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为了提高农田光能利用效率,改善玉米群体结构不合理、群体内个体间竞争光资源而导致光照不足的问题,本试验通过在2种不同种植密度下设置不同的垄沟种植结构,以传统平作种植为对照,研究了垄沟立体种植对夏玉米生长指标、透光率、单株叶面积、相对叶绿素含量、净光合作用速率、干物质积累及产量和产量构成因素的影响。主要结果如下:1.垄沟立体种植模式沟种增加了夏玉米的株高、茎粗和穗位高,垄种降低了株高、茎粗和穗位高。同时垄高对垄种植株高度的垂直增加效应,增加了植株的群体高度,在垄沟系统中构建了“波浪式”群体结构,改变了群体内个体的立地条件,造成个体间的垂直高度差,促成不同部位叶片错位分布,通过个体的调控效应,改善了群体内的光照条件,使中下部叶片光合有效辐射量增加。2.垄沟立体种植模式增加了玉米关键生育期的群体透光率,尤其对底层透光率的影响较大,50cm行距种植时底层透光率在吐丝期较传统平作高10.2%~35.7%,以垄种1行,沟种2行的处理底层透光率显著高于传统平作。60cm行距种植时吐丝期底层透光率较传统平作高11.9%~33.1%。垄种1行,沟种2行的垄沟结构同时提高了底层和穗位层的透光率。3.不同降雨量年份对较高密度垄沟种植模式玉米单株叶面积的影响较大。2013年垄沟立体种植提高了50cm行距种植植株的单株叶面积,沟内植株的单株叶面积在关键生育期显著高于传统平作;2014年沟内植株的单株叶面积大于平作,但垄上单株叶面积低于平作。60cm行距种植时垄沟种植系统主要影响了灌浆后期和成熟期的单株叶面积,延缓了玉米生长后期的叶片衰老,保持了较高的绿叶面积。4、垄沟系统增加了夏玉米大喇叭口期以后的SPAD值,在较高密度时能够延缓沟内植株后期叶片衰老,延长作物光合作用的时间。50cm行距种植时,2013在大喇叭口期和灌浆期垄沟立体种植显著提高了SPAD值(P<0.05),2014年垄T2和T3显著提高了夏玉米上层成熟期和下层大喇叭口期~成熟期的沟内植株的相对叶绿素含量。60cm行距种植时,2013年T5、T6处理在灌浆期沟内植株SPAD值显著高于对照;2014年T5、T6处理各时期中上层SPAD值均高于平作,吐丝期和成熟期差异显著(P<0.05);沟内植株中下层相对叶绿素含量均高于平作,其中T5处理在大喇叭口期和成熟期分别提高了6.0%和3.0%(P<0.05)。5、垄沟系统提高了夏玉米拔节后的净光合速率(pn)。50cm行距种植时,垄沟种植模式2013年各时期的功能叶的净光合作用速率均高于平作,吐丝期差异达到最大,沟内和垄上植株的pn均较对照显著提高。t2和t3处理在灌浆期显著提高了垄上植株pn,在成熟期显著提高了沟内植株pn;2014年中上层pn在各时期平均较对照高3.2%~58.1%,以吐丝期t3处理沟中植株最高,中下层在拔节期、大喇叭口期和吐丝期净光合速率较对照高2.1%~92.3%,在大喇叭口期差异最大,t3垄上和沟内均显著高于对照。60cm行距种植时,2013年,在吐丝期~成熟期,垄上植株的pn与对照无显著差异(除t1处理外),沟内植株pn均显著高于对照;2014年,中上层pn在拔节期和成熟期高于传统平作,大喇叭口期和吐丝期沟内植株高于平作,垄上植株低于平作;中下部叶片的净光合作用速率在拔节期、大喇叭口期和成熟期高于传统平作。6、垄沟种植模式提高了沟内植株的干物质积累。2年试验在不同的降雨量条件下,50cm行距种植沟内植株干物质积累量较平作表现为增加的趋势,垄种一行,沟种两行的处理,干物质积累量明显高于平作,t3处理沟内植株干物质积累量在两年试验中均显著高于平作。60cm行距种植时,2013年垄沟种植模式在大喇叭口期后单株干物质积累量均高于对照,平均较对照高0.2%~33.5%。2014年,在拔节期和大喇叭口期,垄沟结构干物质积累量高于对照,后期沟内植株的干物质积累量高于对照,垄上植株干物质积累量低于对照,但群体干物质积累量始终表现为增加的趋势,以t5垄沟种植处理群体干物质积累量高于平作和其他垄沟模式。7、垄沟立体种植提高了中后期夏玉米的叶面积指数。两年试验中,50cm行距种植时,t2、t3处理玉米生长中后期的lai增加幅度较大,较平作显著增加17.8%~28.8%。60cm行距种植时t5、t6处理在各时期均较传统平作提高了群体叶面积指数,增加幅度1.2%~31.3%。8、不同垄沟立体种植处理2年对玉米产量构成因素的影响并不相同。2013年垄沟立体种植均显著降低了2种行距种植玉米群体中的空杆率,t1和t3处理较对照穗行数显著减少,各处理行粒数无显著差异,t1垄上和t3沟内植株百粒重较对照显著增加。2014年50cm行距种植玉米的穗行数、行粒数和百粒重均与对照差异不显著。60cm行距种植时,2013年各垄沟种植处理的穗行数与行粒数与对照无显著差异,百粒重均较对照提高,其中t4沟内、t5垄上和t6全部种株的百粒重均显著高于对照;2014年沟内穗行数和行粒数高于对照,垄上和沟内的百粒重均高于对照,沟内植株的百粒重显著增加。9、两年试验50cm等行距垄沟立体种植各处理籽粒产量和群体籽粒产量与对照无显著差异。60cm行距种植时,2013年群体生物产量与籽粒产量均显著高于对照,2014年沟内生物产量和籽粒产量高于对照,垄上低于对照,两年平均群体生物产量较对照提高0.6%~15.2%,籽粒产量高2.2%~17.6%。2年平均t4、t5和t6群体籽粒产量较对照分别提高9.7%、12.7%和12.6%,t5处理两年沟内生物产量和籽粒产量均高于对照和其他垄沟处理,群体增产最为稳定。