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灌溉是增加吉林省西部半干旱区玉米产量的一种重要方式，本研究以吉林省西部半干旱区推广种植的玉米品种为试验材料，通过对不同灌溉定额条件下玉米产量性状、生长发育及生理特性的研究，利用Hybrid-maize模型对这一地区玉米的灌溉增产潜力进行模拟，在适合吉林省西部半干旱区玉米灌溉定额的基础上，进一步系统深入研究了影响玉米高产的栽培因素及其生理响应机制，构建适合这一地区玉米的高效栽培模式，为吉林省西部半干旱区玉米的高效栽培提供理论依据，主要结论如下：
1、通过研究4个灌溉定额，T1(250 mm)、T2(170 mm)、T3(90 mm)和CK(50 mm)对玉米产量及产量形成因素、水分利用特性和光合特性的影响，结果表明，T1与T2处理玉米的产量、穗粒数和百粒质量呈显著高于CK。各灌溉处理玉米的耗水量表现为T1＞T2＞T3＞CK，以T2处理的水分利用效率(WUE)均为最高。有效灌溉使玉米叶片承受的光能和CO2浓度范围增加，增加了玉米的叶面积指数(LAI)、株高，并有效提高了农民的净收入。玉米全生育期采用170mm灌溉定额时，其产量形成、水分利用特性、光合生理特性和农民的经济收入均表现较佳，170mm可作为吉林省西部半干旱地区玉米生产的灌溉参考值。
2、不同灌溉定额[T1(250 mm)、T2(170 mm)、T3(90 mm)和CK(50 mm)]条件下叶片光合研究表明：T1处理叶片的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和表观叶肉导度(AMC)在玉米4个发育时期中均显著高于CK。气孔限制值(Ls)均呈CK＞T3＞T2＞T1的变化趋势。叶绿素荧光特性的研究表明，T1处理的光系统II的最大光合效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ的实际光合效率(ΦPSII)在灌浆期和乳熟期中均显著高于CK；T1处理的光化学猝灭(qP)显著性高于CK，非光化学猝灭(NPQ)在灌浆期和乳熟期显著性低于CK。
3、Hybrid-Maize模型可作为吉林省西部半干旱区估测玉米产量变化趋势的模型，其模拟值与本研究的田间试验结果基本吻合，通过灌溉定额处理的玉米产量与干物质积累量仍然与这一地区的玉米光温生产潜力和光温干物质潜力间存在着较大的差值。
4、在适宜的灌溉条件下，影响吉林省西部半干旱区玉米产量的因素大小顺序为：氮＞种植密度＞磷＞有机肥＞钾，采用种植密度为75000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为100kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米在产量和经济效益上均表现较佳，适合作为吉林省西部半干旱区灌溉条件下玉米栽培的一种高效模式进行推广应用。
5、在玉米的生育后期，采用种植密度为85000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为100kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为400kg·hm-2的水平组合时，玉米群体干物质的积累量表现最佳，采用种植密度为85000株·hm-2、纯N为390kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为400kg·hm-2的水平组合可有效维持玉米叶片的LAI。采用种植密度为85000株·hm-2、纯N为390kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为150kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合可促进玉米株高的增加。采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为100kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合更有利于玉米籽粒干物质的积累。
6、灌溉条件下，随着种植密度的增加，Pn、Gs、Tr和AMC下降，Ls升高。随着施氮量和有机肥量的增加，Pn、Gs、Tr和AMC均呈先增加后下降的变化趋势，Ls呈先下降后增加的变化趋势。随着施磷量和施钾量的增加，Pn、Gs、Tr和AMC增加，Ls下降。采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为150kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米叶片的光合作用表现最佳。种植密度过高会导致Fv/Fm、ΦPSII、qP和ETR下降，随着氮和有机肥施用量的增加，ΦPSII和ETR均呈先增加后下降的变化趋势。施磷量和施钾量的增加导致Fv/Fm、ΦPSII、qP和ETR增加。采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为150kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米叶片光系统II活性表现最佳。
7、灌溉条件下，种植密度增加会导致谷氨酰胺合成酶(GS)活性下降，随着氮、磷和有机肥施用量的增加，GS活性均呈先增加后下降的变化趋势。施钾量的增加会导致GS活性增加。采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为100kg·hm-2、K2O为150kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米叶片的GS活性均表现较强。种植密度的增加会导致谷氨酸脱氢酶(GDH)活性增加，而氮、磷、钾和有机肥施用量的增加会导致GDH活性下降，GDH是一种判断玉米是否遭受逆境的生理指标。种植密度的增加会导致玉米根系伤流液强度降低，氮、磷、钾和有机肥的施用量的增加会增加玉米根系的伤流液强度，采用采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米根系的伤流液强度表现最佳。
综上所述，推广和应用170mm的灌溉定额，并采用种植密度(75000株·hm-2)、氮(260 kg·hm-2)磷(100 kg·hm-2)、钾(100 kg·hm-2)和有机肥(250 kg·hm-2)的栽培措施在产量形成、经济效益上表现较佳，可作为吉林省西部半干旱区一种高效栽培方式。
1、通过研究4个灌溉定额，T1(250 mm)、T2(170 mm)、T3(90 mm)和CK(50 mm)对玉米产量及产量形成因素、水分利用特性和光合特性的影响，结果表明，T1与T2处理玉米的产量、穗粒数和百粒质量呈显著高于CK。各灌溉处理玉米的耗水量表现为T1＞T2＞T3＞CK，以T2处理的水分利用效率(WUE)均为最高。有效灌溉使玉米叶片承受的光能和CO2浓度范围增加，增加了玉米的叶面积指数(LAI)、株高，并有效提高了农民的净收入。玉米全生育期采用170mm灌溉定额时，其产量形成、水分利用特性、光合生理特性和农民的经济收入均表现较佳，170mm可作为吉林省西部半干旱地区玉米生产的灌溉参考值。
2、不同灌溉定额[T1(250 mm)、T2(170 mm)、T3(90 mm)和CK(50 mm)]条件下叶片光合研究表明：T1处理叶片的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和表观叶肉导度(AMC)在玉米4个发育时期中均显著高于CK。气孔限制值(Ls)均呈CK＞T3＞T2＞T1的变化趋势。叶绿素荧光特性的研究表明，T1处理的光系统II的最大光合效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ的实际光合效率(ΦPSII)在灌浆期和乳熟期中均显著高于CK；T1处理的光化学猝灭(qP)显著性高于CK，非光化学猝灭(NPQ)在灌浆期和乳熟期显著性低于CK。
3、Hybrid-Maize模型可作为吉林省西部半干旱区估测玉米产量变化趋势的模型，其模拟值与本研究的田间试验结果基本吻合，通过灌溉定额处理的玉米产量与干物质积累量仍然与这一地区的玉米光温生产潜力和光温干物质潜力间存在着较大的差值。
4、在适宜的灌溉条件下，影响吉林省西部半干旱区玉米产量的因素大小顺序为：氮＞种植密度＞磷＞有机肥＞钾，采用种植密度为75000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为100kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米在产量和经济效益上均表现较佳，适合作为吉林省西部半干旱区灌溉条件下玉米栽培的一种高效模式进行推广应用。
5、在玉米的生育后期，采用种植密度为85000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为100kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为400kg·hm-2的水平组合时，玉米群体干物质的积累量表现最佳，采用种植密度为85000株·hm-2、纯N为390kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为400kg·hm-2的水平组合可有效维持玉米叶片的LAI。采用种植密度为85000株·hm-2、纯N为390kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为150kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合可促进玉米株高的增加。采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为100kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合更有利于玉米籽粒干物质的积累。
6、灌溉条件下，随着种植密度的增加，Pn、Gs、Tr和AMC下降，Ls升高。随着施氮量和有机肥量的增加，Pn、Gs、Tr和AMC均呈先增加后下降的变化趋势，Ls呈先下降后增加的变化趋势。随着施磷量和施钾量的增加，Pn、Gs、Tr和AMC增加，Ls下降。采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为150kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米叶片的光合作用表现最佳。种植密度过高会导致Fv/Fm、ΦPSII、qP和ETR下降，随着氮和有机肥施用量的增加，ΦPSII和ETR均呈先增加后下降的变化趋势。施磷量和施钾量的增加导致Fv/Fm、ΦPSII、qP和ETR增加。采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为150kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米叶片光系统II活性表现最佳。
7、灌溉条件下，种植密度增加会导致谷氨酰胺合成酶(GS)活性下降，随着氮、磷和有机肥施用量的增加，GS活性均呈先增加后下降的变化趋势。施钾量的增加会导致GS活性增加。采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为100kg·hm-2、K2O为150kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米叶片的GS活性均表现较强。种植密度的增加会导致谷氨酸脱氢酶(GDH)活性增加，而氮、磷、钾和有机肥施用量的增加会导致GDH活性下降，GDH是一种判断玉米是否遭受逆境的生理指标。种植密度的增加会导致玉米根系伤流液强度降低，氮、磷、钾和有机肥的施用量的增加会增加玉米根系的伤流液强度，采用采用种植密度为55000株·hm-2、纯N为260kg·hm-2、P2O5为150kg·hm-2、K2O为100kg·hm-2、有机肥量为250kg·hm-2的水平组合时，玉米根系的伤流液强度表现最佳。
综上所述，推广和应用170mm的灌溉定额，并采用种植密度(75000株·hm-2)、氮(260 kg·hm-2)磷(100 kg·hm-2)、钾(100 kg·hm-2)和有机肥(250 kg·hm-2)的栽培措施在产量形成、经济效益上表现较佳，可作为吉林省西部半干旱区一种高效栽培方式。