引言

1970年，农业部提出要实现玉米高产栽培技术的“三度”，即增加密度、整洁度和成熟度。第一件事是增加密度。数据显示，世界玉米产量，美国排名第一，中国排名第二。2007年美国玉米平均单产10051.95kghm2，而中国只有5154.00kghm2，美国平均单产约为中国的两倍。河北张家口试点玉米单产21826.50kghm2，山东登海集团最高单产21043.50kghm2，河南夏玉米最高单产17820kghm2，据说山东近期春玉米单产量已超过25500kghm2。它们的共同特点是种植面积小，多采用人工摆子、定向播种、种植密度高，国内高产玉米种植密度多为9.45万～10.20万株hm2。据资料显示，美国玉米产量最高，玉米单产量已达2750公斤hm2，其种植密度为108720株hm2。玉米单季吨粮田高产地块试验结果表明，玉米定向摆种不仅能保证种植密度，还能充分利用阳光和热量，保证玉米稳定高产。在玉米生长过程中，其叶片总是以“一”字形生长。因此，要充分利用玉米生长过程中的光合作用，合理密植。只要保证玉米生长过程中其“一”字形叶片垂直于播种行，就可以适当缩小株距，保证玉米整个生长过程的通风透光，实现合理的密植。以60cm等行距为例，只要株距保持在15.0cm～18.5cm，可保证株数达到9.00万万～11.25万株hm2。根据玉米种子的生物学特性，设计了玉米定向定位精细播种器，提高播种过程中的定位和定位率，最终达到密集植物增产的效果。

11玉米种子的生物学特性

1.1构造

从玉米种子的外观来看，无论是马齿型、半马齿型、硬粒型、粉末型还是爆裂型，大多是马蹄形扁平型，主要包括上、下、大端和小端。下面是平面，上面有一条与长轴线平行的深沟，称为胚沟，是种子胚芽和胚根的生长通道。种子内部主要由果皮、种皮、糊粉层、胚乳和胚胎组成。胚胎是种子生长发芽的基础。胚胎尖端发芽（胚芽）长叶，尾部生长胚根。胚芽和胚根拱出种皮，沿胚沟垂直地面出土长叶，胚根向下发育为第一根。种子皮层是指果皮和种皮，占种子质量的6%～8%，多为无色，少为红、紫。皮层下是糊粉层。胚乳占种子质量的80%～85%，有粉胚乳和角质胚乳。粉胚乳结构疏松不透明，淀粉多，蛋白质少；角质胚乳组织紧密；半透明，蛋白质多。胚乳是种子储存营养物质的仓库。玉米胚很大，占种子质量的10%～位于种子小端一侧的14%，由胚芽、胚轴、胚根和盾片组成。胚胎的上端是胚芽，由胚芽鞘包裹。胚根位于胚胎的下端，是种子内的原始根，发展成第一根。胚根与胚芽之间的胚茎。胚胎和胚乳之间有盾片（子叶），含有糖、油、蛋白质和各种酶，吸收和输送胚乳养分，用于种子发芽和幼苗生长［1-4］。种子下端有一个锋利的果柄，剥掉它，露出黑层。

1.2发芽

1.2.1种子发芽出苗

玉米种子播种后，在适当的条件下开始发芽。胚根突破种皮，垂直向下生长成初生根，又称主胚根。2～3d后，胚轴下端生长3d～7根幼根，称为次生胚根。初生胚根和次生胚根构成玉米的初生根系。初生根系供应幼苗2根，供应幼苗2根。～3周内生长所需的水分和营养物质。它将被次生根所取代。因此，初生根系的发育对玉米幼苗的生长有很大的影响。胚根突破种皮后，胚芽向上生长。当胚根等长于种子，胚芽长达种子长度的一半时，称为发芽。然后胚芽继续生长、出土和出苗。正常情况下，种子的发芽是先长胚根，再长胚芽；但当土壤水分过多时，胚根往往先露出来再生。玉米幼苗结构如图1所示。

1.2.2.影响种子萌发和出苗的因素

玉米种子在6～7℃时，虽然发芽缓慢，但常被土壤微生物寄生，导致烂种。当5℃时，～10cm土层地温稳定在10cm～12℃时，发芽正常。因此，农业生产要把10℃放在农业生产上。～12℃作为玉米播种的温度指标。种子发芽的适宜土壤含水率为田间持水率的60%～土壤含水率70%，壤土、砂壤土、粘壤土分别不低于16%、18%和19%。此外，种子发芽需要足够的氧气。因此，温度、水分和氧气是玉米发芽和出苗不可缺少的因素。当土壤水气状况良好时，温度是决定出苗速度的因素。春播地温12℃时，播后10d左右出苗；麦田种植时，地温18～20℃，6～7d出苗；夏播时，温度为222，温度为22～25℃，5～6d即出苗。

1.3出苗

苗期是以长根为中心，与茎叶分化的营养生长阶段。在此期间，根系发育迅速，地上茎叶生长缓慢。苗期已确定茎节和叶片数量。

1.3.1根系的形成过程

玉米是须根作物，由支撑根、次生根和初生根组成。玉米根系入土深度可达2m以上，水平分布可达1m。但大部分集中在深度30cm、距植物半径20cm的土层中。玉米根系结构如图2所示。

(1)初生根

在适宜的土壤环境中，种子通常先生根，称为初生根。初生根包括初生胚根和次生胚根。垂直向下生长，分布较少，是玉米幼苗期肥水吸收的主要根系。

(2)次生根

随着茎节的形成，次生根自下而上从地下密集生长，所以次生根又称节根。通常在3叶期，胚芽鞘基部生根第一层，5叶时生根第二层，每长2片左右，即生根第一层。根据不同的品种，可以形成7～9层生根。每层次生根的条数由下而上逐层增加，而入土深度由下而上逐层变浅。次生根生长先水平延伸到一定范围，然后垂直下扎。次生根生长最为旺盛，是玉米根系的主体，数量超过100条，是决定玉米产量的主要根系。

(3)支持根

玉米地上茎节上轮生的根称为支撑根。支撑根的层数因品种和栽培条件而异，一般为1～3层，多者可达5层～6层。一般来说，它出现在抽搐前后。它支持根发根快速，生长强壮，有色素，表皮角质化，厚膜组织特别发达。粘液先分泌，入土后产生侧根，可支撑植物，增强抗倒伏能力。支撑根还具有吸收水肥、合成氨基酸、进一步形成蛋白质的作用。据测定，玉米支撑根中氨基酸的含量比茎叶高10%～15倍，有10多种类型。两种种子在土壤中的位置与叶片的生长有关。由于过去玉米种植，无论种子在土壤中的位置如何，种子在土壤中自然形成多方向、多角度的分布。无论哪种类型的种子都适应了土壤中多角度、多方向发芽和出土的习惯（图3）。