玉米密植條件下群體光合效率的變化規律研究

0引言

隨著全球人口的持續增長，糧食需求不斷增加，如何有效提升作物產量和光合效率已成為農業領域研究的重要課題。玉米作為全球重要的糧食作物之一，其產量及光合效率對農業生產意義重大。密植作為一種能促進土地高效利用的種植方式，引起了越來越多科研人員的關注。

密植通過增加種植密度來實現單位面積產量的提升。然而，這種方式也加劇了作物之間的競爭，尤其體現在對光照、養分和水分等資源的爭奪上，進而引起了作物光合效率的變化。

1密植對作物光合能力的影響

密集種植技術通過提高單位土地面積中的作物種植密度，切實提高土地資源利用效率。然而，種植密度過高往往會加劇作物之間對光能的競爭，從而對植物光合作用效能產生影響。玉米高密度栽培時，植株間光能供應短缺，葉片底部及內部區域的光照條件進一步惡化，導致光合作用效率降低。

適當的種植密度可有效增強葉片表層的光合效能，因為密集種植可以提高植物葉片面積指數（LAI，從而在較短時間內提升單位面積的光合作用產出。為達到優化此過程的自的，需要結合不同氣候及土壤條件對種植密度進行合理調節，并通過平衡光能、水分和營養素的比例，實現較好的種植效果。

2玉米密植條件下群體光合效率變化規律

2.1密植對單株光合效率的影響

在密集種植的環境中，單株玉米的光合作用特性發生了顯著變化。由于鄰近植物個體之間的相互作用，單株玉米的葉面積及其生長環境受到限制，葉片的光合作用效能降低。尤其在光能供應不足的情況下，單株玉米的葉綠素轉化效率顯著下降，氣孔傳導率也隨之降低。這種變化使得每株植物的凈光合作用效率難以達到最優狀態。然而，在適宜的種植密度范圍內，單株玉米能夠保持較高的光能轉化效率。

2.2 密植對群體光合效率的影響

玉米密集種植模式在群體的光合作用效率及作用機制上呈現出一定的復雜性。在過度密集的種植條件下，群落中葉片間的相互遮蔽使底層葉片難以充分利用光照，導致光合效率顯著下降。然而，在適宜的種植密度范圍內，由于上層葉片對光能的吸收效率提高，整體群落的光合效率呈現增大趨勢。群體光合效率與個體光合效能之間存在密切聯系，這一現象還受到群體結構及氣象因素的制約[1]。密植對群體光合效率的影響情況見表1。

2.3不同種植密度下群體光合效率對比分析

在不同的種植密度下，玉米種群的光合作用功能呈現出顯著差異。在稀疏栽培模式下，玉米植株間的距離較大，太陽輻射能量分布相對均衡，單株植株的生長環境較為優越，光合效率顯著提升。隨著種植密度的增加，植株間對光能的競爭逐漸加劇，群體光合作用能力開始下降。在高密度種植條件下，群體對光能的轉化效率進一步下降，尤其是群體內部葉片因光照條件不足，導致光合效率明顯降低[2]。

3玉米密植條件下群體光合效率影響因素分析

3.1 氣候因素

如表2所示，氣候因素對玉米群體光合效率的影響十分顯著，尤其是濕度、溫度和光照強度。在其他條件不變的情況下，當溫度在 時，玉米的光合速率為 $32.4～＼upmu＼mathrm{mol}～＼mathrm{CO}_{2}{＼cdot}＼mathrm{m}^{-2}{＼cdot}＼mathrm{s}^{-1}$ ；若溫度升高至 ，光合速率下降到 $25.8＼upmu＼mathrm{mol}＼mathrm{CO}_{2}{＼cdot}＼mathrm{m}^{-2}{＼cdot}＼mathrm{s}^{-1}.$ 這表明當溫度超出玉米適宜的生長范圍，光合作用的進程會受到抑制。

根據表2，在溫度為 、光照強度為$600～{＼upmu＼mathrm{mol}}{＼cdot}＼mathrm{m}^{-2}{＼cdot}＼mathrm{s}^{-1}$ 的條件下，當濕度為 70% 時，玉米的氣孔導度為0.27mol ，光合速率為$32.4～＼upmu＼mathrm{mol}～＼mathrm{CO}_{2}{＼cdot}＼mathrm{m}^{-2}{＼cdot}＼mathrm{s}^{-1}$ ；而當濕度降至 40% 時，氣孔導度下降至 光合速率隨之降低至 $28.6＼upmu＼mathrm{mol}＼mathrm{CO}_{2}{＼cdot}＼mathrm{m}^{-2}{＼cdot}＼mathrm{s}^{-1}$ 。在溫度為 濕度為 70% 的條件下，當光照強度為 $600＼upmu＼mathrm{mol}{＼cdot}＼mathrm{m}^{-2}{＼cdot}＼mathrm{s}^{-1}$ 時，玉米的光合效率最顯著，光合速率為 $32.4＼upmu＼mathrm{mol}＼mathrm{CO}_{2}{＼cdot}＼mathrm{m}^{-2}{＼cdot}＼mathrm{s}^{-1}$ 在光照強度降至 $300＼upmu＼mathrm{mol＼cdotm^{-2}＼cdot s^{-1}}$ 時，光合速率下降至 $27.2＼upmu＼mathrm{mol}＼mathrm{CO}_{2}{＼cdot}＼mathrm{m}^{-2}{＼cdot}＼mathrm{s}^{-1}$ 0

3.2 土壤條件

土壤環境對玉米的光合效率具有決定性影響，其中土壤肥力直接決定了玉米對營養元素的吸收能力。充足的氮、磷、鉀等營養元素是玉米進行光合作用的基礎，這些物質參與葉綠素的合成、光能轉換的酶促反應等關鍵生理過程。如果土壤肥力不足，營養元素供應匱乏，玉米的生長發育將受到限制，光合作用效率也顯著降低。此外，土壤中水分的供應對于玉米的生理合成作用也具有決定性影響。

在高密度種植條件下，土壤的滲透性能同樣至關重要。土壤濕度過高會導致植物根系所需的氧氣供應不足，從而影響玉米的生長及光合作用效能。此外，土壤的微觀結構對植物根系的生長，以及水分和營養元素的吸收具有顯著影響。疏松且通風良好的土壤條件有助于促進玉米根系的伸展和水分的吸收，進而增強光能轉化效率。

3.3種植密度與群體結構的關系

玉米種植密度及其群體結構的適宜程度是影響光合效率的關鍵因素。隨著種植密度的增加，玉米植株間的距離變小，光能資源分布逐漸不均衡。在高密度種植條件中，群體頂層葉片往往遮蔽底層的葉片，造成底層葉片難以得到充分的陽光照射，導致光合效率降低。

合理的種植密度既能保障每株玉米得到充足的發展空間，又能兼顧整體產量與品質的平衡，防止因過度密植引發的光能資源競爭。此外，群體結構的合理性具有重要意義，在高密度種植條件下，群落內葉片的排列形式及其垂直空間構造是決定光能吸收效率的主要因素[3]

4玉米密植與光合效率優化的潛在應用

4.1種植密度與光合效率協同優化

提高玉米產量的核心要點是協同優化種植密度與光合效率，適宜的種植密度可增加單位土地面積上植株的數量，同時保障每株玉米在合理空間內充分獲取光照、養分及水分資源，由此增強光能轉換效率。在高密度種植條件下，玉米的表層葉片可高效地吸收陽光，但底層葉片往往受遮蔽效應影響而光照不足。采用科學策略優化種植密度，可使葉片表面盡可能利用光照，弱化植株間對光能資源的競爭，實現種植密度與光合效率協同優化。

在密集種植條件下，采取種植養護措施，進行科學水肥管理和灌溉調控，同樣至關重要。適宜的王壤濕度與養分補充能明顯提升玉米光合效率，增進其光能轉換水平。隨著玉米種植密度的提高，若能夠同步提高灌溉及施肥水平，單株玉米的固碳效率將顯著增加，以此帶動群體的光合作用效能及產出水準。依靠此類技術途徑，可助力植物生理機能健全發展，提高玉米的產量[4]。采用高密度種植并優化光合作用效能的方式，可明顯提升玉米產能，見表3。

4.2促進生態農業發展與可持續種植

采取玉米密植栽培方法可有效提升單位面積產量，同時也有效推動了生態農業的發展[5]。隨著國土空間承載能力的持續降低，如何在農業生產階段對有限的土地資源進行優化配置，已成為亟待解決的核心問題。合理的種植密度可有效提高單位土地的農作物產量。依靠科學優化密植策略，玉米在有限生態空間內能夠實現光能轉化效率與生物物質合成效能的最大化，從而提升總體產量，并減少對耕地的消耗規模，實現土地資源科學合理且可持續的利用[6-7]

對種植密度進行優化可減少化肥農藥用量，助力生態農業可持續發展。科學調控種植密度并優化農業資源投放，能顯著減少化學制品用量，抑制環境質量退化，促進土壤生態健康，實現農業生態系統的和諧發展。高密度種植模式還能有效提高水資源的利用效率。在合理的密植條件下，玉米種群可高效汲取土壤水分，降低水分的流失與浪費。采用高密度種植技術，不僅能提升玉米光合效能與產出水平，還可減少對生態環境資源的過度消耗，推動農業可持續發展[8-9]。

4.3提高抗逆性與適應性

全球氣候變化帶來諸多挑戰，對農業可持續發展提出更為嚴苛的要求，提高玉米逆境耐受性與生態適應性顯得尤為重要。探索增強作物耐受能力及其適應性的途徑，已成為現代農業科學研究的重點。適宜的種植密度可在一定程度上提升玉米群體的抗逆能力，保障其在惡劣生態環境中依舊可維持較高的光能轉化效率與產量水準。采用密植栽培技術能有效提高玉米群體綜合適應能力。當在適宜的種植密度范圍內，玉米的根際系統能更高效地汲取土壤水分及養分，以此提高其耐旱性及抵御病蟲害的能力。在十旱、洪澇、高溫、低溫等惡劣氣候條件下，玉米高密度種植可優化群體結構，增強植株間的協同作用，提升整體抵御逆境的能力。

在高密度種植條件下，玉米群體光合效率明顯提升，進而增強其抵御惡劣環境的能力。在高溫或干旱環境下，適宜的種植密度可減少植株間的資源競爭，保證每株玉米都能充分獲取光照和水分，進而提高其應對極端氣候的能力[10-11]

5結束語

綜上所述，群體光合效率受玉米密植的影響顯著，適度密植可實現群體光合效率的提升，助力玉米實現高產與可持續發展。適度密植要結合氣候、王壤等條件進行優化，以實現光合能力及產量雙重提升。密植技術在生態農業及抗逆性方面具有廣闊的應用前景，未來的研究可進一步剖析密植條件下不同環境因素對玉米光合特性的綜合影響，進而為精準種植提供科學依據和實踐范例。

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[11]楊英，羅銳，范媛菲.花溪區玉米合理密植增產技術措施分析[J].黑龍江糧食，2024（3）：27-29.

（欄目編輯：王亦梁 翟媛媛 劉敏）