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Effect of Nitrogen Application Rate on Summer Maize Yield Under Different Densities
MENGZhanying, WANGYuhong, GUODang, TIANWenzhong, LIJunhong, LIFang, LYUJunjie
Journal of Agriculture ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (7) : 23-27.
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Effect of Nitrogen Application Rate on Summer Maize Yield Under Different Densities
To clarify the interaction effects of planting density and N-fertilization rate of summer maize, the maize varieties ‘DH605’ and ‘MY73’ were used as experimental materials, 2 densities (67500 plants/hm2, 82500 plants/hm2 ) and 2 N-fertilization rate (210 kg/hm2, 300 kg/hm2) were set to analyze the effects of density and N-fertilization on summer maize yield. The results showed that as the density increased, the effective number of ears increased, and yield increased by 18.0%, while the number of grains per spike and the number of grains per row decreased significantly; increasing N-fertilization rate could reduce the adverse effects of densification on maize plant yield and ear traits. The yield increased by 6.0%, the kernels per ear increased by 2.6%, and the leaf area per plant increased by 6.4%. Density and N-fertilization rate mainly affected the kernels per ear. ‘MY73’ had higher yield, better ear characteristics and leaf area under high-density and high N-fertilization rate conditions. It was found that the adverse effects of maize plant and population competition after increasing planting density could be regulated by appropriate increase of nitrogen fertilizer. Therefore, when the planting density of the two varieties increased to 82500 plants/hm2, the N-fertilization rate of 300 kg/hm2 was more likely to achieve high yield. The study is expected to provide some technical support for the synergistic improvement of summer maize quality and yield in western Henan.
density / N-fertilization rate / yield / summer maize / western Henan
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李少昆, 赵久然, 董树亭, 等. 中国玉米栽培研究进展与展望[J]. 中国农业科学, 2017, 50(11):1941-1959.
玉米是全球也是中国第一大作物，在保障国家粮食安全中占有重要地位。当前，面对经济社会的快速发展和人增地减、资源紧缺、生态环境恶化等一系列突出问题，玉米栽培学科正面临着严峻挑战和新的历史发展机遇，在此重要历史关头，回顾中国玉米栽培研究历程和科技进展，探索未来发展方向具有重要的意义。分析表明，经过60年不懈努力，玉米栽培研究的目标已由产量为主向高产、优质、高效、生态、安全等多目标协同发展，研究内容不断拓宽与深入，形成了具有显著中国特色的玉米栽培科学与技术体系。进入21世纪以来，玉米栽培研究进入黄金发展期，在栽培理论、关键技术创新与应用方面取得一系列重要突破，在保障国家粮食安全中发挥了重要的作用。围绕未来玉米生产对科技的需求，依据现代科技的发展趋势，笔者认为高产、优质、高效、生态、安全仍将是未来玉米栽培研究的主要目标，并提出今后20年重点研究的方向与任务：一是继续探索不同生态区玉米产量潜力及突破技术途径，努力提高单产水平；二是转变生产方式，围绕籽粒生产效率，以提高资源利用效率和劳动生产效率为目标，降低生产成本，提高商品质量，增强玉米市场竞争力；适度发展青贮玉米和鲜食玉米等，促进玉米生产向多元化方向发展；三是应对全球气候变化，开展抗逆、减灾、稳产理论和技术研究，实施保护性耕作，实现玉米可持续生产；四是依托现代信息技术，开展智能化栽培技术研究，实现玉米精准生产与管理；五是强化栽培学科基础研究，玉米设计栽培，夯实玉米科技研究和生产发展基础。
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【目的】阐明不同株型玉米在氮素和密度互作下获得高产的形态生理互利机理，进一步提升密植玉米综合生产力。【方法】2014—2015年，在大田条件下，采用裂-裂区试验设计，以不同株型玉米品种为主区，氮素（N<sub>1</sub>：0，N<sub>2</sub>：90 kg N·hm<sup>-2</sup>和N<sub>3</sub>：180 kg N·hm<sup>-2</sup>）为裂区、密度（D<sub>1</sub>：45 000 株/hm<sup>2</sup>，D<sub>2</sub>：60 000 株/hm<sup>2</sup>和D<sub>3</sub>：75 000 株/hm<sup>2</sup>）为裂裂区，测定了植株形态、叶片光合性能和产量等指标。【结果】施氮对节间长度、叶倾角、叶色值、粒重和产量的影响程度均高于密度调控，茎粗、光合速率和穗粒数对增密响应程度较高。与平展型玉米相比，紧凑型玉米茎粗随密度提高降幅较小，第1—3节间长度对增密响应迟钝，随施氮量增加显著缩短（P<sub>N2</sub><sub>→N3</sub>=0.004—0.028），第4—5节间长度对增密的负响应幅度（10.9%）均高于平展型玉米同节间长度对其的正响应幅度（3.3%）。施氮可降低紧凑型玉米棒三叶叶倾角2.9°±1.1°，增密后，其穗下叶叶倾角降幅较高。紧凑型玉米叶色值对施氮量的响应峰值（N<sub>3</sub>）高于平展型玉米（N<sub>2</sub>），增密对其光合速率的负效应相对较小，在N<sub>3</sub>和D<sub>3</sub>处理下，其叶色值和光合速率均高于平展型玉米。紧凑型玉米穗粒数与粒重受氮密调控影响比平展型玉米小，其收获指数较高，且在氮/密处理间差异均不显著（P<sub>N1→N3</sub> =0.16，P<sub>D1→D3</sub> =0.12），而平展型玉米在氮/密处理间差异均达显著或极显著水平（P<sub>N1→N3</sub> =0.03，P<sub>D1-D3</sub>＜0.01）。紧凑型玉米和平展型玉米分别在N<sub>3</sub>D<sub>3</sub>和N<sub>3</sub>D<sub>1</sub>处理下获得较高产量，增密和施氮对其籽粒产量的贡献比分别是1﹕2.3和1﹕4.0。【结论】与平展型玉米相比，紧凑型玉米茎基部横/纵向生长对氮密协同提高具有较强的适应能力，施氮可降低紧凑型玉米棒三叶叶倾角，提高穗位叶光合性能。紧凑型玉米在高密高氮处理下较好的形态生理协调性保证了生育后期相对较高的物质转化效率，最终获得较高群体产量。
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【目的】研究高密度（75 000株/hm<sup>2</sup>）种植条件下，东北中部春玉米群体氮素需求规律与分配特征，及其对氮肥运筹的响应，以制定高密度群体玉米的氮素管理措施。【方法】试验于2011—2012年在吉林省公主岭市中国农业科学院作物科学研究所试验田进行，以先玉335为供试材料，在大田条件下设置了5个氮肥施用水平（不施氮（N1），70%推荐施氮量（N2），推荐施氮（N3），130%推荐施氮量（N4），高量施氮（N5）），结合高产栽培管理模式，通过两年田间定点试验，系统监测了不同生育时期植株干物质和养分在各器官中的累积与分配特征，并研究了氮肥施用水平对玉米产量、氮素转运效率的影响。【结果】不同氮肥处理间产量、生物量和氮累积量差异显著，且氮肥处理与年际间交互作用显著；玉米籽粒产量随施氮量的增加呈现单峰曲线变化，以N3处理下产量最高，产量差异主要来自穗粒数和千粒重；春玉米干物质累积随生育进程呈现先快后慢的累积动态，合理的氮肥施用可以提高籽粒的累积量和氮素转运效率，是其增产的重要基础，处理间以N3处理籽粒所占总干物质比重最高；N3处理下吐丝后氮素累积比例显著高于其他4个处理，这表明合理的氮肥运筹可能更有助于植株生育后期对氮素的吸收；通过两年定点试验数据拟合，建立了产量与施氮量的一元二次回归方程y = -0.1715x<sup>2</sup> + 79.73x + 3940.1（R<sup>2</sup>=0.963）；计算得出最佳经济施肥量为225.1 kg·hm<sup>-2</sup>。【结论】合理的氮肥运筹显著提升植株干物质向籽粒中转移，并增加吐丝期后植株氮素的吸收和转运能力；在东北中部黑土区中等土壤肥力条件下，基于75 000株/hm<sup>2</sup>的种植密度，春玉米氮肥施用量可根据品种及肥力特征在225 kg·hm<sup>-2</sup>左右进行微调。
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