玉米器官形态特征与生理功能

2.1　玉米器官形态特征与生理功能

2.1.1　根

玉米根系和其他禾谷类作物一样，是须根系，由初生根、次生根和支持根组成。

初生根（胚根、种子根）在种子胚胎发育时形成，胚根只有一条，经3天左右，在胚端处又长出4～5条初生胚根。胚根伸出后，迅速生长，向下伸长20厘米～20厘米，它是供给幼苗最初15～20天内所需养分和水分的重要器官。

次生根（节根、不定根）当幼苗长出2～3片叶后，从地面向下3～5厘米的地下茎节上长出一层层轮生的次生根。一株玉米一般可长6～9层，多者可达10层以上。其总根数50～120条。根的长度是自下而上逐层增加。次生根一般水平伸展在60厘米范围，直伸展在150～200厘米，但70%～80%的次生根主要集中分布在0～30厘米土层内。

支持根（气生根）实际上是地上次生根（节根），玉米从拔节到抽穗阶段可从地表以上的茎节处长出粗壮坚韧的支持根，一般2～3层，表皮角质化，厚壁组织特别发达，先端可分泌黏液，入土后产生大量的侧根和根毛，起到支持和吸收养分、水分的作用。

玉米根系具有吸收养分、水分、支持植株的作用，同时具有合成氨基酸的功能。

2.1.2　茎

玉米茎秆的高矮，因品种、土壤、气候和栽培条件不同而有很大的差别。矮生类型的，株高只有0.5～0.8米，高大类型的，株高可达3～4米，巨大类型的，株高可达7～9米。一般来说，矮秆的生育期短，单株产量低，高秆的生育期长，单株产量高；土壤、气候和栽培条件等适宜的，茎秆生长比较高大，单株产量相对高些。

玉米的茎秆粗壮高大，茎秆上有许多节，每节生长一片叶子。我国栽培玉米一般有13～25节，包括位于地面以下的茎节5～8个及地面以上伸长茎节6～17个。宁夏的中晚熟品种，如掖单13号地下茎节7～8节，着生有次生根和气生根的节有8节。地上茎节的伸长与肥水等条件有密切关系。如苗期水、肥过多，茎基部节间过分伸长而细弱，地上茎秆后期有倒伏可能。所以，要获得高产，在拔节期间要控制水、肥，使玉米根系深扎，茎秆粗壮。一般而言，玉米基部茎间的长短或粗壮，可以作为鉴定根系发育状况和栽培技术优劣的标志。凡玉米靠近地面的基部节间短粗，则根系发育健壮，抗风力强，不易倒伏；反之，基部节间细长，根系扎入土中浅，发育差、抗风力弱、容易倒伏。

宁夏引黄灌区农民常在玉米苗期控制水、肥，进行蹲苗，其目的就是使基部节间变短变粗，植株茎秆健壮，可以预防后期倒伏并获得高产。

玉米拔节后，茎秆生长速度加快，在生长旺盛时，一昼夜可增长3厘米左右；而套种玉米则慢得多。为了减少玉米对小麦带边行生长的荫蔽作用，应注意适当控制玉米早期茎秆旺盛生长。套种玉米不适宜地膜覆盖。

这里还要强调，造成麦套玉米的后期倒伏，是生产上的一大问题；如果玉米秆顺风弯曲倒伏，茎秆未折断，应立即设法扶正，则养分、水分仍可正常运行；反之，如茎秆全部折断，则严重地影响到运输功能，使玉米正常生长发育受到严重影响。

2.1.2.1　造成玉米茎秆倒伏的原因　玉米生产上，经常发生倒伏现象。因为倒伏发生的时期和轻重程度不同，可造成不同程度的减产，轻者减产5%～10%；重者减产30%～40%。因此，防止玉米倒伏是玉米栽培管理的主要目标之一。

玉米倒伏有茎倒、根倒和茎折断3种类型。引起倒伏的原因主要有以下几种。

1.肥水管理不合理有些田块各种肥料施肥不平衡，氮肥施用量过大，磷钾肥施用量不足，造成营养元素失衡。氮肥过多，易造成植株茎秆细胞密度变小，细胞体积增大，细胞壁变薄，使玉米茎秆的柔韧性降低，抗拉能力下降，从而使玉米植株的抗倒伏能力下降。玉米生长期间浇水不当，也容易造成植株抗性降低，尤其是在玉米生长前期，氮肥和水分过多极易造成水渍弱苗或植株旺长，降低玉米的抗倒能力。拔节期水肥过猛，出现生长偏旺，植株节间细长，机械组织不发达，易引起茎倒伏。

2.根系不发达磷肥不足，根系生长不良，或整地质量差，根系入土浅，气生根不发达等，遇风或风雨交加易出现倒伏。

3.抽雄前生长过旺茎秆组织嫩弱，遇风易出现茎折断现象。

4.种植密度不合理由于种植习惯的原因，生产上对玉米的田间管理较粗放，有的麦套玉米播种后不间苗、定苗，造成种植密度过大，使玉米生长中后期植株拥挤，群体过大，玉米个体的生长发育不良，植株瘦弱，使玉米个体的抗性下降，极易发生病虫害和倒伏。而一些单种田块，密度过大，株行距过小或间苗不充分，引起株间拥挤，节间细长，组织疏松，容易引起茎倒伏或茎折断。

5.病虫危害拔节期或抽穗前玉米螟危害茎秆也易引起倒伏。

2.1.2.2　防止玉米倒伏措施

1.合理密植合理密植，充分利用光能，可减少因根系少而浅及节间过长引起的倒伏。合理密植是建立良好的群体结构，形成适宜的叶面积系数，实现高产、高效的重要措施。玉米的种植密度依据地力和品种特性，根据不同的栽培模式、不同品种、不同生产水平和地力等因素合理确定，一般套种玉米田每公顷保苗株数6万～6.75万株，单种的每公顷保苗株数6.75万～7.5万株，在一般生产条件下，尽量不要超过品种推荐种植密度的上限。通过合理密植，可以改善植株个体发育，协调优化个体与群体之间的生育状况，对减轻倒伏很有好处。

2.科学施肥根据玉米计划产量和土壤供肥量，实施氮、磷、钾配合施肥，并结合玉米需肥规律，确定适宜的施肥时期和施肥量。套种玉米要掌握“轻施苗肥，重施穗肥，巧施粒肥”的施肥原则，苗肥应施7.5～10千克/亩尿素，要克服前期不施肥，麦收后重施肥的错误方法。以免造成因苗期缺肥，玉米茎基部发育不良，而后期的重施肥，促使上部叶片肥大，造成“头重脚轻”，如遇风雨则发生大面积倒伏，造成严重减产。

3.肥地蹲苗玉米蹲苗就是“控上促下”，即控制幼苗地上部分的植株生长，使其生长健壮，节间缩短，以增强玉米植株的抗倒伏能力；促进地下部分根系的生长发育，使之根系发达，向地下深扎，增强植株的抗倒伏能力，以期达到控制营养生长，促进生殖生长的目的。对水肥较高田，拔节前采用控水肥蹲苗法，可促根下扎和茎秆健壮。试验表明，苗期控制浇水进行蹲苗的玉米比不蹲苗的玉米，植株高度可下降10～30厘米，尤其是植株下部节间明显缩短，韧性增强；玉米根系量增加3～6条／株，并且根系下扎较深，抗倒性明显提高。

玉米从出苗到拔节，这段时间正是玉米的蹲苗适期。蹲苗方法是：通过深中耕、勤中耕提高土壤的通透性能，消除板结，散去表墒，保住底墒，促使根系下扎，幼苗健壮。对于土壤肥沃、水肥充足的地块，要适当控制水肥，以防止苗旺而不壮。

玉米蹲苗，要注意根据土壤墒情、肥力、苗情和气候等具体情况灵活掌握。做到“蹲湿不蹲干，蹲肥不蹲瘦；蹲强不蹲弱，蹲黑不蹲黄”。就是说，土壤墒情好、肥水充足、苗生长势强、苗色黑绿的地块宜进行蹲苗。反之，土壤墒情不好、苗生长势弱、苗色枯黄的地块，则不宜进行蹲苗。

2.1.3　叶

玉米叶片是生产有机物质最重要的器官。植株进行生命活动所需要的能量和有机物，归根到底是由叶片提供的。

叶片光合作用的强弱随着发育阶段的变化而不同。在叶片展开之前，光合作用微弱，为了完成叶片本身的生长需要，还需由成长叶供给它所需要的营养和能量，因此，这一阶段可称为叶片的“它养阶段”。当叶片完全展开后，叶面积达最大值，是光合作用最旺盛的时期，在其衰老前，光合作用才逐渐衰落，这一时期光合作用所积累的干物质主要是供给其他叶（主要上部叶）及植株其他部位生长的需要。因此，这阶段是叶片的“供养阶段”。待叶片衰老变黄，则不起营养作用。由此可见，制造养分的主要时期（叶片的功能期）是叶片全展开至衰老期之前，这一阶段为“供养阶段”。

叶片功能期长短是影响叶片光合作用产量的第一个重要因素。要提高叶片的光合效率，应缩短叶片自身生长时期，即“它养”和“自养”阶段。延迟叶片的衰老，延长叶片的功能期，即“供养阶段”。

玉米植株的各个叶片按先后顺序依次出现，呈现“快—慢—快”的规律，这与生长期的气温和玉米所处的生长阶段有密切关系。最初三片叶子在胚内已经形成，受胚乳中丰富营养的供应，因此出现较快，每隔3天左右就能长出一片叶。

三叶后期胚乳内养分已耗尽，次生根尚未形成，叶原基正在不断分化，此时所处的气温尚低，因此叶片出现需要天数较多，约5天左右出现一片叶。8～11片叶仍是以根系生长为中心的阶段。叶片制造的养分除用于地上部生长还需要供给根系发育，因此出叶速度仍较慢。到11～15叶片，是叶出现最迅速的时期，每隔2～3天即出现一片叶，此时玉米根系发育达最高值，地上部叶面积也达最高值，同时，气温升高，因此叶片出现迅速。最顶端二叶片出现又变慢了，这可能与顶端茎节长和叶片较短有关。

玉米穗分化与叶的对应关系：玉米拔节至孕穗期，雌雄穗进行一系列分化，生长和发育，同时根、茎、叶也继续生长。由于穗与根、茎、叶的生长同时并进，因此各器官在生长发育过程中，尤其穗分化各期和叶片生长间，存在着相应的关系，了解各器官，尤其穗的分化发育与叶片生长之间的关系，对于合理运用肥、水，促进穗大、粒多、粒重有重要的科学价值。

研究证明，雌雄穗各分化期的对应关系大体是：雄穗生长锥伸长、小穗分化正处在雌穗生长锥未伸长期，雌穗生长锥伸长期和雄穗小花分化期相对应。雌穗小穗、小花分化期，分别与雄穗药隔期和四分体形成期相吻合。雄穗开花散粉时，也正是雌穗开始抽丝的时期。

由于玉米植株光合作用量有70%以上是在抽穗后，叶长的光合产物直接输送到果穗内加以积累的，因此延长叶片寿命（玉米叶片寿命是指叶片开始进行光合作用到变黄枯萎失去光合作用能力的时间长短，一般约40天），尤其后期功能叶的寿命，是提高玉米产量的一个重要方面。

从玉米不同叶位叶片对籽粒产量形成的作用来看，对玉米籽粒干物质的积累起主导作用的，不是顶部2～3片叶，而是雌穗附近的中部叶片。

研究证明：着生雌穗的穗位叶和雌穗上、下节的叶片，这3片叶子对玉米干物质的累积极为重要。如果在授粉时损毁了穗位叶，则籽粒产量将有较大的降低。

在玉米群体中，植株不同叶位的叶片，其光合强度有很大差别。中部叶层光合强度最大。其中又以雌穗位叶的光合强度最大。按相同的叶面积的叶片对籽粒产量的效应来看，也是中部位叶片最高，其中又以雌穗位叶为最高。本村吉男等实验不同位置的叶片对籽粒产量形成作出直接贡献的是位于雌穗之上的各上位叶片，而它的下位叶片，几乎没有直接贡献。

从以上不同试验结果看，玉米的叶片功能，对籽粒贡献较大的是穗位叶和穗位以上的叶组。这点应该是与稻、麦等其他禾谷类作物不同之所在。