種植密度對(duì)玉米耐密性狀的影響

宮 帥，張中東，郭正宇

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州 034000)

隨著近幾年農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)我國(guó)玉米種植結(jié)構(gòu)和區(qū)域分布提出了指導(dǎo)意見(jiàn)，要求至2020年在鐮刀彎地區(qū)減少玉米種植面積約333.33萬(wàn)hm2以上[1]，在玉米需求量沒(méi)有減少的情況下，土地面積大幅減少，因此提高玉米單產(chǎn)是保證在有限的土地資源上最大限度提高產(chǎn)值最有效的辦法，而增加種植密度是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)的重要調(diào)控措施之一。在玉米栽培過(guò)程中，玉米種植密度是影響玉米植株性狀和產(chǎn)量的主要因素，前人的研究主要集中在如何提高玉米單產(chǎn)[2-4]。鄭單958是耐密型玉米的代表[5]，華美1號(hào)是忻州地區(qū)普遍種植的較耐密的品種之一，因此筆者以鄭單958和華美1號(hào)作為試驗(yàn)材料，筆者研究了種植密度對(duì)植株冠層透光率、穗位葉夾角、穗位葉片厚度和葉綠素含量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，并對(duì)玉米主要形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析，旨在篩選出這2個(gè)品種在忻州地區(qū)的適宜種植密度，并為耐密型玉米品種的選育提供方向。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)在山西農(nóng)科院玉米研究所試驗(yàn)田進(jìn)行，該試驗(yàn)田位于忻府區(qū)小檀村，土壤為黏土，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量8.3 mg/kg，速效氮44.0 mg/kg，速效磷12.5 mg/kg，速效鉀130.6 mg/kg。

1.2試驗(yàn)材料試驗(yàn)以鄭單958和華美1號(hào)為研究材料。華美1號(hào)小株小穗、株型緊湊，且穗上葉直立；鄭單958中株中穗、株型較緊湊，且穗上葉較直立。

1.3試驗(yàn)方法試驗(yàn)采用2因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，密度為主處理，品種為副處理。種植密度從1.5萬(wàn)株/hm2起增至18萬(wàn)株/hm2，以1.5萬(wàn)株為梯度，共設(shè)置12個(gè)處理，每個(gè)處理小區(qū)10行，行長(zhǎng)6 m，小區(qū)面積36 m2，采用50 cm+70 cm寬窄行種植。播種采用電子精量播種機(jī)，全田出苗率超過(guò)95%，實(shí)際密度基本接近設(shè)計(jì)密度。播前基施復(fù)合肥(氮磷鉀成分15-15-15)，包括112.5 kg /hm2N、112.5 kg/hm2P2O5、112.5 kg /hm2K2O；大喇叭口期追施純氮140 kg/hm2；按時(shí)灌溉，及時(shí)除草，防治病蟲(chóng)害，其他栽培管理措施同一般高產(chǎn)田。華美1號(hào)和鄭單958均于4月28日播種，生育期分別為128和139 d。

試驗(yàn)地為水澆地，每年種植前與拔節(jié)期各澆灌1次，有機(jī)肥撒施量為30 t/hm2，底肥為復(fù)合肥，撒施量750 kg/hm2。其他管理措施同大田。

1.4測(cè)定項(xiàng)目

1.4.1作物灌層透光系數(shù)。在吐絲期用灌層分析儀分別測(cè)定距離地面0、50、100、150 cm共4個(gè)高度的透光系數(shù)。

1.4.2植株形態(tài)特征。吐絲期每小區(qū)連續(xù)調(diào)查10株，分別測(cè)定株高、穗位高、莖粗、葉夾角和穗位葉的葉片厚度；灌漿中期各處理選取中間5株，測(cè)定各節(jié)間長(zhǎng)度。生理成熟期調(diào)查各處理的植株倒伏率。穗位系數(shù)=穗位高/株高；莖粗系數(shù)=莖粗/株高×100。

1.4.3測(cè)產(chǎn)考種。在生理成熟期，收獲每個(gè)小區(qū)中間6行，每2行1個(gè)重復(fù)，各選取10穗計(jì)算平均穗數(shù)，果穗數(shù)為該密度處理的收獲穗數(shù)，稱(chēng)取并記錄鮮果穗重，按平均穗重法取10個(gè)果穗，人工脫粒并分別稱(chēng)取籽粒重和穗軸重，計(jì)算出籽率，用谷物水分測(cè)定儀(PM-8188 型，凱特，日本)測(cè)定籽粒含水率，重復(fù)3次，取平均值。每個(gè)處理測(cè)定實(shí)收產(chǎn)量，重復(fù)3次，取其平均值并折算成14%含水量下的產(chǎn)量。計(jì)算公式為實(shí)收產(chǎn)量(kg/hm2)= 鮮穗重(kg/hm2)×出籽率(%)×[1-含水率(%)]÷(1-14%)。

1.5數(shù)據(jù)分析與處理采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Microsoft office軟件做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1不同高度植株的種植密度對(duì)灌層透光系數(shù)的影響由圖1可知，隨著種植密度的增大，鄭單958在不同高度灌層的透光率均降低。當(dāng)種植密度為4.5×104/hm4時(shí)，在距離地面50 cm以下灌層的透光系數(shù)基本為0，即種植密度繼續(xù)增大時(shí)，50 cm以下的透光性很差，下部葉片基本不能接受光照進(jìn)行光合作用；當(dāng)種植密度為7.5×104/hm4時(shí)，100 cm高度的灌層中透光系數(shù)僅為0.08，這時(shí)的葉片接受光照也很弱。華美1號(hào)種植密度在10.5×104/hm4時(shí)，50 cm處灌層透光系數(shù)可達(dá)到0.12，與鄭單958透光系數(shù)相差較大；在100 cm處當(dāng)種植密度為18.0×104/hm4時(shí)，透光系數(shù)達(dá)0.08，一般品種的穗位集中在100 cm處，當(dāng)100 cm處透光系數(shù)較大時(shí)，植株的光合性能基本不受影響，所以從灌層透光率來(lái)看，華美1號(hào)更適合高密種植。

注：A.華美1號(hào); B.鄭單958 Note: A.Huamei 1; B.Zhengdan 958圖1 不同高度植株的種植密度對(duì)玉米灌層透光系數(shù)的影響Fig.1 Effects of planting density at different plant heights on light transmittance coefficient of canopy

2.2種植密度對(duì)穗上和穗下部葉片葉夾角的影響從圖2可以看出，與華美1號(hào)相比，鄭單958穗上和穗下部葉片葉夾角都較小，說(shuō)明鄭單958株型緊湊、適合密植。穗上葉夾角和穗下葉夾角隨著密度增大變化很小，尤其是穗上葉夾角變化幅度很?。欢A美1號(hào)在低密度種植時(shí)，葉夾角都較大，但隨著種植密度增大，葉夾角由45°減小到了25°左右，因此隨著種植密度增大，華美1號(hào)自我調(diào)節(jié)的能力較強(qiáng)。

注：A.華美1號(hào); B.鄭單958 Note: A.Huamei 1; B.Zhengdan 958圖2 種植密度對(duì)玉米穗上和穗下部葉片葉夾角的影響Fig.2 Effects of planting density on leaf angle above and below ears

2.3種植密度對(duì)穗位葉厚度和葉綠素含量的影響植物葉片葉綠素含量是反映植物光合性能強(qiáng)弱的指標(biāo)。從圖3、4可以看出，植株穗位葉葉綠素含量和葉片厚度的變化趨勢(shì)基本一致，均隨著種植密度的增加而逐漸降低。在各個(gè)密度下，華美1號(hào)的葉片厚度和葉綠素含量均高于鄭單958。因此，理論上華美1號(hào)的光合性能優(yōu)于鄭單958。

2.4種植密度對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響由表1可知，2014年，當(dāng)種植密度為6.0×104/hm2時(shí)，鄭單958的產(chǎn)量最高；種植密度為18.0×104/hm2時(shí)，華美1號(hào)的產(chǎn)量最高。2015年，當(dāng)種植密度為7.5×104/hm2時(shí)，鄭單958的產(chǎn)量最高；種植密度為9.0×104/hm2時(shí)，華美1號(hào)的產(chǎn)量最高。隨著密度增加，華美1號(hào)產(chǎn)量下降較緩慢，而鄭單958的產(chǎn)量下降較快，造成兩年產(chǎn)量結(jié)果相差較大，這可能是由于2015年降水較少所致，但總體上華美1號(hào)更耐密。

2.5玉米主要形態(tài)指標(biāo)的相關(guān)性分析通常影響植株密植的因素是倒伏，有研究表明玉米的穗位高越高，玉米的重心越高，因此越容易倒伏[6]。莖粗對(duì)玉米產(chǎn)量有一定影響[7]，玉米莖節(jié)越粗，穗粒數(shù)和穗粒重明顯增加。胡昌浩等[8]對(duì)我國(guó)不同年代玉米品種的植株性狀更替研究指出，20世紀(jì)90年代品種植株株高和穗位變高，莖稈變粗，耐密性增強(qiáng)，抗倒伏能力增強(qiáng)，更具高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性。由表2可知，鄭單958株高與穗位高呈顯著正相關(guān)，華美1號(hào)株高與莖粗呈顯著正相關(guān)，因此在種植密度增大、株高增大的情況下，鄭單958穗位明顯增高，而華美1號(hào)的莖粗明顯增大。通常穗位以上各節(jié)間越長(zhǎng)，中上層葉片光照條件越好，越有利于葉片達(dá)到較高的光合活性[9-11]，鄭單958穗位上節(jié)間長(zhǎng)與株高呈極顯著正相關(guān)，華美1號(hào)的穗位下節(jié)間長(zhǎng)與株高呈極顯著正相關(guān)，這表明隨著種植密度的增大，玉米株高增高。通常穗位以上平均節(jié)間長(zhǎng)越長(zhǎng)，中上層葉片光照條件就越好，越有利于葉片達(dá)到較高的光合活性。由此可以看出，華美1號(hào)節(jié)間性狀表現(xiàn)較好，冠層結(jié)構(gòu)較優(yōu)。

圖3 種植密度對(duì)穗位葉葉綠素含量的影響Fig.3 Effects of planting density on chlorophyll content of ear leaf

圖4 種植密度對(duì)玉米穗位葉片厚度的影響Fig.4 Effects planting density on leaf thickness of corn ear leaf

品種Variety種植密度Planting density×104/hm2 2014年 The year 2014穗粒數(shù)Grain number per ear千粒重1 000-grain weight∥g有效穗數(shù)Effective ears×104/hm2產(chǎn)量Yieldt/hm22015年 The year 2015穗粒數(shù)Grain number per ear千粒重1 000-grain weight∥g有效穗數(shù)Effective ears×104/hm2產(chǎn)量Yieldt/hm2鄭單958 1.5562.3 b449.6 a3.61 h7.70 g565.1 a409.1 a3.50 h7.64 dZhengdan 9583.0616.0 a442.7 a5.23 g11.02 f573.5 a410.5 a6.25 g13.50 b4.5619.3 a462.2 a5.09 g12.51 bcde592.3 a419.3 a6.47 g14.95 ab6.0611.8 a446.3 a6.48 f13.69 a576.5 a412.2 a7.72 fg16.93 a7.5549.7 bc411.7 b7.45 f13.43 ab571.6 a393.7 ab8.11 f16.64 a9.0511.8 cd379.4 c8.70 e13.34 abc552.1 a372.6 bc8.83 ef16.87 a10.5467.1 ef365.8 cd10.14 d12.72 abcd496.2 b359.9 cd9.81 de16.34 a12.0490.3 de352.7 cd10.46 cd 12.26 cde474.1 b343.8 de10.86 cd15.40 ab13.5471.7 ef356.1 cd11.30 bc12.32 cde426.6 c310.9 f12.02 bc15.25 ab15.0451.6 ef354.1 cd11.67 b11.63 def386.4 c316.7 f12.88 b15.21 ab16.5434.0 f353.1 cd14.44 a11.02 f380.4 c320.9 ef13.07 b13.45 b18.0445.1 f341.9 d14.35 a11.60 ef327.5 d310.3 f14.61 a11.15 c華美1號(hào) 1.5709.1 a368.5 a3.01 i5.59 g618.2 c363.3 a2.94 i6.73 eHuamei 13.0728.0 a368.2 a3.52 i8.78 f667.8 bc369.3 a4.07 h10.07 d4.5690.1 a352.5 a5.00 h11.42 e753.4 a356.4 a4.87 h13.22 c6.0705.4 a327.5 b6.16 g13.00 cd687.3 b337.7 b6.68 g15.70 b7.5601.3 bc311.1 bc7.41 f14.10 bc622.3 c329.3 bc8.25 f17.02 ab9.0624.1 b313.0 b8.66 e14.74 ab543.2 d315.5 cd9.87 e17.08 a10.5597.5 bc314.9 b10.42 d15.83 a524.8 d305.5 de10.22 e16.84 ab12.0553.5 cd317.9 b11.71 c15.91 a440.4 e307.1 de11.93 d16.56 ab13.5510.2 de315.3 b12.45 bc15.05 ab369.5 fg292.5 e14.89 b16.35 ab15.0497.3 de314.9 b13.06 b14.21 bc391.0 ef298.4 e13.84 c16.19 ab16.5450.5 ef296.4 cd13.43 b12.66 de327.5 g296.7 e16.08 a15.95 ab18.0399.2 f287.7 d16.48 a12.58 de321.8 g298.6 e16.25 a15.83 ab

注：同列不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平差異顯著

Note: Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

3 結(jié)論

鄭單958和華美1號(hào)在山西種植較普遍，且相對(duì)較耐密。該試驗(yàn)研究了種植密度對(duì)植株冠層透光率、穗位葉夾角、穗位葉片厚度和葉綠素含量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，并對(duì)玉米主要形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果顯示，植株耐密性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①植株灌層透光率，尤其是下部結(jié)構(gòu)的透光率決定了植株的耐密性，植株下部透光率越大，植株越耐密。②隨著植株種植密度的增加，植株穗位葉與莖稈夾角減小幅度越大的植株更耐密。③穗位葉片厚度越大，葉綠素含量越高。④產(chǎn)量峰值出現(xiàn)的密度越大，玉米越適宜密植。⑤植株種植密度增大，株高變化幅度較小，且莖粗有一定程度增大，下部節(jié)間長(zhǎng)變化幅度小，上部節(jié)間長(zhǎng)較長(zhǎng)，該結(jié)構(gòu)更有利于植株抗倒和密植高產(chǎn)。

表2 玉米主要形態(tài)指標(biāo)的相關(guān)性分析

注：*和 **分別表示在0.05、0.01水平顯著、極顯著相關(guān)

Note: * and ** indicated significant and extremely significant correlations at 0.05 and 0.01 levels,respectively