52 d,郑单958和金海5号S2处理Pn较对照分别升高22.58%和26.67%;郑单958 S4和S6处理Pn分别下降8.80%和28.37%,而金海5号S4和S6处理Pn分别下降3.65%和22.70%。此外,Ci的变化趋势与Pn相反。由此可知,高密度种植条件下去除植株顶部两片叶可有效调控两株型密植玉米单株生产力,能较好地协调高密度群体与个体的关系,且对半紧凑型品种金海5号调控效果更明显。穗位叶SOD活性受不同程度去叶处理的影响。自花后26 d,S2处理SOD活性有明显增强的趋势,而S4和S6处理的SOD活性急剧降低。花后52 d,郑单958 S2处理SOD活性较对照S0升高9.97%,而金海号S2升高16.34%。与此同时,两品种S2处理MDA含量均显著低于对照,表明去除植株顶部两片叶降低了穗位叶膜脂过氧化程度。由此可知,去除植株顶部两片叶延缓了叶片衰老,且对半紧凑型品种金海5号的调控作用更大。然而,过度去除植株顶部四片叶和六片叶加速了穗位叶片的衰老。此外,高密度种植条件下去除植株顶部两片叶在籽粒灌浆中后期仍维持相对完整的叶绿体结构,延缓了叶片衰老;随去叶程度的增强,叶肉细胞膜结构逐渐不完整,叶绿体膜结构逐渐不完整,基粒逐渐溶解,加速了叶片的衰亡。6.减源对密植夏玉米不同器官13C同化物分配的影响不同程度去除密植玉米穗位叶上部叶片对13C同化物分配模式影响显著。在吐丝后4天,当籽粒是较弱的库时,13C同化物主要分配在茎秆中,其次分配在剩余其他叶片和苞叶中,占到总同化物的50%左右。在籽粒灌浆过程中逐渐运往籽粒。成熟期,去除植株顶部两片叶显著降低了13C同化物在茎秆和其他叶片中的分配比例,促进了其向籽粒的分配。较对照而言,S2处理13C同化物向籽粒的分配比例增加15.57%。然而,S4和S6处理中其向籽粒的分配较对照分别下降13.91%和22.00%,主要是因为大部分13C同化物滞留在茎秆和苞叶中,不利于籽粒产量的形成。7.减源对密植夏玉米氮素积累及分配的影响高密度种植条件下去叶显著影响吐丝后四天和成熟期不同器官氮素积累和分配。吐丝后四天,大部分氮素分配在茎秆和叶片中,占到总氮素含量的70%左右。成熟期,去除植株顶部两片叶显著增加了植株总氮素积累量。以金海5号为例,去二叶处理成熟期植株总氮素积累量2012年和2013年较对照分别增加14.66%和11.17%。同时,去除植株顶部两片叶显著降低了成熟期茎秆氮素积累量,使更多的氮素运往籽粒,显著增加了籽粒氮素积累量。然而,过度去除植株顶部四片叶和六片叶显著降低了籽粒氮素积累量,使过多的氮素滞留在茎秆中,不利于其向籽粒的运转。8.减源对密植夏玉米穗位叶片和籽粒激素含量的影响高密度种植条件下不同程度去除穗位叶上部叶片对剩余穗位叶片IAA、ABA、ZR和GA含量具有明显的调控作用。花后0-13 d,去叶处理穗位叶IAA、ZR含量均大于非去叶处理,26 d后处理间表现不一致:S2处理穗位叶在籽粒灌浆中后期维持较高的IAA、ZR含量,而S4和S6处理则显著降低,表明适度去叶能延缓密植玉米叶片衰老。5.减源对密植夏玉米叶片衰老特性及叶绿体超微结构的影响同样,高密度种植条件下去除植株顶部两片叶处理花后ABA含量增加趋势较缓,在籽粒灌浆期间维持较低的ABA含量,延缓了叶片衰老,使叶片维持较长的功能期,利于其光合性能的改善,而S4和S6处理叶片ABA积累进程快而且积累量大,加速了叶片衰老。此外,去叶对不同部位籽粒激素含量调控效应明显。去二叶处理各激素含量均显著高于其他处理。上部籽粒具有较低的IAA、ABA和ZR含量,而具有较高的GA含量,这可能是其败育的原因之一。