提高种植密度是玉米增产的有效栽培措施之一，实际生产中，密植可能增加玉米的倒伏风险，且植株间遮阴在一定程度上加速了叶片衰老，使其光合产物积累和籽粒灌浆过程受到抑制，进而影响产量。胡树平等[1]研究指出，玉米合理密植能充分利用光、水、肥、气、热等资源，缓解单位面积有效穗数、穗粒数、百粒重之间的矛盾，从而提高经济产量。因此，确定适宜的种植密度，深入挖掘品种的产量潜力至关重要。如何在密植条件下协调玉米高产与倒伏之间的矛盾，实现玉米高产高效生产是当前亟待解决的问题。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验在山东淄博桓台县睦和村（36°99′ N，118°11′ E）进行，6月18日播种，10月20日收获。试验田水肥设施完善，排灌条件好，地势平坦，属于砂姜黑土，基础肥力较高，0～20 cm土壤有机质15.5 g/kg、碱解氮69 mg/kg、速效磷28 mg/kg、速效钾152 mg/kg。前茬作物为小麦，秸秆全部粉碎还田。
1.2 试验设计
本试验采用大小行种植（大行80 cm、小行40 cm），小行中间铺设滴灌带。供试品种为黄金粮MY73，设置3个密度处理，分别为6 000、6 500、7 000株/667 m2。试验区占地面积约13 340 m2，采用随机区组排列，重复3次，同时在四周设置保护行。整个试验区按照高产田标准进行田间管理，确保充足的肥料和水分供应，以优化作物生长条件。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 产量及产量构成因素
在作物进入成熟期时收获。各小区选择中间10 m长区域、横跨3行的玉米进行收获，按玉米籽粒含水量14%计算产量。采集10个玉米穗作为考种样本，测定其出籽率、千粒重、穗粒数等，分析产量构成因素。出籽率计算如式（1） 。
出籽率（%）=籽粒总重/果穗总重×100
1.3.2 农艺性状
在开花期用精度1 mm的卷尺测量各处理6株标记玉米的株高、穗位高、重心高度、秃尖长度等农艺性状。采用精度1 mm的卷尺测量玉米倒数第三节间长度；采用游标卡尺测定茎秆倒数第3节间的长和宽。测量全株叶片的叶长（L）、叶宽（W），计算单株叶面积（LA）和叶面积指数（LAI）。如式（2 ）～（3 ）。
LA=∑L×W×0.75
LAI=LA×单位土地面积株数/单位土地面积
1.3.3 百粒重变化及籽粒灌浆速率
在玉米吐丝前，各小区挑出30株生长状况一致的植株进行标记，并记录其吐丝日期。从吐丝后15 d起，每隔7 d取样一次，直至玉米籽粒完全成熟。每个小区选取3个玉米穗，使用小刀和镊子从中下部取100粒籽粒，随后在75 ℃条件下烘干至恒重，并称重。以开花后天数（t）作为自变量，籽粒重量（W）作为因变量，并通过Logistic方程来模拟这一灌浆过程。
籽粒灌浆特性的分析方法[8]：运用Logistic曲线模型来模拟籽粒灌浆的动态变化过程，并据此提取关键的灌浆特征参数，以便对籽粒灌浆进行深入剖析。该模型的具体表达式为W=A/（1+Be- Ct ）。其中，t代表从开花算起的天数（以开花当天作为t=0的基准点）；W代表开花后籽粒的百粒重；A代表理论上可能达到的最大百粒重；B、C为性状参数。通过这一模型，可推导出以下关键指标：灌浆速率达到峰值的时间点T max，其计算公式为T max=lnB/C；此时对应的籽粒重量W max，即灌浆速率最大时的百粒重，为A的50%。最大灌浆速率G max反映了灌浆速率的最大值，计算公式为G max=（CW max）（1－W max/A）；积累起始势R0等于C，其体现了灌浆初期籽粒重量的增长趋势。灌浆活跃期P大约完成了总积累量的90%，其持续时间可以通过P=6/C来计算。
1.4 数据统计与分析
采用Excel 2010和DPS 15.10软件进行数据分析与处理，利用SigmaPlot 10.0软件绘制相关图表。
2 结果与分析
2.1 产量及产量构成因素
由表1可知，不同密度处理之间产量差异明显，整体表现为随着密度的增加产量先增加后降低。产量以6 500株/667 m2密度种植时最高，为851.51 kg/667 m2，较7 000株/667 m2处理增加了10.42%。随着密度的增加，千粒重逐渐降低，各处理间差异具有统计学意义（P<0.05）。各处理间穗粒数随密度的增加呈逐渐降低的趋势，其中6 000和6 500株/667 m2处理间穗粒数差异无统计学意义（P>0.05）。
表1 不同密度处理间产量及产量构成因素的差异 |
| 密度/ （株/667 m2） | 穗数/ （穗/667 m2） | 穗粒数/粒 | 千粒重/g | 实际产量/ （kg/667 m2） |
|---|---|---|---|---|
| 6 000 | 6 111 | 527 a | 292.67 a | 773.43 b |
| 6 500 | 6 667 | 520 a | 283.00 b | 851.51 a |
| 7 000 | 7 222 | 483 b | 246.67 c | 771.14 b |
|
2.2 农艺性状
表2 不同密度处理间农艺性状的差异 |
| 密度/（株/667 m2） | 株高/cm | 穗位高/cm | 重心高度/cm | 穗粗/cm | 穗长/cm | 秃尖长/cm | 出籽率/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 000 | 208.67 a | 84.33 a | 83.00 b | 4.25 a | 14.75 a | 0.10 a | 91.20 b |
| 6 500 | 192.00 b | 75.83 b | 83.50 b | 4.30 a | 14.88 a | 0.03 b | 91.79 a |
| 7 000 | 200.00 ab | 84.67 a | 89.07 a | 4.25 a | 13.75 b | 0.13 a | 91.30 b |
2.3 百粒重变化和籽粒灌浆过程
2.3.1 百粒重变化
由图3可知，各处理条件下的玉米群体籽粒灌浆过程均展现出缓慢起始—迅速增长—逐渐减缓的增长模式，呈“S”形曲线变化规律。发现不同处理下玉米籽粒灌浆方程的拟合决定系数在0.996 0～0.998 7范围内，这证明了Logistic方程能够精确地描述不同处理条件下籽粒灌浆的动态过程。
2.3.2 玉米灌浆速率
由图4可知，在各密度处理条件下，玉米籽粒的灌浆速率均呈单峰曲线的变化趋势，且速率达到峰值的时间较为一致，大致发生在灌浆的中期阶段，即吐丝后14～17 d。在吐丝20 d后，6 500株/667 m2处理的灌浆速率高于其他处理。
2.3.3 籽粒灌浆特征参数
由表3可知，以6 500株/667 m2处理的玉米灌浆活跃阶段持续时间最长；当种植密度在7 000株/667 m2时，其灌浆活跃阶段相对较短。在6 000～6 500株/667 m2，随着密度的增加，达到最大灌浆速率的时间逐渐延长。
表3 不同密度条件下玉米的籽粒灌浆特征参数 |
| 密度/ （株/667 m2） | 方程参数 | 灌浆速率最大时时间（T max）/d | 最大灌浆速率（G max）/[g/（d·百粒）] | 灌浆速率最大时生长量（W max）/（g/100粒） | 积累起始势（R 0） | 灌浆活跃期（P）/d | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | B | C | ||||||
| 6 000 | 21.51 | 22.59 | 0.21 | 14.85 | 1.13 | 10.76 | 0.21 | 28.57 |
| 6 500 | 23.02 | 22.08 | 0.18 | 17.19 | 1.04 | 11.51 | 0.18 | 33.33 |
| 7 000 | 18.54 | 60.73 | 0.27 | 15.21 | 1.25 | 9.27 | 0.27 | 22.22 |
3 结论与讨论
玉米生产是一个群体过程，合理密植可以促进吐丝后期干物质向籽粒分配和积累，改善玉米群体灌浆过程，进而影响产量[9-10]。本研究结果表明，不同处理条件下玉米产量存在差异，产量构成的关键要素（每穗粒数和千粒重）在不同处理间展现出明显变化。具体而言，产量随着种植密度的增加先增后减，在6 500株/667 m2处理下达到峰值。低密度条件可能无法促使穗数、穗粒数等产量构成因素达到最优，提高种植密度是一种提升玉米产量的直接且有效的途径。实际生产中，密度的增加会带来群体环境的改变，可能导致每穗粒数和粒重的减少。在密度低于6 500株/667 m2时，穗数在产量增加的过程中占主导因素，本试验结果表明，穗粒数和千粒重在6 500株/667 m2以下时随密度的增加呈下降趋势，但差距不大。当密度高于6 500株/667 m2时，穗粒数和千粒重随密度的增加呈降低趋势。在优化群体结构的基础上强化个体的生产效能，确保两者达到有效平衡，是实现产量稳步增长的必要条件。
曹玉军等[10]研究表明，随着种植密度的增加，籽粒灌浆速率下降，灌浆持续期缩短，粒重下降。本研究结果表明，灌浆中期之后，6 500株/667 m2处理的灌浆速率较高。通过籽粒灌浆特征参数分析发现，6 500株/667 m2处理的灌浆活跃期高于其他处理。这表明6 500株/667 m2处理时，该品种灌浆活跃期较长，同时株高、穗位高、重心高度较低，茎秆倒数第3节间较短，能够降低倒伏风险，秃尖较短，出籽率较高，有利于获得高产。
综上，耐密性品种黄金粮MY73在6 500株/667 m2密度条件下，株高、穗位高、重心高度均较低，茎秆倒数第3节间较短，能够降低倒伏风险，灌浆活跃期较长，出籽率较高；实际产量较高，为851.51 kg/667 m2。因此，在玉米大田生产中，适当提高紧凑型玉米品种的种植密度可以充分发挥其增产潜力。