一種玉米的根冠結(jié)構(gòu)分析和種植方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，包括在當年生玉米大田隨機選擇株行距均勻、種植密度相異的各取樣點，在玉米生長的拔節(jié)期、大口期、開花期、乳熟期、成熟期中的一個或幾個時期分別對各取樣點的各高度玉米根、冠層進行取樣測定以及測定各高度玉米冠層的光照強度；將上述各取樣點測得的各根、冠層樣品的干重、各冠層的光照強度輸入數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行分析處理繪制出玉米群體結(jié)構(gòu)圖，得出玉米的最佳種植密度。本發(fā)明中，通過將玉米冠層和根系作為一個有機整體，系統(tǒng)研究其群體結(jié)構(gòu)特征，進一步分析明確其功能及影響產(chǎn)量提高的限制因子，對培育高產(chǎn)品種、探索調(diào)控途徑和構(gòu)建高產(chǎn)栽培模式具有重要的理論意義和實踐意義。
【專利說明】一種玉米的根冠結(jié)構(gòu)分析和種植方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計農(nóng)作物種植領(lǐng)域，具體涉及一種玉米的根冠結(jié)構(gòu)分析和種植方法。
【背景技術(shù)】
[0002]提高農(nóng)作物的的產(chǎn)量一直是農(nóng)作物研究的重要課題，玉米是我國主要種植的糧食作物之一，因此提高玉米的產(chǎn)量，具有重大的意義。玉米以群體進行種植，合理的群體結(jié)構(gòu)是提高玉米光能利用率，獲得高產(chǎn)的重要條件，在生產(chǎn)中必須研究群體結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化和指標體系。根和冠是對作物個體基本的劃分，是作物結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)，二者在營養(yǎng)物質(zhì)、水分以及碳水化合物的供求和分配上既互相依賴又互相影響，共同滿足各自及植株生長的需要，并構(gòu)成作物整體功能系統(tǒng)。根、冠的結(jié)構(gòu)和功能及其相互關(guān)系直接影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量。種植密度增加是實現(xiàn)玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵因素，逐步增加種植密度是今后玉米超高產(chǎn)栽培的發(fā)展趨勢。但是，種植密度增加會改變玉米個體的生長空間，導致可獲取資源受限，引起群體內(nèi)競爭加劇。作物間發(fā)生競爭時，資源的改變和作物對資源改變后產(chǎn)生的反應(yīng)將會影響作物的個體形態(tài)、種群數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)等，因此單純性一味的增加種植密度反而會對提高產(chǎn)量產(chǎn)生不利效果。
[0003]因此，有必要對玉米的根冠結(jié)構(gòu)進行分析，提供一種合理的密植方法，提高玉米的產(chǎn)量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種玉米的根冠結(jié)構(gòu)分析方法，該方法系統(tǒng)研究玉米的群體結(jié)構(gòu)特征，進一步分析明確其功能及影響產(chǎn)量提高的限制因子，對構(gòu)建高產(chǎn)栽培模式進行指導。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明采用如下方案:
[0006]一種玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其具體操作如下:
[0007]Al:在當年生玉米大田隨機選擇株行距均勻、種植密度相異的各取樣點，在玉米生長的拔節(jié)期、大口期、開花期、乳熟期、成熟期中的一個或幾個時期分別對各取樣點的各高度玉米根、冠層進行取樣以及測定各高度玉米冠層的光照強度；
[0008]將取得的各冠層樣品分別進行莖脫水處理，測定各冠層樣品的干重；
[0009]將取得的各根層樣品分別進行根脫水處理，測定各根層經(jīng)根脫水處理后的重量數(shù)值，將該重量數(shù)值f (X)運用正態(tài)分布密度函數(shù)f (X) = I/[sqrt (2 ) ] exp {-(x- U ) 2/(2o 2)}累積計算出根層樣品干重，其中x為根系取樣點離取樣植株主莖的距離，U、O為參數(shù)，U是曲線最高點的X值，f(x)值就是(l/(Sqrt(2n) O))；
[0010]A2:將上述各取樣點測得的各根、冠層樣品的干重、各冠層的光照強度輸入數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行分析處理繪制出玉米群體結(jié)構(gòu)圖，得出玉米的最佳種植密度。
[0011]具體的方案為:
[0012]數(shù)據(jù)處理設(shè)備中利用Sigmaplotl0.0軟件繪制群體結(jié)構(gòu)圖。
[0013]冠層進行取樣的方法是用片刀分別按預(yù)定層厚割取各高度的玉米冠層，將所得的冠層樣品裝入網(wǎng)袋并作好標記；
[0014]根層進行取樣的方法是用直徑為6?8cm的鉆頭進行垂直剖面采樣，采樣深度為80cm,在以取樣植株為中心且半徑為O?6cm、6?12cm、12?18cm的三個圓形或環(huán)形取樣區(qū)域分別均勻取8個樣，從上往下按每20cm進行分層取樣，將所得的根層樣品分別裝入塑料封口袋并做好標記。
[0015]莖脫水處理是將冠層樣品在100?105°C烘箱內(nèi)殺青28?30min，然后再在80?82 °C下烘干至恒重；
[0016]根脫水處理是將各根層樣本經(jīng)土壤篩分后用水進行沖洗，然后選出根樣，將根樣在100?105°C烘箱內(nèi)殺青28?30min，然后再在80?82°C下烘干至恒重。
[0017]本發(fā)明的另一種目的是提供一種依據(jù)上述結(jié)果對玉米進行種植的方法，其具體操作如下:
[0018]Al:在當年生玉米大田隨機選擇株行距均勻、種植密度相異的各取樣點，在玉米生長的拔節(jié)期、大口期、開花期、乳熟期、成熟期中的一個或幾個時期分別對各取樣點的各高度玉米根、冠層進行取樣以及測定各高度玉米冠層的光照強度；
[0019]將取得的各冠層樣品分別進行莖脫水處理，測定各冠層樣品的干重；
[0020]將取得的各根層樣品分別進行根脫水處理，測定各根層經(jīng)根脫水處理后的重量數(shù)值，將該重量數(shù)值運用正態(tài)分布密度函數(shù)f (X) = I/[sqrt (2 π ) ] exp {- (χ- μ ) 2/ (2 σ 2)}累積計算出根層樣品干重，其中X為根系取樣點離取樣植株主莖的距離，μ、σ為參數(shù)；
[0021]Α2:將上述各取樣點測得的各根、冠層樣品的干重、各冠層的光照強度輸入數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行分析處理繪制出玉米群體結(jié)構(gòu)圖，得出玉米的最佳種植密度；
[0022]A3:次年按照Β2中得出的玉米最佳種植密度進行種植玉米。
[0023]具體的方案為:
[0024]數(shù)據(jù)處理設(shè)備中利用Sigmaplotl0.0軟件繪制群體結(jié)構(gòu)圖。
[0025]冠層進行取樣的方法是用片刀分別按預(yù)定層厚割取各高度的玉米冠層，將所得的冠層樣品裝入網(wǎng)袋并作好標記；
[0026]根層進行取樣的方法是用直徑為6?8cm的鉆頭進行垂直剖面采樣，采樣深度為80cm,在以取樣植株為中心且半徑為O?6cm、6?12cm、12?18cm的三個圓形或環(huán)形取樣區(qū)域分別均勻取8個樣，從上往下按每20cm進行分層取樣，將所得的根層樣品分別裝入塑料封口袋并做好標記。
[0027]莖脫水處理是將冠層樣品在100?105°C烘箱內(nèi)殺青28?30min，然后再在80?82 °C下烘干至恒重；
[0028]根脫水處理是將各根層樣本經(jīng)土壤篩篩分后用水進行沖洗，然后選出根樣，將根樣在100?105°C烘箱內(nèi)殺青28?30min，然后再在80?82°C下烘干至恒重。
[0029]本發(fā)明中，將玉米冠層和根系作為一個有機整體，系統(tǒng)研究其群體結(jié)構(gòu)特征，進一步分析明確其功能及影響產(chǎn)量提高的限制因子，對培育高產(chǎn)品種、探索調(diào)控途徑和構(gòu)建高產(chǎn)栽培模式具有重要的理論意義和實踐意義。
[0030]本發(fā)明中，所指的玉米冠層是群體內(nèi)部地上部植株器官(包括莖鞘、葉片、果穗、雄穗)連成的集合體，是玉米直接接觸外界氣體環(huán)境與光照的部位。另外，本發(fā)明采用的對玉米的取樣方法，可如圖2中所示，圓圈表示根層取樣點，黑色圓點表示取樣玉米植株。玉米是C4作物，植株冠層高大，根系發(fā)達，玉米根系強大，不僅根系總重量和入土深度超過其他禾谷類作物，而且有比其他禾谷類作物根系更為發(fā)達的氣腔，通過上述玉米根層取樣方法可有效的對玉米進行取樣研究分析。
[0031]具體操作時，可按如下方案具體實施:
[0032]一、樣點選擇:自然生長的大田玉米，隨機選擇株行距均勻、有種植密度代表性的樣點3~5個。
[0033]二、所需工具:卷尺(3m左右)、塔尺(5m左右)、照度計、片刀、剪刀、網(wǎng)袋、根鉆、塑料封口袋、牛皮紙袋、0.25_ 土壤篩、鑷子、天平、烘箱、記號筆。
[0034]三、測取時間:拔節(jié)期、大口期、開花期、乳熟期、成熟期
[0035]四、測定方法與步驟: [0036]1、確定取樣點面積和層厚:根據(jù)行距、株距確定取樣面積，至少覆蓋2行玉米，一般取樣面積2~3m2,層厚10~30cm。
[0037]2、測定冠層光分布:用照度計測量冠層頂部和各層底部的光強，測定點為8~10個，求出每層光照強度的平均值，各層的光照強度被冠層頂部的光強除之，求得透光率。
[0038]3、分層割取冠層:用片刀，從上到下按預(yù)定層厚分層割取冠層樣品，分別裝入網(wǎng)袋并作好標記，帶回室內(nèi)。
[0039]4、根系取樣:采用根鉆法采集根系樣品，所用根鉆的鉆頭直徑以6~8cm為宜。垂直剖面采樣深度為80cm,水平層面以取樣植株為中心,水平層面劃分為0~6cm、6~12cm、12~18cm3個取樣區(qū)域，每個區(qū)域均勻取8個樣點，從上往下按20cm分層取樣，將所得的樣本分別裝入塑料封口袋并做好標記，帶回室內(nèi)。
[0040]5、室內(nèi)樣品處理:用片刀和剪刀，根據(jù)具體情況將冠層的每層樣本以葉片、莖鞘、雄穗、雌穗分開，分別裝入牛皮紙袋，標明處理內(nèi)容及取樣日期，在105°C烘箱內(nèi)殺青30min，80°C下烘干至恒重，稱重；將各根層的樣本0.25mm 土壤篩依次過篩沖洗，用鑷子撿出根樣，在105°C烘箱內(nèi)殺青30min，80°C下烘干至恒重，稱重；然后，運用正態(tài)分布密度函數(shù) f(x) = l/[sqrt(2 )]exp{-(x_li )2/(2 O 2)} (X 為離取樣植株主莖距離；i1、o 為參數(shù))累加計算同一土層各取樣區(qū)域樣點的根重，算得各根層的根系干重。
[0041]6、繪制群體結(jié)構(gòu)圖:以層高為縱坐標，各植株器官干重、透光率為橫坐標，用Sigmaplotl0.0軟件繪制出群體結(jié)構(gòu)圖。
[0042]7、計算出最佳優(yōu)化種植密度，次年按照該密度進行種植。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]圖1為實施例1中測得的結(jié)果；
[0044]圖2為本發(fā)明中根層取樣點的分布圖。
【具體實施方式】
[0045]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
[0046]2010~2011年，在山東省農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所六一農(nóng)場(37 ° I' N，117° r E)，開展了不同種植密度和種植方式下兩種類型玉米品種根冠結(jié)構(gòu)群體結(jié)構(gòu)研究。試驗田為灌排良好、常年培育、土壤肥沃的高產(chǎn)田(近三年玉米平均單產(chǎn)12780kg ^hnT2以上，高出當?shù)仄骄鶈萎a(chǎn)48.17%),砂壤土，耕層土壤有機質(zhì)含量為1.11 %，全氮含量
0.11%，速效氮 53.16mg/kg，速效磷 29.38mg/kg，速效鉀 87.17mg/kg。
[0047]試驗選用平展大穗型品種魯單981 (LD981)和緊湊中穗型品種魯單818 (LD818)為供試材料。每個品種設(shè)置60000 (D1) ,90000 (D2)株.hm_22個種植密度以及單株(P1)、雙株(P11) 2種種植方式；采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個小區(qū)12行，小區(qū)面積40.02m2，行距66.7cm,重復4次。兩年均為6月中旬播種，10月上旬收獲。依據(jù)13500kg.hm_2的玉米產(chǎn)量目標，按照每生產(chǎn)IOOkg子粒需吸收3kgN、lkgP205、3kgK20施用無機肥料，其中氮肥(尿素)以4:6的比例于播種前和大喇叭口期施入，磷肥(過磷酸鈣)、鉀肥(硫酸鉀)全部做底肥施入；其它栽培管理按大田高產(chǎn)要求進行。
[0048]測定項目及方法
[0049](I)取樣時期:開花期(flowering, FL)。
[0050](2)取樣點面積和層厚:冠層取樣面積2m2，從上到下按層厚30cm分層割取樣品；根層取樣深度為80cm，從上往下按20cm分層取樣。
[0051](3)數(shù)據(jù)處理與作圖:兩年數(shù)據(jù)結(jié)果變化趨勢基本一致，主要以2011年度試驗數(shù)據(jù)進行整理分析。試驗數(shù)據(jù)處理采用Excel2007, Sigmaplotl0.0軟件作圖。
[0052]試驗結(jié)果
[0053]圖1所示，可以清晰、直觀地分析不同種植密度和種植方式下兩種類型玉米品種開花期根冠結(jié)構(gòu)群體結(jié)構(gòu)的垂直分布，比較分析出最佳的種植密度和品種來年進行種植，玉米的廣量可提聞10?12%左右。
【權(quán)利要求】
1.一種玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其具體操作如下: Al:在當年生玉米大田隨機選擇株行距均勻、種植密度相異的各取樣點，在玉米生長的拔節(jié)期、大口期、開花期、乳熟期、成熟期中的一個或幾個時期分別對各取樣點的各高度玉米根、冠層進行取樣以及測定各高度玉米冠層的光照強度； 將取得的各冠層樣品分別進行莖脫水處理，測定各冠層樣品的干重； 將取得的各根層樣品分別進行根脫水處理，測定各根層經(jīng)根脫水處理后的重量數(shù)值，將該重量數(shù)值運用正態(tài)分布密度函數(shù)累積計算出根層樣品干重； A2:將上述各取樣點測得的各根、冠層樣品的干重、各冠層的光照強度輸入數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行分析處理繪制出玉米群體結(jié)構(gòu)圖。
2.如權(quán)利要求1所述的玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其特征在于:數(shù)據(jù)處理設(shè)備中利用Sigmaplotl0.0軟件繪制群體結(jié)構(gòu)圖。
3.如權(quán)利要求1所述的玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其特征在于:冠層進行取樣的方法是用片刀分別按預(yù)定層厚割取各高度的玉米冠層，將所得的冠層樣品裝入網(wǎng)袋并作好標記。
4.如權(quán)利要求1所述的玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其特征在于:根層進行取樣的方法是用直徑為6~8cm的鉆頭進行垂直剖面采樣，采樣深度為80cm，在以取樣植株為中心且半徑為0~6cm、6~12cm、12~ 18cm的三個圓形或環(huán)形取樣區(qū)域分別均勻取7~8個樣,從上往下按每20cm進行分層取樣，將所得的根層樣品分別裝入塑料封口袋并做好標記。
5.如權(quán)利要求1所述的玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其特征在于:莖脫水處理是將冠層樣品在100~105°C烘箱內(nèi)殺青28~30min，然后再在80~82°C下烘干至恒重； 根脫水處理是將各根層樣本經(jīng)土壤篩分后用水進行沖洗，然后選出根樣，將根樣在100~105°C烘箱內(nèi)殺青28~30min，然后再在80~82°C下烘干至恒重。
6.—種玉米的種植方法，其具體操作如下: Al:在當年生玉米大田隨機選擇株行距均勻、種植密度相異的各取樣點，在玉米生長的拔節(jié)期、大口期、開花期、乳熟期、成熟期中的一個或幾個時期分別對各取樣點的各高度玉米根、冠層進行取樣以及測定各高度玉米冠層的光照強度； 將取得的各冠層樣品分別進行莖脫水處理，測定各冠層樣品的干重； 將取得的各根層樣品分別進行根脫水處理，測定各根層經(jīng)根脫水處理后的重量數(shù)值，將該重量數(shù)值運用正態(tài)分布密度函數(shù)累積計算出根層樣品干重； A2:將上述各取樣點測得的各根、冠層樣品的干重、各冠層的光照強度輸入數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行分析處理繪制出玉米群體結(jié)構(gòu)圖，得出玉米的最佳種植密度。 A3:次年按照B2中得出的玉米最佳種植密度進行種植玉米。
7.如權(quán)利要求6所述的玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其特征在于:數(shù)據(jù)處理設(shè)備中利用Sigmaplotl0.0軟件繪制群體結(jié)構(gòu)圖。
8.如權(quán)利要求6所述的玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其特征在于:冠層進行取樣的方法是用片刀分別按預(yù)定層厚割取各高度的玉米冠層，將所得的冠層樣品裝入網(wǎng)袋并作好標記。
9.如權(quán)利要求6所述的玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其特征在于:根層進行取樣的方法是用直徑為6~8cm的鉆頭進行垂直剖面采樣，采樣深度為80cm，在以取樣植株為中心且半徑為O~6cm、6~12cm、12~18cm的三個圓形或環(huán)形取樣區(qū)域分別均勻取7~8個樣,從上往下按每20cm進行分層取樣，將所得的根層樣品分別裝入塑料封口袋并做好標記。
10.如權(quán)利要求6所述的玉米根冠結(jié)構(gòu)的分析方法，其特征在于:莖脫水處理是將冠層樣品在100~105°C烘箱內(nèi)殺青28~30min，然后再在80~82°C下烘干至恒重； 根脫水處理是將各根層樣本經(jīng)土壤篩篩分后用水進行沖洗，然后選出根樣，將根樣在100~105°c烘箱內(nèi)殺青28~30min，`然后再在80~82°C下烘干至恒重。
【文檔編號】A01G1/00GK103698243SQ201310532514
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】李宗新, 王慶成, 劉開昌, 張慧, 趙海軍, 劉霞, 趙紅香, 翟學旭 申請人:山東省農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所