一种玉米的根冠结构分析和种植方法
【专利摘要】本发明公开了一种玉米根冠结构的分析方法，包括在当年生玉米大田随机选择株行距均匀、种植密度相异的各取样点，在玉米生长的拔节期、大口期、开花期、乳熟期、成熟期中的一个或几个时期分别对各取样点的各高度玉米根、冠层进行取样测定以及测定各高度玉米冠层的光照强度；将上述各取样点测得的各根、冠层样品的干重、各冠层的光照强度输入数据处理设备进行分析处理绘制出玉米群体结构图，得出玉米的最佳种植密度。本发明中，通过将玉米冠层和根系作为一个有机整体，系统研究其群体结构特征，进一步分析明确其功能及影响产量提高的限制因子，对培育高产品种、探索调控途径和构建高产栽培模式具有重要的理论意义和实践意义。
【专利说明】一种玉米的根冠结构分析和种植方法
【技术领域】
[0001]本发明设计农作物种植领域，具体涉及一种玉米的根冠结构分析和种植方法。
【背景技术】
[0002]提高农作物的的产量一直是农作物研究的重要课题，玉米是我国主要种植的粮食作物之一，因此提高玉米的产量，具有重大的意义。玉米以群体进行种植，合理的群体结构是提高玉米光能利用率，获得高产的重要条件，在生产中必须研究群体结构的动态变化和指标体系。根和冠是对作物个体基本的划分，是作物结构和功能的基础，二者在营养物质、水分以及碳水化合物的供求和分配上既互相依赖又互相影响，共同满足各自及植株生长的需要，并构成作物整体功能系统。根、冠的结构和功能及其相互关系直接影响作物的生长发育和产量。种植密度增加是实现玉米高产的关键因素，逐步增加种植密度是今后玉米超高产栽培的发展趋势。但是，种植密度增加会改变玉米个体的生长空间，导致可获取资源受限，引起群体内竞争加剧。作物间发生竞争时，资源的改变和作物对资源改变后产生的反应将会影响作物的个体形态、种群数量和群落结构等，因此单纯性一味的增加种植密度反而会对提高产量产生不利效果。
[0003]因此，有必要对玉米的根冠结构进行分析，提供一种合理的密植方法，提高玉米的产量。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种玉米的根冠结构分析方法，该方法系统研究玉米的群体结构特征，进一步分析明确其功能及影响产量提高的限制因子，对构建高产栽培模式进行指导。
[0005]为解决上述问题，本发明采用如下方案:
[0006]一种玉米根冠结构的分析方法，其具体操作如下:
[0007]Al:在当年生玉米大田随机选择株行距均匀、种植密度相异的各取样点，在玉米生长的拔节期、大口期、开花期、乳熟期、成熟期中的一个或几个时期分别对各取样点的各高度玉米根、冠层进行取样以及测定各高度玉米冠层的光照强度；
[0008]将取得的各冠层样品分别进行茎脱水处理，测定各冠层样品的干重；
[0009]将取得的各根层样品分别进行根脱水处理，测定各根层经根脱水处理后的重量数值，将该重量数值f (X)运用正态分布密度函数f (X) = I/[sqrt (2 ) ] exp {-(x- U ) 2/(2o 2)}累积计算出根层样品干重，其中x为根系取样点离取样植株主茎的距离，U、O为参数，U是曲线最高点的X值，f(x)值就是(l/(Sqrt(2n) O))；
[0010]A2:将上述各取样点测得的各根、冠层样品的干重、各冠层的光照强度输入数据处理设备进行分析处理绘制出玉米群体结构图，得出玉米的最佳种植密度。
[0011]具体的方案为:
[0012]数据处理设备中利用Sigmaplotl0.0软件绘制群体结构图。
[0013]冠层进行取样的方法是用片刀分别按预定层厚割取各高度的玉米冠层，将所得的冠层样品装入网袋并作好标记；
[0014]根层进行取样的方法是用直径为6?8cm的钻头进行垂直剖面采样，采样深度为80cm,在以取样植株为中心且半径为O?6cm、6?12cm、12?18cm的三个圆形或环形取样区域分别均匀取8个样，从上往下按每20cm进行分层取样，将所得的根层样品分别装入塑料封口袋并做好标记。
[0015]茎脱水处理是将冠层样品在100?105°C烘箱内杀青28?30min，然后再在80?82 °C下烘干至恒重；
[0016]根脱水处理是将各根层样本经土壤筛分后用水进行冲洗，然后选出根样，将根样在100?105°C烘箱内杀青28?30min，然后再在80?82°C下烘干至恒重。
[0017]本发明的另一种目的是提供一种依据上述结果对玉米进行种植的方法，其具体操作如下:
[0018]Al:在当年生玉米大田随机选择株行距均匀、种植密度相异的各取样点，在玉米生长的拔节期、大口期、开花期、乳熟期、成熟期中的一个或几个时期分别对各取样点的各高度玉米根、冠层进行取样以及测定各高度玉米冠层的光照强度；
[0019]将取得的各冠层样品分别进行茎脱水处理，测定各冠层样品的干重；
[0020]将取得的各根层样品分别进行根脱水处理，测定各根层经根脱水处理后的重量数值，将该重量数值运用正态分布密度函数f (X) = I/[sqrt (2 π ) ] exp {- (χ- μ ) 2/ (2 σ 2)}累积计算出根层样品干重，其中X为根系取样点离取样植株主茎的距离，μ、σ为参数；
[0021]Α2:将上述各取样点测得的各根、冠层样品的干重、各冠层的光照强度输入数据处理设备进行分析处理绘制出玉米群体结构图，得出玉米的最佳种植密度；
[0022]A3:次年按照Β2中得出的玉米最佳种植密度进行种植玉米。
[0023]具体的方案为:
[0024]数据处理设备中利用Sigmaplotl0.0软件绘制群体结构图。
[0025]冠层进行取样的方法是用片刀分别按预定层厚割取各高度的玉米冠层，将所得的冠层样品装入网袋并作好标记；
[0026]根层进行取样的方法是用直径为6?8cm的钻头进行垂直剖面采样，采样深度为80cm,在以取样植株为中心且半径为O?6cm、6?12cm、12?18cm的三个圆形或环形取样区域分别均匀取8个样，从上往下按每20cm进行分层取样，将所得的根层样品分别装入塑料封口袋并做好标记。
[0027]茎脱水处理是将冠层样品在100?105°C烘箱内杀青28?30min，然后再在80?82 °C下烘干至恒重；
[0028]根脱水处理是将各根层样本经土壤筛筛分后用水进行冲洗，然后选出根样，将根样在100?105°C烘箱内杀青28?30min，然后再在80?82°C下烘干至恒重。
[0029]本发明中，将玉米冠层和根系作为一个有机整体，系统研究其群体结构特征，进一步分析明确其功能及影响产量提高的限制因子，对培育高产品种、探索调控途径和构建高产栽培模式具有重要的理论意义和实践意义。
[0030]本发明中，所指的玉米冠层是群体内部地上部植株器官(包括茎鞘、叶片、果穗、雄穗)连成的集合体，是玉米直接接触外界气体环境与光照的部位。另外，本发明采用的对玉米的取样方法，可如图2中所示，圆圈表示根层取样点，黑色圆点表示取样玉米植株。玉米是C4作物，植株冠层高大，根系发达，玉米根系强大，不仅根系总重量和入土深度超过其他禾谷类作物，而且有比其他禾谷类作物根系更为发达的气腔，通过上述玉米根层取样方法可有效的对玉米进行取样研究分析。
[0031]具体操作时，可按如下方案具体实施:
[0032]一、样点选择:自然生长的大田玉米，随机选择株行距均匀、有种植密度代表性的样点3~5个。
[0033]二、所需工具:卷尺(3m左右)、塔尺(5m左右)、照度计、片刀、剪刀、网袋、根钻、塑料封口袋、牛皮纸袋、0.25_ 土壤筛、镊子、天平、烘箱、记号笔。
[0034]三、测取时间:拔节期、大口期、开花期、乳熟期、成熟期
[0035]四、测定方法与步骤: [0036]1、确定取样点面积和层厚:根据行距、株距确定取样面积，至少覆盖2行玉米，一般取样面积2~3m2,层厚10~30cm。
[0037]2、测定冠层光分布:用照度计测量冠层顶部和各层底部的光强，测定点为8~10个，求出每层光照强度的平均值，各层的光照强度被冠层顶部的光强除之，求得透光率。
[0038]3、分层割取冠层:用片刀，从上到下按预定层厚分层割取冠层样品，分别装入网袋并作好标记，带回室内。
[0039]4、根系取样:采用根钻法采集根系样品，所用根钻的钻头直径以6~8cm为宜。垂直剖面采样深度为80cm,水平层面以取样植株为中心,水平层面划分为0~6cm、6~12cm、12~18cm3个取样区域，每个区域均匀取8个样点，从上往下按20cm分层取样，将所得的样本分别装入塑料封口袋并做好标记，带回室内。
[0040]5、室内样品处理:用片刀和剪刀，根据具体情况将冠层的每层样本以叶片、茎鞘、雄穗、雌穗分开，分别装入牛皮纸袋，标明处理内容及取样日期，在105°C烘箱内杀青30min，80°C下烘干至恒重，称重；将各根层的样本0.25mm 土壤筛依次过筛冲洗，用镊子捡出根样，在105°C烘箱内杀青30min，80°C下烘干至恒重，称重；然后，运用正态分布密度函数 f(x) = l/[sqrt(2 )]exp{-(x_li )2/(2 O 2)} (X 为离取样植株主莖距离；i1、o 为参数)累加计算同一土层各取样区域样点的根重，算得各根层的根系干重。
[0041]6、绘制群体结构图:以层高为纵坐标，各植株器官干重、透光率为横坐标，用Sigmaplotl0.0软件绘制出群体结构图。
[0042]7、计算出最佳优化种植密度，次年按照该密度进行种植。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1为实施例1中测得的结果；
[0044]图2为本发明中根层取样点的分布图。
【具体实施方式】
[0045]以下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0046]2010~2011年，在山东省农业科学院玉米研究所六一农场(37 ° I' N，117° r E)，开展了不同种植密度和种植方式下两种类型玉米品种根冠结构群体结构研究。试验田为灌排良好、常年培育、土壤肥沃的高产田(近三年玉米平均单产12780kg ^hnT2以上，高出当地平均单产48.17%),砂壤土，耕层土壤有机质含量为1.11 %，全氮含量
0.11%，速效氮 53.16mg/kg，速效磷 29.38mg/kg，速效钾 87.17mg/kg。
[0047]试验选用平展大穗型品种鲁单981 (LD981)和紧凑中穗型品种鲁单818 (LD818)为供试材料。每个品种设置60000 (D1) ,90000 (D2)株.hm_22个种植密度以及单株(P1)、双株(P11) 2种种植方式；采用随机区组设计，每个小区12行，小区面积40.02m2，行距66.7cm,重复4次。两年均为6月中旬播种，10月上旬收获。依据13500kg.hm_2的玉米产量目标，按照每生产IOOkg子粒需吸收3kgN、lkgP205、3kgK20施用无机肥料，其中氮肥(尿素)以4:6的比例于播种前和大喇叭口期施入，磷肥(过磷酸钙)、钾肥(硫酸钾)全部做底肥施入；其它栽培管理按大田高产要求进行。
[0048]测定项目及方法
[0049](I)取样时期:开花期(flowering, FL)。
[0050](2)取样点面积和层厚:冠层取样面积2m2，从上到下按层厚30cm分层割取样品；根层取样深度为80cm，从上往下按20cm分层取样。
[0051](3)数据处理与作图:两年数据结果变化趋势基本一致，主要以2011年度试验数据进行整理分析。试验数据处理采用Excel2007, Sigmaplotl0.0软件作图。
[0052]试验结果
[0053]图1所示，可以清晰、直观地分析不同种植密度和种植方式下两种类型玉米品种开花期根冠结构群体结构的垂直分布，比较分析出最佳的种植密度和品种来年进行种植，玉米的广量可提闻10?12%左右。
【权利要求】
1.一种玉米根冠结构的分析方法，其具体操作如下: Al:在当年生玉米大田随机选择株行距均匀、种植密度相异的各取样点，在玉米生长的拔节期、大口期、开花期、乳熟期、成熟期中的一个或几个时期分别对各取样点的各高度玉米根、冠层进行取样以及测定各高度玉米冠层的光照强度； 将取得的各冠层样品分别进行茎脱水处理，测定各冠层样品的干重； 将取得的各根层样品分别进行根脱水处理，测定各根层经根脱水处理后的重量数值，将该重量数值运用正态分布密度函数累积计算出根层样品干重； A2:将上述各取样点测得的各根、冠层样品的干重、各冠层的光照强度输入数据处理设备进行分析处理绘制出玉米群体结构图。
2.如权利要求1所述的玉米根冠结构的分析方法，其特征在于:数据处理设备中利用Sigmaplotl0.0软件绘制群体结构图。
3.如权利要求1所述的玉米根冠结构的分析方法，其特征在于:冠层进行取样的方法是用片刀分别按预定层厚割取各高度的玉米冠层，将所得的冠层样品装入网袋并作好标记。
4.如权利要求1所述的玉米根冠结构的分析方法，其特征在于:根层进行取样的方法是用直径为6~8cm的钻头进行垂直剖面采样，采样深度为80cm，在以取样植株为中心且半径为0~6cm、6~12cm、12~ 18cm的三个圆形或环形取样区域分别均匀取7~8个样,从上往下按每20cm进行分层取样，将所得的根层样品分别装入塑料封口袋并做好标记。
5.如权利要求1所述的玉米根冠结构的分析方法，其特征在于:茎脱水处理是将冠层样品在100~105°C烘箱内杀青28~30min，然后再在80~82°C下烘干至恒重； 根脱水处理是将各根层样本经土壤筛分后用水进行冲洗，然后选出根样，将根样在100~105°C烘箱内杀青28~30min，然后再在80~82°C下烘干至恒重。
6.—种玉米的种植方法，其具体操作如下: Al:在当年生玉米大田随机选择株行距均匀、种植密度相异的各取样点，在玉米生长的拔节期、大口期、开花期、乳熟期、成熟期中的一个或几个时期分别对各取样点的各高度玉米根、冠层进行取样以及测定各高度玉米冠层的光照强度； 将取得的各冠层样品分别进行茎脱水处理，测定各冠层样品的干重； 将取得的各根层样品分别进行根脱水处理，测定各根层经根脱水处理后的重量数值，将该重量数值运用正态分布密度函数累积计算出根层样品干重； A2:将上述各取样点测得的各根、冠层样品的干重、各冠层的光照强度输入数据处理设备进行分析处理绘制出玉米群体结构图，得出玉米的最佳种植密度。 A3:次年按照B2中得出的玉米最佳种植密度进行种植玉米。
7.如权利要求6所述的玉米根冠结构的分析方法，其特征在于:数据处理设备中利用Sigmaplotl0.0软件绘制群体结构图。
8.如权利要求6所述的玉米根冠结构的分析方法，其特征在于:冠层进行取样的方法是用片刀分别按预定层厚割取各高度的玉米冠层，将所得的冠层样品装入网袋并作好标记。
9.如权利要求6所述的玉米根冠结构的分析方法，其特征在于:根层进行取样的方法是用直径为6~8cm的钻头进行垂直剖面采样，采样深度为80cm，在以取样植株为中心且半径为O~6cm、6~12cm、12~18cm的三个圆形或环形取样区域分别均匀取7~8个样,从上往下按每20cm进行分层取样，将所得的根层样品分别装入塑料封口袋并做好标记。
10.如权利要求6所述的玉米根冠结构的分析方法，其特征在于:茎脱水处理是将冠层样品在100~105°C烘箱内杀青28~30min，然后再在80~82°C下烘干至恒重； 根脱水处理是将各根层样本经土壤筛筛分后用水进行冲洗，然后选出根样，将根样在100~105°c烘箱内杀青28~30min，`然后再在80~82°C下烘干至恒重。
【文档编号】A01G1/00GK103698243SQ201310532514
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】李宗新, 王庆成, 刘开昌, 张慧, 赵海军, 刘霞, 赵红香, 翟学旭 申请人:山东省农业科学院玉米研究所