化學調控與施磷肥對玉米花生間作光合物質積累和產量的影響

焦念元+汪江濤+尹飛+李亞輝+付國占+李友軍

摘要：為了協調玉米花生間作后期花生光能利用率降低的問題，進一步提高玉米花生間作優勢，研究了化學調控（乙烯利）和施P肥對間作玉米和間作花生葉面積指數、光合物質積累分配和產量的影響。結果表明：對間作玉米化學調控后，間作玉米葉面積指數和光合物質積累量降低，光合產物向籽粒分配比例提高，但產量降低了1.20%～3.92%；間作花生葉面積指數、光合物質積累量和產量增加，光合產物向莢果分配比例增加，其中產量提高了 21.09%～29.78%，化學調控后間作體系產量比化學調控前提高了1.81%～4.26%；施P肥后，化學調控間作玉米和花生葉面積指數、光合物質積累和產量都得到提高，光合產物向玉米籽粒和花生莢果分配比例提高，與不施P肥相比，化學調控后間作體系產量提高了14.26%～23.66%。這表明在玉米花生間作體系中，對間作玉米進行化學調控可以提高間作花生產量，施P肥可以提高化學調控間作體系產量，因此可以在生產上采用化學調控和施P肥的方式，保證玉米花生間作體系的高產高效。

關鍵詞：玉米花生間作；化學調控；P肥；光合物質積累；產量

中圖分類號： S344.2

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）04-0099-06

玉米花生間作在我國農業生產中有重要地位[1]，具有較好的產量效益[2]，可以促進玉米生長發育，改善提高花生鐵營養，改善田間小氣候，實現對光的分層、立體高效利用[3-6]，在作物生長后期有很高的光合物質積累量和較高的葉面積指數[7]，而且具有很明顯的N、P營養間作優勢[8]。玉米花生間作雖然降低了花生產量，但間作體系產量得到提高，同時玉米花生間作提高了玉米、花生葉綠素含量[5]，提高了玉米功能葉片的光飽和點、光補償點和強光時的光合速率，降低了花生功能葉片的光照，提高了玉米對強光和花生對弱光的利用能力，從而使間作體系表現出明顯的產量優勢[9]。但是在玉米花生間作生育后期，由于玉米的遮陰作用導致間作花生光合作用減弱，產量大幅降低，限制了玉米花生間作這一高產高效體系的進一步發展。乙烯利是一種植物生長調節劑，可以顯著改善玉米株型，降低拔節期至抽雄期玉米株高，增強玉米莖稈強度，提高玉米產量[10-12]。P是植株生長發育必需營養元素之一，土壤有效P含量對作物生長發育、光合產物積累和植株體內P元素分配都會產生很明顯影響，玉米花生間作中施P肥可以增加玉米產量[13]和花生產量[14]，能減少植物葉片光能的熱耗散，提高水分脅迫下的光能利用能力[15]。本研究通過化學調控和施磷肥措施來調控間作作物的種間關系，以期為構建更高效的玉米花生間作復合群體管理技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2012—2013年在河南科技大學開元校區農場（33°35′～35°05′N，111°8′～112°59′E）進行。試驗地處于溫帶，屬于半濕潤、半干旱的大陸性季風氣候，年平均氣溫為12.1～14.6 ℃，年平均降水量為600 mm，年平均蒸發量為 2 113.7 mm。試驗地土壤質地中壤，為黃潮土，0～20 cm耕層土壤容重為1.48 g/m3，耕層含速效氮10.54 mg/kg，速效P 3.46 mg/kg，有效鐵5.98 mg/g，有機質10.72 g/kg，pH值為7.56。

以玉米品種鄭單958、花生品種花育16為試驗材料，設玉米單作、花生單作和玉米花生間作3種種植方式。施P肥設P0（ 0 kg/hm2 P2O5）、P1（180 kg/hm2 P2O5） 2個處理；分別對間作玉米進行噴施化學調控劑和清水2種處理，共8個處理，每個處理重復3次，共24個小區。每小區寬6 m，長 10 m，完全隨機區組設計。玉米單作行距60 cm，株距25 cm，密度67 500 株/hm2。玉米花生間作采用2 ∶4模式（圖1），玉米寬窄行種植，寬行行距160 cm，窄行行距40 cm，株距 20 cm，花生播種于寬行中，行距30 cm，株距20 cm，每穴2粒，玉米、花生間距35 cm。P肥作一次性基施，N肥按基肥、追肥比1 ∶1分2次施用，基肥施90 kg/hm2，追肥在玉米大喇叭口期只追施玉米90 kg/hm2。化學調控劑（玉米超大棒由南京綠源生物科技有限公司生產，主要成分為乙烯利，具有矮壯植株、防止倒伏作用）在玉米小口期噴施，每666.7 m2用超大棒2支20 mL兌水30 kg，均勻噴霧到玉米頂部新葉；未進行化學調控的間作玉米，均勻噴相同量清水。其他管理同大

田生產。2012年6月6日播種，10月5日收獲；2013年6月1日播種，9月26日收獲。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 葉面積 在玉米、花生各生育時期，用打孔器打取各處理S1面積的綠色葉片，烘干稱其質量為M1，剩余葉片烘干稱質量為M2，設總面積為S，根據公式M1/S1=（M1+M2）/S求得S[7]。

1.2.2 干物質積累 在玉米拔節期、小口期、大喇叭口期、開花期、花后10 d、花后20 d、成熟期對各處理分別取2株長勢均勻一致、具有代表性的植株，玉米按葉片、莖、鞘、苞葉、籽粒分成5部分，花生按葉片、莖、果殼、果仁分成4部分，105 ℃殺青30 min，85 ℃烘至恒質量，稱質量。

1.2.3 產量 成熟期收獲測產，玉米、花生均取2 m雙行，測其籽粒風干后的質量，換算成產量。

1.2.4 土地當量比 土地當量比（LER）計算方法如下：

LER=Yim/Ymm+Yip/Ymp。

式中：Yim、Yip分別代表間作玉米、間作花生產量；Ymm、Ymp分別為單作玉米、單作花生產量。LER>1表示間作優勢，LER<1則表示間作劣勢。

1.3 數據處理與分析

采用DPS 7.05 軟件分析試驗數據，用Excel 2003軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 化學調控和施P肥對玉米花生間作葉面積指數的影響

由圖2可見，與單作玉米相比，玉米花生間作有利于提高玉米單株葉面積指數。在小口期以前單作玉米和間作玉米差異不明顯，小口期以后間作玉米的葉面積指數明顯高于單作玉米，在開花期比單作玉米提高了74.86%～103.13%，在成熟期提高了88.19%～127.53%，差異達到顯著水平。在玉米小口期噴施化學調控劑后，與間作玉米相比，化學調控后間作玉米的單株葉面積指數在開花期、成熟期分別降低了 24.72%～37.25%和26.24%～80.93%；施P肥后，化學調控后間作玉米單株葉面積指數明顯提高，在開花期、成熟期分別提高了2.69%～6.87%和27.80%～27.96%。這表明玉米花生間作提高了玉米單株葉面積指數，但在玉米小口期噴施化學調控劑不利于間作玉米單株葉面積指數提高，促進了葉片衰老，施P肥提高了化學調控后間作玉米葉面積指數，可延緩葉片衰老。

由圖3可知，在下針期前，各處理間花生葉面積指數差異不明顯；下針期以后，間作花生的葉面積指數明顯低于單作花生，在結莢期降低了18.53%～22.71%；尤其是在成熟期，間作花生葉面積指數比單作花生降低了15.68%～34.84%，差異達到顯著水平。在玉米小口期噴施化學調控劑后，間作花生的單株葉面積指數增加，在結莢期、成熟期分別提高了 10.53%～16.12%和8.12%～31.90%；施P肥后，與化學調控玉米間作的花生單株葉面積指數明顯提高，在結莢期、成熟期分別提高了7.01%～16.29%和12.91%～15.01%，其中在成熟期差異達到顯著水平。這表明玉米花生間作降低了花生單株葉面積指數，在玉米小口期噴施化學調控劑有利于間作花生葉面積指數提高，施P肥提高了間作花生葉面積指數，延緩了葉片衰老，增強了光合作用能力。

2.2 化學調控和施P肥對玉米花生間作光合物質積累的影響

由圖4可以看出，與單作玉米相比，玉米花生間作有利于提高玉米單株光合物質積累量；在大口期前，單作玉米和間作玉米的光合物質積累量差異不明顯，大口期以后，間作玉米的單株光合物質積累量明顯高于單作玉米，尤其在開花授粉后，間作玉米的單株光合物質積累量比單作玉米提高了4.32%～20.34%，在成熟期提高了5.32%～12.02%。在玉米小口期噴施化學調控劑后，間作玉米的單株光合物質積累量降低，在開花期、成熟期分別降低了13.17%～26.80%和 13.44%～19.31%，差異達到顯著水平。增施P肥后，化學調控后的間作玉米單株光合物質積累量明顯提高，在開花期、成熟期分別

提高了18.45%～23.08%和10.31%～13.44%。這表明玉米花生間作提高了玉米的光合物質積累量，在玉米小口期噴施化學調控劑不利于間作玉米單株光合物質積累，施P肥可以提高單株玉米光合物質積累量。

由圖5可知，與單作花生相比，玉米花生間作不利于提高花生單株光合物質積累量，在下針期前，單作花生和間作花生的光合物質積累量差異不明顯，下針期以后，間作花生的光合物質積累量明顯低于單作花生，在結莢期降低了22.25%～29.52%，在成熟期降低了34.57%～50.65%，差異達到顯著水平。在玉米小口期噴施化學調控劑后，間作花生的單株光合物質積累量升高，在結莢期、成熟期分別提高了0.60%～21.12%和14.68%～45.26%，其中在成熟期差異顯著。施P肥、化學調控后間作處理的花生單株光合物質積累量明顯提高，在結莢期、成熟期分別比單作花生提高了11.88%～22.57% 和21.70%～36.99%，其中在成熟期差異顯著。這表明玉米花生間作降低了花生單株光合物質積累量，在玉米小口期噴施化學調控劑有利于間作花生單株光合物質積累量提高，施P肥提高了單株花生光合物質積累量。

2.3 化學調控和施P肥對玉米花生間作光合物質分配的影響

由表1可以看出，與單作玉米相比，玉米花生間作提高了間作玉米各器官光合物質積累量，降低了莖、葉、鞘光合物質積累分配比例，提高了籽粒光合物質積累分配比例，有利于光合物質向籽粒轉移，其中籽粒光合物質積累和分配比例分別提高了4.57%～14.49%和0.46%～2.81%；在玉米小口期噴施化學調控劑后，間作玉米各器官光合物質積累量減小，莖、葉、鞘等器官光合物質分配比例下降，籽粒光合物質分配比例增大，其中籽粒光合物質積累量降低了6.56%～18.31%，籽粒光合物質分配比例提高了1.21%～5.44%；增施P肥后，化學調控后的間作玉米各器官光合物質積累量增加，莖、葉、鞘等器官光合物質分配比例減小，籽粒光合物質分配比例增大，籽粒光合物質積累和分配比例分別提高了 12.34%～15.11%和0.59%～1.46%。這表明玉米花生間作可以促進光合物質向籽粒轉移，在玉米小口期噴施化學調控劑雖然降低了籽粒和植株光合物質積累量，但卻有利于光合物質向籽粒轉移，施P肥有利于光合物質向籽粒轉移。

由表2可知，在花生收獲期各器官干物質分配大小順序為莢果﹥莖﹥葉。與單作花生相比，玉米花生間作降低了間作花生各器官光合物質積累量，提高了莖、葉光合物質積累分配比例，降低了莢果光合物質積累分配比例，不利于光合物質向莢果轉移，其中莢果光合物質積累和分配比例分別降低了51.69%～59.60%和14.09%～29.89%；在玉米小口期噴施化學調控劑后，與化學調控玉米間作的花生各器官光合物質積累量增加，莖、葉光合物質分配比例減小，莢果光合物質分配比例增大，其中莢果光合物質積累和分配比例分別提高了38.08%～67.11%和12.73%～19.56%；增施P肥后，與化學調控玉米間作的花生各器官光合物質積累量增加，莖、葉器官光合物質分配比例減小，莢果光合物質分配比例增大，莢果光合物質積累和分配比例分別提高了27.49%～38.90%和3.32%～10.50%。這表明玉米花生間作不利于光合物質向莢果轉移，在玉米小口期噴施化學調控劑和施P肥有利于光合物質向莢果轉移。

2.4 化學調控和施P肥對玉米花生間作產量構成因素的影響

由表3可以看出，與單作玉米相比，玉米花生間作降低了間作玉米的株高和穗位高，減小了禿尖長，增加了穗長、穗行數、行粒數、百粒質量，其中百粒質量增加了6.39%～10.61%；在玉米小口期噴施化學調控劑后，間作玉米的株高、穗位高進一步降低，穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒質量減小，禿尖長增加，其中百粒質量減小了3.35%～4.06%；施P肥后，化學調控后的間作玉米禿尖長減小，株高、穗位高、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒質量增加。這表明玉米花生間作可以提高玉米籽粒百粒質量，化學調控后間作玉米籽粒百粒質量減小，施P肥可以提高玉米籽粒百粒質量。

2.5 化學調控和施P肥對玉米花生間作體系產量的影響

由表4可知，在凈土地面積上，間作玉米產量比單作玉米提高了100.65%～125.88%，而間作花生產量比單作花生降低了41.62%～51.71%，間作體系產量大于單作玉米和單作花生，LER>1，具有產量間作優勢。在玉米小口期噴施化學調控劑后，與不化學調控間作玉米和間作花生相比，化學調控后間作玉米產量降低了1.20%～3.92%，間作花生產量提高了21.09%～29.78%，化學調控間作體系產量比化學調控前提高了1.81%～4.26%。施P肥后，化學調控后的間作體系產量提高了14.26%～23.66%。這表明玉米花生間作提高了間作體系產量，化學調控后間作體系產量增加，在化學調控的同時增施P肥可以進一步提高間作玉米、間作花生和間作體系產量，增強間作產量優勢。

3 結論與討論

3.1 化學調控和施P肥對玉米花生間作光合葉面積指數、光合物質積累分配的影響

光合作用是作物生長發育的基礎。本研究表明，玉米花生間作提高了玉米單株葉面積指數和單株光合物質積累量，降低了花生單株葉面積指數和單株光合物質積累量，提高了玉米籽粒光合物質積累量。這是因為玉米花生間作后，玉米擁有充足的光熱等條件，使得玉米的光能利用能力增強，光合物質積累量增加[16]。間作花生在生育后期由于受到玉米的遮陰作用，導致光合作用減弱，葉面積指數減小，光合物質積累量減小。

乙烯利可以抑制細胞伸長和促進細胞橫向生長[17]，改變玉米株型，從而影響玉米植株物質積累和分配、果穗發育和籽粒灌漿速率，進而影響玉米產量[18-19]。在玉米小口期噴施化學調控劑不利于間作玉米單株葉面積指數提高和單株光合物質積累，促進葉片衰老，降低了玉米籽粒和植株光合物質積累量，有利于間作花生單株葉面積指數和單株光合物質積累量提高。這是因為對玉米進行化學調控后，玉米株高降低，光合葉面積減小，導致光合物質積累量減小，與化學調控玉米間作的花生由于所受遮陰作用減弱，光合葉面積指數增大，光合作用增強，光合物質積累量增加。

施P肥提高了間作玉米、花生葉面積指數和光合物質積累量，延緩了葉片衰老，增強了光合作用能力，提高了玉米籽粒和花生莢果光合物質積累量。大多數土壤中P肥利用率較低，有研究表明我國土壤中當季只有10%～20%的P肥能被有效利用[20]，P是植株體內眾多有機化合物的重要組成部分[21]，也在光合同化物形成和卡爾文循環中起重要作用[22]。增施P肥可以提高土壤有效磷含量，有利于提高間作玉米、花生葉面積指數、光合物質積累[23]。

3.2 化學調控和施P肥對玉米花生間作體系產量的影響

玉米花生間作具有明顯的間作優勢，化學調控對玉米、花生產量有明顯影響，化學調控后玉米產量下降，這可能是因為在玉米小口期噴施乙烯利后，間作玉米株高明顯降低，穗分化減弱，穗粒數減少，產量降低，可能是化學調控時間太早或噴施濃度太高所致。雖然間作玉米產量有所減小，但間作花生產量明顯提高，玉米花生間作體系產量增加，這是由于化學調控后，在生育后期，玉米葉面積指數和光合物質積累量降低，花生葉面積指數和光合物質積累增加，這表明在玉米花生間作體系中，通過噴施化學調控劑，可以協調玉米花生間作共處后期光競爭，提高間作花生產量；施P肥也可以提高間作玉米和間作花生產量。綜上，在玉米小口期噴施化學調控劑，可以降低玉米株高，協調間作后期玉米、花生光競爭的矛盾，提高間作花生產量和間作體系產量，增施P肥能提高化學調控后間作玉米和間作花生的光合葉面積指數，促進光合物質積累，增加間作體系產量，進一步增強玉米花生間作產量優勢。

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