黄淮海地区是我国玉米主产区之一。该地区玉米的丰产,对保障我国粮食安全具有重大的意义。在当前人口不断增加,耕地面积不断降低的背景下,通过提高单产来满足人们的粮食需求显得尤为重要。适度密植是玉米生产的重要方向之一;然而,种植密度的增加也会影响玉米个体发育和群体形态建成。玉米冠层形态结构与生理生态功能是籽粒建成的基础,高度依赖于种植密度。近20年来迅速发展的植物结构功能模型能有效模拟玉米形态结构发育与生理功能过程,应用结构功能模型将能高效辅助找到适宜密植的玉米冠层形态结构特征。因此,该研究将为适宜高密种植的理想株型设计提供新思路。本文通过试验调查玉米密度形态与生理响应特征,建立并应用数学方法量化玉米形态结构随密度增加的响应关系,并应用到ADEL-Maize,实现密度增加的冠层形态模拟。选取三种不同株型品种(郑单958、隆平206和金秋119),于2016-2018年在安徽蒙城进行大田试验,设置了 5个种植密度,分别为4.5、6、7.5、9和15万株·hm-2,调查了不同种植密度下不同株型玉米品种的籽粒产量及果穗顶部、中部、基部的结实特性。选取当地主栽品种郑单958,研究了增密的玉米冠层形态特征及光合特性,并改进了ADEL-Maize模型,实现了密度增加对形态结构影响的模拟。主要研究结果如下:(1)随着种植密度增加,玉米产量先增加后降低。相对优化的种植密度存在品种间差异,郑单958和隆平206的适宜种植密度为7.5万株·hm-2,金秋119的适宜种植密度为6万株·hm-2。产量下降主要是由于果穗顶部籽粒数和百粒重的降低。(2)随着种植密度增大,玉米植株下部叶片和叶鞘长度均呈增加趋势、上部呈降低趋势、整个植株叶片和叶鞘宽度降低、节间长度增长、直径降低。玉米群体穗位层和底层透光率随着种植密度的增大而降低,紧凑型品种的各冠层透光率较半紧凑型品种高。(3)基于2017年试验数据,建立了郑单958冠层不同生长部位器官大小(叶片长度、宽度;叶鞘长度、宽度;节间长度、直径)随密度增加的变化关系,并将其植入到ADEL-Maize模型中;应用修正的ADEL-Maize模型对花期玉米冠层形态进行了模拟,利用2018年试验数据进行了模型独立验证,表明本研究发现的形态密度响应关系可靠。总之,本研究表明增密会影响玉米籽粒数与粒重,其中粒数对密植更为敏感;通过分段考种,进一步发现果穗顶部易发生败育,这主要是受制于冠层群体光合作用。本研究改进了 ADEL-Maize模型,实现了增密的玉米冠层形态模拟,以期利用模型辅助,为将来探讨高密下如何提升冠层光合能力提供帮助。