不同種植密度和品種對夏玉米物質生產和產量構成的影響

喬江方 張盼盼 邵運輝 劉京寶 李川 張美微 黃璐

（1河南省農業科學院糧食作物研究所，450002，河南鄭州；2河南省農業科學院小麥研究所，450002，河南鄭州）

種植密度是影響玉米籽粒產量的重要因素之一，合理增加群體密度是獲得高產的關鍵措施[1]。從2005年開始，中國玉米主推鄭單958和先玉335等耐密性品種，種植密度顯著增加，玉米單產隨之增加[2]。目前，黃淮海平原夏玉米種植密度一般為 6.0×104～9.0×104株/hm2[3]，玉米單位面積產量一般隨密度增加呈單峰曲線變化，在最適密度下獲得最高產量，當超過最適宜密度后，會引起群體光合特性、葉面積指數和干物質積累量降低，直接影響植株的光合作用及干物質的積累與分配，從而降低光能利用率、限制籽粒庫的建成[4-7]。因此，選擇適宜密度、構建合理的群體結構、協調和解決單株和群體生產力的矛盾是提高玉米單產的重要途徑。

不同玉米品種，尤其是株型不同的品種對種植密度的響應不同，不同品種間最適的種植密度也有所不同，因地制宜選用優質品種、合理密植是玉米高產高效的方向[8-10]。為此，本研究以近些年選育的玉米雜交種為研究對象，研究各品種在不同種植密度下株高和穗位高的變化，分析各品種干物質量和籽粒產量對密度的響應規律，為合理增密等栽培調控措施提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設置在河南省鶴壁市淇濱區鉅橋鎮鶴壁市農業科學院科研基地（114°33′06″E，35°40′34″N），土壤為潮土，玉米播種前按“S”形五點取樣法取0～30cm的土壤基礎樣品，充分混合后測定其基本化學性質，其中全氮1.17g/kg、堿解氮66.34mg/kg、速效磷15.9mg/kg、速效鉀271.68mg/kg、有機質19.5g/kg、pH 8.21。

1.2 試驗設計

試驗采用裂區設計，主因素為種植密度，分別為 6.00×104、6.75×104、7.50×104、8.25×104、9.00×104、9.75×104和 10.50×104株/hm2，分別編號為D1、D2、D3、D4、D5、D6和D7；副因素為玉米品種，分別為鄭單309（ZD309）、鄭單326（ZD326）、鄭單 958（ZD958）和中玉 303（ZY303）。共28個處理，每個處理3次重復，8行區，行長5.0m，行距0.6m。試驗時間為2020年6月15日-10月5日。玉米生育期內的田間管理措施與當地大田生產管理保持一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 干物質量 在夏玉米苗期、拔節期、大喇叭口期、吐絲期、吐絲后20d和成熟期選取連續5株長勢一致的代表性植株，測定鮮重，烘干后稱干重。

1.3.2 株高和穗位高 在吐絲后20d，選取連續5株長勢一致的代表性植株，測量從地面至雄穗頂端（株高）和最上部果穗著生節位（穗位高）的高度。

1.3.3 產量 取小區中間2行玉米全部收獲，隨機選取15穗進行考種，曬干脫粒，測定籽粒含水量和籽粒質量，并折合含水率14%計算產量。

1.4 數據處理

收獲指數=籽粒干重/植株干物質重。采用Excel 2010和SPSS 22進行數據統計與分析，用LSD法和Duncan法進行方差分析和多重比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同密度和品種對夏玉米株高和穗位高的影響

不同密度和品種對夏玉米株高和穗位高的影響不同。從圖1可以看出，各處理間以D2ZY303株高最高，為288.7cm，分別較D2ZD326、D4ZD326、D1ZD309、D5ZD326和D5ZD958高出12.1%、11.9%、11.8%、9.3%和8.8%，以D6ZD326最低，僅為249.9cm。品種間表現為ZY303＞ZD958、ZD309＞ZD326。

圖1 不同密度和品種對夏玉米株高的影響Fig.1 Effects of density and varieties on the plant height of summer maize

圖2顯示，各處理間穗位高以D7ZD958最高，為143.2cm，D3ZD958、D1ZD958、D6ZD958和D5ZD958與之無顯著差異，其次是D1ZY303、D4ZD958、D5ZY303、D3ZY303、D6ZY303、D2ZY303和 D4ZY303，以 D4ZD326最低，為93.7cm。7個密度間表現為D7和D3處理下穗位高較高，平均分別為126.1和122.7cm，各品種以ZD958最高，平均為136.0cm，以ZD326最低，平均為103.3cm。

圖2 不同密度和品種對夏玉米穗位高的影響Fig.2 Effects of density and varieties on the ear height of summer maize

2.2 不同密度和品種對夏玉米生育期干物質累積量的影響

如圖3所示，隨生育期推進，植株干物質累積量不斷增加。ZD309在吐絲期前以D6處理下干物質累積量最高，從吐絲期至成熟期，D7表現出明顯的優勢，ZD326在整個生育期以D4、D5和D6處理下的干物質累積量表現較高，而ZD958和ZY303在各個時期內大致表現為隨種植密度的增加，干物質累積量呈明顯增加趨勢。綜合來看，在苗期，各密度處理下以D4處理干物質累積量最高，拔節期則以D6處理最高，大喇叭口期至成熟期，D7處理下表現出明顯的優勢，而整個生育期內D1和D2處理下的干物質累積量最低。苗期、拔節期和大喇叭口期各品種間的平均干物質累積量差異不明顯，吐絲期ZY303干物質累積量為9.80t/hm2，明顯高于ZD958，灌漿期ZD958和ZY303之間無明顯差異，但均明顯高于ZD326。

圖3 不同密度和品種對夏玉米干物質累積量的影響Fig.3 Effects of density and varieties on the dry matter accumulation of summer maize

2.3 不同密度和品種對夏玉米花前和花后干物質生產的影響

由表1可見，密度對成熟期干物質量、花前和花后的干物質量的影響均達顯著水平，品種對成熟期干物質量、花前和花后干物質量及花后占成熟期干物質量比重有顯著影響，二者的交互作用對成熟期干物質量、花后干物質量和花后干物質量占成熟期比重的影響均達顯著水平。成熟期干物質量平均為24.02t/hm2，花前干物質量為9.22t/hm2，花后干物質量為14.80t/hm2，花后干物質量占比61.0%。成熟期干物質量各密度處理表現為D7處理最高，其次是D6、D4和D5處理，以D1和D2處理最低，品種間表現為ZY303＞ZD958＞ZD326、ZD309，花前和花后干物質量在不同處理下的表現趨勢同成熟期干物質量。

表1 不同因素對夏玉米花前花后干物質生產的影響Table 1 Effects of different factors on the dry matter production of summer maize before and after the anthesis stage

花后干物質量/成熟期干物質量在各密度處理下表現為D1處理下最高，為65.15%，其次是D3和D4處理，以D6和D5處理最低；品種間表現為ZD958最高，為65.23%，其次是ZY303（62.20%），ZD326最低。

表2顯示，各處理下成熟期干物質量以D7ZD958處理下最高，為35.96t/hm2，D7ZY303處理與之差異不明顯，其次是D6ZY303和D5ZD958處理，以D3ZD326和D1ZD326處理最低，分別為18.09和18.49t/hm2。花前干物質量以D5ZY303處理最高，為11.70t/hm2；D1ZD958處理最低，僅為6.28t/hm2；花后干物質量在D7ZD958處理下達最高，為26.14t/hm2，其次是D7ZY303處理，D3ZD326處理最低；花后干物質量占成熟期比重在D7ZD958處理下最高，為72.64%，D7ZD326和D6ZD309處理最低，分別為50.46%和50.53%。

表2 不同密度和品種處理對夏玉米花前、花后干物質生產的影響Table 2 Effects of densities and varieties on the dry matter production of summer maize before and after the anthesis stage

2.4 不同密度和品種對夏玉米籽粒產量及其構成因素的影響

F檢驗結果（表3）顯示，種植密度對行粒數、千粒重、產量和收獲指數的影響顯著，品種對穗行數、行粒數和產量的影響達顯著水平，二者交互作用對夏玉米籽粒產量的影響達顯著水平。穗行數在各品種間表現為ZY303最高，為17.6，其他3個品種間無顯著差異；7個密度處理下的行粒數表現為D1、D2、D3、D4較高，品種間表現為ZD958＞ZY303＞ZD309＞ZD326；D1處理下的千粒重為388.48g，較D7和D6分別增加10.2%和9.1%，品種間無顯著差異。產量結果表明，各密度處理以D7下產量最高，其次是D6處理，D1處理下產量最低，僅為10.32t/hm2，各品種表現為ZY303＞ZD958＞ZD309＞ZD326，ZY303較 ZD326和ZD309分別增加18.8%和13.9%。本試驗條件下的收獲指數平均為0.52。各種植密度以D2處理下最高，為0.55，以D5處理下最低，各品種表現為ZD326最高，為0.53（表3）。

表3 不同處理對夏玉米籽粒產量及其構成因素的影響Table 3 Effects of different treatments on the grain yield and its components of summer maize

從表4可以看出，各密度下ZY303的穗行數最高，D2ZD958行粒數最高（38.6），除D2ZD326、D3ZD309、D3ZD326、D5ZD309和D5ZD326處理外，D1、D2、D3、D4和D5處理下其他各處理與之無顯著差異。D7ZD326處理行粒數最低，為30.3。D1ZY303處理千粒重最高，為409.17g，D6ZY303和D7ZY303處理最低，分別為343.07和343.87g。D7ZY303處理產量最高，其次是D7ZD958，D2ZD326處理產量最低，為9.48t/hm2。D3ZD326處理收獲指數最高，為0.64，其次是D2ZD958和D6ZD309處理，以D7和D4處理下ZD958的收獲指數最低，分別為0.42和0.43。

表4 不同密度和品種對夏玉米籽粒產量及其構成因素的影響Table 4 Effects of densities and varieties on the grain yield and its components of summer maize

3 討論

研究[11-13]發現，隨著種植密度的增加，玉米植株株高和穗位高均有所增加，且穗位高的增幅較大。本試驗條件下發現，玉米種植密度增加至10.50×104株/hm2時，株高和穗位高明顯增加（圖1和圖 2）。而劉勝男等[14]在研究 3.9×104～6.3×104株/hm2的種植密度范圍對春玉米和夏玉米生長的影響時發現，隨種植密度增加，春玉米的株高增高，而夏玉米株高變化不明顯。張向前等[15]研究5個密度水平對廣德5生長的影響時則發現，隨種植密度的增加，株高呈先增加后減少趨勢。這種差異可能是由試驗所處的生態條件和研究品種的不同產生的。

玉米種植密度對玉米植株干物質量和產量的影響大多表現為，隨密度的增加，群體干物質量和產量顯著增加，當種植密度超過最適范圍后持續增密則干物質量不再增加，而產量也有下降趨勢[16-21]。本研究也得到類似結果。這主要是因為密度對干物質積累的影響在生育后期出現較大差異（表2），花后干物質量主要用于籽粒產量的形成，當密度超過一定限度后，個體和群體的協調關系被破壞，導致產量下降。具體來說，在低密度條件下，穗數是產量高低的決定因素，隨著種植密度的增加，穗粒數和粒重對產量的影響更為明顯，而在高密度條件下，雖然穗粒數減少不顯著，但千粒重明顯下降，最終導致產量降低[6,22-23]。

不同品種對密度的響應不同，研究[24]表明，大穗型品種在低密度下單株干物質累積量較大，隨密度增加顯著下降，群體干物質量則先增加后降低，小穗型品種的群體干物質量則持續增加。隨密度增加，平展型玉米品種積累的干物質在果穗和莖葉間分配比例變化較大，干物質多傾向分配于莖葉，而緊湊型的變化較小。在本研究條件下，隨著種植密度的增加，中玉303的產量不斷提高，在密度為10.50×104株/hm2時產量最高（17.53t/hm2），表明中玉303為耐密型品種。本試驗研究結果可為進一步研究不同玉米品種對種植密度的生理響應和養分利用效率規律等提供參考。

4 結論

玉米種植密度對其生長發育及產量有著重要的影響。隨著種植密度的增加，籽粒植株干物質量顯著增加，花后干物質量占成熟期的比重則降低。成熟期千粒重隨密度的增加而降低，本研究表明，4個品種中以中玉303的產量最高，尤其是在10.50×104株/hm2下產量表現最好。因此，在本試驗區域內，以10.50×104株/hm2高密度種植中玉303能夠實現夏玉米增密高產。