基于地面高光谱遥感的大豆产量估算模型研究

为在田间管理中对作物产量进行估测,通过两年大田试验收集了大豆生殖生长期的高光谱数据及产量数据,基于各生育期一阶微分光谱反射率计算了7个光谱指数:比值指数(Ratio index, RI)、差值指数(Difference index, DI)、归一化光谱指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、土壤调整光谱指数(Soil-adjusted iegetation index, SAVI)、三角光谱指数(Triangular vegetation index, TVI)、改进红边归一光谱指数(Modified normalized difference index, mNDI)和改进红边比值光谱指数(Modified simple ratio, mSR),使用相关矩阵法将光谱指数与大豆产量数据进行相关性分析并提取最佳波长组合,随后将计算结果作为与大豆产量相关的最佳光谱指数,最后将各生育期筛选出的与大豆产量相关系数最高的5个光谱指数作为模型输入变量,利用支持向量机(Support vector machine, SVM)、随机森林(Random forest, RF)和反向神经网络(Back propagation neural network, BPNN)构建大豆产量估算模型并进行验证。结果表明,各生育期(全花期(R2)、全荚期(R4)和鼓粒期(R6))计算的光谱指数与产量的相关系数均高于0.6,相关性较好,其中全荚期的光谱指数FDmSR与大豆产量的相关系数最高,达到0.717;大豆产量最优估算模型的方法是输入变量为全荚期构建的一阶微分光谱指数和RF组合的建模方法,模型验证集R2为0.85,RMSE和MRE分别为272.80 kg/hm^(2)和5.12%。本研究成果可为基于高光谱遥感技术的作物产量估测提供理论依据和应用参考。

温室气体排放与番茄产量对水肥气耦合的响应机制研究

为探求温室番茄节水减排优产的灌溉模式,以番茄(金鹏8号)为研究对象,设置I1和I2(对应作物-皿系数kcp为0.8和1.0)2个灌水水平,F1和F2(对应施氮量180 kg/hm^(2)和240 kg/hm^(2))2个施氮水平,A1、A2和CK(1倍和2倍文丘里加气量,不加气CK作为对照处理)3个加气水平,采用3因素完全随机设计,共10个处理,每个处理重复3次,采用静态暗箱-气相色谱法对番茄全生育期温室气体排放进行监测分析,探究土壤CO_(2)、N_(2)O、CH_(4)排放与番茄产量的变化规律;分析灌水水平、施氮水平和加气水平对温室番茄产量和温室气体排放的影响,综合全球净增温潜势(Net global warming potential,NGWP)和温室气体排放强度(Greenhouse gas intensity,GHGI),提出以节水减排高产为目标的温室番茄水肥气一体化滴灌管理模式。结果表明:灌溉水平和施氮水平增大均会增加土壤CO_(2)、N_(2)O排放通量,I2处理较I1处理平均增加24.8%(P<0.05)与14.8%(P>0.05),F2处理比F1处理平均增加8.6%(P>0.05)与34.9%(P<0.05);加气灌溉对土壤CO_(2)、N_(2)O排放通量有显著影响,与CK处理相比,A1和A2处理分别平均增加5.5%、10.0%(P>0.05)和20.9%、62.9%(P<0.05)。番茄全生育期内土壤CH4排放通量呈现土壤为CH4的汇,灌水水平增大会增加土壤CH4排放通量,而施氮水平增加则会减小CH4排放通量,I2处理比I1处理平均增加27.8%(P<0.05),F2处理比F1处理平均减少25.5%(P<0.05);加气、施氮和灌水会显著增加番茄产量(P<0.05)。综合考虑经济因素和生态因素,A1F2I1处理效益最佳,即加气水平A1、施氮水平F2、灌水水平I1的组合策略可以兼顾节水优产减排要求,为西北地区温室番茄较优灌溉模式。

农业环境信息无线传感器网络监测技术研究进展

无线传感器网络是实现农业环境变量信息多方位、网络化远程监测的主要技术手段。无线地上传感器网络应用研究集中在作物不同生长期内节点布设距离和高度以及作物高度等对无线电信号传输损失的影响,从而合理选择节点布设参数。无线地下传感器网络应用研究集中在气象环境、土壤类型、土壤含水率、土壤结构与成分、节点埋藏深度、节点距离、频率与功率范围、网络拓扑结构、路由算法、组网方式等对电磁波多路径传输的路径损失、误码率、最大传输距离、含水量测试误差等方面的影响。研究指出,300～500 MHz的频率更适合土壤无线地下传感器网络,其最大传输距离为5 m,传输距离将是系统大面积推广应用的主要限制因素。今后重点应研究433 MHz电磁波在不同土壤和空气多层介质中的传输特性、信道模型及路径损失,优化节点和网络技术参数,确定不同农业应用环境条件下传感器网络节点合理位置和最优的网络拓扑结构方案。

中国旱作农区不同量秸秆覆盖综合效应研究进展 Ⅰ.不同量秸秆覆盖的农田生态环境效应

随着节水农业和土壤碳循环理论的发展和成熟,不同量秸秆覆盖研究作为当代保护性农业的新颖课题之一,备受广泛关注。为了深刻理解不同量秸秆覆盖的农田生态环境效应,本文综述了不同量秸秆覆盖对土壤温度、水分、养分、酶、土壤碳库、生物结构和农田杂草病虫及小气候影响的研究现状和进展,旨在为该领域的研究和发展提供参考依据。

中国旱作农区不同量秸秆覆盖综合效应研究进展Ⅱ.不同量秸秆覆盖的农作物生理效应及研究存在问题与展望

综述了不同量秸秆覆盖对作物生理、产量和水分利用效应研究的最新进展,归纳了该领域目前研究中存在的问题,同时就其未来的研究方向进行了展望。

干旱区大田玉米膜下滴灌土壤水热效应研究

土壤水热状况是影响干旱区作物产量的主要因素,围绕膜下滴灌土壤水热运移情况,以河套灌区玉米为研究对象,开展了2年的田间试验,研究了膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对土壤水热运移规律的影响。试验设垄作全膜(LQ)、垄作半膜(LB)、平作全膜(PQ)和平作半膜(PB)4个处理,采用烘干法测定0—120cm土壤含水量,ECH2O-5TE探头测定0—120cm土壤温度。试验结果表明:在苗期,0—20cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了14.4%,23.8%和26.9%;拔节期,0—40cm土层LQ含水率较LB提高了32.6%,PQ较PB提高了5.8%;抽雄期0—60cm土层垄作土壤含水率明显高于平作,而60—120cm土壤含水率差异不明显;成熟期0—80cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了18.1%,11.2%和21.5%。分析0—70cm土层平均土壤温度发现,LQ的温度明显高于半膜覆盖的处理,2014年和2015年LQ土壤温度较LB分别增加0.44,1.16℃,较PQ分别增加0.93,0.22℃,较PB分别增加1.22,1.37℃。2年的试验验证了不同覆膜耕作方式下,随土层深度的增加,土壤温度变化趋于平缓。垄作全膜可以提高土壤温度,增大土壤含水率,有效防止垄体土壤温度的散失,为作物生长提供良好的水热状态,促进作物增产。

有限水资源条件下西北旱区农业发展途径

以综述的方式,从以下几个方面对西北旱区农业发展出路做了讨论:1.西北五省(区)水资源分布状况;2.资源农业利用现状;3.旱区农业的发展出路以及政策与工程保障制度。并从对水资源合理利用和开发的角度,阐述了新形势下西北干旱地区农业用水问题,以及对于我国农业发展重要战略意义。通过讨论分析得出,西北五省(区)农业只有综合发展,多种经营,依靠科技及政策,才能走出一条适合本地区的多元化农业发展之路。

西北旱区生态服务价值时空动态研究

为探明西北旱区生态服务价值的时空差异性,以2004—2012年相关数据为基础,对其生态服务价值进行计算。结果表明:(1)2012年西北旱区的生态服务价值较2004年增加了166.1×109元,而人均生态服务价值却减少了8元,说明人口的增速比生态服务价值的增速大,应适当控制人口增长;(2)西北旱区各省区生态服务价值变化大小依次为甘肃>陕西中北部>新疆>内蒙古中西部>青海>宁夏,其中宁夏和青海为负变化;(3)2004—2012年间西北旱区生态经济协调度为0.33,表明生态环境和经济发展处于轻度协调状态;(4)敏感性指数小于1,说明西北旱区生态服务价值对生态价值系数弹性较弱,本文研究结果真实可信。研究期内的土地利用变化取得了较明显的生态效益,为西北旱区的经济建设和社会发展提供了良好的环境平台。

西北干旱地区农业健康用水量计算模型研究

农业健康用水量的确定是西北干旱地区可利用水资源在农业与其他用水行业之间合理分配的基础。依据农业健康用水量的内涵和判别标准,建立了西北干旱区农业健康用水量多目标分层优化计算模型。该模型以各业用水及总用水的综合效益最大为目标函数,依据一定的优化次序计算区域农业健康用水量。并以黑河流域为例,应用模型计算各县级行政单元过去年(1999年)、现状年(2006年)和未来年(2020年)在不同来水频率下的农业健康用水量。结果表明:1999年、2006年和2020年水资源配置按模型计算结果重新调整后,流域经济用水总量(包括农业与工业生产用水)所占比例分别降低2.7%、4.6%和2.1%,而综合用水效益分别增加7.1%、16.6%和13.1%,生态效益提高更为显著,分别为27.6%、37.4%和13.6%,证明了模型的可靠性与农业健康用水的可行性。对照不同水平年农业用水健康结果,2006年较1999年、2020年较2006年农业实际用水状态均趋于健康,流域农业用水比重分别下降3.4%和2.0%,综合用水效益分别提高31.1%和91.6%。此外,如果按照以往农业用水分配次序,2020年在50%、75%和95%来水频率下,可预测流域缺水率分别达到10.6%、13.8%和25.9%,表明水资源将进一步趋紧,需采用农业健康用水标准重新配置水资源,达到有效降低缺水损失的最终目的。

农业机械对土壤压实的试验研究

对农业机械在砂壤土上进行了碾压次数、碾压载荷与土壤主要物理机械性能参数的试验研究。结果表明:在0～10 cm处,少次碾压对土壤容重、坚实度的影响比较大,多次碾压对其影响小;含水量的损失量随碾压次数的增多而减小;容重、含水量的损失量和坚实度都随碾压载荷的增大而增大,6911拖拉机使含水量最大减小了13.7%,收割机使其最大减小了20%;载荷小的机械碾压对土壤表土层(10 cm以内)的坚实度的影响大,载荷大的对土壤深层的坚实度影响要大些。

基于特征优选与机器学习的农田土壤含盐量估算研究

土壤盐渍化是影响农业可持续发展的重要制约因素,为准确及时地获取土壤中盐分含量,实现盐渍化精准监测,以内蒙古自治区巴彦淖尔市五原县境内的覆被农田为研究对象,探讨无人机多光谱遥感平台结合机器学习模型估测不同深度土壤含盐量的可行性。首先,利用无人机搭载五波段多光谱相机获取研究区域高时空分辨率遥感图像数据,并同步采集地面不同深度处土壤盐分数据,使用皮尔逊相关系数法(PCC)、极端梯度提升(XGBoost)和灰色关联分析法(GRA)对构建的光谱指数进行优选;然后,采用决策树(DT)、反向传播神经网络(BPNN)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)4种机器学习方法建立植被覆盖下不同深度的农田土壤含盐量反演模型。结果表明,使用方案3(XGBoost-GRA)变量优选方法可以有效地筛选出敏感光谱指数,且基于此方法优选后的光谱指数建立含盐量估算模型的精度高于仅使用PCC或XGBoost法构建的反演模型。对比不同建模方法在不同土壤深度处的反演精度,可知随机森林RF模型整体表现最优,同时另外3种反演模型也取得了较好的预测效果,0~20 cm土壤深度处的预测效果是3个土壤深度中最优的,其中精度最高模型的决定系数R2、均方根误差(RMSE)和四分位数间距性能比(RPIQ)分别为0.820、0.044%和2.273,且本文基于最佳反演模型绘制的0~20 cm土壤盐分空间分布图可以较为真实地反映研究区内的土壤盐渍化程度。本研究表明特征变量优选结合机器学习模型能够较好地基于无人机遥感平台来估算覆被农田的土壤含盐量。

基于三维水足迹模型的农业用水可持续性评估

为探究我国农业用水可持续状况,从淡水资源作为一种关键自然资本的角度出发,结合三维水足迹、降尺度行星边界和脱钩分析等方法,计算并分析了31个省级行政区1998—2020年农业水资源利用的时空变化。结果表明,我国农业用水状况整体良好,但区域间农业水资源利用可持续状况差异较大。降水量少或社会经济用水多的华北、华东和西北地区农业水资源供需矛盾较为突出,降水丰腴的西南和华南地区农业水资源可持续状况较好。在居民节水意识增强和政策约束的情况下,北京、河北、山西和上海的农业用水可持续状况呈变好态势;在降水年际差异大和农业用水占比变化的影响下,辽宁、江苏、山东、河南和甘肃的农业用水可持续状况呈突变型,存量和流量间占用关系无明显变化规律。浙江表现出最好的农业水-经济关系类型,北京则相反;2014年后北京和上海高频出现了最差的农业水-经济类型6,经济发展与资源环境间矛盾愈发严峻。研究可为农业用水及种植业规划提供参考。

施氮对中国棉田产量和水分利用效率影响的Meta分析

为系统分析不同气候条件、土壤基础条件和农田管理措施条件下施氮对棉花产量和水分利用效率的影响,收集了国内外已发表的103篇中英文文献,筛选其中37篇文献,共获得301组产量和127组水分利用效率数据。基于Meta分析方法定量分析了不同生产条件下施氮对棉花产量和水分利用效率的影响,同时利用偏相关分析找出施氮条件下棉花产量和水分利用效率的主要影响因素。结果表明,以不施氮为对照,施氮能够显著提高棉花的产量和水分利用率。在年均降水量200~500 mm的地区施氮对产量和水分利用率的提高作用最为明显,效应量分别为34.02%和54.15%;施氮对产量和水分利用率的提高作用均随着日照时数的增大而增大。当土壤pH值为6~8时,施氮对棉花产量和水分利用效率的提高作用最为明显,效应量分别为28.52%和24.59%;在不同土壤质地中施氮对产量和水分利用效率的提高作用均表现为在砂土中效应量最大,分别为46.71%和26.29%;随着施肥频次的增加,施氮对棉花产量和水分利用率的提高作用逐渐增大;施氮对产量的提高作用随灌水量的增加而增加,对水分利用率的提高作用随灌水量的增加呈先增加后降低趋势。当施氮量为300~450 kg/hm2时,施氮对产量和水分利用效率的提高作用最为明显;当种植密度为1.5×10^(5)~2.5×10^(5)株/hm^(2)时,施氮对产量和水分利用效率的促进作用最为明显,效应量分别为38.48%和16.46%。施氮量和土壤pH值是施氮条件下棉花产量的主要影响因子;施氮量和灌水量是施氮条件下棉花水分利用效率的主要影响因子。本研究结果可为不同生产条件下棉花实现高产高效提供参考。

河套灌区农业水土资源时空匹配格局研究

为了客观地评价内蒙古河套灌区农业水土资源时空匹配情况,在分析灌区水土资源利用现状和空间分布格局的基础上,以灌溉用水量作为水资源量的表征参数,构建了农业水土资源匹配测算模型,评价了河套灌区及5个县域的农业水土资源匹配程度,并对其匹配程度进行了划分。结果表明:河套灌区农业水土资源匹配一般,耕地资源优势明显,水资源问题突出;10a来农业水土资源匹配程度逐渐降低,匹配程度空间差异性较为显著,总体呈现出"自西向东依次变差"的特点。针对河套灌区农业水土资源匹配程度差、区域差异明显的情况,应加强该区水利工程建设和加快水务管理体制改革,同时兼顾农业水土资源优化配置,提高河套灌区农业水土资源匹配程度。

半干旱区玉米根域集雨种植模式下的施肥效应研究

为集成完善旱作农田根域集雨种植技术,实现水肥耦合叠加效应,本研究设置了4种化肥施用量梯度,即高(H:1 279 kg·hm^(-2))、中(M:919 kg·hm^(-2))、低(L:460 kg·hm^(-2))和不施肥(CK),对不同处理条件下的春玉米产量、养分利用效率及化肥偏生产力进行了研究。结果表明,随着施肥量的增加,春玉米产量显著提高,提高幅度4.70%~39.48%。与不施肥CK处理相比,施肥处理增加了玉米植株对氮素和磷素的吸收量,最高增幅可达101.51%。养分利用率随着施肥量的增加呈抛物线型变化。土壤养分贡献率和化肥偏生产力随着施肥量的增加均呈降低趋势,综合经济产量和化肥投入成本分析,在试验区域根域集雨种植模式下中量施肥较适,即每公顷纯N施用300 kg、P2O5施用150 kg左右。

冬小麦覆被农田地表多层非均质混合电磁散射模型研究

冬小麦种植区域分布广泛,为监测与评估其生长信息和生长环境,本文通过引入三相混合介质模型表征植被层,引入高斯随机粗糙面表征农田粗糙地表,构建了一种冬小麦覆被农田地表的多层非均质混合电磁散射模型。首先分别对比本文提出的多层非均质混合模型与水云模型、Oh模型在冬小麦拔节期及孕穗期的后向散射系数预测结果,对本模型的有效性进行分析和验证;随后,通过分析该模型等效介电常数,并求解其电磁散射及辐射传输方程,获取植被生长信息、植被含水率及土壤粗糙度等因素对覆被农田地表等效介电常数和雷达后向散射系数的影响规律。结果表明,本文提出的多层非均质混合模型与水云模型及Oh模型预测结果有较好的一致性,同时与双弥散模型获得的小麦层等效介电常数R2分别为0.9817、0.9922、0.9863、0.9711,同样具有较好的一致性;此外,本文提出的模型对拔节期、孕穗期小麦含水率的预测结果与实际测量值的均方根误差分别为0.88%、4.65%,该模型能够较好地模拟覆被农田地表电磁散射特征,为后续无人机微波反演冬小麦生长及土壤水分信息提供坚实理论基础。

基于高光谱和机器学习模型的冬小麦土壤含水率监测研究

为及时获取大田作物根区土壤含水率(Soil moisture content, SMC),实现精准灌溉,运用高光谱技术,通过连续2年(2019—2020年)田间试验采集了冬小麦拔节期不同土层深度SMC及高光谱数据,构建了3类植被指数(蓝、黄和红边面积等三边光谱参数,与冬小麦根区SMC相关性最高的任意两波段植被指数和前人研究与作物参数相关性较好的经验植被指数)并筛选与各土层深度SMC相关系数最高的植被指数,随后将筛选后的植被指数作为模型输入,分别采用随机森林(Random forest, RF)、反向神经网络(Back propagation neural network, BPNN)和极限学习机(Extreme learning machine, ELM)构建冬小麦拔节期不同土层深度SMC估算模型。结果表明,绝大部分三边参数、任意两波段植被指数和经验植被指数在深度0~20 cm土层的SMC相关系数较20~40 cm和40~60 cm更高,在深度0~20 cm土层两波段组合构建的光谱指数与SMC的相关系数最高,均超过0.8,其中RI与SMC的相关系数最高,为0.851,其波长组合为675 nm和695 nm。RF模型是SMC的最佳建模方法,其中深度0~20 cm土层的模型精度最高,估算模型验证集的决定系数R2达0.909,均方根误差(RMSE)为0.008,平均相对误差(MRE)为3.949%。本研究结果可为高光谱监测冬小麦根区SMC提供依据,为快速评估水分胁迫下的作物生长提供应用参考。

关中土区冬小麦–夏玉米体系磷肥减施增效技术研究

【目的】比较磷肥减施结合调控措施的效果,为合理施用磷肥,提高磷肥利用率,实现区域粮食作物高产高效和绿色发展提供支撑。【方法】冬小麦–夏玉米体系田间试验在陕西关中地区土上进行了3年。共设5个处理:不施磷肥(CK),推荐施磷量撒施(RP),减施15%推荐施磷量条施(85%RP),以秸秆包裹磷肥条施(St85%RP),85%RP结合硫酸铵替代尿素(Am85%RP)。于作物收获期测定小麦和玉米产量、磷肥效率、土壤磷库和作物菌根侵染率。【结果】与CK相比,除85%RP处理小麦籽粒产量没有显著提高,其他施磷处理可显著提高玉米籽粒总产量(增幅17.1%~32.6%)、小麦籽粒总产量(增幅8.9%~12.8%)以及玉米小麦总产量(增幅13.1%~22.5%)。除85%RP处理2018年玉米籽粒和2020年小麦籽粒产量显著低于RP处理外,其余减磷处理均与RP处理没有显著差异。与RP处理相比,85%RP、St85%RP和Am85%RP处理均显著提高了磷素回收率、表观利用率和偏生产力;与85%RP处理相比,St85%RP处理显著提高了磷肥利用率,而Am85%RP处理则提高不显著。与CK相比,所有施磷处理均显著提高了土壤有效磷和微生物量磷含量。与RP处理相比,85%RP处理的土壤有效磷和微生物量磷显著下降,但St85%RP与Am85%RP处理的土壤有效磷无显著差异,St85%RP处理的土壤微生物量磷和水溶态磷含量甚至有显著提高。RP处理的土壤磷表观平衡略有盈余且最接近于平衡,而所有减施15%磷肥处理均表现为亏缺。与RP处理相比,减磷结合调控措施显著提高了小麦根系的菌根侵染率。【结论】当前陕西关中冬小麦–夏玉米作物体系中,在推荐施磷量下减少15%的磷肥投入会造成土壤磷表观亏缺和减产的风险。采用以秸秆包裹磷肥或者用硫酸铵替代尿素的方法,可提高土壤有效磷、微生物量磷含量,提高小麦根系菌根侵染率,进而提高小麦对磷的吸收利用,在提高磷肥利用率的同时避免减磷带来的减产风险,甚至提高作物产量和磷肥效率,是两种高效的磷肥减施增效调控技术。

未来气候变化对中国马铃薯种植气候适宜性的影响

【目的】马铃薯作为中国第四大主粮作物,其适宜性评价对保障国家粮食安全具有重要意义。本研究基于气候数据,构建集成物种分布模型预测中国未来时期马铃薯气候适宜区,为优化中国马铃薯种植提供重要科学参考。【方法】利用6种全球气候模式(global climate models,GCMs)未来气候数据驱动5种物种分布模型(species distribution models,SDMs),集成模拟预测未来4种温室气体排放情景(ssp126、ssp245、ssp370、ssp585)下,中国历史上(1970—2000年)和4个未来时期(2021—2040、2041—2060、2061—2080、2081—2100年)的马铃薯气候适宜区时空分布特征。【结果】(1)最湿月份的降水量、最暖月份的最高温度,以及最冷季度的平均温度是影响中国马铃薯气候适宜度的主要气象因子,对模拟结果的贡献率分别为54.7%、21.4%和18.1%。(2)4种温室气体排放情景下对于各适宜等级区域的预测结果变化基本一致,都呈现适宜区、低适宜区面积变大而高适宜区面积变小的趋势,仅在海南、西藏、新疆等地局部存在种植气候不适宜区。马铃薯适宜种植区(适宜区和高适宜区)的面积在各种情况下均超过50%。(3)在未来各时期马铃薯种植低适宜区和适宜区面积将大幅增加,而高适宜区面积则呈下降趋势,各适宜等级区域面积总体依旧保持:适宜区>低适宜区>高适宜区。(4)随着温室气体排放等级的提高,中国马铃薯高适宜区将大幅减小。从空间分布上看,中国马铃薯种植高适宜区主要以东北地区、甘肃地区、新疆西部,以及西南部分区域为主;从时间顺序上看,陕西北部、长江中下游区域、内蒙古中西部等区域受未来气候变化影响较大,马铃薯气候适宜度减小趋势明显。【结论】利用构建的集成物种分布模型预测了未来时期中国马铃薯气候适宜区时空分布特征。根据模型模拟结果,建议东北、甘肃、西南等地区可以作为未来马铃薯的主要种植区域,新疆等地区可以作为主要发展区域,其他地区应按照当地情况优先发展其他粮食和经济作物。

减源对密植夏玉米光合性能及根系特性调控效应研究

[目的]玉米密植条件下存在叶片冗余,适度去叶有利于玉米光热资源再分配,提高玉米产量。[方法]本试验于2021年和2022年进行,选用紧凑型玉米品种郑单958,采用二因素裂区试验设计,主区为种植密度:常规密度(67500株·hm-2)和高密度(97500株·hm-2);副区为减源强度:于吐丝后7 d分别移除植株顶部2片叶、4片叶和6片叶,以不减叶处理为对照。对开花期、灌浆期、乳熟期和蜡熟期的玉米植株形态、光合性能、根系特性和产量构成因素等指标进行分析,探究玉米光合性能和根系特性对叶源减少的响应。[结果]常规密度下去叶不利于玉米叶源光合性能的改善,而高密度种植条件下去除植株顶部2片叶能够延缓剩余叶源的衰老,叶面积指数衰减程度减缓,其群体光合速率(CAP)在灌浆期仍较对照高出24.5%。常规密度种植条件下,去叶不利于深层根系生长,降低根系活性。而高密度种植条件下去2叶能够促进40~100 cm土层根系生长,蜡熟期根系干重较对照增加53.7%,根系活性增强7.0%。常规密度下去2叶、去4叶和去6叶会导致玉米产量分别下降7.5%,21.7%和26.5%,而高密度种植条件下去2叶籽粒产量较对照提高7.8%,而过度减源处理(去4叶和去6叶)产量降低幅度分别为14.5%和22.7%。[结论]由此可见,常规密度下减少叶源不利于玉米生长,而高密度种植条件下适度减少叶源能显著改善玉米光合性能,增强根系特性,最终实现玉米产量提升。