不同可塑性机制玉米表型的碳经济特征及其对产量的调控作用

本研究系统解析了具有不同营养-生殖可塑性机制（分蘖、多穗等）的玉米表型在潜在条件和生长受限条件下的碳经济差异，揭示了分蘖表型通过提高光截获效率(fIPAR)实现高产，而多穗表型通过稳定收获指数(HI)保持产量韧性的生理机制，为低密度种植条件下的品种选育提供了理论依据。

Highlight

玉米在低密度（3株/平方米）种植条件下，不同表型通过独特的营养-生殖可塑性机制调控碳经济过程。分蘖表型通过增加叶面积指数(LAI)显著提升全周期光截获效率(fIPAR)，而多穗表型则通过提高籽粒库容优化收获指数(HI)。研究通过分期遮荫处理（S₁-S₄）模拟生长限制，揭示了可塑性表达对辐射利用效率(RUE)和生物量分配的关键影响。

Results

在潜在条件(C)下，分蘖+多穗表型凭借分蘖贡献实现最高fIPAR，获得最高生物量与HI的协同增长；单纯分蘖表型依赖高生物量产量位列其次。多穗表型虽具高HI特性，但受限于总生物量产量，其产量与常规弹性表型相当。营养生长期遮荫(S₁,S₂)显著降低分蘖相关表型的fIPAR与RUE，而花期遮荫(S₃)则通过影响灌浆期RUE导致所有表型HI下降。

Conclusions

低密度种植中，分蘖能力是潜在条件下高产的核心驱动力，其通过持续高光能捕获弥补种植密度不足；多穗表型则在高HI稳定性基础上展现出更强的抗逆韧性。本研究为边际环境下玉米表型选择提供了碳经济调控的理论框架。