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为实现寒地半干旱区玉米的高效产能，本试验拟在研究不同种植模式对玉米产量和茎秆糖分生产力的影响及其变化规律，同时探讨茎秆糖分生产力与产量的相关性，并通过二次通用旋转组合设计和膜下滴灌的方法，研究不同肥密组合对玉米产量的影响，在建立该类型地区玉米产量数学模型的基础上，寻求高产高效优化方案，以期为玉米高产高效栽培技术提供参考，对实现玉米发挥高产潜能、提高秸秆综合利用率及缓解能源短缺具有重要意义。主要研究结果如下：不同种植模式试验条件下，覆膜(C1)和大垄(C2)能有效的调节植株生长，改善玉米生长的微生态环境，大垄双行覆膜(C1)在较高密度下因其增温和保墒等因素影响，更有利于改善群体冠层垂直结构，延长叶片功能期，提高玉米群体叶面积指数，使玉米群体光合速率和叶绿素含量升高，增加光合产物的干物质积累和茎秆出汁率，提高玉米穗长、穗粒数和千粒重，最终提高玉米产量和糖分生产力。茎秆的出汁率、糖锤度随着密度的升高而逐渐下降，而茎秆鲜重随着密度的增加而增加；影响玉米茎秆糖分生产力的因素主要是来源于茎秆鲜重产量和种植密度，茎秆糖锤度和出汁率较大的负间接效应掩盖了它们的直接效应；偏相关分析表明，产量与茎秆糖分生产力相关性显著，千粒重与茎秆糖分生产力呈不显著负相关关系，说明适宜的种植模式可以实现茎秆糖分生产力和子粒产量达到双高。不同种植模式下，C1的增产效果较C3增产2704.14kg/hm2，收益增加3276.62元/hm2，茎秆产能增加85.48kg/hm2；C2比C3增产1417.31kg/hm2，收益增加2267.70元/hm2，茎秆产能增加34.25kg/hm2。结合籽粒高产和茎秆高能两方面因素，采用大垄双行覆膜种植方式和90000株/hm2的种植密度是高产、稳产的最优配置。肥密组合试验条件下，膜下滴灌玉米叶面积指数(LAI)、光合速率(Pn)、叶绿素含量(SPAD值)随着生育进程的推进均呈现出先增大后减小的动态变化趋势，中肥和中种植密度水平处理能更好地协调个体与群体之间的矛盾，延缓叶片衰老并维持生育中后期各层叶片较高的绿叶面积，保持叶片较高的SPAD值，延长灌浆期光合速率高值的持续时间，保持较高的叶源性能。由回归效应模型可知：叶片SPAD值与施氮(X1)、施磷(X2)和施钾(X3)之间存在正相关关系，与种植密度(X4)呈负相关关系；光合速率与施氮量之间存在正相关关系。4因子对玉米的SPAD值的影响顺序是：种植密度(X2)>施氮量(X1)>施磷量(X3)>施钾量(X4)，对玉米的光合速率的影响顺序是：施氮量(X1)>种植密度(X4)>施磷量(X2)>施钾量(X3)。在一定范围内适宜施肥量的增加可以显著提高玉米干物质积累量，过量的施肥或少量都会降低干物质积累量。出现干物质累积最大速率的时间段内，作物生长发育旺盛，高密度缺肥处理和缺肥处理下干物质积累速度逐渐平缓，干物质积累速度降低。随施肥量的增加，在出现最大速率后，氮磷钾合理配比处理的干物质积累速率仍高于低施肥量或高施肥量处理的干物质积累速率。合理施肥能够延缓玉米后期衰老，增加后期光合产物的积累。施肥量供应不足或密度过大都会限制玉米的生长。四因素各单因子对子粒产量有显著影响，均呈开口向下的抛物线趋势变化，影响顺序为施氮>密度>施钾>施磷，且单位水平施入量引起边际产量的减少量为施磷>密度>施钾>施氮；氮肥与磷肥之间的配合对产量的增加具有相互促进作用；不同肥密组合条件下，膜下滴灌玉米产量较常规种植方式增产6425.65kg/hm2，产量提高64.41%，效益增加4189.86元/hm2；要获得大于等于12231.97kg/hm2的产量，氮肥与磷肥、钾肥、种植密度的最优组合取值范围为：氮肥246.24～279.59kg/hm2，磷肥133.77～151.52kg/hm2，钾肥82.85～97.16kg/hm2，种植密度79676～85324株/hm2。