種植密度對鮮食糯玉米生長發育及產量的影響

汪波 魏亞鳳 李波 薛亞光 劉建

摘要：鮮食糯玉米由于其生產力和營養特性，越來越受到重視，生產上一直以明確不同種植密度下的產量效益及產量構成作為研究重點。通過對單株葉面積、穗部性狀、根冠比、產量及產量構成的比較分析，擬闡明種植密度對產量及產量形成的影響，并確定適宜的種植密度。研究結果表明，密度對蘇玉糯1號產量及產量構成影響顯著，種植密度為8.1萬株/hm2時鮮穗產量最高，而鮮粒產量的最高值出現在7.2萬株/hm2種植密度下，單株鮮干物質量、葉綠素含量（SPAD值）、葉面積及單株產量隨著種植密度的增加表現為降低的趨勢，就群體而言則表現為先升后降的趨勢。

關鍵詞：糯玉米;密度;產量;產量構成;生育時期;穗部性狀

中圖分類號：S513.04 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0091-05

收稿日期：2019-07-03

基金項目：南通市循環農業重點實驗室項目（編號：CP12015003）。

作者簡介：汪波（1984—），男，山東汶上人，碩士，助理研究員，主要從事作物栽培研究。E-mail：383409352@qq.com。

通信作者：劉建，研究員，主要從事作物生理生態研究。E-mail：ntliuj@sina.com。近年來，隨著人們生活水平的提高，保健食品越來越受到人們的重視，而鮮食糯玉米作為其中一種，其含糖量為7%～9%，干物質全量達33%～38%，賴氨酸含量比普通玉米高16%～74%，比甜玉米具有更豐富的營養物質和更好的適口性，且籽粒黏軟清香，皮薄無渣，內容物多，易于消化吸收，所以社會需求量越來越大[1]。近年來鮮食玉米種植越來越多，在延長鮮食玉米上市期、改善大棚種植結構及優化設施土壤方面越來越受到人們的重視[2]。多年來，圍繞種植密度問題開展了大量的研究，玉米種植密度的不斷增加是農業科學技術進步的綜合體現，須指導當地種植戶依據具體情況確定適宜的種植密度，保證玉米大面積的穩產、高產。前人關于普通玉米產量和種植密度之間關系的研究比較多[3-4]，而關于鮮食糯玉米種植密度和產量之間關系的系統研究較少。因此明確合理的種植密度對于鮮食糯玉米的生產利用至關重要。

本試驗通過設置不同的種植密度，研究鮮食玉米產量及產量構成，特別是單株葉面積、穗位葉葉綠素相對含量、株高、根冠比等隨種植密度的變化趨勢，以闡明不同種植密度對鮮食玉米產量形成的影響，為確定研究地區合理的種植密度提供理論依據和技術支持。

1材料與方法

1.1材料

供試品種為江蘇沿江地區農業科學研究所選育的國審糯玉米品種蘇玉糯1號。

1.2方法

試驗設7個密度處理，分別為4.5萬株/hm2（A）、5.4萬株/hm2（B）、6.3萬株/hm2（C）、7.2萬株/hm2（D）、8.1萬株/hm2（E）、9.0萬株/hm2（F）、9.9萬株/hm2（G）。試驗采用單因素隨機區組排列，3次重復，小區面積為6.0 m×5.5 m。

1.3田間管理

試驗于2011年在江蘇省如皋市江蘇沿江地區農業科學研究所試驗田進行，7月22日播種，7月24日出苗，8月22日拔節，9月15日抽雄。試驗田按照中低產田進行管理，每667 m2施純N 10 kg、P2O5 6 kg、K2O 6 kg，分別于苗期、拔節期及大喇叭口期進行施肥，其中苗期和拔節期施用復合肥，均占總氮施用量的30%，而P、K施用量占苗期和拔節期施入量的50%;大喇叭口期施用尿素，施用量占總氮肥施用量的40%。

1.4調查測定項目及方法

田間調查生長勢，比較不同種植密度對鮮食玉米葉綠素含量（SPAD值）、株高、葉面積、單株地上鮮物質量和干物質量、穗部形態（穗粗、穗行數、穗長、禿尖長）、小區鮮穗產量等的影響。

1.5試驗數據統計及分析

采用DPS軟件、Excel對數據進行分析處理，采用Sigmplot10.0軟件制圖。

2結果與分析

2.1不同種植密度對產量構成的影響

從表1可以看出，種植密度影響產量和產量構成。隨著種植密度的提高，單位面積穗數及空稈率呈現升高趨勢，雙穗率、百粒鮮質量和穗粒數則表現為降低的趨勢，而鮮穗產量、鮮粒產量表現為先升高后降低趨勢，鮮穗產量的最大值出現在E處理（8.1萬株/hm2）下，而鮮粒產量最大值出現在D處理（7.2萬株/hm2）下。表明種植密度影響成穗率、穗粒數和百粒鮮質量等，最終導致不同種植密度下的群體產量及產量構成存在差異。

注：同列數值后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。表2至表5同。

2.2不同種植密度對穗位葉葉綠素相對含量和單株葉面積的影響

2.2.1對穗位葉SPAD值的影響由圖1可以看出，隨種植密度的增加，SPAD值降低，不同處理間差異明顯。不同種植密度下的鮮食糯玉米抽雄后，穗位葉SPAD值表現不同的變化趨勢，A和B種植密度下SPAD值表現趨勢相似，即抽雄至乳熟期一直表現為上升的趨勢;C、F、G處理下則表現為抽雄后先下降后升高的趨勢;D、E處理下則表現為降—升—降的趨勢。葉片SPAD值是反映葉片生理活性變化的重要指標之一，與葉片光合機能的大小密切相關。同一時期葉片SPAD值隨種植密度增加而降低，加速了葉片衰老。

2.2.2對單株葉面積的影響由圖2可以看出，單株葉面積隨著生育期的進行，總體呈現拋物線變化趨勢，即先升高后降低，其中抽雄期單株葉面積達到最大值。單株葉面積隨著種植密度的提高表現為降低的趨勢，即A種植密度下單株葉面積最大，而G處理下單株葉面積最小。表明低密度有利于單株葉片生長，而高密度下，由于光照和養分受到限制，不利于單株葉片生長。抽雄期植株生理活性達到高峰，葉面積擴大，而進入籽粒發育階段，植株調動體內合成物質向籽粒轉運，加快了植株整體的衰老，部分葉片率先死亡，導致抽雄后葉面積下降。

2.3不同種植密度對單株地上鮮干物質量的影響

2.3.1對單株地上鮮物質量的影響由圖3可以看出，同一生育期內單株地上鮮質量總體隨著種植密度的提高而降低，種植密度越大，單株地上鮮物質量越低;不同生育期內單株地上鮮物質量從拔節期開始，隨著生育期的進行逐漸增大，至抽雄期達到最大值，而后降低。表明單株地上鮮物質量受種植密度的影響，低種植密度下單株地上鮮物質量高于高種植密度下，由于抽雄期是植株進入生殖生長的關鍵時期，植株生理活性最強，因此單株地上鮮物質量最高，而后進入籽粒的灌漿階段，植株開始衰老，因而單株地上鮮物質量降低。

2.3.2對單株地上干物質量的變化由圖4可以看出，單株地上干物質量隨著生育期的進行，呈現逐漸上升的趨勢。不同種植密度下單株地上干物質量隨著種植密度的提高而降低，A處理下單株地上干物質量最高，G處理下單株地上干物質量最小。表明單株地上干物質量全生育期總體呈現逐漸增加的趨勢，低種植密度有利于單株地上干物質量的積累，而高種植密度阻礙單株地上干物質量積累。

2.4不同種植密度對穗部性狀的影響

由表2可以看出，隨著種植密度的提高，穗長、穗粗、穗行數、行粒數及穗粒數總體呈現下降的趨勢，而禿長則表現為升高的趨勢。表明種植密度影響了穗部性狀的形成，低種植密度有利于穗部的發育，而高種植密度下穗部發育受到抑制。

2.5不同種植密度對植株性狀的影響

2.5.1對莖稈節間形態的影響由表3可以看出，第2、4節間長度隨著種植密度提高總體呈現上升的趨勢，第6節間長度則表現為先降低后升高再降低再升高趨勢;節間直徑則表現為第2、4、6節間直徑隨著種植密度增大呈下降趨勢。表明節間長度和節間直徑受種植密度的影響表現為相反的趨勢，即隨種植密度增大節間長度總體增大，節間直徑總體變小。

2.5.2對株高、穗位高及穗位高/株高的影響由表4可以看出，隨著種植密度增大，株高、穗位高和穗位高/株高總體表現為上升的趨勢。表明種植密度影響了株高、穗位高及穗位高/株高，種植越密較大時，植株為爭取獲得更多的光照，促使株高、穗位高及穗位高/株高提高。

2.6不同種植密度對成熟期單株根冠比的影響

由表5可以看出，單株根質量、冠質量及總干質量隨著種植密度的增大表現為降低的趨勢，而根冠比及根質量/總干質量表現為隨種植密度提高，呈現先下降后上升的趨勢。表明種植密度影響了根系分布和地上干物質量，隨種植密度升高，根質量和冠質量表現為降低的趨勢。相對冠質量，在A～D種植密度范圍內，根質量下降的幅度大于冠質量，因而根冠比表現為降低的趨勢，而在D～G種植密度范圍內，根質量下降的幅度小于冠質量下降的幅度，因而根冠比表現為上升的趨勢。低種植密度下養分供應充足，根系吸收的養分能夠滿足地上部分生長發育的需要，根系隨著種植密度的增大，受到的抑制作用較為明顯;而在高種植密度下，由于養分供應緊張，地上部分生長受到限制，為提高養分吸收能力，促進根系的發育，根質量下降幅度小于冠質量。表5不同種植密度對根冠生長的影響

2.7鮮穗產量和籽粒產量與種植密度的線性關系

由圖5可以看出，鮮穗產量和籽粒產量隨種植密度增加呈現拋物線變化趨勢，即開始升高，達到最大值后又降低。鮮穗產量的最大值出現在 80 000株/hm2種植密度下，籽粒產量的最大值出現在 75 000株/hm2種植密度下，表明相對于鮮穗產量，籽粒產量隨著種植密度增加變化更劇烈，更容易受種植密度的影響。

3討論

作物生產是一個協調環境與作物關系的過程，即必須運籌作物及環境中的光、水、氣和營養等[5-7]。

因此，要獲得高產穩產，就必須使個體、群體和環境相協調，以達到最優化。玉米合理密植的原則在于有效利用光能、充分利用地力，保證個體的正常發育、群體得到最大的發展，使單位面積上的穗數、粒數和粒質量得到統一，從而獲得高產。單位面積內單株產量與株數決定玉米產量，因此研究單株產量及群體產量，有助于明確適宜的種植密度。

本研究結果表明，就單株而言，低種植密度下，田間光照和養分供應充足，植株單株生長發育良好，根系養分供應充足，因此植株葉片葉綠素含量高，光合生產原料豐富，葉片生理活性強，衰老緩慢，籽粒灌漿期長，單株鮮物質量和干物質量較高，穗部發育良好，成穗率高，有利于雙穗的形成，同時籽粒發育良好，單株穗粒數和籽粒產量較高;高種植密度下，葉片郁閉以致養分供應不足，植株單株鮮干物質量較少，地下根系發育受到抑制，地上葉片養分和光照供應不足，生理活性受到抑制，光合持續期變短，衰老加快，導致籽粒灌漿時間變短，植株通過促進根系生長來獲得更多的養分，為競爭光照而促進莖稈的伸長，由于品種的遺傳特性，節間數已定，通過節間變長，莖粗變細，株高和穗位高同步提高，造成灌漿過程變長，影響籽粒灌漿，造成了籽粒發育受到抑制，空稈率提高，雙穗率降低，成穗率下降，籽粒灌漿不充分，最終導致穗粒數和百粒鮮質量降低，這與段留生等的研究結果[8]一致，即植株根、莖、葉等器官為爭奪外界環境有限的光照、水分、營養等因子，協調源庫關系，最終導致單株生長差異。

就群體而言，在一定的范圍內，低種植密度下雖然單株穗粒數和百粒鮮質量較高，但是單位面積上的株數少，穗數相對低，最終產量水平不高;而高種植密度下，單位面積的植株數量大，但是單株穗粒數和百粒鮮質量有所下降，穗數能彌補穗粒數和百粒鮮質量下降的影響，因而最終產量較高;但是當超過一定的密度范圍，由于種植過密嚴重影響了田間的通風和透光，高種植密度條件下冠層結構不合理，造成生育后期葉片提早衰老[9]，隨著種植密度增加，產量下降，玉米成粒率降低，敗育率增加，穗粒數減少，根系生長發育較地上部受到的抑制大，導致單位根質量對地上部的載荷量增大[10]。種植密度增加導致籽粒敗育數增加，玉米群體內部個體矛盾加劇，個體所承受的壓力增大，進而影響玉米的穗分化，單個果穗小花發育數逐漸減少，植株的供應能力也逐漸減小，由于植株供應能力的減小幅度大于小花發育數的減小幅度，因此籽粒敗育數增多，單株玉米產量下降，單株玉米產量與種植密度呈負相關[6]。

種植密度對冠層結構和功能的影響要大于其他栽培措施，合理的種植密度對鮮食玉米產量增加具有重要意義，是獲得高鮮果穗產量的前提條件，因此，必須充分合理利用田間養分、水分和光照。在單穗粒質量穩定或稍有減小的前提下，逐步增加種植密度是今后超高產栽培的發展趨勢，其中建立高光效的光合生產體系是獲取高產的核心。

4結論

本研究發現，夏種糯玉米8.1萬株/hm2時鮮穗產量最高，而鮮粒產量的最高值出現在 7.2萬株/hm2 種植密度下。群體鮮穗產量隨種植密度的增加呈現先升高后下降的趨勢，說明適當增加種植密度能提高玉米鮮果穗產量，但超過一定限度后，繼續增加密度，則出現群體內光截獲率加大，植株間相互遮陰，田間郁閉，透光條件變差，導致中下部葉層的光照條件下降，葉片早衰，根質量變小，籽粒灌漿期變短，株高、穗位高、節間長度變大，節間粗度變細，籽粒灌漿路徑變長，最終導致產量下降。

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