高密度條件下不同寬窄行比例對(duì)旱地春玉米光合特性及產(chǎn)量的影響

曹晉軍　劉永忠　李萬(wàn)星

摘要：在9萬(wàn)株/hm2的種植密度條件下，研究了平均行距50 cm，寬窄行比例為1 ∶1、15 ∶1、2 ∶1、25 ∶1、3 ∶1的5個(gè)處理對(duì)鄭單958在旱地春播情況下產(chǎn)量和群體光合特性的影響。結(jié)果表明，寬窄行25 ∶[KG-3]1的處理，穗位葉SPAD值、凈光合速率、葉面積指數(shù)（LAI）、單株干物質(zhì)積累量、籽粒產(chǎn)量均為最高?！? ∶1”和“25 ∶1”處理之間產(chǎn)量無(wú)顯著性差異，2年平均產(chǎn)量為10 5392 kg/hm2和10 7477 kg/hm2分別較“3 ∶1”處理高105%和127%，較“1 ∶[KG-3]1”處理高68%和89%，較“15 ∶1”處理高14%和34%。試驗(yàn)結(jié)果表明，高密度條件下山西省旱地春玉米最佳種植行距為“714 cm+286 cm”和“667 cm+333 cm”。

關(guān)鍵詞：玉米；高密度；寬窄行；產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào)： S51304文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2017）16-0057-03

收稿日期：2017-01-18

基金項(xiàng)目：山西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：201603D221035-3）。

作者簡(jiǎn)介：曹晉軍（1981—），男，山西平順人，碩士，助理研究員，主要從事玉米栽培研究及推廣工作。E-mail：gzscaj@163com。

通信作者：劉永忠，研究員，主要從事大豆育種、玉米栽培研究及推廣工作。Tel：（0355）2204235；E-mail：kblyz@163com。

株行距配置對(duì)于調(diào)節(jié)群體結(jié)構(gòu)具有重要作用，合理的行距配置能夠改善冠層內(nèi)的微環(huán)境，同時(shí)較好地協(xié)調(diào)微氣象因子與玉米產(chǎn)量的關(guān)系。楊利華等認(rèn)為，較高密度條件下縮小行距提高了株高的整齊度和百粒質(zhì)量，有利于籽粒產(chǎn)量的提高；王宏庭等認(rèn)為，等行距配置下的玉米群體產(chǎn)量高于寬窄行配置[3]；楊吉順等則認(rèn)為，高密度條件下寬窄行較等行距增產(chǎn)顯著[4]。可見(jiàn)，關(guān)于株行距配比的研究很多且得出的結(jié)論存在較大差異，但是旱地春玉米在較小的平均行距和高密度種植條件下，如何確定合理的寬行和窄行比例的研究少有報(bào)道。為此，本試驗(yàn)研究了鄭單958在9萬(wàn)株/hm2高密度[5]、平均行距50 cm的條件下，不同寬行和窄行配比的光合特性及產(chǎn)量性狀，以期獲得高密度條件下春玉米最佳的寬窄行配比。

1材料與方法

11試驗(yàn)地及氣象條件

2015—2016年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)田為壤土，0～40 cm耕層內(nèi)的2年平均有機(jī)質(zhì)含量207 g/kg，平均全氮含量127 g/kg，平均堿解氮含量為5349 mg/kg，平均速效磷含量為1492 mg/kg，平均速效鉀含量為20365 mg/kg。2015年玉米生育期內(nèi)降水量為 2789 mm，2016年生育期降水量為4824 mm，2年試驗(yàn)均無(wú)灌溉。

[HTK]12試驗(yàn)設(shè)計(jì)[HT]

玉米供試品種為鄭單958，種植密度為90萬(wàn)株/hm2。

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，5個(gè)處理，3次重復(fù)。處理分別為：KH1，寬窄行1 ∶[KG-3]1（50 cm+50 cm）；KH2，寬窄行15 ∶[KG-3]1（60 cm+40 cm）；KH3，寬窄行2 ∶[KG-3]1（667cm+333 cm）；KH4，寬窄行25 ∶[KG-3]1（714 cm+286 cm）；KH5，寬窄行3 ∶[KG-3]1（75 cm+25 cm）。每處理寬10 m，行長(zhǎng)55 m。2016年試驗(yàn)只進(jìn)行考種和產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)。

13測(cè)定項(xiàng)目

131穗位葉葉綠素含量

SPAD值測(cè)定：采用SPAD-502型葉綠素測(cè)定儀（Konica Minolta，日本）分別于玉米植株開(kāi)花、灌漿、乳熟、蠟熟以及完全成熟期連續(xù)測(cè)定穗位葉SPAD值，每處理測(cè)5 株，計(jì)算各處理SPAD值。

132穗位葉凈光合速率

用CIRAS-2便攜式光合測(cè)定儀（PP Systems，美國(guó)）分別于開(kāi)花期、灌漿期、乳熟期、蠟熟期、完熟期的晴天10：00—12：00時(shí)進(jìn)行測(cè)定。光照度、CO2濃度和葉溫分別控制在 1 200 μmol/（m2·s）、 400 μmol/mol[LM]和30 ℃。每次測(cè)定3張葉，取中部的相同部位，計(jì)算平均值。

133葉面積指數(shù)（LAI）

測(cè)定時(shí)選取生長(zhǎng)一致且葉片完好的植株掛牌標(biāo)記，重復(fù) 3株。分別于苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、開(kāi)花期、灌漿期及成熟期測(cè)定。

134單株干物質(zhì)質(zhì)量

挑選生長(zhǎng)一致、葉片完好的植株分別于苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、開(kāi)花期、灌漿期及成熟期測(cè)定單株干物質(zhì)質(zhì)量。測(cè)定方法：105 ℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)殺青 30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱(chēng)質(zhì)量，重復(fù) 3次。

135收獲后考種，記錄穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量。每小區(qū)收2行計(jì)產(chǎn)。

14數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和差異顯著性比較。

2結(jié)果與分析

21不同寬窄行比對(duì)穗位葉葉綠素SPAD值的影響

由圖1可見(jiàn)，穗位葉SPAD值均隨著生育期進(jìn)程呈單峰曲線變化：灌漿時(shí)SPAD值達(dá)到最大，完熟期SPAD值降至最小。不同處理，隨著寬窄行比增大，葉綠素SPAD值逐漸增加，當(dāng)寬行和窄行比例為25 ∶1時(shí)，SPAD值升至最高，寬窄行比為3 ∶1時(shí)降至最低。在完熟期寬窄行比25 ∶1的處理SPAD值328，較寬窄行比為3 ∶1的處理高176%。

22不同寬窄行比對(duì)穗位葉凈光合速率的影響

由圖2可見(jiàn)，各處理玉米穗位葉凈光合速率值均隨著生育期的進(jìn)程呈單峰曲線變動(dòng)：灌漿期凈光合速率達(dá)到最大，完熟期凈光合速率降至最小。不同處理，隨著寬窄行比增大，穗位葉凈光合速率隨之增加，當(dāng)寬行和窄行比為25 ∶1時(shí)，凈光合速率升至最高，寬窄行比3 ∶1時(shí)降至最低。在灌漿期寬窄行比25 ∶1的處理穗位葉凈光合速率達(dá)到 2944 μmol/（m2·s），較寬窄行比為1 ∶1、3 ∶1處理的凈光合速率提高95%、103%。在完熟期寬窄行比為25 ∶[KG-3]1的處理穗位葉凈光合速率較寬窄行比為1 ∶1、3 ∶1處理的凈光合速率提高94%、28%。由此可見(jiàn)，在高密度條件下適當(dāng)?shù)膶捳斜雀欣趦艄夂纤俾矢咧党掷m(xù)期的延長(zhǎng)。

23不同寬窄行比對(duì)葉面積指數(shù)的影響

由圖3可見(jiàn)，各處理LAI隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)表現(xiàn)出一致趨勢(shì)，即隨著生育時(shí)期的推移呈現(xiàn)單峰變化，開(kāi)花吐絲期達(dá)到高峰，之后開(kāi)始下降。不同處理，隨著寬窄行比增大，葉面積指數(shù)隨之增加，當(dāng)寬窄行比為25 ∶1時(shí)，葉面積指數(shù)升至最高，寬窄行比為3 ∶1時(shí)降至最低。在開(kāi)花期寬窄行比為25 ∶1時(shí)LAI較寬窄行比為1 ∶1、3 ∶1的處理增加116%、156%。因此在高密種植條件下，適宜的寬窄行比有利于葉面積指數(shù)的提高。

24不同寬窄行比對(duì)單株干物質(zhì)積累量的影響

由圖4可見(jiàn)，生育期內(nèi)各處理單株干物質(zhì)積累均表現(xiàn)出先慢后快的趨勢(shì)。在苗期和拔節(jié)期，不同處理的單株干物質(zhì)質(zhì)量無(wú)明顯變化規(guī)律，在大喇叭口期后隨著寬窄行比的增加單株干物質(zhì)積累呈現(xiàn)先增加再減少的趨勢(shì)，在寬窄行比為 25 ∶[KG-3]1 時(shí)單株干物質(zhì)積累達(dá)到最高，寬窄行比為3 ∶1時(shí)干物質(zhì)積累最低。在成熟期寬窄行比為25 ∶1的處理平均單株干物質(zhì)質(zhì)量較寬窄行比為1 ∶[KG-3]1、3 ∶1的處理增加193%、252%。由此可見(jiàn)，在高密度條件下適宜的寬窄行比更有利于干物質(zhì)的積累。

25不同配比對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

由表1可見(jiàn)，籽粒產(chǎn)量隨著寬窄行比例增大，呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)寬行和窄行比為25 ∶1時(shí)，產(chǎn)量最高，寬窄行比例為3 ∶1時(shí)產(chǎn)量最低。2年的試驗(yàn)結(jié)果類(lèi)似，其中2015年KH2、KH3、KH4處理產(chǎn)量與KH1、KH5處理之間有顯著性[CM）]

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示在005水平上差異顯著。

差異；2016年KH3、KH4處理與KH5處理之間有顯著性差異。KH3和KH4處理2年平均產(chǎn)量為10 5392kg/hm2和10 7477 kg/hm2，分別較KH5處理高105%和127%，較KH1處理高68%和89%，較KH2處理高14%和34%。由此可見(jiàn)，在高密度條件平均行距為50 cm情況下，寬窄行比為2 ∶1和25 ∶1時(shí)產(chǎn)量最高。

3結(jié)論與討論

穗位葉是玉米籽粒產(chǎn)量的主要來(lái)源，葉綠素是植株葉片進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，SPAD值可以反映葉片中葉綠素相對(duì)含量，同密度下寬窄行配置下葉綠素含量高于等行距配置。本研究表明，隨著寬窄行比例的擴(kuò)大，穗位葉SPAD值也隨之增加，在寬窄行比為25 ∶[KG-3]1升至最高，然后急劇下降，因此適宜的寬窄行比例更有利于穗位葉SPAD值的持續(xù)。劉鐵東等研究認(rèn)為寬窄行處理穗位葉的凈光合速率要明顯高于等行距處理，尤其在高密度栽培中，表現(xiàn)得更為突出。本試驗(yàn)表明，在高密度條件下寬行與窄行比為2 ∶[KG-3]1和25 ∶[KG-3]1的處理穗位葉凈光合速率較高，寬窄行比繼續(xù)擴(kuò)大穗位葉凈光合速率在灌漿后期的下降尤為明顯。葉面積指數(shù)（LAI）是衡量玉米產(chǎn)量及生長(zhǎng)發(fā)育狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，寬窄行種植在生育后期葉面積指數(shù)降低慢[8]。本研究得出類(lèi)似結(jié)論，在高密度條件下，寬窄行比為25 ∶1與2 ∶1的處理，更有利于葉面積指數(shù)高峰值的保持。

干物質(zhì)是籽粒產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，是增加玉米產(chǎn)量的根本途徑[9-11]。寬窄行種植模式能有效提高干物質(zhì)積累量，為提高產(chǎn)量奠定物質(zhì)基礎(chǔ)[12]。本試驗(yàn)表明，在高密度種植條件下，寬窄行比為25 1與2 ∶1的處理，較好地調(diào)節(jié)了個(gè)體與群體之間的矛盾，更有利于植株干物質(zhì)的積累。在種植密度較大的條件下，采用適宜的寬窄行種植可以顯著增加穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量等農(nóng)藝性狀指標(biāo)，較等行種植顯著增產(chǎn)[13-15]。本研究結(jié)果表明，在高密度條件平均行距為50 cm情況下，寬行和窄行的比為25 ∶1的配置產(chǎn)量最高、2 ∶1的配置產(chǎn)量次之，但兩者之間無(wú)顯著性差異，3 ∶1配置處理產(chǎn)量最低。在本試驗(yàn)條件下，產(chǎn)量最高的2個(gè)處理行距與株距之比為13～15，這也與國(guó)外學(xué)者有關(guān)玉米合理的行距是株距的15～2倍這一研究結(jié)論相吻合。

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