種植密度對超甜玉米新品種主要農藝性狀和產量的影響

賀囡囡，韋桂旺，馮云敢，蒙云飛，韋愛娟

(廣西農業科學院玉米研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】超甜玉米是指含有bt或者sh2基因的甜玉米，具有甜香嫩脆和營養豐富等優點，深受各類消費者的青睞[1]。甜玉米產量和質量的高低，除了與品種自身的特征和特性有關之外，與種植密度也有著密切的關系[2]。而新品種的培育對提高甜玉米的產量和品質和糧食生產都有很大的推進作用。桂甜161和桂甜171是廣西農業科學院玉米研究所分別于2017 年6 月和2018 年5 月通過廣西壯族自治區審定的超甜玉米新品種，其中桂甜161籽粒黃色，具有甜度高，品質好和多抗等特點；桂甜171籽粒黃白，具有高產、優質和多抗等特點。通過研究不同種植密度對超甜玉米新品種桂甜161和桂甜171的產量及相關農藝性狀的影響，可為進一步大面積推廣新品種，提高農業的種植效益提供科學的依據。【前人研究進展】目前，國內外學者一致認為種植密度是影響玉米產量非常重要的因素之一[3]。高廣金等[4]通過研究密度和施肥方式對信甜501產量的影響，發現信甜501的產量隨種植密度的增加呈現先增后減的趨勢，而且禿尖長度增加，進而影響果穗的商品性狀。劉建勛[5]通過研究種植密度與吉林省3個主要玉米雜交種的平均產量的相關分析發現，3個玉米品種的產量和種植密度的相關性因品種不同而不同，玉米品種間的差異也是構成產量差異的重要因素。因此，選擇適宜的品種并結合品種自身的特點，輔以適宜的種植密度才會使玉米的產量達到最佳。目前我國鮮食玉米的種植密度多數為42 000～52 500株/hm2；其中泰系品種多數為42 000株/hm2，溫帶品種多數為52 500株/hm2。徐麗等[6]研究京科甜183和京科甜533的適宜種植密度時發現京科甜183和京科甜533的適宜種植密度分別是52 500株/hm2和 45 000～52 500株/hm2；蔣曉芳等[7]研究粵甜16號在四川地區推廣和規模化生產時的種植密度時發現，其綜合性狀、產量和商品外觀品質等在密度為48 000株/hm2左右表現較好。因此，在土地的利用面積逐漸減少的情況下，合理密植是提高鮮食玉米的單位面積產量的最有效的方法之一。【本研究切入點】目前，超甜玉米新品種桂甜161和桂甜171的不同種植密度對品種農藝性狀和產量的影響的研究尚未見報道。【擬解決的關鍵問題】研究在不同種植密度和不同地區下，新選育的超甜玉米品種植株性狀、果穗性狀和產量等的變化規律，確定桂甜161和桂甜171的適宜種植密度，實現良種良法結合，為廣西地區鮮食玉米種植提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為桂甜161(桂審玉2017032號)和桂甜171(桂審玉2018035號)，由廣西農業科學院玉米研究所甜糯研究室提供。

1.2 試驗設計

試驗分別于 2018 年3 月12 日在廣西農業科學院明陽基地、2018 年3月15日在廣西橫縣開展。每個品種均設置6個種植密度，按隨機區組排列，設3次重復，4行區，行長4 m，行距0.7 m，株距分別是0.33、0.31、0.29、0.27、0.25和0.23 m(表1)。

1.3 調查項目及方法

在乳熟期調查每個小區中間2行中連續10株的株高、穗位高和莖粗；統計每個小區全部植株的倒伏株數(明陽試點在灌漿期遇到臺風倒伏率較高，橫縣試點倒伏后被及時扶正，沒有倒伏數據)；選取每個小區中間2行的全部果穗收獲測產，折算出小區產量和平均單穗重，從測產的果穗中選出10個標準穗，調查穗長、穗粗、穗行數、行粒數和禿尖。

1.4 數據分析

使用Excel 2003統計整理測定數據并作圖，采用DPS 9.0軟件進行方差和相關性分析及 綜合權重分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對2個試點超甜玉米新品種總體產量和農藝性狀的影響

對明陽和橫縣的桂甜161(A1)和桂甜171(A2)在不同密度下的農藝性狀和產量采用Ducan新復極差法進行多重比較(表2)，結果表明，明陽試點2個品種之間所有性狀都差異顯著(P<0.05，下同)，橫縣試點2個品種之間除莖粗差異不明顯(P>0.05，下同)外，其余性狀差異顯著，其中桂甜161的株高、穗位高、禿尖和倒伏率都高于桂甜171的，而單穗重、小區產量、穗長、穗粗、穗行數都小于桂甜171的。從表2還可以看出，明陽試點的株高、穗位高、禿尖和倒伏率均大于橫縣的，橫縣試點的單穗重、小區產量、穗長、穗粗和穗行數均大于明陽試點的。不同密度下，2個試點的穗位高、禿尖和穗行數差異不明顯，2個試點的莖粗、單穗重、小區產量和行粒數差異顯著，其中株高、穗位高、穗長、穗粗、穗行數和行粒數隨著密度的增加沒有明顯的變化規律，莖粗和單穗重隨著密度的增加逐漸減小，小區產量、禿尖和明陽試點的倒伏率隨著密度的增加逐漸增加。綜上可知，桂甜171是一個綜合性狀優于桂甜161的新品種，橫縣試點種植的鮮食玉米不管是產量還是農藝性狀都優于明陽試點的，2個品種在橫縣的推廣潛力很大。單從產量考慮，2個試點B6處理下小區產量最高；但是從商品外觀(果穗性狀)和倒伏率考慮，2個試點B1密度處理下穗長、穗粗的值最大，禿尖和倒伏率最小。

表1 種植密度設計

2.2 種植密度對2個試點超甜玉米新品種平均產量和農藝性狀的影響

對同一品種在2個試點的產量和農藝性狀的平均值進行Ducan新復極差法進行多重比較(表3)，結果表明，在不同密度處理下，桂甜161的株高、穗位高、穗行數和行粒數差異不明顯，而且沒有明顯的變化規律，其余性狀差異顯著，其中莖粗、單穗重和穗長隨著密度的增加逐漸減小，小區產量、禿尖和倒伏率隨著密度的增加逐漸增大，穗粗整體變化趨勢隨著密度的增加逐漸減小，在B1處穗粗最大，在B5處穗粗最小。在不同密度處理下，桂甜171除莖粗、單穗重和小區產量差異顯著外，其余性狀差異不明顯，其中株高、穗位高、穗長和行粒數隨著密度的增加變化規律不明顯，總體上呈現先增后減的趨勢，莖粗和單穗重隨著密度的增加逐漸減小，小區產量、禿尖和倒伏率隨著密度的增加逐漸增大。單從產量考慮，2個品種B6處理下小區產量最高，是最好的種植密度；但是從商品外觀(果穗性狀)和倒伏率考慮，2個品種B1處理下穗長和穗粗的值均較大，禿尖和倒伏率最小。

表2 種植密度對2個試點超甜玉米品種產量和農藝性狀總的影響

注：表中明陽和橫縣的數據、品種和密度之間的數據均為分開進行分析，同列數據不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

Note： Data of Mingyang and Heng county, data of variety and density were analyzed respectively, different small letters mean significance at 5 % level and different capital letters mean significance at 1 % level in the same column.

表3 種植密度對2個試點超甜玉米新品種平均產量和農藝性狀的影響

注：表中桂甜161和桂甜171的數據分析為分開進行。同列數據不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

Note： Data of Guitian161 and Guitian 171 were analyzed respectively. Different small letters mean significance at 5 % level and different capital letters mean significance at 1 % level in the same column.

2.3 種植密度對2個試點超甜玉米新品種農藝性狀和產量的綜合比較

對2個試點的桂甜161和桂甜171的農藝性狀和產量數據進行綜合比較(圖1～11)，結果表明，桂甜161和桂甜171的株高和穗位高隨著密度的增加沒有明顯的變化規律，桂甜171的株高、穗位高不管是明陽還是橫縣試點都低于桂甜161的，明陽試點的株高和穗位高高于橫縣試點的；桂甜161和桂甜171的莖粗隨著密度的增加總體上呈逐漸減小的趨勢，B1處理下值最大，B6處理下值最小；桂甜161和桂甜171的穗長和穗粗隨著密度的增加也沒有明顯的變化規律，桂甜161在橫縣試點的的穗長高于明陽試點的，桂甜171在明陽試點的穗長高于橫縣的；桂甜161和桂甜171的禿尖隨著密度的增加逐漸增加，桂甜161的禿尖高于桂甜171的，明陽試點的禿尖高于橫縣的；桂甜161和桂甜171的單穗重隨著密度的增加總體上呈逐漸減小的趨勢，但是桂甜161和明陽桂甜171的單穗重在B2密度處理下值最大，桂甜171的單穗重高于桂甜161的，橫縣試點的單穗重高于明陽試點的；桂甜161和桂甜171的小區產量隨著密度的增加總體上呈逐漸增加的趨勢，均在B6密度處理下達到最大值，桂甜171的小區產量高于桂甜161的，橫縣試點的產量高于明陽試點的；桂甜161和桂甜171的穗行數和行粒數隨著密度的增加變化規律不明顯，桂甜171的穗行數高于桂甜161的；桂甜161和桂甜171明陽試點的倒伏率隨著密度的增加逐漸增加，均在B1處理下值最小，在B6處理下倒伏率最高。綜上可知，桂甜171的植株性狀、果穗性狀和小區產量普遍優于桂甜161的，橫縣試點的植株性狀、果穗性狀和產量普遍優于明陽試點的。

單從產量考慮，2個品種在2個試點中的B6處理下小區產量均為最高，是最好的種植密度；從商品品質(果穗性狀)和倒伏率考慮，2個品種B1處理下穗長、穗粗、穗行數的值較大，禿尖和倒伏率最小。但是甜玉米是以新鮮果穗直接上市，其商業品質要求較為嚴格，果穗的外觀品質要好。因此，利用產量、果穗外觀品質(包括穗長、穗粗、禿尖、穗行數和行粒數)和倒伏率這7個指標使用DPS軟件進行綜合評價，結果表明桂甜161在B2處理下綜合權重最大，桂甜171在B4處理下綜合權重最大(表4)，因此桂甜161和桂甜171的適宜種植密度分別是B2和B4，即46 425和53 565株/ hm2。

圖1 不同種植密度下不同品種倒伏率的差異Fig.1 Difference of lodging rate of different varieties in different planting densities

圖2 不同種植密度下不同品種穗位高的差異Fig.2 Difference of ear height of different varieties in different planting densities

圖3 不同種植密度下不同品種莖粗的差異Fig.3 Difference of stem diameter of different varieties in different planting densities

圖4 不同種植密度下不同品種穗長的差異Fig.4 Difference of ear height of different varieties in different planting densities

2.4 不同超甜玉米新品種主要農藝性狀和產量與密度的相關分析

通過不同超甜玉米品種產量與主要農藝性狀相

圖5 不同種植密度下不同品種穗粗的差異Fig.5 Difference of ear diameter of different varieties in different planting densities

圖6 不同種植密度下不同品種禿尖的差異Fig.6 Difference of barren tip of different varieties in different planting densities

圖7 不同種植密度下不同品種單穗重的差異Fig.7 Difference of per ear weight of different varieties in different planting densities

關分析(表5)可知，桂甜161的株高、莖粗、單穗重、穗長、穗粗、穗行數和行粒數與密度均呈負相關，其中莖粗、單穗重和穗長與密度成負相關系數非常高，分別是-0.99、-0.96和-0.90，穗位高、小區產量、禿尖和倒伏率與密度均呈正相關，小區產量、禿尖和倒伏率與密度的正相關性非常大，分別是0.92、0.99和0.94。桂甜171的株高、穗位高、莖粗、單穗重、穗長、穗粗、穗行數和行粒數與密度均呈負相關，其中莖粗、單穗重和穗行數與密度呈負相關且系數非常高，分別是-0.99、-0.96和-0.94，小區產量、禿尖和倒伏率與密度均呈正相關，而且正相關性非常大，分別是0.99、0.96和0.98；倒伏率和植株性狀有一定的相關性，其中桂甜161 和桂甜171的莖粗和倒伏率的負相關性非常大，分別是-0.91和-0.97，這說明莖稈粗度隨著密度的增加逐漸變細，進而加大植株倒伏的風險。

圖8 不同種植密度下不同品種小區產量的差異Fig.8 Difference of plot yield of different varieties in different planting densities

圖9 不同種植密度下不同品種穗行數的差異Fig.9 Difference of row number per ear of different varieties in different planting densities

圖10 不同種植密度下不同品種行粒數的差異Fig.10 Difference of grain number per row of different varieties in different planting densities

表4 不同種植密度下桂甜161和桂甜171主要性狀的綜合權重

Table 4 Comprehensive weight of main characters of Guitian 161 and Guitian 171 in different planting densities

密度Density綜合權重 Comprehensive weight 桂甜161 Guitian 161桂甜171 Guitian 171B197.31 29.61 B2100.00 92.06 B389.62 98.60 B442.87 100.00 B564.93 75.45 B658.12 64.98

3 討 論

3.1 種植密度對桂甜161和桂甜171植株性狀的影響

株高和穗位高是玉米非常重要的農藝性狀，大量研究表明株高和穗位高與產量之間存在著明顯的關系[8-10]。一般情況下，株高增加產量也相對增加；但也有研究表明，玉米的株高在密度較低時變化并不明顯，在密度較高條件下反而會下降[11]。曹勝彪等[12]研究發現，株高和穗位高隨著密度的增加而增加；黃忠陽等[13]研究發現隨著密度的增加，株高逐漸上升，而穗位高先升后降；王堅強等[14]和劉忠雙等[15]研究發現不同密度條件下不同品種的株高和穗位高并未出現明顯的變化規律。本研究表明桂甜161和桂甜171的株高和穗位高在不同密度處理下差異并不明顯，密度對株高和穗位高影響不大，株高隨著密度增加呈現先升后降的趨勢，穗位高變化規律不明顯，桂甜161的株高和穗位高高于桂甜171的，明陽試點的株高和穗位高于橫縣試點的。

表5 不同超甜玉米新品種主要農藝性狀和產量與密度的相關分析

這說明株高和穗位高容易受環境和品種自身的因素影響。

莖粗對單株產量的形成具有重要的作用，當種植密度增加時，為了適應群體環境和個體之間的競爭，玉米植株會進入快速生長的階段，通過伸長莖稈基部的長度來爭奪光照、溫度、水分和肥料等資源，進而導致莖粗變細[16]。本研究表明桂甜161和桂甜171的莖粗隨著種植密度的增加逐漸減小，趙楊等[17]研究表明莖粗隨著密度的增加逐漸降低，這和本研究結果一致。

3.2 種植密度對桂甜161和桂甜171倒伏性狀的影響

倒伏率是判定玉米性狀的關鍵因素，一般將種植密度控制在合適的參數范圍內，才能減小倒伏率[18]。張洪生等[19]研究表明玉米莖稈的強度隨著種植密度的增加而降低，導致倒伏率增加；黃璐等[20]研究表明，玉米的抗倒伏能力隨著種植密度的增加而降低；田再民等[21]、劉建軍等[22]研究發現，玉米品種的倒伏率隨著種植密度的增加而逐漸升高。本研究表明桂甜161和桂甜171的倒伏率隨著密度的增加逐漸增加，倒伏率和植株性狀有一定的相關性，其中桂甜161和桂甜171的莖粗和倒伏率的負相關性非常大，這和前人研究結果一致。

3.3 種植密度對桂甜161和桂甜171果穗性狀的影響

超甜玉米是以銷售鮮穗或者加工速凍等為目的的，種植生產過程中的主要目標除高產外，還要注重其外觀品質、營養品質以及商品的性狀，密度太高會導致超甜玉米的商品品質下降，從而降低商品的價值[6]。王慧等[23]研究表明，在一定范圍內，甜玉米的穗行數和行粒數會隨密度的增大而下降；豐光等[24]研究表明種植密度增加，玉米的穗行數、穗長、穗粗和行粒數減小，而禿尖長增加。本研究表明不同密度處理下，桂甜161的穗長和穗粗隨著密度的增加總體上呈下降趨勢，桂甜171的穗長和穗粗以及桂甜161和桂甜171的穗行數和行粒數在不同密度處理下沒有明顯的的變化規律，但是桂甜161和桂甜171的穗長、穗粗、穗行數和行粒數與密度均成負相關，與禿尖成正相關，而且相關性>0.95。黃忠陽等[13]研究發現隨著密度增大，穗行數先減少后增加，不同種植密度和禿尖長呈顯著相關，不同密度對穗長、穗粗和行粒數沒有明顯的影響；龍興洲等[25]對邢玉11號進行了產量等性狀的研究，結果表明，穗長、穗粗、穗行數和行粒數與密度呈負相關；劉忠雙等[15]認為，種植密度對穗長、穗粗和穗行數的影響不大，這些結果均與本研究結果相似。

3.4 種植密度對桂甜161和桂甜171單穗重及產量的影響

種植密度是影響超甜玉米產量和品質非常重要的一個因素，密度過高，易出現瘋長、倒伏、空稈率和禿尖增大、產量和品質下降等現象；密度過低，就無法最大發揮品種的特性和特點，浪費光照、溫度、水分和肥等資源，產量也無法達到理想的數值[26]。甜玉米果穗大小與種植密度有直接的關系，種植密度較低時，植株之間的競爭小，生長空間比較大，有利于個體的發育，單穗重較高，但由于群體密度小，果穗總量少，總產量不會很高；隨著密度的增加，單株產量雖然下降，但群體果穗數量增加，總產量反而增加[27]。孟戰贏等[28]研究結果表明，在一定的密度范圍內，玉米產量隨密度的增加而增加，但當超過一定條件，玉米產量又會下降；鄭洪建等[29]認為密度對鮮食糯玉米產量有很大的影響，在密度較高時，糯玉米產量雖然高，但果穗短禿頂長，商品外觀性差。總之，玉米產量是個體遺傳特性、群體效應與環境一起相互協調的結果[11]。

本研究表明桂甜161和桂甜171的產量隨著密度的增加逐漸增加，不論在明陽試點還是橫縣試點，桂甜171的產量都高于桂甜161的，橫縣試點種植的鮮食玉米產量高于明陽試點的，品種間產量差異主要來源于遺傳差異。單從產量考慮，兩試點B6處理下小區產量最高，其中桂甜161在B6處理下明陽試點和橫縣試點小區產量分別是12.48和14.35 kg/m2，折合成公頃分別是11 143和12 813 kg/hm2；桂甜171在B6處理下明陽試點和橫縣試點小區產量分別是13.49和15.88 kg/m2，折合成公頃分別是12 045和14 179 kg/hm2。當然，因為試驗密度設置的閾值不高，沒有得到桂甜161 和桂甜171的產量與密度相關系數由正轉負的臨界點，但B6處理下，2個新品種的禿尖都最長，倒伏率最高，不利于果穗的商品品質。因此使用DPS軟件對產量、果穗外觀品質(包括穗長、穗粗、禿尖、穗行數和行粒數)和倒伏率這7個指標進行綜合評價，結果表明桂甜161在B2處理下綜合權重最大，桂甜171在B4處理下綜合權重最大，因此桂甜161和桂甜171的適宜種植密度分別是B2和B4，即46 425和53 565株/hm2。周金泉等[30]通過研究種植密度對理科甜5807相關農藝性狀以及產量的影響發現，密度如果過高，通風、光照和養分等因素就會限制果穗的生長發育，導致單果穗的質量下降，商品性變低，品質變差，但由于密度大，總產量反而增加。劉建勛[5]通過研究種植密度對3個主要玉米雜交種的產量和農藝性狀的影響，沒有得到鄭單958和良玉 99 的產量與密度相關系數由正轉負的臨界點，這和本研究結果相似。這說明，在種植密度增加的情況下，玉米品種的產量可能會上升，也可能會下降，這需要根據具體品種和設計的具體的種植密度而判定。

4 結 論

桂甜161和桂甜171的適宜種植密度分別是46 425和53 565株/hm2，兩品種在橫縣試點具有良好的適應性，桂甜171是一個綜合性狀更優的超甜玉米新品種，推廣潛力更好。