種植密度和行距對黑糯玉米產量及商品品質的影響

劉凱凱，李 瑩，祁澤偉，楊文彪，高志強，杜天慶，薛建福

（山西農業大學農學院，作物生態與旱作栽培生理山西省重點實驗室，山西太谷030801）

黑糯玉米因色澤獨特和營養豐富而受到多數消費者的青睞。近年來，隨著人們對黑糯玉米需求的增加，其種植面積不斷擴大。目前，山西省糯玉米種植面積達2.67 萬hm2，以晉中為主，晉南、晉北緊隨其后[1]。隨著糯玉米新品種的不斷涌現，與良種配套的田間管理措施相對滯后，導致黑糯玉米產量不高和商品品質欠佳等問題頻繁出現。

以鮮食果穗為主要生產目的的黑糯玉米，在重視產量和營養品質的同時，也應注重其商品品質。黑糯玉米的商品品質與穗長、穗質量、穗粒數、百粒質量和籽粒含水率等密切相關[2]。種植密度和行距是影響黑糯玉米產量及商品品質的重要農作措施[3-4]。有研究表明[5-6]，隨種植密度的增加，糯玉米產量呈先增加后降低的趨勢，而穗長、穗粒數和百粒質量則呈減少的趨勢。我國大部分地區常采用等行距或寬窄行種植來實現糯玉米的高產優質。等行距種植能較好地提高植株群體整齊度，增加植株的穗粒數和千粒質量[7-8]，寬窄行種植則可以改善玉米的穗部性狀，增加穗長、穗行數和行粒數[9]。目前關于種植密度和行距對玉米產量和商品品質的研究多以普通玉米為試驗材料，以黑糯玉米為試驗材料的研究較少。因此，探究不同種植密度和行距對黑糯玉米的產量和商品品質的影響，對于提高黑糯玉米產量，改善黑糯玉米的商品品質具有重要意義。

本研究以黑糯玉米為試驗材料，探究種植密度和行距對黑糯玉米產量和商品品質的影響，以期優化種植密度和行距，為黑糯玉米在生產中的推廣提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018 年在山西省忻州市忻府區播明鎮北太平村玉米試驗基地（112°79′E，38°49′N）展開。該地位于山西省北中部，氣候為暖溫帶半干旱大陸季風性氣候，四季分明，年平均降水量為420～470 mm，年平均氣溫14～16 ℃，無霜期為167.1 d。試驗田前茬作物為玉米，屬中等以上肥力的耕地，地勢平坦，灌溉條件優越。0～20 cm 土壤中有機質含量15.2 g/kg、堿解氮含量94.5 mg/kg、有效磷含量14.3 mg/kg、速效鉀含量121.0 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試玉米是山西省農業科學院玉米研究所培育的鮮食型黑糯玉米晉糯20 號，該品種生育期短，抗逆性強，百粒質量大，產量高，適宜在山西省種植。

1.3 試驗設計

試驗采用裂區設計，以種植密度為主區，設4.50 萬（D1）、5.25 萬（D2）、6.00 萬（D3）、6.75 萬（D4）、7.50 萬株/hm2（D5）5 個水平；以行距為副區，設50 cm∶50 cm（S1）、60 cm∶40 cm（S2）和70 cm∶30 cm（S3）3 個水平，3 次重復，共45 個小區，小區面積為30 m2。播種前人工撒播復合肥160 kg/hm2（N∶P∶K＝26∶10∶12）作底肥，生育期內不再追肥，拔節期進行灌水，其他同常規田間管理。5 月13 日播種，8 月19 日收獲。

1.4 測定項目及方法

黑糯玉米收獲時，在每個小區隨機選取20 個鮮果穗進行室內考種，測定穗長、穗質量、穗粒數、百粒質量、籽粒含水率，并計算鮮穗產量。

1.5 數據分析

使用Microsoft Excel 2010 進行數據整理，用SPSS 16.0 進行數據統計分析，采用鄧肯（Duncan）檢驗比較不同指標在種植密度間、行距間和種植密度和行距互作效應間的差異。

2 結果與分析

2.1 種植密度和行距對黑糯玉米鮮食產量的影響

通過方差分析得出（表1），種植密度及其與行距互作效應對黑糯玉米的產量有極顯著影響，行距對黑糯玉米的產量影響亦達到顯著水平。

表1 不同處理間黑糯玉米產量的方差分析（F 值）

在一定條件下，隨種植密度的增加，黑糯玉米產量呈先增加后降低再增加的趨勢。D2處理下黑糯玉米的產量最大，分別較D1、D3和D4處理顯著提高9.09%、18.57%和8.38%。黑糯玉米產量D2和D5處理間無顯著差異。S2處理下黑糯玉米產量顯著高于其他處理，S1和S3處理間產量差異不顯著（圖1）。

從圖2 可以看出，在D5S3處理下，黑糯玉米產量最大，為11 152.57 kg/hm2。而在D3S3處理下，黑糯玉米產量為6 781.0 kg/hm2，顯著低于其他處理，較D5S3處理顯著降低39.20%。

2.2 種植密度和行距對黑糯玉米商品品質的影響

表2 種植密度和行距對黑糯玉米商品品質的方差分析

通過方差分析得出（表2），種植密度及其與行距互作對黑糯玉米穗長、穗質量、穗粒數、百粒質量和籽粒含水率均有極顯著影響，行距僅對黑糯玉米百粒質量和籽粒含水率有極顯著影響，對穗長、穗質量和穗粒數的影響未達到顯著水平。研究僅針對不同種植密度和行距處理下存在顯著差異的指標進一步作圖分析。

D2處理下黑糯玉米的穗長、穗質量、穗粒數和百粒質量均顯著高于其他4 個處理。D5處理下黑糯玉米的穗長與D1處理差異不顯著，且顯著高于D3和D4處理。D1、D3和D4處理間黑糯玉米的穗長無顯著差異。D1、D4和D5處理間、D3、D4和D5處理間黑糯玉米的穗質量無顯著差異，D1處理下黑糯玉米穗質量顯著高于D3處理。D1、D3、D4和D5處理間黑糯玉米的穗粒數無顯著差異。D1處理下黑糯玉米的百粒質量顯著高于D3、D4和D5處理。D4和D5處理間黑糯玉米的百粒質量差異不顯著，且均顯著高于D3處理。黑糯玉米D3處理的籽粒含水率顯著高于其他4 個處理。D5處理下黑糯玉米籽粒含水率顯著高于D1、D2和D4 處理。D1處理下黑糯玉米籽粒含水率顯著高于D2和D4處理，D2和D4處理間差異不顯著（圖3）。綜合來看，D2處理下黑糯玉米的穗長、穗質量、穗粒數和百粒質量均高于其他處理，籽粒含水量較低，商品品質表現最優。

S2處理下黑糯玉米百粒質量顯著高于S1和S3處理，S1和S3處理間差異不顯著。S2處理下黑糯玉米籽粒含水率顯著低于其他2 個處理，為53.13%（圖4）。S3處理下黑糯玉米籽粒含水率顯著高于S1處理。

在15 個處理中，D2S2、D2S3和D5S1處理下黑糯玉米穗長較大，分別為19.72、20.32、20.33 cm，且3 個處理間差異不顯著。D2S1和D2S2處理下黑糯玉米百粒質量較大，分別為32.51、32.18 g，差異不顯著。D3S3處理下黑糯玉米的百粒質量最小，D2S1和D2S2處理下的百粒質量分別較D3S3處理顯著增加30.77%和29.44%。D1S1、D3S1和D3S3處理下籽粒含水率較大，處理間差異不顯著。D4S1處理下籽粒含水率最小，顯著低于其他處理。D2S1、D2S2、D2S3和D4S3處理下黑糯玉米穗質量較大，分別為282.7、294.3、285.9、268.4 g，處理間差異不顯著。在D3S3、D4S1、D4S2和D5S3處理下黑糯玉米穗質量較小，分別為215.3、237.4、228.3、235.2 g，處理間差異不顯著。黑糯玉米穗粒數在D1S1、D1S2、D2S1、D2S2、D2S3、D3S1、D3S2、D4S3、D5S1和D5S2處理下無顯著性差異（圖5）。綜合來看，D2S2處理下晉糯20 號黑糯玉米的穗長、百粒質量、穗質量大，籽粒含水量低，商品品質表現較好。

3 討論

3.1 種植密度和行距對黑糯玉米產量的影響

大量研究表明，糯玉米產量與種植密度呈先增后減的二次曲線關系[10-11]，而在本研究中隨著種植密度的增加，黑糯玉米產量呈現先增后減再增加的趨勢，這可能與該品種黑糯玉米群體與個體間效應有關[12-13]。從D1增至D2時，黑糯玉米植株個體間生長所需的光溫水肥等營養物質較為充足，糯玉米群體結構協調，個體間不存在競爭關系，具體表現為因種植密度增加而穗數、穗粒數和百粒質量的增加，產量也隨之增加。從D2增至D3時，黑糯玉米的種植密度增加，穗數增多，這加劇了黑糯玉米群體和個體間的矛盾，穗粒數和百粒質量開始減少，單位土地面積上穗數的增加無法補償植株個體間百粒質量的減少之和[14]，從而表現為產量的下降。有研究表明[15]，低密度條件下，單位面積穗數是產量高低的決定因素，在適宜密度范圍內，產量與穗粒數和百粒質量密切相關，但在高密度條件下，百粒質量對產量的貢獻更大。當種植密度繼續增加時，黑糯玉米穗數仍呈增加趨勢，但其百粒質量則呈不降反增的變化趨勢，故從D3增至D5 時，黑糯玉米產量又持續增加。

合理的行距可以改善糯玉米群體間的通風透光條件[16]，從而影響糯玉米生長發育，最終影響糯玉米產量。目前關于行距的研究較多，受地域、品種、土壤肥力和生態環境等的影響，結果不盡相同[17-19]。本試驗結果表明，行距對黑糯玉米產量存在影響顯著，采用寬窄行60 cm∶40 cm 種植時，黑糯玉米產量較高。

寬窄行和等行距兩種種植方式必須與對應的種植密度相結合才能獲得較高的產量，不能片面強調單一的種植密度和行距，從而忽視種植密度和行距的互作對玉米產量的影響[20]。本試驗結果表明，不同種植密度與行距互作間，黑糯玉米產量差異達到極顯著水平，在種植密度7.50 萬株/hm2、寬窄行70 cm∶30 cm 和種植密度5.25 萬株/hm2、寬窄行60 cm∶40 cm 下，黑糯玉米產量相對高于其他處理，可能原因是寬窄行種植可以有效改善群體結構、減少個體植株競爭，這與陳芳等[21]研究結果基本一致。

3.2 種植密度和行距對黑糯玉米商品品質的影響

黑糯玉米是一種以鮮穗銷售為主的鮮食玉米，而鮮食玉米商品品質的優劣則會影響其當地市場的發展和種植規模[22]。鮮食玉米商品品質受品種和種植密度等栽培條件的影響較大[3，5]。本試驗結果表明，種植密度對黑糯玉米穗長、穗質量、穗粒數、百粒質量和籽粒含水率有極顯著影響。黑糯玉米穗長、穗質量和穗粒數均在D1增至D3時呈現先上升后下降的趨勢，在D3增至D5時基本保持不變。在D2處理下，黑糯玉米穗長、穗質量、穗粒數達到最佳狀態，再增加種植密度后變化不明顯。穗長、穗粒數、穗質量對種植密度的響應存在品種間的差異，要根據實際情況和品種特性來確定適宜的種植密度[23-24]。黑糯玉米百粒質量在D2增至D3時快速下降，在D3增至D4時又增加，反觀其籽粒含水率，在D3時最高，導致這一現象的原因可能是不同種植密度影響了黑糯玉米生長的光、溫、CO2等外界環境[25]，隨著種植密度的增加，糯玉米植株光合物質生產能力下降[26]，使得其籽粒灌漿進程受到了不同程度的影響[27]。籽粒灌漿進程的改變會影響籽粒含水率，隨著玉米植株灌漿的充實，其籽粒含水率會下降，百粒質量會相應上升[28]。

寬窄行種植較等行距種植模式能有效增加經濟系數，緩解種植密度引起的百粒質量、穗質量和穗數下降幅度的問題。黑糯玉米在寬窄行60 cm∶40 cm 時，百粒質量顯著高于其他行距處理，籽粒含水率顯著低于其他行距處理，此時黑糯玉米商品品質表現較好，而行距過寬或過窄都不利于黑糯玉米商品品質的優化。在種植密度為5.25 萬株/hm2、寬窄行60 cm∶40 cm 條件下，黑糯玉米穗長、百粒質量、穗質量、穗粒數和籽粒含水率表現較好，產量較高，同時兼顧產量和商品品質。

本研究只對一個品種晉糯20 號進行種植密度和行距對其產量及商品品質的研究，不同品種的糯玉米存在差異，具體應用時要進行相應的研究。此外，種植密度和行距對玉米籽粒含水率及籽粒脫水速率的影響，受環境和品種及其兩者交互作用的影響明顯[29]，今后應進一步研究。

4 結論

本研究表明，種植密度和行距及兩者互作對黑糯玉米產量及商品品質均存在不同程度的影響。對于黑糯玉米晉糯20 號來說，在山西省忻州市的實際生產中，采用種植密度5.25 萬株/hm2、寬窄行60 cm∶40 cm 的栽培方式更有利于其產量的提高及商品品質的優化。