不同穴播模式對玉米生長及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

楊金鈺，孫九勝，喬小燕，王西和，槐國龍，崔磊

（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091）

0 引言

【研究意義】合理密植是實(shí)現(xiàn)玉米增產(chǎn)增效的重要途徑，與水稻和小麥等多分蘗性谷類作物相比，以主莖成穗為主的玉米產(chǎn)量受種植密度的影響顯著，在增加單位面積收獲穗數(shù)的同時(shí)，應(yīng)盡可能保持單株玉米穗粒數(shù)和粒重，依靠高群體優(yōu)勢獲得單產(chǎn)提升。充分利用區(qū)域光熱資源提高種植密度，對玉米高效生產(chǎn)有重要意義。【前人研究進(jìn)展】目前，提高玉米單產(chǎn)的途徑主要是早播、優(yōu)選品種、增加密度、種植方式、水肥調(diào)控等，其中增加密度和改變種植方式是構(gòu)建高效群體結(jié)構(gòu)、改善冠層生境、提高群體光合效能、挖掘品種高產(chǎn)潛力的重要調(diào)控技術(shù)[1]。李少昆[2]推廣的玉米密植高產(chǎn)栽培技術(shù)，挖掘當(dāng)?shù)氐墓鉁厮噬a(chǎn)潛力，留苗112 500株/hm2（7 500株/667 m2），收獲穗數(shù)133 614穗/hm2，創(chuàng)造了22 676.1 kg/hm2（1 511.7 kg/667 m2）的全國玉米高產(chǎn)記錄。過高密度會(huì)影響作物對光熱資源的利用，從而影響作物產(chǎn)量。種植密度增加將改變玉米個(gè)體的生長空間，導(dǎo)致可獲取資源受限，引起群內(nèi)競爭加劇[3]，使作物的個(gè)體形態(tài)和群體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[4]。對株行距配置、雙株或1穴多株栽培等種植方式做了研究[5-7]顯示，有效資源一定的情況下，密度和種植方式變化將引起地上部競爭加劇，1穴多株種植可以緩解冠層競爭，改善冠層群體結(jié)構(gòu)質(zhì)量和功能，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。密植條件下，冠層或根系對生長空間的敏感程度、群體產(chǎn)量的限制因素因玉米品種、生產(chǎn)區(qū)域而不同[8]。【本研究切入點(diǎn)】新疆天山北坡經(jīng)濟(jì)帶屬極端干旱區(qū)，與西北干旱區(qū)其他省份相比，該區(qū)日照、輻射量、積溫和無霜期等氣候肥力優(yōu)勢突出。玉米是該區(qū)域主要的糧飼作物，通過密植提高單產(chǎn)十分有意義。目前針對該區(qū)域密植條件下株行距配置及多株種植方式方面的結(jié)果較為缺乏，不同密植條件下玉米群體生長性狀的變化的報(bào)道不多。需研究不同穴播模式對玉米生長及產(chǎn)量構(gòu)成的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用增加密度和1穴多株種植方式，分析不同株行距配置條件下玉米的生長及產(chǎn)量構(gòu)成要素變化，為指導(dǎo)區(qū)域玉米高產(chǎn)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2018年在新疆烏魯木齊市安寧渠鎮(zhèn)“國家灰漠土肥力與肥料效益監(jiān)測站”（43°95′26″N，87°46′45″E）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬溫帶大陸性氣候類型，年均降水310 mm，蒸發(fā)量2 570 mm。年均氣溫7.7℃，日照時(shí)數(shù)2 594 h，無霜期156 d。試驗(yàn)區(qū)土壤理化性質(zhì)：pH值為7.7，有機(jī)質(zhì)15.98 g/kg，全氮1.15 g/kg，Olsen-P 12.7 mg/kg，速效鉀151 mg/kg，容重1.55 g/cm3。以耐密品種新玉59號(hào)為供試材料。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，在同一種植密度139 500株/hm2（9 300株/667 m2）下，設(shè)置1穴1株（H1）、1穴3株（H3）2個(gè)處理，3次重復(fù)。1穴1株（H1）：株距12 cm，行距（70+40+70）cm，播幅1.1 m，1膜2行，膜寬70 cm，理論密度為139 500株/hm2（9 300株/667 m2）；1穴3株（H3）：株距32 cm，行距（70+70+70）cm，播幅1.4 m，1膜2行，膜寬105 cm，理論密度為139 500株/hm2（9 300株/667 m2）。

小區(qū)面積6.6 m×7 m（6個(gè)播幅）。底肥量為：N：75 kg/hm2，P2O5：150 kg/hm2，K2O：30kg/hm2。2018年5月5日播種，9月30日收獲。采用膜下滴灌，滴頭間距30 cm，滴頭流量2.2 L/s，1管2行。專用機(jī)械完成1穴多株播種，其他田間管理方式同一般高產(chǎn)田。表1

表1 試驗(yàn)水肥用量Table 1 The design of water and fertilizer consumption

1.2.2 測定指標(biāo)

單株葉面積和干物質(zhì)測定：于苗期、拔節(jié)期、抽雄期和生理成熟（灌漿）期，每小區(qū)選取有代表性3穴植株，測定以下指標(biāo)：植株每片葉面積，然后將每株所有葉片的葉面積加在一起即為單株葉面積；葉面積指數(shù)；光合勢；株高、莖粗等生物學(xué)性狀指標(biāo)。

產(chǎn)量：在成熟期調(diào)查每小區(qū)實(shí)際穗數(shù)，收獲中間4行（每行4 m）稱所有果穗總鮮重，將所有果穗按大中小分組，按比例選取其中20穗左右，調(diào)查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重，計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量（按14%折算含水率）。

計(jì)算方法[9]：

葉面積=長×寬×0.75；

葉面積指數(shù)=（單株葉面積（cm2）×每個(gè)小區(qū)的植株數(shù)）/小區(qū)面積（m2）。

光合勢（PP，m2/（hm2·d）=（某階段起始頁面積（cm2/hm2×10 000）+該階段結(jié)束葉面積（cm2/hm2×10 000）×間隔天數(shù)/2。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同株數(shù)對玉米葉面積及葉面積指數(shù)的影響

研究表明，在相同種植密度下，相比較采用1穴1株（H1）和1穴3株（H3）這兩種植模式，玉米在苗期、抽雄期和灌漿期的葉面積無差異，1穴3株（H3）處理在拔節(jié)期的葉面積顯著大于1穴1株（H1）處理。2個(gè)處理的葉面積均隨生育期的延長逐漸增大，拔節(jié)期到抽雄期增加較大，抽雄期到灌漿期變化不大。1穴3株（H3）模式下，株行距增大后，可使玉米苗期至拔節(jié)期的葉面積增加效應(yīng)明顯。表2

表2 不同處理下單株玉米葉面積變化Table 2 Plant number on leaf area of maize in different treatments

2個(gè)處理的葉面積指數(shù)變化趨勢相似，均從苗期至拔節(jié)期呈平緩的增加趨勢，拔節(jié)期至抽雄期急劇增大，至灌漿期呈緩慢的減小趨勢。1穴3株（H3）處理在觀測期內(nèi)的葉面積指數(shù)均大于1穴1株（H1）處理，在抽雄期至灌漿期，H3處理的葉面積指數(shù)比H1處理高16%、9%，1穴3株模式可以延緩玉米在生育后期葉面積的下降。圖1

圖1 不同處理下玉米葉面積指數(shù)變化Fig.1 Leaf area index of maize in different treatments

2.2 不同株數(shù)對玉米光合勢的影響

研究表明，2個(gè)處理的光合勢在苗期至拔節(jié)期變化不大，呈緩慢的增加趨勢。拔節(jié)至抽雄期，呈急劇的增加趨勢，至灌漿期，兩個(gè)處理均仍呈增加趨勢，較前一階段變化平緩。1穴3株處理（H3）在抽雄期、灌漿期的光合勢比1穴1株（H1）處理分別高18%、25%，1穴3株模式對玉米生長后期的抽雄至灌漿階段的光合勢有增加效應(yīng)，在生長前期的苗期至拔節(jié)期的影響不大。圖2

圖2 不同處理下玉米光合勢變化Fig.2 Photosynthetic potential of maize in different treatments

2.3 不同處理對玉米生長性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

研究表明，1穴1株（H1）處理的株高為227.70 cm，莖粗為18.01 mm，比1穴3株（H3）處理高11%和5%。1穴3株（H3）處理的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重均大于1穴1株（H1）處理，其中，1穴3株（H3）處理的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)比1穴1株（H1）處理高10%、7%，差異達(dá)到顯著水平。兩處理百粒重相比變化不大，二者差異不顯著。1穴3株（H3）處理的產(chǎn)量為11 825 kg/hm2，較1穴1株（H1）增產(chǎn)16%，顯著高于H1處理。表3

表3 不同處理下玉米生長性狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素Table 3 Growth characters and yield components of Maize in different treatments

3 討論

光合勢是量化作物群體整體光合速率的重要指標(biāo)，可進(jìn)一步反映作物長勢并預(yù)測作物產(chǎn)量，是一重要的農(nóng)學(xué)參數(shù)[10]。作物生長發(fā)育進(jìn)程中，保證生育后期龐大的綠色葉面積是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)[11]。

葉片是作物進(jìn)行光合作用的主要器官，葉面積指數(shù)的增加有利于光合物質(zhì)生產(chǎn)能力的改善，進(jìn)而促進(jìn)玉米的生長發(fā)育。研究表明，相同種植密度下，相比較采用1穴1株（H1）和1穴3株（H3）這兩種植模式，玉米在苗期、抽雄期和灌漿期的葉面積無差異，1穴3株（H3）處理在拔節(jié)期的葉面積顯著大于1穴1株（H1）處理。2個(gè)處理的葉面積均隨生育期的延長逐漸增大，拔節(jié)期到抽雄期增加較大，抽雄期到灌漿期變化不大。1穴3株（H3）模式下，株行距增大后，可使玉米苗期至拔節(jié)期的葉面積增加效應(yīng)明顯。在抽雄期至灌漿期，H3處理的葉面積指數(shù)比H1處理高16%、9%，1穴3株模式可以延緩玉米在生育后期葉面積的下降，可為后期生殖生長和物質(zhì)累積提供足夠的光合葉面積。拔節(jié)期前各處理的葉面積指數(shù)變化不大，拔節(jié)期后H1、H3處理葉面積指數(shù)持續(xù)增加至抽雄期，在抽雄期以后，2處理的葉面積指數(shù)開始緩慢下降，生育后期是玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵期，葉面積指數(shù)緩慢減少可延緩后期葉面積下降，已確保后期的物質(zhì)積累和籽粒灌漿有足夠的光合葉面積來完成作物的生活史，與前人研究[12]的結(jié)果類似。

研究結(jié)果表明[13]，寬窄行種植方式可使葉片空間分布更合理，提高玉米的光能利用率。楊吉順等[14]通過對種植密度和行距的配置進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在一定的密度下采用合理的株行距配置，可改善群體冠層結(jié)構(gòu)，提高群體的光合效率。研究結(jié)果與以上結(jié)論相似，試驗(yàn)結(jié)果表明，1穴3株種植對抽雄期以后的光合勢有提高效應(yīng)，較1穴1株（H1）處理明顯提高。在適宜的密度下，采用1穴3株模式種植促進(jìn)了玉米葉片的光合同化作用，使光合同化生產(chǎn)能力增強(qiáng)，而1穴1株種植減少了群體的光合勢，植株之間間距較小（12 cm），對養(yǎng)分的競爭激烈，使得1穴1株種植模式的玉米生長受到抑制。

研究表明，在同一密度條件下，H3處理的產(chǎn)量顯著（P＜0.05）高于H1處理，較H1處理增產(chǎn)16%，主要是因?yàn)樵谙嗤N植密度下，采用1穴多株種植模式后，增大了株行距，增加了行間的通風(fēng)透光，使有效穗數(shù)、穗粒數(shù)高于H1處理。1穴1株H1處理株距較小，通風(fēng)透光能力差，株間對水分養(yǎng)分的競爭增強(qiáng)，不利于群體生長發(fā)育，降低了作物產(chǎn)量。研究[15-17]表明，在一定的種植密度下，改變株行距配置，采用寬窄行種植可提高籽粒產(chǎn)量達(dá)36%，與研究結(jié)果一致。1穴3株種植模式改善了群體結(jié)構(gòu)和功能，通過增加后期光合產(chǎn)物積累，提高了有效成穗、穗粒量和籽粒產(chǎn)量。

4 結(jié)論

4.1 在相同的種植密度下，1穴3株種植模式顯著促進(jìn)了玉米葉面積的增長，延緩后期葉片的衰老，有助于后期光合產(chǎn)物的積累，提高了穗粒質(zhì)量和玉米籽粒產(chǎn)量。

4.2 與1穴1株種植模式相比，1穴3株種植模式下，玉米的光合能力增強(qiáng)，抽雄期后光合勢提高，促進(jìn)了玉米的生殖生長。在密度為139 500株/hm2（9 300株/667m2）下，1穴3株種植模式有利于實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)。