在中国,相对于目前的密度增加种植密度可以显著提高玉米产量11.18-13.43%。根据本研究准备的数据库,不同地区的最佳玉米种植密度(7.05-11.73万株ha–1)明显高于中国目前广泛应用的种植密度(4.98-6.51万株ha-1),然而,不同地区的最佳种植密度也存在显著差异。
结果表明,在不同田间管理措施下,增加种植密度对最佳种植密度的影响存在显著差异。研究结果表明,在雨水养条件下提高密度显著提高了玉米产量,与灌溉没有显著差异。因此,中国目前使用的玉米种植密度低于最佳种植密度,雨养农业区应增加种植密度。雨养农田的生产力低于灌溉农田,单株的承载力也相对较低,因此雨养农田中的最佳种植密度和玉米产量峰值明显较低。充足的灌溉缓解了拥挤的玉米种群对水的竞争,根据分析,200-400mm和>400mm的灌溉量更有效地提高了产量。然而,更高的灌溉量(>400mm)可以明显保持更大的玉米种群,并获得更高的峰值粮食产量。
玉米种植密度的增加都应与氮和P2O5施用量的合理增加相结合。有趣的是,与中等氮肥和磷肥施用量(许多研究确定的合理施用量范围)相比,侯等人(2020)表示,即使没有额外的氮肥投入,目前玉米种植密度增加15000株公顷,中国的粮食产量也可提高2.7-10.5%,研究结果间接支持了这一观点。在中等MAT水平(7-14℃)下,增加种植密度对峰值粮食产量的影响高于低(<6℃)和高(>14℃)MAT水平下的影响。MAP>800mm时的增产效果和峰值产量低于MAP为400-800mm时的增产效应和峰值产量。因此,研究结果强调了在MAT为7-14°C、MAP为400-800mm的地区增加玉米种植密度的必要性。
增加玉米种植密度和最佳种植密度的效果受到土壤物理和化学性质的影响,包括初始TN、AN、pH和SOC。施用氮肥用于提高玉米生产中的粮食产量,但本地土壤氮仍然是植物的主要氮源。结果表明,当TN和AN含量高时,增加种植密度最为有效,单位面积的个体容量和峰值粮食产量也最大。此外,低(酸性)或高(碱性)pH的土壤降低了氮、磷和钙等养分的可用性,但将一些微量元素(如铁、锰和铝)的可用性增加到有毒浓度,从而导致“生理干旱”和养分缺乏,对产量产生负面影响。因此,根据我们的研究结果,当土壤pH值为6-8时,增加种植密度对产量和峰值粮食产量的影响最大。众所周知,有机质在保持土壤水分和肥料、改善结构和吸附有害物质方面起着关键作用,因此增加种植密度对高有机质含量下的峰值粮食产量影响最大。先前的研究表明,增加玉米种植密度可以通过促进根系分泌物和根系残体的产生来增加土壤SOC含量,因此种植密度的增加和SOM含量之间明显存在正反馈调节。研究结果表明,进一步的研究应侧重于在肥沃和中性土壤中增加种植密度的影响。