栽培措施及其互作對北方春玉米產量及耐密性的調控作用

樸琳，任紅，展茗，曹湊貴，齊華，趙明，李從鋒

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栽培措施及其互作對北方春玉米產量及耐密性的調控作用

樸琳1,2，任紅3，展茗2，曹湊貴2，齊華3，趙明1,2，李從鋒1

（1中國農業科學院作物科學研究所/農業部作物生理生態重點實驗室，北京100081；2華中農業大學植物科技學院，武漢430070；3沈陽農業大學農學院，沈陽110866）

【目的】探明不同栽培措施及其交互對北方春玉米產量和耐密性的調控效應及其對產量的貢獻率。【方法】2013—2014年以密植高產玉米品種中單909為試驗材料，設置45 000、60 000、75 000、90 000和105 000株/hm25個種植密度，栽培措施采用深松（S）、寬窄行種植（W）以及化控（C）處理，通過裂裂區設計形成不同的栽培模式。以產量為基礎分別對不同措施組合進行通徑分析、因子回歸及交互效應比較分析，并結合氣象數據對不同措施下的資源效率因子進行逐步回歸分析。【結果】綜合模式中化控處理（C）對產量具有顯著的直接作用（貢獻率27%—41%），這種作用在于僅靠化控處理即可增密1.17萬株/hm2；寬窄行（W）對產量的調控作用在不同組合間存在明顯差異，而深松（S）對產量的調控則以間接作用為主（貢獻率24%—37%），但深松與寬窄行組合較常規（RU）產量增加11.28%。密植條件下多項措施互作產量增益顯著高于雙項措施和單項措施，相較于常規模式（RU），正常年份（2013年）多項、雙項及單項措施的增幅分別為31.27%、15.57%和7.96%，少雨年份（2014）增幅分別為15.02%、11.32%和5.65%，其產量的增加主要是由于群體耐密性的提高以及光能利用效率（RUE）、積溫效率（GUE）和氮肥偏生產力（PFPN）的同步調控，最終實現了綜合措施下的玉米高產高效。【結論】多項措施互作模式（SWC）玉米的產量增益最大，較傳統模式最佳密度增加6.27萬株/hm2，實現產量增益11.91%，這主要歸因于栽培措施及其互作對玉米群體耐密性的優化以及密植群體資源效率的調控作用。

春玉米；栽培措施；交互效應；產量；耐密性

0 引言

【研究意義】東北是中國最主要的玉米產區，年總產量占全國36%[1]。近年受氣候變化和種植效益的影響，該區域玉米種植面積增加迅速，資源環境的壓力不斷增大[2]。目前國家提出到2020年“鐮刀彎”玉米非優勢種植面積將調減5 000萬畝以上，這無疑給優勢區域玉米生產提出了新的挑戰，未來優勢區的持續穩定增產和提質增效變得尤為重要。受季風氣候影響，該地區農業干旱指數（）年際間波動劇烈并有上升趨勢[3]；同時長時間的不合理耕作引起的土壤夯實、耕層變淺等問題也制約著玉米產量的進一步提升[4]。提高玉米產量主要依靠栽培技術的改進和品種改良[5-6]。其中栽培技術優化的貢獻達30%—50%[7]，產量的增加得益于合理種植模式[8-9]下種植密度的提高，但目前利用單項栽培技術實現產量大幅提高變得日益艱難。當前，通過綜合多項高產栽培措施形成優化栽培模式，提高玉米群體的耐密性，實現密植群體資源的高效利用已成為玉米穩產增效的主要途徑[4, 10-11]。【前人研究進展】深松通過改善耕層土壤環境，促進深層根系生長，減少表層根系擁擠，緩解了密植群體單株根系對肥水資源的競爭，顯著提高了千粒重，增加產量12%左右[12]；80 cm+40 cm寬窄行種植通過調控株行距配置，改善冠層的光分布，顯著了提高粒數和粒重，較等行距種植可提高產量13%[13]；乙矮合劑（ethylene- chlormequat-potassium，EKC）處理有助于延緩密植夏玉米群體葉片的衰老，實現6%—8%的產量增益[14]。關鍵技術的集成與優化可進一步提升玉米籽粒產量與綜合效率，其增產增效主要歸因于花后葉片光捕獲能力的提高[15]，以及群體光、溫、水、肥等資源效率協同優化的結果[16]。隨種植密度的增加，栽培措施與基因型的互作效益顯著提高，這也是未來玉米高產高效栽培模式的關鍵[17]。【本研究切入點】關于密植、深松、寬窄行等單向措施或兩項措施互作對玉米群體生長影響的研究已有較多報道，但多項栽培措施組配的綜合栽培模式對產量的調控作用尚不明確，以及各栽培措施對春玉米群體產量和耐密性調控的交互效應及其對產量貢獻率的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】明確密植、寬窄行、化控及深松等關鍵栽培措施及其互作對春玉米群體產量的調控作用，確定不同栽培模式調控下玉米群體的耐密性和資源利用效率，以期為春玉米密植高產穩產提供理論依據與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

本試驗于2013—2014年在遼寧省鐵嶺市鐵嶺縣小南鎮沈陽農業大學研究基地（42°49′N，124°16′E）進行，該試驗站位于遼寧省北部，是東北春玉米區的主產區之一，屬中溫帶大陸性季風氣候。20年間生長季（5—10月）平均≥10℃積溫達3 197℃，日均溫21℃，平均降雨總量543 mm，其中，2013年降水745 mm，屬于為正常年份；2014年降水497 mm，屬于為少雨年份（圖1）。供試土壤為棕壤，0—20 cm平均有機質含量19.66 g·kg-1、全氮含量1.12 g·kg-1、堿解氮含量132.8 mg·kg-1、速效磷含量33.26 mg·kg-1、速效鉀含量161.5 mg·kg-1。

圖1 鐵嶺試驗站2013、2014年及1992—2012年生長季氣象數據

1.2 試驗設計

供試品種為耐密高產品種中單909，設置45 000、60 000、75 000、90 000和105 000株/hm25個密度。小區面積48.72 m2，3次重復。試驗采用裂裂區設計，主區為耕作方式，裂區為種植方式，裂裂區為化控劑處理。主區耕作方式為：（1）條深松耕作（S），運用條深松整地一體機春季滅茬深松35 cm；（2）常規旋耕耕作（R），運用旋耕整地一體機春季滅茬旋耕20 cm。裂區種植方式為：（1）寬窄行種植（W），80 cm+40 cm寬窄行種植，人工精量點播；（2）等行距種植（U），等行距60 cm單株種植，人工精量點播。裂裂區化控處理：（1）化控劑處理（C），于拔節期（6片展開葉）人工均勻葉面噴施濃度為200 mg·kg-1的乙矮合劑金得樂（ethylene-chlormequat- potassium，ECK）225 kg·hm-2；（2）清水對照（CK），于拔節期（6片展開葉）人工均勻葉面噴施清水225 kg·hm-2。播種前一次性側深施純氮（N）315.75 kg·hm-2，磷肥（P2O5）147.38 kg·hm-2，鉀肥（K2O）236.25 kg·hm-2（2013）和純氮（N）275 kg·hm-2，磷肥（P2O5）140 kg·hm-2，鉀肥（K2O）230 kg·hm-2（2014）。2013年5月10日和2014年4月26日播種，于3片展開葉時間定苗，2013和2014年分別于10月3日和10月4日收獲，其他管理同當地生產田且無灌溉。

1.3 測定項目及方法

氣象數據（5月1日至9月30日）：日降雨量（accumulated precipitation；mm）、日平均氣溫（mean air temperature；℃）及日照時數（accumulated sunshine hours；h）等氣象數據下載自中國中央氣象站數據庫（http://www.cma.gov.cn）。光能輻射（the solar radiation；MJ·m-2）根據公式（1）計算[18-20]。

Q = Q0(a＋b×S/S0) （1）

式中，Q是總的太陽輻射，Q0是大氣太陽輻射，S是實際日照時數，S0是可能日照時數，S/S0是日照時數比例，參數a和b分別取值0.248和0.752。

籽粒產量及產量構成：小區中央6行全部采收，測定小區總株數，總穗數，鮮重，各小區按平均10穗重選取10個果穗進行室內考種（3次重復），脫粒測定籽粒重和含水量。籽粒產量為含水量14%時的產量（GY）。

以作物產量（GY）為衡量指標，計算有效積溫利用效率（growth degree days use efficiency，GUE；g·m-2·℃·d）、光輻射利用效率（solar radiation use efficiency，RUE；g·MJ-1）、降水利用效率（precipitation use efficiency，PUE；g·m-2·mm）和氮肥偏生產力（nitrogen partial factor productivity，PFPN；kg·kg-1）。

GUE= GY/GDD （2）

RUE= GY/Qa （3）

PUE= GY/P （4）

PFPN= GY/N （5）

式中，GDD是全生育期總積溫，Qa是全生育期太陽輻射總量，P是全生育期降雨總量，N為施氮量。

1.4 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2013 數據記錄與整理，統計 分析軟件SPSS17.0和SAS進行方差分析、相關分析、線性逐步回歸分析，處理之間采用新復極差法（Duncan’s；＜0.05）進行比較分析，曲線專家（Curve expert1.3）方程擬合，軟件Sigma Plot 12.0作圖。

2 結果

2.1 栽培措施對產量及產量構成的調控效應

相比傳統旋耕等行距種植（RU）籽粒產量，低密度（4.5萬株/hm2）下栽培措施產量增益兩年間存在顯著差異，2013年（正常年份）除旋耕寬窄行種植（RW）、深松等行距種植化控（SUC）和深松寬窄行種植化控處理（SWC）差異不顯著外，深松等行距種植（SU）、旋耕等行距種植化控（RUC）、深松寬窄行種植（SW）、以及旋耕寬窄行化控（RWC）處理群體籽粒產量均顯著低于RU處理。而2014年（少雨年份）除SW處理產量低于RU處理外，其他處理下產量均高于RU，但只有SU和SWC處理產量提高達到顯著水平（表1）。

隨著種植密度提升，產量增益呈增加的趨勢，表現為多項措施互作效益高于單項措施增產效益；RU處理9萬株/hm2種植密度產量最高；少雨年份，深松耕作處理表現出更大的產量增益；當種植密度為10.5萬株/hm2，栽培技術組合的產量增益均可達到10%以上，其中SWC處理在10.5萬株/hm2時平均產量增益達23.14%（表1）。

2.2 栽培措施對產量調控的互作方差分析

產量及產量構成的方差交互分析，除少雨年份（2014年）的深松與化控和密度（S×C×D）對產量調控的交互效應沒有達到顯著水平外，其他栽培措施及栽培措施組合與種植密度間均存在著廣泛的互作效應，產量增益來自于栽培技術與密度互作下穗粒數、粒重不同程度的增加。栽培措施及措施間的互作對產量的調控主要通過調控穗粒數實現，但正常年份（2013年）C、S×C和少雨年份（2014年）的S×D、S×W×D和S×W×C×D則主要體現在對百粒重的顯著調控效應上（表2）。

2.3 栽培技術對產量調控的通徑和因子分析

措施組合旋耕寬窄行種植化控處理（RWC）中，兩年化控（C）均表現為極顯著的正作用（＜0.01），寬窄行（W）則表現為負的直接作用，同時密度（D）和寬窄行（W）通過化控（C）有較大的正的間接作用，正常年份（2013年）間接通徑系數分別為1.02和1.35，少雨年份（2014年）則分別為0.49和0.55。產量增益主要來自化控的直接作用及寬窄行與化控的間接互作效應。

表1 不同栽培措施下春玉米產量及產量構成

RU，旋耕等行距（傳統栽培）；RUC，旋耕等行距化控；RW，旋耕寬窄行種植；SU，深松等行距種植；RWC，旋耕寬窄行化控；SUC，深松等行距化控；SW，深松寬窄行種植；SWC，深松寬窄行化控。小寫字母表示處理間均值差異顯著（＜0.05）。下同

RU, rotary uniform rows planting (traditional cultivation); RUC, rotary uniform rows planting and chemical regulator; RW, rotary wide-narrow rows planting; SU, subsoiling uniform rows planting; RWC, rotary wide-narrow rows planting and chemical regulator; SUC, subsoiling uniform rows planting and chemical regulator; SW, subsoiling wide-narrow rows planting; SWC, subsoiling wide-narrow rows planting and chemical regulator. Different lowercase letters are significant differences at the 0.05 level, respectively. The same as below

表2 不同栽培措施對產量調控的互作效應

D，增密；C，化控；W，寬窄行；S，深松。ns，表示差異不顯著；*，表示在0.05水平差異顯著；**，表示在0.01水平差異顯著。下同

D, density; C, chemical regulator; W, wide-narrow rows planting; S, subsoiling. ns, not significant; *, significant at the 0.05 level; **, significant at the 0.01 level. The same as below

措施組合深松寬窄行種植處理（SW）中，密度（D）正常年份（2013年）表現為顯著的負直接作用，少雨年份（2014年）則為正的直接作用，寬窄行（W）對產量表現為正的直接作用；但正常年份（2013年）密度（D）和寬窄行（W）通過深松（S）表現出相對較大的間接作用（通徑系數分別為1.07和1.18），少雨年份（2014年）寬窄行（W）通過密度（D）和密度（D）通過寬窄行（W）對產量表現出較大的間接作用（通徑系數分別為0.52和0.42）。產量增益正常年份（2013年）主要來自寬窄行（W）和密度（D）與深松間（S）的交互作用；少雨年份（2014年）則主要來自密度（D）與寬窄行（W）的間接交互作用。

措施組合深松等行距化控處理（SUC）中，正常年份（2013年）的化控（C），少雨年份（2014年）的密度（D）對產量表現出顯著的正直接作用（＜0.05），深松（S）正常年份（2013年）對產量起到負的直接作用，少雨年份（2014年）則表現為正的直接作用。但密度（D）和深松（S）通過化控（C）對產量有較大的正向的間接作用，正常年份（2013年）間接通徑系數分別為1.00和1.35，少雨年份（2014年）則分別為0.33和0.30，同時化控（C）通過密度（D）對產量也表現出較大的間接作用（間接通徑系數為0.40）。產量增益正常年份（2013年）主要來自深松（S）與化控（C）間的交互作用和化控（C）的直接作用；少雨年份（2014年）則主要來自化控（C）的直接作用及密度（D）與化控（C）的間接互作效應。

措施組合深松寬窄行種植化控處理（SWC）中，化控（C）兩年均對產量都表現出極顯著的正作用（＜0.01），寬窄行（W）則表現出負的直接作用。但深松（S）、密度（D）和寬窄行（W）通過化控（C）對產量有較大的正的間接作用，正常年份（2013年）間接通徑系數分別為1.63、2.15和2.18，少雨年份（2014年）則分別為0.76、0.84和0.69；然而正常年份（2013年）密度（D）、寬窄行（W）和化控（C）通過深松（S）則表現出較大的負間接作用。產量增益正常年份（2013年）主要來自深松（S）、密度（D）和寬窄行（W）與化控（C）間的交互作用以及化控（C）的直接作用；少雨年份（2014年）主要來自于化控（C）的直接作用及密度（D）和寬窄行（W）與化控（C）的間接互作效應（表3）。

1) 如圖6所示，在加載前期，3條骨架曲線基本吻合，說明此時構件處于彈性階段，改變軸壓比對骨架曲線彈性階段無明顯影響.隨著變形的增大，3條骨架曲線開始分離，軸壓比越大的構件承受的扭矩越大，說軸壓比對鋼骨混凝土構件彈塑性階段的承載力影響較大.隨著荷載的繼續增加，軸壓比越大的構件骨架曲線達到最大值之后下降段越陡，軸壓比越小，下降段越平緩，說明軸壓比越大的構件剛度退化得越快，其塑性變形能力降低得也就越明顯.

2.4 栽培措施對春玉米群體耐密性的調控

通過產量對種植密度回歸計算其理論最適密度，正常年份（2013年）旋耕等行距（傳統栽培；RU）種植密度為7.46萬株/hm2。相較于RU處理，多措施互作處理（SWC），理論最適密度最高（14.41萬株/hm2），可增密6.95萬株/hm2；雙項措施互作（SW、WC和SUC）理論最適密度分別為12.12、9.03和8.27萬株/hm2，相對RU增密4.66、1.57和0.81萬株/hm2，高于單措施處理；單措施處理RUC、RW和SU，理論最適種植密度分別為8.11、7.83和7.80萬株/hm2，相對RU增密0.65、0.37和0.34萬株/hm2。而少雨年份（2014年）RU處理最適密度為8.75萬株/hm2，處理間差異與正常年份（2013年）一致，但增幅略有降低，單項措施（除SU處理外）相較RU可增密0.18—1.7萬株/hm2，雙項措施互作增密0.06—1.9萬株/hm2。多措施互作相比RU處理仍然增密最多，達到5.59萬株/hm2（圖2）。

2.5 綜合栽培措施對春玉米群體籽粒產量的調控

不同年份條件下栽培措施的調節效應有差異，正常年份（2013年）低密度下栽培措施對群體產量存在負的調控效應，單項措施、雙項措施和多項措施較對照減產2.96%—5.21%；而高密度下調控效應顯著提高，多項措施高于雙項措施和單項措施，分別較對照（RU處理）平均增產31.27%、15.57%和7.96%；少雨年份（2014年）低密度下栽培措施對群體產量的調控效應為正，較對照增產0.54%—3.84%，高密度下，措施互作的調控效應的趨勢與正常年份相同，但低于正常年份，分別為15.02%、11.32%和5.65%（圖3）。密植群體中多項栽培措施的互作存在著顯著的優勢，從而體現了密植高產下關鍵栽培調控措施的重要性。

A和I，傳統栽培（旋耕等行距；RU）；B和J，旋耕等行距化控（RUC）；C和K，旋耕寬窄行種植（RW）；D和L，深松等行距種植（SU）；E和M，旋耕寬窄行化控（RWC）；F和N，深松等行距化控（SUC）；G和O，深松寬窄行種植（SW）；H和P，深松寬窄行化控（SWC）。A—H為2013年處理，I—P為2014年處理

表3 綜合栽培措施組合內栽培措施的通徑與因子分析

A和C為低密度（4.5萬株/hm2）；B和D為高密度（10.5萬株/hm2）。A和B為2013年產量；C和D為2014年產量

2.6 栽培措施調控下玉米密植群體的資源利用

探討不同栽培措施及措施互作對玉米群體不同資源利用效率的調控效應，相關分析結果表明，除處理密度（D）、寬窄行種植（W）、深松寬窄行種植（SW）和深松寬窄行種植化控（SWC）處理的產量與降水利用效率（PUE）相關性不顯著外，其他各處理產量均與資源利用效率有顯著的相關性，且除光輻射量利用率（RUE）與PUE，密度（D）和寬窄行（W）處理RUE與氮肥偏生產率（PFPN）間無顯著的相關性外，各資源利用率間也存在著顯著相關性；資源利用效率對產量的逐步回歸結果表明，除寬窄行（W）和深松化控（SC）處理外，各栽培措施及措施互作組合均通過RUE及其分別與有效積溫利用率（GUE）和PFPN的協作調控產量；其中處理密度（D）、化控（C）和深松寬窄行種植（SW）主要通過調控RUE和PFPN調控產量；處理深松（S）、寬窄行種植化控（WC）和深松寬窄行種植化控（SWC）通過改變RUE和GUE調控產量；處理寬窄行（W）和深松化控（SC）則分別通過RUE和PUE，GUE和PFPN調控產量（表4）。

表4 不同栽培措施下群體主要資源利用效率因子分析

PUE：降水利用率；RUE：光輻射量利用率；GUE：有效積溫利用率；PFPN：氮肥偏生產率；D，增密；C，化控；W，寬窄行；S，深松；WC，寬窄行+化控；SC，深松+化控；SW，深松+寬窄行；SWC，深松+寬窄行+化控

PUE: Precipitation use efficiency; RUE: Solar radiation use efficiency; GUE: Growth degree days use efficiency; PFPN: Nitrogen partial factor productivity; D, density; C, chemical regulator; W, wide-narrow rows planting; S, subsoiling; WC, wide-narrow rows planting and chemical regulator; SC, subsoiling and chemical regulator; SW, subsoiling and wide-narrow rows; SWC, subsoiling and wide-narrow rows and chemical regulator

3 討論

玉米通過增加的植株數量補償下降的單株產量，最終實現群體產量的提升，在很多研究中已經得到共識[5, 21-22]。采用適宜的栽培措施改良群體結構，提高群體的容納量和抗逆性已成為目前玉米高產高效的主要途徑[23-24]；同時研究認為優化栽培產量潛力的體現與環境條件的適應存有密切關系，構建高產群體應弱化群體內競爭，提高群體環境的適應性[25]。東北地區降雨量年際間波動較大，且受大陸性季風氣候影響，階段性干旱、澇害和風險生育后期發生機率高于生育前期[26]。本研究表明，栽培措施及其與密度之間存在著普遍而顯著的交互效應，同時對產量構成因素也存在著交互的調控效應，其主要通過調控穗粒數實現（表2）。低密度正常年份（2013年）栽培措施對產量并不存在正向的調控效應，而少雨年份（2014年）栽培措施及措施組合均表現出產量增益（表1），表明寬窄行、化控以及深松均為抗逆境緩解措施，隨著密度脅迫加重，栽培措施及其互作的產量增益顯著增加，且多項措施組合正常年份產量增益一直大于雙項和單項措施，而少雨年份中等密度下產量增益與單項措施和雙項措施差異不顯著，但種植密度10.5萬株/hm2均達到最大值（表1，圖3）。

玉米密植群體內單株間的相互競爭不可避免的被強化[27]，植株傾向于更高的株高、更細的莖稈以爭奪更多的光能輻射，這往往導致能量與營養的分散，從而限制產量的提高[28]，群體產量的提高與資源的高效利用密不可分[16]。寬窄行作為經典的冠層優化栽培技術[29]，通過增加行間距優化玉米群體冠層結構，提高群體的通風、透光性，中下層葉片的光合性能[30-32]提升密植群體的光能利用效率[33]；化控為經典的強化抗逆的栽培技術[34]，主要通過縮短莖稈節間長度，降低株高，同時提高植株對氮素的利用效率，產量提高顯著[35]。本研究在措施互作對產量調控的基礎上，進一步分析了不同組合內各措施的交互效應及其貢獻率，化控在栽培組合中主要表現為顯著的直接作用（貢獻率27%—41%），寬窄行在組合SW中表現為顯著的正向直接作用，而在組合RWC和SWC中其直接作用系數為負，說明該技術與其他措施組配的時候存在較大選擇性。同時由于常年的不合理耕作，目前東北春玉米區平均耕層僅為15.1 cm，夯實土壤嚴重限制了根系對深層土壤水分養分的吸收[36]。深松為經典的耕層優化栽培技術[37]，可有效打破犁底層顯著提高土壤耕層厚度[38]，促進玉米地下部生長發育，提高肥料的利用效率和水分利用效率[39-41]，間接作用于籽粒產量[42]。本研究證實，深松在不同栽培模式中主要以間接作用為主（貢獻率24%—37%），通過化控對產量的間接作用系數較大，這可能還是由于深松主要改變土壤耕層結構，通過改善根系的生長，間接作用于冠層及產量（表3）。

作為東北春玉米雨養農業區，玉米密植的過程中一定要輔以必要的栽培技術措施，因此建議改傳統的旋耕為深松耕，提高土壤對自然降水的蓄含能力，同時葉面噴施化學調控劑，提高群體抗逆性保證穩產，如果技術條件允許以寬窄行模式種植，其種植密度和產量大幅度增加，可以有效保證春玉米密植群體的穩產性。

4 結論

無論正常降雨年份還是少雨年份綜合栽培模式中化控處理（C）對產量的直接通徑系數均達到顯著水平，寬窄行（W）對產量的直接通徑系數組合間存在著正負的明顯差異，而深松（S）對產量的調控則以間接作用為主（間接通徑系數較大）；密植條件下多項措施互作產量增益顯著高于雙項措施和單項措施，其產量的增加主要是由于群體耐密性的提高。多項措施互作模式深松寬窄行種植化控處理（SWC）產量增益最大，較傳統模式最高產量，仍可提高密度6.27萬株/hm2，實現產量增益11.91%，其產量增益主要是由于綜合栽培措施對春玉米耐密性的優化及密植群體資源效率的提升。

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（責任編輯 楊鑫浩）

Effect of Cultivation Measures and Their Interactions on Grain Yield and Density Resistance of Spring Maize

Piao Lin1,2, Ren Hong3, ZHaN Ming2, Cao CouGui2, Qi Hua3, Zhao Ming1,2, LI CongFeng1

(1Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Ministry of Agriculture, Beijing 100081;2College of Plant Science & Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070;3College of Agronomy, Shenyang Agriculture University, Shenyang 110866)

【Objective】The purpose of this study was to investigate the regulating effect of cultivation measures and their interactions on grain yield and density resistance of spring maize hybrids, and its contribution to increase of grain yield.【Method】Maize cultivar “Zhongdan 909” was used as experimental materials in 2013 and 2014, which exhibited high yield in the high plant population. From 45 000 plants/hm2to 10 5000 plants/hm2, five plant population treatments were designed. Subsoiling (S), wide-narrow planting (W) and chemical regulator (C) as cultivation measures, and composed different cultivation modes by split-split-plot design. Path analysis, factor regression and ANOVA analysis of different cultivation modes based on the yield, and using stepwise regression to analyze the efficiency of resource utilization factors under different cultivation modes, combined with the meteorological data. 【Result】The chemical regulator (C) had a significantly positive effect on yield in the integrated measures mode (contribution rate, 27%-41%), which the effect rests with the plant density increasing by 11 700 plants/hm2under only chemical regulator treatment; wide-narrow planting (W) showed obvious different effects among the treatments. However, the effect of subsoiling (S) on yield displayed priority to indirect effect (contribution rate, 24%-37%), nevertheless, subsoiling plus wide-narrow planting compared with tradition mode (RU) could increase yield by 11.28%. The yield improvement of multiple measures interaction was much higher than those of double measures interaction and a single measure. Compared with traditional mode, multiple measures, double measures and a single measure increased yield by 31.27%, 15.57% and 7.96%, respectively, in a normal year (2013); and increase yield by 15.02%, 11.32% and 5.65%, respectively, in a drought year (2014). The yield increasing was mainly due to the increased population density, and coordinated regulation among radiation use efficiency (RUE), growth degree days use efficiency (GUE) and nitrogen partial factor productivity, then achieved the high yield and high efficiency under integrated measures. 【Conclusion】The yield improvement of multiple measure interaction mode (SWC) was the highest, compared to the traditional mode, the multiple measures could increase plant density by 62 700 plants/hm2and obtain yield improvement by 11.91%, which the improvement was mainly attributed to the optimized population density under multiple measures interaction and regulating effect from integrated measures on resources utilization efficiency of intensive spring maize.

spring maize; cultivation measures; interaction effect; yield; plant density resistance

2016-12-07；

2017-04-17

“十三五”國家重點研發計劃（2016YFD0300103）、國家現代農業產業技術體系專項（CARS-02）、中國農業科學院基本科研業務費專項（1610092016105）

李從鋒，E-mail：licongfeng2008@sina.com。通信作者趙明，E-mail：zhaomingcau@163.net

聯系方式：樸琳，E-mail：piaolin_007@163.com。