播種密度對雨養夏玉米產量形成的調控效應

王 茜，劉樹宇，劉 水，蔡學超，孫立朋

（1.天津市寶坻區潮陽街道辦事處，天津 301801；2.內蒙古赤峰市喀喇沁旗王爺府鎮綜合保障和技術推廣中心，內蒙古 赤峰 024421）

華北平原玉米產量占全國總產的31.3%左右，在保障國家糧食安全方面具有重要作用。由于周年熱量資源限制，在冬小麥-夏玉米周年種植模式中為保證冬小麥安全越冬，夏玉米收獲期會提前，籽粒灌漿不完全，粒質量降低且含水量較高，對玉米機械收穗和機械直收籽粒造成困難，在華北平原北部地區問題更為突出。研究表明，增加種植密度可提高玉米生產力，堅實現高產穩產的重要措施。合理密植可協調作物個體與群體的關系從而影響產量，但密度過大會導致群體郁閉遮陰，單株穗粒數減少和粒質量降低，導致產量顯著降低。葉片是玉米光合作用的器官，群體葉面積及葉面積指數是反映體光合能力強弱與物質積累的重要指標，葉面積指數會隨著種植密度的增加而增大，群體過大導致葉片早衰，玉米生育期縮短，合理密植可以優化群體結構及葉面積系數，滿足產量形成需要。干物質積累是產量形成的物質基礎，種植密度增加影響干物質分配比例和產量的構成要素。低密度條件下，雖然玉米單株的生長狀態較好，但群體對光能的利用率較低，產量的增加潛力受到限制；高密度條件下，植株間存在著嚴重的競爭，致使千粒質量、穗粒質量和穗粒數減小，最終導致產量下降。玉米群體穗數、穗粒數和千粒質量構成因素決定產量高低，種植密度增加，穗數增加，但穗粒數和千粒質量呈降低趨勢，不同品種在不同生態區的適宜種植密度有較大差異。因此，研究種植密度對適宜機械籽粒直收玉米品種產量的調控效應，可為華北平原北部夏玉米高產栽培提供技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

本試驗于2021年6—10月在天津市寶坻區進行。試驗采用單因素隨機區組設計，處理因素為種植密度，分別為60 000、67 500、75 000、82 500、90 000株·hm，分 別 記 為PD1、PD2、PD3、PD4、PD5，設置重復3次。品種選用‘京農科728’，6月20日播種，10月14日收獲，60 cm等行距播種，小區長7 m，寬3.6 m，3次重復。整地時，施用600 kg·hm復合肥（N-PO-KO：25-10-16）作底肥，拔節期和抽雄期追施225 kg·hm尿素(N:46%)，開溝條施。病蟲草害防治隨大田管理措施進行。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 葉面積指數 分別在吐絲期和收獲期，小區取代表性樣株3株，測定葉長和葉寬，長寬系數法計算單株葉面積和群體葉面積指數。

1.2.2 干物質積累與分配 在吐絲期和收獲期，將測定葉面積的樣株，分解為莖鞘、葉片、苞葉、穗軸、籽粒5部分，鼓風干燥箱105℃，殺青30 min后，烘干至恒質量，秤取干質量。

1.2.3 植株性狀 收獲期，小區連續調查20株，測定株高、穗位高、倒伏率和空桿率。

1.2.4 產量及其構成因素 收獲期，實收中間3行，5 m長，測定鮮穗總質量，選取代表性樣穗20穗，背陰處風干后考種脫粒，測定穗長、禿頂長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒質量，計算穗粒數，PM8188-A谷物水分測定儀測定籽粒水分，按照14%安全含水量計算百粒質量和產量。

1.3 數據處理與分析

采用SPSS 19.0進行數據方差分析，Excel作圖。

2 結果與分析

2.1 農藝性狀

從表1可以看出，隨著種植密度的增加，PD2、PD3、PD4、PD5處理株高比PD1提高4.0～13.7cm，但增幅未達顯著水平。PD1處理‘京農科728’穗位高最低，比PD3和PD5處理顯著降低10.5、12.3cm，PD2與PD5處理間差異顯著。與PD1處理相比，其他處理穗株比提高2.2%～7.7%，但密度處理間差異未達顯著水平。隨著種植密度的密度增高，試驗條件下‘京農科728’未發生倒伏，但空桿率顯著提高，PD1和PD2處理沒有發生空株，在PD5處理空株率最高達6.1%。

表1 種植密度對‘京農科728’農藝性狀的影響

2.2 葉面積指數

從圖1可以看出，吐絲期葉面積指數隨密度增加呈逐漸增大的趨勢，PD1處理的葉面積指數為2.42，顯著低于PD2、PD3、PD4、PD5處理，PD4和PD5處理的葉面積指數顯著高于其余3個處理，在PD5達到了最大，值為4.61。成熟期葉面積指數隨種植密度的增加呈先升高后降低的趨勢，PD3處理和PD4處理，葉面積指數最大，值為1.50和1.53，顯著高于其他3個處理；PD1處理最低，僅為1.00，顯著低于其余4個處理。

圖1 種植密度對‘京農科728’葉面積指數的影響

2.3 干物質積累與分配

由圖2可知，隨著種植密度的增加，夏玉米吐絲期和收獲期單株干物質積累量呈逐漸降低的趨勢。吐絲期，PD1處理單株干物質積累量最高為90.5 g·株，比其他4個處理提高20.0%～72.1%（＜0.05）；PD5單株干物質積累量最低僅為52.6 g·株，顯著低于PD1、PD2、PD3、PD4處理。收獲期，PD1和PD2處理單株干物質積累量無顯著差異，但PD1處理比PD3、PD4、PD5處理顯著提高15.2%～35.0%；PD2處理比PD4和PD5處理提高16.0%、26.4%（＜0.05），PD3比PD5單株干物質積累量提高17.2%（＜0.05）。

圖2 種植密度對‘京農科728’單株干物質積累的影響

由圖3可知，吐絲期PD1群體干物質積累量最高，為5 429 kg·hm，PD5最低，為4 733 kg·hm，PD1與PD5處理間差異達顯著水平，而與PD2、PD3、PD4差異不顯著，PD2、PD3、PD4、PD5處理間差異亦不顯著。收獲期，群體干物質積累量隨著種植密度的增加逐漸升高，PD1群體干物質積累量最低，為18052kg·hm，PD5最高為20 662 kg·hm，PD1處理比PD2、PD3、PD4、PD5處理降低5.1%～10.0%，與PD5處理差異達顯著水平，PD2、PD3、PD4、PD5處理間差異未達顯著水平。

圖3 種植密度對‘京農科728’群體干物質積累的影響

分析干物質分配可以看出（圖2、圖3），夏玉米吐絲期干物質分配到莖稈的比例和葉片的比例在密度處理間差異不明顯，但干物質積累以分配在莖稈占比較高，葉片占比較低。隨著種植密度的增加，成熟期干物質分配到莖稈比例逐漸降低，在PD2處理時達到最高值，莖稈干物質占比為21.0%，PD4處理時最低，為17.3%；而隨著種植密度的增加，葉片干物質比例逐漸升高，PD2處理時最低，僅為8.3%，在PD5處理時達峰值，占比11.0%；苞葉和穗軸分配的干物質比例隨密度增加逐漸降低，PD5處理時最低僅為2.7%和5.8%，明顯低于其余4個處理；干物質分配到籽粒的比例，即收獲指數，隨密度增加呈現先升高后降低的趨勢，在PD1處理時最低為0.589，而在PD3處理時最高為0.624。

2.4 產量及其構成因素

由表2可知，隨著種植密度的增加，‘京農科728’產量呈現升高后降低的趨勢，PD1處理產量最低，PD4處理產量最高；PD2產量比PD1增產9.7%（＞0.05），PD3、PD4、PD5處理分別比PD1顯著增產23.1%、24.8%、20.5%；PD3和PD4處理比PD2增產12.1%、13.7%，但PD5處理與PD2、PD3和PD4產量差異均未達顯著水平。

種植密度對夏玉米果穗性狀影響表明，隨著種植密度的增加，穗長逐漸變短，但禿尖長變長。PD2處理穗長最長，與PD1和PD3間無顯著差異，比PD4和PD5顯著增長0.6、1.3 cm；PD5處理穗長最短，與PD1、PD2和PD3差異達顯著水平。PD2處理禿尖長最短，比其他4個密度處理顯著縮短15.0%～24.8%；PD4處理禿尖長最長，與PD2、PD3和PD5處理差異達顯著水平。隨種植密度增加，夏玉米穗粗逐漸變細，但密度間差異不顯著。

分析種植密度對產量構成因素的影響可以看出（表2），種植密度對夏玉米穗行數的影響未達顯著差異水平；隨著種植密度的增加，行粒數呈減少趨勢，PD5處理最少，為29.3粒，比PD1和PD3處理顯著減少10.6%、9.0%；百粒質量隨著種植密度的增加而逐漸降低，PD1和PD2處理最大，為35.6～35.7g，比PD4與PD5處理顯著提高9.9%～10.2%、14.5%～14.8%。

表2 種植密度對‘京農科728’產量及其構成要素的影響

3 結論與討論

玉米作為高產作物，種植密度的增加是實現玉米增產的重要途徑之一。李登海等研究表明，實現夏玉米產量15 000 kg·hm以上的密度要在75 000株·hm以上。陳國平等總結了我國塊超高產夏玉米（≥15 000 kg·hm）創建過程，并指出提高單位面積產量主要依靠增加種植密度即穗數，同時增加或穩定穗粒質量。2021年我國玉米高產紀錄的種植密度突破10 000株·hm。玉米農藝性狀受種植密度影響，品種間表現具有差異性，玉米株高隨種植密度的增加而增加。本研究表明，‘京農科728’株高和穗位高在一定范圍內呈現隨種植密度的增加呈升高的趨勢，但沒有倒伏，75 000株·hm以上出現空桿，主要原因在于種植密度過高，導致個體植株缺乏營養，穗部發育不良而空桿。

葉面積指數是反映玉米群體光合能力的重要指標，適宜的葉面積指數能充分利用光能，進行光合作用，積累干物質，形成產量，葉面積指數隨著種植密度的增大而增大。本研究中，吐絲期葉面積指數隨種植密度的增加呈逐漸增大趨勢，且在最高密度處葉面積指數最大，但收獲期中高密度（75 000株·hm、82 500株·hm）葉面積指數最大，這說明增加種植密度加快了葉片衰老。研究表明，在一定范圍內，干物質積累量與產量呈正相關關系，提高玉米干物質積累能力是提高籽粒產量的有效途徑。在本研究范圍內，隨著種植密度的增加，夏玉米吐絲期和收獲期單株干物質積累量呈逐漸降低的趨勢，但收獲期群體干物質積累量隨著種植密度的增加而逐漸升高。夏玉米吐絲期，干物質主要分配到莖稈；收獲期，隨密度增加干物質分配到莖稈、穗軸和苞葉比例逐漸降低，但分配到葉片的比例提高。這說明高密條件下，玉米提高葉片物質積累，保持光合能力，促進產量形成，提高了籽粒種的物質分配比例，在中高密度下（75 000株·hm、82 500株·hm）收獲指數最高，馮尚宗等研究結果也印證了本研究。

玉米產量高低決定于產量構成因素，與穗部性狀具有相關性。大量研究表明，玉米果穗穗行數、禿尖長、百粒質量與種植密度呈負相關關系，而穗粒質量、穗長和行粒數與種植密度呈正相關關系；隨著種植密度的增加，單位面積穗數增加，但穗粒數和粒質量則降低，籽粒產量與密度呈拋物線關系。本研究表明，隨著種植密度的增加，玉米果穗長逐漸變短，但禿尖長變長，穗粗變細，與已有研究基本一致；在本研究范圍內，種植密度對穗行數影響不顯著，且行粒數和百粒質量隨著種植密度的增加而減少或降低，與李炳昊等的研究結果基本一致。在本研究密度范圍內，‘京農科728’產量呈先升高后降低趨勢，試驗范圍內中高密度（75 000～82 500株·hm）產量最高，產量在11 000 kg·hm以上。

綜之，在華北平原北部地區，選用適宜籽粒機收玉米品種，通過增加種植密度至75000～82500株·hm，提高葉面積指數和干物質積累量，優化穗數、穗粒數和粒質量，可實現產量穩定在11 000 kg·hm以上。