CN109089789B - 一种基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法 - Google Patents

一种基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及玉米种植密度测定领域，特别涉及一种基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，包括以下步骤：籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率与收获密度建立关系模型I，籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率与收获密度建立关系模型II，联立关系模型I和关系模型II，两者相交的点为适宜群体容量的下限；生理成熟后测定不同密度条件下的群体产量，并建立群体产量与收获密度的二次函数模型，并对该模型进行二级求导，得到适宜群体容量的上限。本发明基于产量形成过程中玉米源、库关系的动态变化来确定适宜群体容量的方法，进而构建合理的群体结构，创制出高光效的微环境，进而指导生产，为实现玉米高产提供良好的基础。

Description

一种基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法
技术领域
本发明涉及玉米种植密度测定领域，具体而言，涉及一种基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法。
背景技术
适宜的群体容量是作物获得高产的前提，在作物高产栽培中如何确立适宜群体容量，构建合理的群体结构一直是农业科研人员的研究热点。前人研究认为基于群体产量(“库”)与群体容量的二次函数关系，可找到适宜群体容量，但该方法仅考虑籽粒“库”这一单因素与群体容量的关系，并未考虑玉米生长过程中植株叶面积、干物质等“源”器官与群体容量的关系以及“源”与“库”之间的平衡问题。另外，该方法求得的适宜群体容量是一个具体的数值，而不是一个范围，在田间具体操作过程中难以控制。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是解决上述确定玉米适宜群体容量方法上的弊端，提供一种基于源库关系确定玉米适宜群体容量的新方法，用于构建优良的群体结构，创制出高光效的微环境，进而指导生产，最终实现高产。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，包括以下步骤：
设置不同的玉米种植密度，确定籽粒有效灌浆持续期和玉米收获密度，计算籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率和单株干物质积累速率；
籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率与收获密度建立关系模型I，籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率与收获密度建立关系模型II，联立关系模型I和关系模型II，两者相交的点为适宜群体容量的下限；
生理成熟后测定不同密度条件下的群体产量，并建立群体产量与收获密度的二次函数模型，并对该模型进行二级求导，得到适宜群体容量的上限。
现有的确定玉米适宜群体容量的方法不够准确，在玉米高产栽培上急需探索一种更精确的方法，本发明基于产量形成过程中玉米源、库关系的动态变化来确定适宜群体容量的方法，进而构建合理的群体结构，创制出高光效的微环境，进而指导生产，为实现玉米高产提供良好的基础。
进一步地，所述种植密度设为3个以上，优选为3-6个种植密度。如在不同的实施例中，种植的密度可以为3个、4个、5个、6个、7个、8个等等。
进一步地，每个种植密度所用的田地面积为15m2以上。
优选地，每个种植密度所用的田地的面积为18-30m2。
如在不同的实施例中，每个种植密度所用的田地的面积为15m2、18m2、20m2、24m2、25m2、28m2、30m2等等。
本发明密度占地面积小，可进行多品种的测定，其积极的效果是可用于作物栽培的合理密植的定量化确定，促进作物高产栽培研究，为作物建立合理高产群体结构提供了有效手段。
进一步地，每个种植密度重复3-6次。以防止其他因素干扰，得到更贴合实际播种时的数值。
进一步地，所述不同的玉米种植密度范围为4-20株/m2。
种植密度的选择一般梯度要大，合理种植密度在其范围内，得到的合理种植密度的上下限数值更准确。如可以为依次升高种植密度，后一个种植密度是前一个种植密度的1-2倍。
进一步地，所述籽粒有效灌浆持续期为：吐丝期开始至籽粒有效灌浆期结束。
进一步地，采用以下方式确定籽粒有效灌浆期结束日期：
吐丝前，每个小区选取代表性植株进行标记；
在玉米吐丝后40-55d，以每1-3d为一个周期，分别挑选标记植株3株，获取雌穗中部籽粒，处理得到干重；
当相邻两个周期籽粒百粒重差值为0时，即为籽粒有效灌浆期结束日期。
进一步地，所述吐丝期开始日期为小区植株进入吐丝期的株数达到50％时记为进入该生育期的日期。
进一步地，所述生理成熟期为小区植株生理成熟的株数达到50％时记为进入该生育期。
所述籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率是籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累量与籽粒有效灌浆持续期的比值；
计算所述籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累量时，每株至少取50粒测量干重，且籽粒取自雌穗中部。
进一步地，所述籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率是籽粒有效灌浆期内单株干物质积累量与籽粒有效灌浆持续期的比值，其中，所述单株干物质积累为整株植株的干重。
进一步地，所述籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率和单株干物质积累速率所测定的株数均至少为3株以上，优选为3-5株。
进一步地，所述群体产量通过以下方法测定：
生理成熟后，收获各小区的玉米穗，脱粒，烘干，测含水量，称重，然后按国家标准含水量14.0％计算出实际产量，得到各小区的所述群体产量。
进一步地，每个种植密度的重复对应的收获密度对应其相应的数值构建关系模型。
即每个种植密度设置多个重复，每个重复一般对应不同的收获密度，不同的收获密度对应不同的籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率、籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率以及群体产量，在建立关系模式时，充分考虑，使用每个重复的收获密度对应每个相应的参数进行关系的建立，更准确的表征实际的种植情况，得到的数值更准确。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用植株“源”、“库”与密度的动态变化关系来确定玉米适宜群体容量，关键点是找到植株达到“源”和“库”平衡时所需的最佳群体容量，确定适宜群体容量的下限；利用成熟期产量与密度的拟合方程找到适宜群体容量的上限，最终得到玉米适宜群体容量范围。
(2)本发明克服了籽粒“库”这一单因素确定适宜群体容量的限制问题。
(3)本发明简化了密度试验的复杂性，占地面积小，可进行多品种的测定，其积极的效果是可用于作物栽培的合理密植的定量化确定，促进作物高产栽培研究，为作物建立合理高产群体结构提供了有效手段。
(4)本发明提供的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，可用于不同玉米品种的适宜容量测定，为玉米的种植提供良好的理论基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例中涉及的基于源库关系确定玉米适宜群体容量方法的流程图；
图2为本发明实施例1中籽粒有效灌浆期单株籽粒积累速率以及单株干物质积累速率与不同收获密度的关系线性图；
图3为本发明实施例1中群体产量与收获密度的关系曲线图；
图4为本发明实施例2中籽粒有效灌浆期单株籽粒积累速率以及单株干物质积累速率与不同收获密度的关系线性图；
图5为本发明实施例2中群体产量与收获密度的关系曲线图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，基本流程图如图1所示，包括源库平衡时所需最佳群体容量的获取方法、群体产量达到最大时所需群体容量的获取方法和合理群体容量范围的确立方法三个步骤。
第一，源库平衡时所需最佳群体容量的获取方法
1、籽粒有效灌浆期的确立
设置密度试验，记载每个处理的吐丝时间，在玉米吐丝后40d，以每2d为一个周期，测量雌穗中部籽粒(100粒)干重。比较相邻两个周期籽粒干重的差异，当相邻两个周期籽粒干重差值为0时，即可认为籽粒有效灌浆期截止日期，籽粒有效灌浆期截止日期与吐丝期的差值即为籽粒有效灌浆期。
2、“源”指标的测量
基于内容1，分别测定吐丝期和籽粒有效灌浆期截止日期时地上部植株干物质，计算籽粒有效灌浆期内单株(或群体)干物质积累量(两个时间段内干物质积累量的差值)及其积累速率(积累量与有效灌浆时间的比值)，不同密度条件下籽粒有效灌浆期内单株(或群体)干物质积累速率的变化即可认为籽粒有效灌浆期内“源”的变化。
3、“库”指标的测量
基于内容1，分别测定吐丝期和籽粒有效灌浆期截止日期时雌穗中部籽粒的粒重(吐丝期籽粒粒重定为0)，计算籽粒有效灌浆期内单株(或群体)籽粒积累量(两个时间段内籽粒种量的差值)及其籽粒积累速率(籽粒积累量与有效灌浆时间的比值)，不同密度条件下籽粒有效灌浆期内单株(或群体)籽粒积累速率的变化即可认为籽粒有效灌浆期内“库”的变化。
4、源、库与群体容量关系的量化
基于内容2和3，建立籽粒有效灌浆期内“源”(干物质积累速率)与群体容量的关系模型(I)和籽粒有效灌浆期内“库”(籽粒积累速率)与群体容量的关系模型(II)；
5、源库平衡时所需最佳群体容量的确立
对两个模型(I)和(II)进行联立求解，所得的适宜群体容量，即为籽粒有效灌浆期内源库平衡时所需最佳群体容量。
第二，群体产量达到最大时所需群体容量的获取方法
基于密度试验，生理成熟后测定不同密度条件下的群体产量，并建立群体产量与密度的二次函数模型；并对该模型进行二级求导，计算出该品种在当地能够获得的最高群体产量及其对应的种植密度即群体最高产量所需群体容量。
第三，合理群体容量范围的确立方法
籽粒有效灌浆期内源库平衡时所需最佳群体容量即为该品种适宜群体容量的下限，群体最高产量所需群体容量即为该品种适宜群体容量的上限，品种的适宜群体容量可在该区间内进行选择。
以下进行举例说明。
实施例1
以新疆试验基地连续2年的玉米品种郑单958为例，试验采用宽窄行，宽行0.7m，窄行0.5m进行种植，每个小区6行，小区面积18m2，行长5m，行宽3.6m，共设置4个密度处理，其密度分别为4.5、9、13.5和18株·m-2，每个处理重复5次，田间管与当地普通田管理一致。测定指标主要包括以下4个方面：
(1)关键生育期的记载(吐丝期和生理成熟期)
小区植株进入某一生育期的株数达到50％时记为进入该生育期的日期。
(2)籽粒有效灌浆期的测定
吐丝前，每个小区选取代表性植株25-30株进行标记。在玉米吐丝后40d，以每2d为一个周期，分别挑选标记植株3株，获取雌穗中部籽粒100粒，在105℃下杀青30分钟，然后在80℃下烘干致恒重后分别称其重量。当相邻两个周期籽粒百粒重差值为0时，即可认为籽粒有效灌浆期结束日期，籽粒有效灌浆期结束日期与吐丝期的差值即为籽粒有效灌浆持续期。
籽粒有效灌浆持续期结果如表1所示。
表1密度对籽粒有效灌浆持续期的影响
Figure BDA0001787494270000071
Figure BDA0001787494270000081
(3)籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累量及速率的测定
在测定指标(2)的基础上，测定籽粒有效灌浆期结束时各处理的单株穗粒数。有关籽粒有效灌浆期内籽粒积累量及速率计算参照以下公式：
籽粒有效灌浆期结束时单株粒重(g)＝百粒重(g)/100*单株穗粒数(粒)；
籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累量(g)＝籽粒有效灌浆期结束时单株籽粒干重(g)；
有效灌浆期内单株籽粒积累速率(g/天)＝籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累量(g)/籽粒有效灌浆持续期(天)。
具体结果如表2所示。
表2籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率与密度的关系
Figure BDA0001787494270000082
Figure BDA0001787494270000091
Figure BDA0001787494270000101
基于不同收获密度条件籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率(“库”)数据，建立“库”与收获密度的关系模型(II)：y库＝-0.36x+7.08，R2＝0.945**，n＝24。
(3)籽粒有效灌浆期内单株干物质积累量及速率的测定
在吐丝期和籽粒有效灌浆结束期，分别挑选标记植株5株，获取植株地上部分后立即将植株按器官构成进行分解，即分为茎、叶、叶鞘、雄穗、雌穗等器官，在105℃下杀青30分钟，然后在80℃下烘干致恒重后分别称其重量。籽粒有效灌浆期内单株干物质积累量及速率的计算可参照以下公式：
籽粒有效灌浆期内单株干物质积累量(g)＝籽粒有效灌浆结束期时单株干物质(g)-吐丝期单株干物质(g)；
籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率(g/天)＝籽粒有效灌浆期内单株干物质积累量(g)/籽粒有效灌浆持续期(天)。
具体结果如表3所示。
表3籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率与密度的关系
Figure BDA0001787494270000102
Figure BDA0001787494270000111
根据不同密度条件籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率(“源”)数据，建立“源”与收获密度的关系模型(I)：y源＝-0.4x+7.41，R2＝0.941**，n＝24。
联立(I)(II)两个模型可计算出，获得“源”和、“库”平衡时所需要的种植密度为8.25株·m-2，即适宜群体容量的下限。具体如图2所示。
(4)群体产量的测定
生理成熟后，收获各小区的玉米穗，脱粒，烘干，测含水量，称重，然后按国家标准含水量14.0％计算出实际产量，得到各小区的所述群体产量。
具体结果如表4所示。
表4群体产量与密度的关系
Figure BDA0001787494270000121
Figure BDA0001787494270000131
通过分析生理成熟期群体产量与密度的关系，建立群体产量与收获密度的二次函数模型(III)，即y产量＝-0.1x2+2.19x+7.49，R2＝0.839**，n＝24，通过对二次函数进行求导，可以计算出当收获密度达到10.95株·m-2时，群体能获得最高产量19.48t/hm2即合理种植密度的上限(图3)。
综上可知，该品种在该种植区域内的适宜种植密度范围应在8.25-10.95株/m2的之间。
实施例2
与实施例1同样的方法对中单909进行适宜群体容量的测定。
籽粒有效灌浆持续期结果如表5所示。
表5密度对籽粒有效灌浆持续期的影响
Figure BDA0001787494270000132
Figure BDA0001787494270000141
籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累量及速率的测定结果见表6。
表6籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率与密度的关系
Figure BDA0001787494270000142
Figure BDA0001787494270000151
基于不同收获密度条件籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率(“库”)数据，建立“库”与收获密度的关系模型(II)：y库＝-0.39x+7.47，R2＝0.951**，n＝24。
籽粒有效灌浆期内单株干物质积累量及速率的测定结果见表7。
表7籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率与密度的关系
Figure BDA0001787494270000161
Figure BDA0001787494270000171
根据不同密度条件籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率(“源”)数据，建立“源”与收获密度的关系模型(I)：y源＝-0.43x+7.81，R2＝0.945**，n＝24。
联立(I)(II)两个模型可计算出，获得“源”和、“库”平衡时所需要的种植密度为8.5株·m-2，即适宜群体容量的下限。具体如图4所示。
群体产量的测定结果如表8所示。
表8群体产量与密度的关系
Figure BDA0001787494270000172
Figure BDA0001787494270000181
通过分析生理成熟期群体产量与密度的关系，建立群体产量与收获密度的二次函数模型(III)，即y产量＝-0.109x2+2.27x+7.72，R2＝0.918**，n＝24，通过对二次函数进行求导，可以计算出合理种植密度的上限为10.41株/m2(图5)。
综上可知，该品种在该种植区域内的适宜种植密度范围应在8.5-10.41株/m2的之间。
进一步地，按照上述方法还可以测定先玉335、KWS2564、KX3564、KWS3376、龙高l2、良玉99、登海6702、德利农988等的适宜种植密度。
另外，统计以往种植密度与产量的关系，发现，相应玉米品种的合理种植的范围均在本发明提供的方法测定值的范围内，说明本发明提供的方法能更准确的反映玉米的适宜种植密度。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (14)

1.一种基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置不同的玉米种植密度，确定籽粒有效灌浆期和玉米收获密度，计算籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率和单株干物质积累速率；
籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率与收获密度建立关系模型I，籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率与收获密度建立关系模型II，联立关系模型I和关系模型II，两者相交的点为适宜群体容量的下限；
生理成熟后测定不同密度条件下的群体产量，并建立群体产量与收获密度的二次函数模型，并对该模型进行二级求导，得到适宜群体容量的上限。
2.根据权利要求1所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述种植密度设为3个以上。
3.根据权利要求2所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述种植密度设为3-6个。
4.根据权利要求1所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，每个种植密度所用的田地面积为15m2以上。
5.根据权利要求1所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，每个种植密度重复3-6次。
6.根据权利要求1所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述不同的玉米种植密度范围为4-20株/m2。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述籽粒有效灌浆期为：吐丝期开始至籽粒有效灌浆期结束。
8.根据权利要求7所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，采用以下方式确定籽粒有效灌浆期结束日期：
吐丝前，每个小区选取代表性植株进行标记；
在玉米吐丝后40-55d，以每1-3d为一个周期，分别挑选标记植株3株，获取雌穗中部籽粒，处理得到干重；
当相邻两个周期籽粒百粒重差值为0时，即为籽粒有效灌浆期结束日期。
9.根据权利要求7所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述吐丝期开始日期为小区植株进入吐丝期的株数达到50％时记为进入所述吐丝期的日期；
生理成熟期为小区植株生理成熟的株数达到50％时记为进入所述生理成熟期的日期。
10.根据权利要求7所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率是籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累量与籽粒有效灌浆期的比值；
计算所述籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累量时，每株至少取50粒测量干重，且籽粒取自雌穗中部。
11.根据权利要求10所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述籽粒有效灌浆期内单株干物质积累速率是籽粒有效灌浆期内单株干物质积累量与籽粒有效灌浆期的比值，其中，所述单株干物质积累为整株植株的干重。
12.根据权利要求11所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率和单株干物质积累速率所测定的株数均至少为3株以上。
13.根据权利要求12所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述籽粒有效灌浆期内单株籽粒积累速率和单株干物质积累速率所测定的株数均为3-5株。
14.根据权利要求1-6任一项所述的基于源库关系确定玉米适宜群体容量的方法，其特征在于，所述群体产量通过以下方法测定：
生理成熟后，收获各小区的玉米穗，脱粒，烘干，测含水量，称重，然后按国家标准含水量14.0％计算出实际产量，得到各小区的所述群体产量。
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