高密度條件下不同寬窄行比例對旱地春玉米光合特性及產(chǎn)量的影響

曹晉軍　劉永忠　李萬星

摘要：在9萬株/hm2的種植密度條件下，研究了平均行距50 cm，寬窄行比例為1 ∶1、15 ∶1、2 ∶1、25 ∶1、3 ∶1的5個處理對鄭單958在旱地春播情況下產(chǎn)量和群體光合特性的影響。結(jié)果表明，寬窄行25 ∶[KG-3]1的處理，穗位葉SPAD值、凈光合速率、葉面積指數(shù)（LAI）、單株干物質(zhì)積累量、籽粒產(chǎn)量均為最高?！? ∶1”和“25 ∶1”處理之間產(chǎn)量無顯著性差異，2年平均產(chǎn)量為10 5392 kg/hm2和10 7477 kg/hm2分別較“3 ∶1”處理高105%和127%，較“1 ∶[KG-3]1”處理高68%和89%，較“15 ∶1”處理高14%和34%。試驗結(jié)果表明，高密度條件下山西省旱地春玉米最佳種植行距為“714 cm+286 cm”和“667 cm+333 cm”。

關(guān)鍵詞：玉米；高密度；寬窄行；產(chǎn)量

中圖分類號： S51304文獻標(biāo)志碼：

文章編號：1002-1302（2017）16-0057-03

收稿日期：2017-01-18

基金項目：山西省重點研發(fā)計劃（編號：201603D221035-3）。

作者簡介：曹晉軍（1981—），男，山西平順人，碩士，助理研究員，主要從事玉米栽培研究及推廣工作。E-mail：gzscaj@163com。

通信作者：劉永忠，研究員，主要從事大豆育種、玉米栽培研究及推廣工作。Tel：（0355）2204235；E-mail：kblyz@163com。

株行距配置對于調(diào)節(jié)群體結(jié)構(gòu)具有重要作用，合理的行距配置能夠改善冠層內(nèi)的微環(huán)境，同時較好地協(xié)調(diào)微氣象因子與玉米產(chǎn)量的關(guān)系。楊利華等認(rèn)為，較高密度條件下縮小行距提高了株高的整齊度和百粒質(zhì)量，有利于籽粒產(chǎn)量的提高；王宏庭等認(rèn)為，等行距配置下的玉米群體產(chǎn)量高于寬窄行配置[3]；楊吉順等則認(rèn)為，高密度條件下寬窄行較等行距增產(chǎn)顯著[4]?？梢姡P(guān)于株行距配比的研究很多且得出的結(jié)論存在較大差異，但是旱地春玉米在較小的平均行距和高密度種植條件下，如何確定合理的寬行和窄行比例的研究少有報道。為此，本試驗研究了鄭單958在9萬株/hm2高密度[5]、平均行距50 cm的條件下，不同寬行和窄行配比的光合特性及產(chǎn)量性狀，以期獲得高密度條件下春玉米最佳的寬窄行配比。

1材料與方法

11試驗地及氣象條件

2015—2016年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所試驗田進行。試驗田為壤土，0～40 cm耕層內(nèi)的2年平均有機質(zhì)含量207 g/kg，平均全氮含量127 g/kg，平均堿解氮含量為5349 mg/kg，平均速效磷含量為1492 mg/kg，平均速效鉀含量為20365 mg/kg。2015年玉米生育期內(nèi)降水量為 2789 mm，2016年生育期降水量為4824 mm，2年試驗均無灌溉。

[HTK]12試驗設(shè)計[HT]

玉米供試品種為鄭單958，種植密度為90萬株/hm2。

采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，5個處理，3次重復(fù)。處理分別為：KH1，寬窄行1 ∶[KG-3]1（50 cm+50 cm）；KH2，寬窄行15 ∶[KG-3]1（60 cm+40 cm）；KH3，寬窄行2 ∶[KG-3]1（667cm+333 cm）；KH4，寬窄行25 ∶[KG-3]1（714 cm+286 cm）；KH5，寬窄行3 ∶[KG-3]1（75 cm+25 cm）。每處理寬10 m，行長55 m。2016年試驗只進行考種和產(chǎn)量統(tǒng)計。

13測定項目

131穗位葉葉綠素含量

SPAD值測定：采用SPAD-502型葉綠素測定儀（Konica Minolta，日本）分別于玉米植株開花、灌漿、乳熟、蠟熟以及完全成熟期連續(xù)測定穗位葉SPAD值，每處理測5 株，計算各處理SPAD值。

132穗位葉凈光合速率

用CIRAS-2便攜式光合測定儀（PP Systems，美國）分別于開花期、灌漿期、乳熟期、蠟熟期、完熟期的晴天10：00—12：00時進行測定。光照度、CO2濃度和葉溫分別控制在 1 200 μmol/（m2·s）、 400 μmol/mol[LM]和30 ℃。每次測定3張葉，取中部的相同部位，計算平均值。

133葉面積指數(shù)（LAI）

測定時選取生長一致且葉片完好的植株掛牌標(biāo)記，重復(fù) 3株。分別于苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、開花期、灌漿期及成熟期測定。

134單株干物質(zhì)質(zhì)量

挑選生長一致、葉片完好的植株分別于苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、開花期、灌漿期及成熟期測定單株干物質(zhì)質(zhì)量。測定方法：105 ℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)殺青 30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量，重復(fù) 3次。

135收獲后考種，記錄穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量。每小區(qū)收2行計產(chǎn)。

14數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用DPS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析和差異顯著性比較。

2結(jié)果與分析

21不同寬窄行比對穗位葉葉綠素SPAD值的影響

由圖1可見，穗位葉SPAD值均隨著生育期進程呈單峰曲線變化：灌漿時SPAD值達(dá)到最大，完熟期SPAD值降至最小。不同處理，隨著寬窄行比增大，葉綠素SPAD值逐漸增加，當(dāng)寬行和窄行比例為25 ∶1時，SPAD值升至最高，寬窄行比為3 ∶1時降至最低。在完熟期寬窄行比25 ∶1的處理SPAD值328，較寬窄行比為3 ∶1的處理高176%。

22不同寬窄行比對穗位葉凈光合速率的影響

由圖2可見，各處理玉米穗位葉凈光合速率值均隨著生育期的進程呈單峰曲線變動：灌漿期凈光合速率達(dá)到最大，完熟期凈光合速率降至最小。不同處理，隨著寬窄行比增大，穗位葉凈光合速率隨之增加，當(dāng)寬行和窄行比為25 ∶1時，凈光合速率升至最高，寬窄行比3 ∶1時降至最低。在灌漿期寬窄行比25 ∶1的處理穗位葉凈光合速率達(dá)到 2944 μmol/（m2·s），較寬窄行比為1 ∶1、3 ∶1處理的凈光合速率提高95%、103%。在完熟期寬窄行比為25 ∶[KG-3]1的處理穗位葉凈光合速率較寬窄行比為1 ∶1、3 ∶1處理的凈光合速率提高94%、28%。由此可見，在高密度條件下適當(dāng)?shù)膶捳斜雀欣趦艄夂纤俾矢咧党掷m(xù)期的延長。

23不同寬窄行比對葉面積指數(shù)的影響

由圖3可見，各處理LAI隨著生育進程的推進表現(xiàn)出一致趨勢，即隨著生育時期的推移呈現(xiàn)單峰變化，開花吐絲期達(dá)到高峰，之后開始下降。不同處理，隨著寬窄行比增大，葉面積指數(shù)隨之增加，當(dāng)寬窄行比為25 ∶1時，葉面積指數(shù)升至最高，寬窄行比為3 ∶1時降至最低。在開花期寬窄行比為25 ∶1時LAI較寬窄行比為1 ∶1、3 ∶1的處理增加116%、156%。因此在高密種植條件下，適宜的寬窄行比有利于葉面積指數(shù)的提高。

24不同寬窄行比對單株干物質(zhì)積累量的影響

由圖4可見，生育期內(nèi)各處理單株干物質(zhì)積累均表現(xiàn)出先慢后快的趨勢。在苗期和拔節(jié)期，不同處理的單株干物質(zhì)質(zhì)量無明顯變化規(guī)律，在大喇叭口期后隨著寬窄行比的增加單株干物質(zhì)積累呈現(xiàn)先增加再減少的趨勢，在寬窄行比為 25 ∶[KG-3]1 時單株干物質(zhì)積累達(dá)到最高，寬窄行比為3 ∶1時干物質(zhì)積累最低。在成熟期寬窄行比為25 ∶1的處理平均單株干物質(zhì)質(zhì)量較寬窄行比為1 ∶[KG-3]1、3 ∶1的處理增加193%、252%。由此可見，在高密度條件下適宜的寬窄行比更有利于干物質(zhì)的積累。

25不同配比對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

由表1可見，籽粒產(chǎn)量隨著寬窄行比例增大，呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，當(dāng)寬行和窄行比為25 ∶1時，產(chǎn)量最高，寬窄行比例為3 ∶1時產(chǎn)量最低。2年的試驗結(jié)果類似，其中2015年KH2、KH3、KH4處理產(chǎn)量與KH1、KH5處理之間有顯著性[CM）]

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在005水平上差異顯著。

差異；2016年KH3、KH4處理與KH5處理之間有顯著性差異。KH3和KH4處理2年平均產(chǎn)量為10 5392kg/hm2和10 7477 kg/hm2，分別較KH5處理高105%和127%，較KH1處理高68%和89%，較KH2處理高14%和34%。由此可見，在高密度條件平均行距為50 cm情況下，寬窄行比為2 ∶1和25 ∶1時產(chǎn)量最高。

3結(jié)論與討論

穗位葉是玉米籽粒產(chǎn)量的主要來源，葉綠素是植株葉片進行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，SPAD值可以反映葉片中葉綠素相對含量，同密度下寬窄行配置下葉綠素含量高于等行距配置。本研究表明，隨著寬窄行比例的擴大，穗位葉SPAD值也隨之增加，在寬窄行比為25 ∶[KG-3]1升至最高，然后急劇下降，因此適宜的寬窄行比例更有利于穗位葉SPAD值的持續(xù)。劉鐵東等研究認(rèn)為寬窄行處理穗位葉的凈光合速率要明顯高于等行距處理，尤其在高密度栽培中，表現(xiàn)得更為突出。本試驗表明，在高密度條件下寬行與窄行比為2 ∶[KG-3]1和25 ∶[KG-3]1的處理穗位葉凈光合速率較高，寬窄行比繼續(xù)擴大穗位葉凈光合速率在灌漿后期的下降尤為明顯。葉面積指數(shù)（LAI）是衡量玉米產(chǎn)量及生長發(fā)育狀況的一個重要指標(biāo)，寬窄行種植在生育后期葉面積指數(shù)降低慢[8]。本研究得出類似結(jié)論，在高密度條件下，寬窄行比為25 ∶1與2 ∶1的處理，更有利于葉面積指數(shù)高峰值的保持。

干物質(zhì)是籽粒產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，是增加玉米產(chǎn)量的根本途徑[9-11]。寬窄行種植模式能有效提高干物質(zhì)積累量，為提高產(chǎn)量奠定物質(zhì)基礎(chǔ)[12]。本試驗表明，在高密度種植條件下，寬窄行比為25 1與2 ∶1的處理，較好地調(diào)節(jié)了個體與群體之間的矛盾，更有利于植株干物質(zhì)的積累。在種植密度較大的條件下，采用適宜的寬窄行種植可以顯著增加穗長、千粒質(zhì)量等農(nóng)藝性狀指標(biāo)，較等行種植顯著增產(chǎn)[13-15]。本研究結(jié)果表明，在高密度條件平均行距為50 cm情況下，寬行和窄行的比為25 ∶1的配置產(chǎn)量最高、2 ∶1的配置產(chǎn)量次之，但兩者之間無顯著性差異，3 ∶1配置處理產(chǎn)量最低。在本試驗條件下，產(chǎn)量最高的2個處理行距與株距之比為13～15，這也與國外學(xué)者有關(guān)玉米合理的行距是株距的15～2倍這一研究結(jié)論相吻合。

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