密度對玉米穗部性狀及產量的影響

黨根友，李 新，，關雅靜，朱永興，羅湘寧，張文博，王兆川

(1.寧夏農林科學院農作物研究所 寧夏永寧 750105；2.寧夏農林科學院農業生物技術研究中心，寧夏銀川 750002；3.寧夏科泰科技種業有限公司 寧夏永寧 750105)

0 引 言

【研究意義】單靠挖掘單株產量而達到大幅度提高玉米產量較困難[1]。通過增加種植密度是現代玉米產量提升的重要措施之一[2]，合理密植是獲得玉米高產的重要途徑[3]，增強玉米品種耐密性是提高產量潛力重要方法[4]。穗部性狀是構成玉米產量直接主要因素，且玉米產量是各穗部性狀共同作用的結果，尤其種植密度的增加，產量性能的各參數對產量的作用效應不同，對玉米籽粒產量的作用不同[5-6]。【前人研究進展】不同品種產量性能參數對密度脅迫的反應相同，不同品種適宜密度范圍也不同[7-9]，選擇適宜品種并結合品種自身特性，合理提高種植密度才能促進玉米產量提高[10]。芯重、行粒數和百粒重對產量直接正效應最大，禿尖長度對產量直接負效應最大[11]。除了禿尖長度隨種植密度的增加而增加外，穗長、穗粗、穗行數、行粒數、單穗重和單穗粒重等穗部性狀均隨種植密度增加而降低[12]。隨種植密度的增加，單株產量下降，只有在適宜的種植密度下實現玉米群體產量的最大值[13-14]。【本研究切入點】目前國內關于密度對多個玉米穗部性狀影響的系統研究報道較少，關于引黃灌區不同穗部類型春玉米品種的研究還未見報道。亟需研究密度對玉米穗部性狀及產量的影響。【擬解決的關鍵問題】采用4個密度分析4個不同穗部類型品種分析密度對穗部性狀及籽粒產量的影響，為當前引黃灌區春玉米品種選擇與增密增產提供理論依據及技術參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試品種為長大穗玉米品種寧單41號、中穗品種寧玉51號、短小穗品種寧1530等3個類型，對照先玉335(CK)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗于2017、2018年2年，在寧夏農林科學院農作物研究所進行，土壤為灌淤土。設4個密度處理(D1、D2、D3和D4)，D1處理為密度82 500株/hm2、D2處理為密度90 000株/hm2、D3處理為密度97 500株/hm2、D4處理為密度105 000 株/hm2，灌水為拔節期、大喇叭口期和揚花水3水。2017年播種期為4月19日，收獲期為9月27日，前茬為玉米，試驗地播前0～20 cm土層含有機質15.2×103mg/kg、全氮1.18×103mg/kg、速效氮92.0 mg/kg、速效磷37.6 mg/kg、速效鉀198.0 mg/kg，生育期總降雨量為207.3 mm。2018年播期為4月24日，收獲期為9月24日，前茬為小麥，試驗地播前0～20 cm土層含有機質13.0×103mg/kg、全氮1.06×103mg/kg、速效氮77.0 mg/kg、速效磷18.1 mg/kg、速效鉀175.0 mg/kg，生育期總降雨量為188.1 mm。

4個玉米品種各設置4個密度，16個處理，3次重復，共48個小區，采用裂區設計，隨機區組排列。小區面積為3 m×6.7 m，等行種植，寬行60 cm。施純N 200 kg/hm2，P2O5105 kg/hm2， K2O 45 kg/hm2；其中，N、P按比例5∶5分別于拔節期追施，K2O作基肥一次性施入，于3葉期按照設置密度進行定苗。其它田間管理措施與當地生產一致。

1.2.2 測定指標

在玉米成熟時各小區處理選取中間3行代表性樣點，單獨編號收割脫粒曬干并稱重，玉米籽粒產量按14%含水量校正。另外取樣10穗考種，在室內分別考察出籽率、籽粒深度、百粒重、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數以及上、中、下部百粒重、單穗穗重、單穗粒重、千粒重，測定籽率和含水率，每小區收獲玉米3行(每行6.7 m)實收計產。

出籽率(%)=籽粒總重/果穗總重的比值×100；

籽粒深度(cm)=(穗粗-軸粗)/2；

百粒重(g)=小區籽粒中隨機5個百粒重的平均值。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2016進行數據處理，并用DPS7.05統計分析軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 密度對不同品種玉米穗部性狀的影響

研究表明，隨著種植密度增加，各玉米品種的穗部性狀呈現不同的變化趨勢。其中，穗長、穗粗、穗行數、行粒數、粒深、單穗穗重、單穗粒重、出籽率、百粒重(穗上、中、下部)隨著密度增加都呈下降趨勢，而禿尖長度隨密度增加呈增加趨勢。種植密度的增加，使得個體間對光、熱、水、肥競爭增加，影響個體生長直接或間接導致穗部發育結實受影響，最終影響產量。隨著密度的增加，不同品種玉米的平均變異系數禿尖長度最大，其次為穗上部的百粒重、行粒數，然后為穗中部百粒重、穗下部百粒重、籽粒深度、單株粒重、穗長、單株穗重，穗行數、穗粗、出籽率平均變異系數最小，密度的變化對不同品種玉米穗行數、穗粗、出籽率影響最小。其中不同穗部百粒重表現為穗下部>穗中部>穗上部，且穗上部百粒重明顯低于穗中部、穗下部；隨著密度的增加，不同穗部百粒重都呈下降趨勢，穗上部百粒重變化幅度大于穗中部、穗下部，穗的頂端(上部)籽粒受密度影響最明顯，這主要與同化物向籽粒不同部位的供應差異有關，直接影響穗部的結實率。圖1

隨著密度的增加，品種之間行粒數表現為先玉335、寧單41號明顯高于寧1530、寧玉51號，尤其在密度大于97 500株/hm2時先玉335、寧單41號的行粒數大幅降低，增加密度對行粒數降低幅度表現為長穗品種玉米顯著高于中短穗品種，尤其密度在97 500株/hm2以上時更為明顯；玉米穗部性狀直接影響產量，不同品種間的差異導致產量的差異，但品種產量的差異可以通過密度進行一定的彌補，通過增密試驗產量差異有一定減小，并且發揮品種特有優勢，寧玉51號、寧1530屬于中小穗品種，但增密對關鍵穗部性狀指標降幅明顯低于大穗品種，通過密植減少與大穗的差異。圖2

圖1 不同密度下玉米穗部性狀變化Fig.1 Changes of ear characters under different density and different varieties of spring maize

2.2 密度對不同品種玉米產量及其構成因素的影響

研究表明，種植密度對產量構成因素影響明顯，隨著種植密度增加，增加了有效穗數，而穗粒數和千粒重明顯降低；隨著密度的增加，產量的增加說明有效穗數的增加效應大于穗粒數、千粒重的減小效應。增密增加了穗數，降低了的穗粒數且表現在行粒數和穗行數綜合降低，從以上穗部性狀分析表明，增加密度行粒數變異系數大于穗行數，增密行粒數對穗粒數降低效應大于穗行數，是穗粒數降低的主要因子，且行粒數降低幅度在密度為97 500 株/hm2以上時長穗品種玉米高于中短穗品種更為明顯，而增密下千粒重降低的最主要因子為穗上部百粒重的降低，其次才為穗中部、穗下部百粒重；增加密度下有效穗增加，行粒數、穗上部百粒重降低成為了產量構成變化的主要因素而影響產量。

提高種植密度可以增加產量，而不同品種春玉米產量對高密度處理響應不同，尤其在行粒數和穗上部百粒重增密反應，其中行粒數表現為先玉335、寧單41號明顯高于寧1530、寧玉51號，尤其在密度大于97 500 株/hm2時先玉335、寧單41號的行粒數大幅降低，寧單41號、先玉335在密度97 500 株/hm2出現產量下降，而寧玉51號、寧1530的產量表現為隨著密度的增加而增加，表明增密還有增產的潛力可能。適當提高種植密度可以增加春玉米產量，不同品種對密度的耐受性不同，其中寧玉51號、寧1530在105 000 株/hm2密度下產量最高，先玉335、寧單41號在97 500 株/hm2密度下產量最高，一定范圍的增密對中小穗玉米產量增加潛力高于大長穗玉米。圖3

圖2 密度區間玉米穗部性狀的變異系數Fig.2 Coefficient of variation of ear traits in maize in the tested density region

圖3 密度對玉米產量及其構成因素的影響Fig.3 Changes of grain yield and its components under different density and different varieties of spring maize

3 討 論

密度對穗長、穗粗、禿尖度、穗行數、行粒數、穗粒重等穗部性狀具有顯著影響，隨著種植密度的增加禿尖長増大，而穗長、穗粗、穗行數、行粒數、單穗粒重等穗部性狀呈不同程度的下降[15，16，17]。密度處理下的穗部性狀變化幅度呈現了高稈品種大于中稈、中稈品種大于矮稈的變化規律[18]。研究結果與前人研究基本一致，不同品種玉米穗部性狀變化幅度禿尖長度最大，增密禿尖長度均增加，其它11個穗部性狀指標隨密度增加而降低，隨著密度的增加，不同品種玉米的平均變異幅度禿尖長度最大，其次為穗上部的百粒重、行粒數，然后為穗中部百粒重、穗下部百粒重、籽粒深度、單株粒重、穗長、單株穗重，穗行數、穗粗、出籽率平均變異系數最小；隨著密度的增加，不同穗部百粒重都呈下降趨勢，穗上部百粒重變化幅度大于穗中部、穗下部，表明穗的頂端(上部)籽粒受密度影響最明顯，這主要與同化物向籽粒不同部位的供應差異有關，直接影響穗部的結實率。寧玉51號、寧1530屬于中小穗品種，但增密對關鍵穗部性狀指標降幅明顯低于大穗品種，從而通過密植減少與大穗的差異。

隨種植密度增加，單位面積穗數呈增加趨勢，穗粒數和千粒重呈下降趨勢[19-20]。增強玉米品種耐密性是提高產量潛力重要方法[21]，同時適合的種植密度使每個品種達到最高產量[22-24]。寧夏灌溉超高產玉米品種產量水平的適宜種植密度底限應在105 000株/hm2，増加種植密度來增加收獲果穗數是超高產栽培的基本要求[15]。研究與前人研究結果一致，隨著種植密度增加，有效穗數顯著增加，而穗粒數和千粒重明顯降低，穗粒數、千粒重降低對產量影響都較大；適當提高種植密度可以增加玉米產量，同時不同品種玉米對密度的適應性不同，其中寧玉51號、寧1530在105 000株/hm2密度下產量最高，先玉335、寧單41號在97 500株/hm2密度下產量最高，一定范圍的增密對中小穗玉米產量增加潛力高于大長穗玉米。試驗僅為1個點2年的田間數據，對于試驗的內在規律及作用機理有待進一步研究。

4 結 論

隨著密度的增加，4個品種禿尖長度均增加，其它11個穗部性狀指標隨密度增加而降低；隨著密度的增加，不同品種玉米的平均變異幅度禿尖長度最大，其次為穗上部的百粒重、行粒數，然后為穗中部百粒重、穗下部百粒重、籽粒深度、單株粒重、穗長、單株穗重，穗行數、穗粗、出籽率平均變異系數最小。不同穗部百粒重表現為穗下部>穗中部>穗上部，且穗上部百粒重明顯低于穗中部、穗下部；隨著密度的增加，不同穗部百粒重都呈下降趨勢，穗上部百粒重變化幅度大于穗中部、穗下部，表明穗的頂端(上部)籽粒受密度影響最明顯，從而影響穗部的結實率。

隨著密度的增加，4個品種玉米平均穗粒數、平均千粒重降低，種植密度對產量構成因素有顯著影響，其中有效穗數隨種植密度增大而顯著增加，而穗粒數和千粒質量則隨種植密度增大而降低。提高種植密度可以增加春玉米產量，而不同品種春玉米產量對高密度處理響應不同，密度增加后玉米產量增幅不大，甚至出現減產現象。其中寧單41號、先玉335在密度97 500株/hm2出現產量下降，而寧玉51號、寧1530的產量表現為隨著密度的增加而增加。