玉米密植条件下群体光合效率的变化规律研究

作者: 车引

0引言

随着全球人口的持续增长,粮食需求不断增加,如何有效提升作物产量和光合效率已成为农业领域研究的重要课题。玉米作为全球重要的粮食作物之一,其产量及光合效率对农业生产意义重大。密植作为一种能促进土地高效利用的种植方式,引起了越来越多科研人员的关注。

密植通过增加种植密度来实现单位面积产量的提升。然而,这种方式也加剧了作物之间的竞争,尤其体现在对光照、养分和水分等资源的争夺上,进而引起了作物光合效率的变化。

1密植对作物光合能力的影响

密集种植技术通过提高单位土地面积中的作物种植密度,切实提高土地资源利用效率。然而,种植密度过高往往会加剧作物之间对光能的竞争,从而对植物光合作用效能产生影响。玉米高密度栽培时,植株间光能供应短缺,叶片底部及内部区域的光照条件进一步恶化,导致光合作用效率降低。

适当的种植密度可有效增强叶片表层的光合效能,因为密集种植可以提高植物叶片面积指数(LAI,从而在较短时间内提升单位面积的光合作用产出。为达到优化此过程的自的,需要结合不同气候及土壤条件对种植密度进行合理调节,并通过平衡光能、水分和营养素的比例,实现较好的种植效果。

2玉米密植条件下群体光合效率变化规律

2.1密植对单株光合效率的影响

在密集种植的环境中,单株玉米的光合作用特性发生了显著变化。由于邻近植物个体之间的相互作用,单株玉米的叶面积及其生长环境受到限制,叶片的光合作用效能降低。尤其在光能供应不足的情况下,单株玉米的叶绿素转化效率显著下降,气孔传导率也随之降低。这种变化使得每株植物的净光合作用效率难以达到最优状态。然而,在适宜的种植密度范围内,单株玉米能够保持较高的光能转化效率。

2.2 密植对群体光合效率的影响

玉米密集种植模式在群体的光合作用效率及作用机制上呈现出一定的复杂性。在过度密集的种植条件下,群落中叶片间的相互遮蔽使底层叶片难以充分利用光照,导致光合效率显著下降。然而,在适宜的种植密度范围内,由于上层叶片对光能的吸收效率提高,整体群落的光合效率呈现增大趋势。群体光合效率与个体光合效能之间存在密切联系,这一现象还受到群体结构及气象因素的制约[1]。密植对群体光合效率的影响情况见表1。

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表1密植对群体光合效率的影响情况

2.3不同种植密度下群体光合效率对比分析

在不同的种植密度下,玉米种群的光合作用功能呈现出显著差异。在稀疏栽培模式下,玉米植株间的距离较大,太阳辐射能量分布相对均衡,单株植株的生长环境较为优越,光合效率显著提升。随着种植密度的增加,植株间对光能的竞争逐渐加剧,群体光合作用能力开始下降。在高密度种植条件下,群体对光能的转化效率进一步下降,尤其是群体内部叶片因光照条件不足,导致光合效率明显降低[2]。

3玉米密植条件下群体光合效率影响因素分析

3.1 气候因素

如表2所示,气候因素对玉米群体光合效率的影响十分显著,尤其是湿度、温度和光照强度。在其他条件不变的情况下,当温度在 玉米密植条件下群体光合效率的变化规律研究1 时,玉米的光合速率为 $32.4~\upmu\mathrm{mol}~\mathrm{CO}_{2}{\cdot}\mathrm{m}^{-2}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}$ ;若温度升高至玉米密植条件下群体光合效率的变化规律研究2 ,光合速率下降到 $25.8\upmu\mathrm{mol}\mathrm{CO}_{2}{\cdot}\mathrm{m}^{-2}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}.$ 这表明当温度超出玉米适宜的生长范围,光合作用的进程会受到抑制。

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表2气候因素对气孔导度和光合速率的影响情况

根据表2,在温度为 玉米密植条件下群体光合效率的变化规律研究4 、光照强度为$600~{\upmu\mathrm{mol}}{\cdot}\mathrm{m}^{-2}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}$ 的条件下,当湿度为 70% 时,玉米的气孔导度为0.27mol 玉米密植条件下群体光合效率的变化规律研究5 ,光合速率为$32.4~\upmu\mathrm{mol}~\mathrm{CO}_{2}{\cdot}\mathrm{m}^{-2}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}$ ;而当湿度降至 40% 时,气孔导度下降至 玉米密植条件下群体光合效率的变化规律研究6 光合速率随之降低至 $28.6\upmu\mathrm{mol}\mathrm{CO}_{2}{\cdot}\mathrm{m}^{-2}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}$ 。在温度为 玉米密植条件下群体光合效率的变化规律研究7 湿度为 70% 的条件下,当光照强度为 $600\upmu\mathrm{mol}{\cdot}\mathrm{m}^{-2}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}$ 时,玉米的光合效率最显著,光合速率为 $32.4\upmu\mathrm{mol}\mathrm{CO}_{2}{\cdot}\mathrm{m}^{-2}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}$ 在光照强度降至 $300\upmu\mathrm{mol\cdotm^{-2}\cdot s^{-1}}$ 时,光合速率下降至 $27.2\upmu\mathrm{mol}\mathrm{CO}_{2}{\cdot}\mathrm{m}^{-2}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}$ 0



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3.2 土壤条件

土壤环境对玉米的光合效率具有决定性影响,其中土壤肥力直接决定了玉米对营养元素的吸收能力。充足的氮、磷、钾等营养元素是玉米进行光合作用的基础,这些物质参与叶绿素的合成、光能转换的酶促反应等关键生理过程。如果土壤肥力不足,营养元素供应匮乏,玉米的生长发育将受到限制,光合作用效率也显著降低。此外,土壤中水分的供应对于玉米的生理合成作用也具有决定性影响。

在高密度种植条件下,土壤的渗透性能同样至关重要。土壤湿度过高会导致植物根系所需的氧气供应不足,从而影响玉米的生长及光合作用效能。此外,土壤的微观结构对植物根系的生长,以及水分和营养元素的吸收具有显著影响。疏松且通风良好的土壤条件有助于促进玉米根系的伸展和水分的吸收,进而增强光能转化效率。

3.3种植密度与群体结构的关系

玉米种植密度及其群体结构的适宜程度是影响光合效率的关键因素。随着种植密度的增加,玉米植株间的距离变小,光能资源分布逐渐不均衡。在高密度种植条件中,群体顶层叶片往往遮蔽底层的叶片,造成底层叶片难以得到充分的阳光照射,导致光合效率降低。

合理的种植密度既能保障每株玉米得到充足的发展空间,又能兼顾整体产量与品质的平衡,防止因过度密植引发的光能资源竞争。此外,群体结构的合理性具有重要意义,在高密度种植条件下,群落内叶片的排列形式及其垂直空间构造是决定光能吸收效率的主要因素[3]

4玉米密植与光合效率优化的潜在应用

4.1种植密度与光合效率协同优化

提高玉米产量的核心要点是协同优化种植密度与光合效率,适宜的种植密度可增加单位土地面积上植株的数量,同时保障每株玉米在合理空间内充分获取光照、养分及水分资源,由此增强光能转换效率。在高密度种植条件下,玉米的表层叶片可高效地吸收阳光,但底层叶片往往受遮蔽效应影响而光照不足。采用科学策略优化种植密度,可使叶片表面尽可能利用光照,弱化植株间对光能资源的竞争,实现种植密度与光合效率协同优化。

在密集种植条件下,采取种植养护措施,进行科学水肥管理和灌溉调控,同样至关重要。适宜的王壤湿度与养分补充能明显提升玉米光合效率,增进其光能转换水平。随着玉米种植密度的提高,若能够同步提高灌溉及施肥水平,单株玉米的固碳效率将显著增加,以此带动群体的光合作用效能及产出水准。依靠此类技术途径,可助力植物生理机能健全发展,提高玉米的产量[4]。采用高密度种植并优化光合作用效能的方式,可明显提升玉米产能,见表3。

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表3种植密度与光合效率协同优化的产能情况

4.2促进生态农业发展与可持续种植

采取玉米密植栽培方法可有效提升单位面积产量,同时也有效推动了生态农业的发展[5]。随着国土空间承载能力的持续降低,如何在农业生产阶段对有限的土地资源进行优化配置,已成为亟待解决的核心问题。合理的种植密度可有效提高单位土地的农作物产量。依靠科学优化密植策略,玉米在有限生态空间内能够实现光能转化效率与生物物质合成效能的最大化,从而提升总体产量,并减少对耕地的消耗规模,实现土地资源科学合理且可持续的利用[6-7]

对种植密度进行优化可减少化肥农药用量,助力生态农业可持续发展。科学调控种植密度并优化农业资源投放,能显著减少化学制品用量,抑制环境质量退化,促进土壤生态健康,实现农业生态系统的和谐发展。高密度种植模式还能有效提高水资源的利用效率。在合理的密植条件下,玉米种群可高效汲取土壤水分,降低水分的流失与浪费。采用高密度种植技术,不仅能提升玉米光合效能与产出水平,还可减少对生态环境资源的过度消耗,推动农业可持续发展[8-9]。

4.3提高抗逆性与适应性

全球气候变化带来诸多挑战,对农业可持续发展提出更为严苛的要求,提高玉米逆境耐受性与生态适应性显得尤为重要。探索增强作物耐受能力及其适应性的途径,已成为现代农业科学研究的重点。适宜的种植密度可在一定程度上提升玉米群体的抗逆能力,保障其在恶劣生态环境中依旧可维持较高的光能转化效率与产量水准。采用密植栽培技术能有效提高玉米群体综合适应能力。当在适宜的种植密度范围内,玉米的根际系统能更高效地汲取土壤水分及养分,以此提高其耐旱性及抵御病虫害的能力。在十旱、洪涝、高温、低温等恶劣气候条件下,玉米高密度种植可优化群体结构,增强植株间的协同作用,提升整体抵御逆境的能力。

在高密度种植条件下,玉米群体光合效率明显提升,进而增强其抵御恶劣环境的能力。在高温或干旱环境下,适宜的种植密度可减少植株间的资源竞争,保证每株玉米都能充分获取光照和水分,进而提高其应对极端气候的能力[10-11]

5结束语

综上所述,群体光合效率受玉米密植的影响显著,适度密植可实现群体光合效率的提升,助力玉米实现高产与可持续发展。适度密植要结合气候、王壤等条件进行优化,以实现光合能力及产量双重提升。密植技术在生态农业及抗逆性方面具有广阔的应用前景,未来的研究可进一步剖析密植条件下不同环境因素对玉米光合特性的综合影响,进而为精准种植提供科学依据和实践范例。

参考文献:

[1]关雅静,张茜,李新,等.宁夏中部干旱带玉米高产、高光效生产存在问题、研究现状及展望[J].江苏农业科学,2024,52(13):22-31.

[2]兰天娇,张晓龙,贺明,等.增密、少耕与化控耦合对玉米产量及光合特性的影响J.玉米科学,2023,31(5):64-73.

[3]杨胜飞,肖金宝,王佩,等.减源对密植夏玉米光合性能及根系特性调控效应研究[J.山西农业大学学报(自然科学版),2023,43(6):62-79.

[4]梁永贤,魏廷邦.氮肥用量与种植密度互作对旱作区玉米光合特性及产量的影响[J].中国土壤与肥料,2022(10):147-155.

[5]郭瑶,柴强,殷文,等.玉米密植光合生理机制及应用途径研究进展[J].作物学报,2022,48(8):1871-1883.

[6]李超,王吉,朱敏,等.增密条件下化控处理对春玉米光合特性、叶片衰老及产量的影响[J].河南农业科学,2021,50(3):33-41.

[7]杜妍,徐超峰,徐妍.玉米高产密植栽培技术研究[J].南方农机,2024,55(12):59-62,71.

[8]张宿文.不同栽培方式对玉米产量的影响[J].农业机械,2024(8):56-58,63.

[9]杨胜飞.减源对密植夏玉米根系吸收特性及籽粒氮素积累的调控效应[D].咸阳:西北农林科技大学,2023.

[10]韩欣澳,郑迎霞,陈杜,等.种植密度对贵州春玉米冠层特性和产量的影响[J].玉米科学,2024,32(9):78-86.

[11]杨英,罗锐,范媛菲.花溪区玉米合理密植增产技术措施分析[J].黑龙江粮食,2024(3):27-29.

(栏目编辑:王亦梁 翟媛媛 刘敏)



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