田间试验于2022和2023年在吉林省梨树县开展，采用良玉99（LY99）和德美亚3（DMY3）两个玉米品种，设置 5.0、7.0、9.0 万株/hm2 3个种植密度（以D1、D2、D3表示）和0、100、200、300 kg N·hm-2 4个施氮水平（以N0、N1、N2、N3表示），研究种植密度和施氮量对不同品种玉米各生育时期植株干重、土壤含水量、耗水量、水分利用效率和籽粒产量及水分生产力的影响。
玉米生育期内水分蒸散主要集中于吐丝期—成熟期。品种之间，2022年良玉99的耗水量显著高于德美亚3，而2023年德美亚3的耗水量相对较高。种植密度显著影响玉米生育期的水分消耗，且密度与品种表现出显著交互作用。随密度的增加，德美亚3耗水量逐渐提高，良玉99耗水量则呈先增加后减小趋势。玉米生育期耗水量也受施氮的显著影响，但施氮量与密度、品种均无交互作用。2个玉米品种两年的耗水量在各密度下均随施氮量的增加而持续上升。结果表明，不同玉米品种耗水量对施氮量的变化呈一致的响应趋势，但对种植密度的响应存在差异。
种植密度显著影响玉米植株的干重累积，但不同品种对密度的响应存在明显差异。两年中良玉99总干重在D2密度下显著高于D1、D3密度，德美亚3总干重在D2、D3密度下显著高于D1密度。施氮显著提高各密度下玉米的干重累积，且与密度存在显著交互作用。D1密度下N1处理与N2、N3处理的干重差距相对较小，且2023年无差异。D2密度下N1处理干重大幅低于N2、N3处理，后两者之间则无显著差异。D3密度下各施氮处理的干重随施氮量增加而持续提高，除2022年良玉外均以N3显著高于N2。
氮密互作对不同玉米品种生育期植株干重的影响
两年间，品种之间产量无明显差异。种植密度显著影响玉米籽粒产量，且与品种存在显著交互效应。良玉99在各密度下的产量趋势为D2＞D1＞D3。德美亚3产量在D2和D3密度下接近，均显著高于D1密度。施氮显著提高玉米籽粒产量，且与品种、密度均有显著的两因素交互作用。与N0相比，N1、N2、N3处理下良玉99分别增产38.0%、57.2%和60.7%，德美亚3分别增产24.4%、36.2%和38.2%，良玉99产量对施氮的响应明显更大。不同密度下，2个玉米品种产量对施氮量的响应趋势与植株干重相似。总体来看，2个玉米品种在中密度条件下配合施氮200 kg N·hm-2可获得较佳的产量效应。
2个玉米品种的籽粒产量与各生育阶段的水分利用效率及总水分利用效率均表现出显著的正相关关系，而水分生产力除八叶期—吐丝期良玉99外也均呈显著正相关关系。相比2022年，2023年产量与播种期—八叶期、八叶期—吐丝期水分利用效率的相关性（R2）明显更高，而产量与吐丝期—成熟期水分利用效率及总水分利用效率的相关性在两年间接近。水分生产力与各生育阶段的水分利用效率及总水分利用效率的相关系则以2023年普遍较高。结果表明，氮密互作通过影响玉米植株各生育阶段的水分利用而显著影响籽粒产量和水分生产力。
种植密度和施氮量显著影响玉米的水分消耗与利用，德美亚3生育期总耗水量随密度增加呈持续上升趋势，而良玉99以中密度显著高于其他密度。不同密度下2个品种耗水量均随施氮量增加而持续上升。受年际降雨量及分布影响，玉米不同生育期的水分利用效率对种植密度和施氮表现出复杂的响应趋势。良玉99的水分生产力在5、7万株/hm2显著高于9万株/hm2，德美亚3的水分生产力则在7万株/hm2较高。施氮对玉米水分生产力的影响在不同密度下存在差异，总体上低密度下施氮处理间差异较小，而中、高密度下显著增大。两年间，2个玉米品种均以中密度（7万株/hm2）配合中量施氮（200 kg N·hm-2）可获得较佳产量和水分利用率，建议作为该区域推荐的种植密度和施氮量。
吉林农业大学王寅教授为该文章的通信作者，已毕业硕士生田龙兵为第一作者.该研究获得国家重点研发计划项目子课题（2023YFD2300403）、吉林省教育厅科学技术研究重点项目（JJKH20230405KJ）、吉林省自然科学基金面上项目（20230101261JC）的资助。
引用本文：
田龙兵, 沈兆崟, 赵孝天, 张放, 侯文峰, 高强, 王寅. 种植密度与施氮量互作对不同玉米品种产量和水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4221-4237.
TIAN LongBing, SHEN ZhaoYin, ZHAO XiaoTian, ZHANG Fang, HOU WenFeng, GAO Qiang, WANG Yin. Interactive Effects of Planting Density and Nitrogen Application Rate on Plant Grain Yield and Water Use Efficiency of Two Maize Cultivars[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(21): 4221-4237.
↓ 长按扫码查看全文 ↓
研究团队简介
吉林农业大学作物养分综合管理研究团队
吉林农业大学作物养分综合管理研究团队由高强教授领衔，团队围绕黑土地保护、粮食产能提升等国家重大需求，长期致力于作物养分综合管理方面的科研及推广工作，在植物营养生理与调控机理、新型肥料研发与施用技术、黑土地养分管理与地力提升、黑土地微生物生态等方向开展基础理论创新、技术研发及示范推广工作。团队现有教师16人，其中教授2人、副教授8人、讲师6人，在读博士、硕士研究生50余人。近年来主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题、吉林省重大科技专项等国家和省部级项目30余项，获国家科技进步二等奖2项，省科技进步二等奖2项，省教学成果奖2项，发表论文120余篇。在吉林省率先建立“科技小院”3个，扎根梨树、通榆、双辽等地开展黑土地保护与科技扶贫，获政府表彰20余人次，为东北黑土地保护与作物高产高效作出了突出贡献。
| 图文由吉林农业大学作物养分综合管理研究团队王寅教授提供
欢迎投稿：http://www.chinaagrisci.com
欢迎订阅：
① 各地邮局订阅：邮发代号2-138；
② 编辑部期刊发行部：联系电话 010-82106247；
