随着全球人口增长与耕地资源紧张，提高作物单产已成为保障粮食安全的关键途径。玉米作为中国种植面积最广、总产量最高的谷物作物，其持续增产对保障国家粮食安全至关重要。高密度种植作为提升玉米产量的有效策略，已在生产实践中广泛应用。然而，高密度条件下植株间竞争加剧、冠层光分布不均、光合效率下降等问题，限制了产量潜力的充分发挥。因此，解析不同年代玉米杂交种在高密度下的群体光合特性与光氮协同利用机制，对培育耐密高产新品种、实现玉米持续增产具有重要意义。

近期，山东农业大学农学院玉米栽培生理生态创新团队完成的题为“Enhancing yield of modern maize (Zea mays L.) hybrids through optimization of population photosynthetic capacity and light-nitrogen use efficiency under high planting density”的研究在Journal of Integrative Agriculture（JIA）2026年3期正式发表。该研究系统揭示了40年来中国玉米杂交种在高密度种植下群体光合性能与光氮利用效率的演变规律及其与产量提升的生理关联。

该研究选取1970年代至2000年代的8个玉米杂交种分别设置3个种植密度（4.5万、6.75万和9万株/公顷）处理。结果表明，现代（2000年代）杂交种在高种植密度下已充分优化群体特性，叶片更直立，冠层中上部光截获率更高，但遗传改良潜力可能趋于饱和。同时，高密度下现代杂交种在吐丝后30天保持更强的穗位叶叶绿素含量、光合关键酶活性及光系统II最大光化学效率，光合氮利用效率也维持较高水平，从而获得更高产量。此外，光合氮利用效率与籽粒产量相关性更强，是优化玉米杂交种的关键指标。未来育种目标应继续聚焦于优化玉米群体结构特性，维持叶片氮含量，以保障高密度种植下植株的光合效能，通过提升光合氮利用效率实现产量持续增长。

山东农业大学农学院赵斌教授为本文通讯作者，山东农业大学农学院已毕业硕士研究生王震龙为该文章第一作者。

该研究得到中国国家自然科学基金（32071960）和国家重点研发计划（2018YFD0300603）的资助。

Cite the article:

Zhenlong Wang, Pin He, Xuyao Li, Tieshan Liu, Saud Shah, Hao Ren, Baizhao Ren, Peng Liu, Jiwang Zhang, Bin Zhao. 2026. Enhancing yield of modern maize (Zea mays L.) hybrids through optimization of population photosynthetic capacity and light-nitrogen use efficiency under high planting density. Journal of Integrative Agriculture, 25(3): 938-951.

https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.09.007    

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