章慧玉 張素娟 張守林 王存綱 郭新波 靳海蕾 李長建
(1 河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,鶴壁 458030;2 河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展服務(wù)中心,鶴壁 458030;3 鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南鶴壁 458030)
玉米是重要的糧食作物,在推動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展,滿足畜牧業(yè)、工業(yè)需要,保障糧食安全等方面發(fā)揮著重要作用。相對于增加種植面積、改變種植方式,增加種植密度成為促進(jìn)玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措,隨著國內(nèi)外玉米生產(chǎn)發(fā)展不斷演變,提高產(chǎn)量的有效措施是增加種植密度[1]。過去幾十年,世界范圍內(nèi)玉米產(chǎn)量水平的提高與種植密度的增加緊密相連。中國玉米品種種植密度在1970 年前大多為3.0 萬株/hm2左右,2000 年以來,涌現(xiàn)出鄭單958、先玉335、浚單20等一批株型緊湊,耐密植、抗病和適應(yīng)性廣的優(yōu)良品種,促進(jìn)玉米種植密度提升到6.00萬~6.75萬株/hm2[2],與美國當(dāng)前玉米種植密度6.75 萬~9.00 萬株/hm2相比,我國玉米種植密度差距顯著,未來玉米總產(chǎn)水平提高的關(guān)鍵路徑是通過增密種植來實(shí)現(xiàn)[3]。
浚單996 是鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的玉米新品種,2021 年通過了國家審定,審定編號為國審玉20210456。浚單996 在國審公告中規(guī)定的大田種植密度為6.75 萬株/hm2,試驗密度為7.50 萬株/hm2。為了深入探討浚單996 的耐密性、豐產(chǎn)性及穩(wěn)產(chǎn)性,通過增加種植密度,激發(fā)增產(chǎn)潛能。本研究通過對浚單996 兩年的不同密度處理設(shè)置,從增密種植的抗倒性、植物形態(tài)學(xué)性狀、產(chǎn)量性狀等方面分析,確定該品種的最佳增密種植空間,同時也為玉米新品種浚單996 的合理密植及推廣提供理論依據(jù)。
1.1 試驗材料和試驗設(shè)計試驗材料為河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的玉米新品種浚單996。試驗于2019-2020 年在河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗園區(qū)進(jìn)行。該地區(qū)海拔61.5m,位于35°72′18″N,114°32′46″E,屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候。在作物生育期內(nèi),試驗地區(qū)氣候條件如圖1 所示。土質(zhì)為粘壤土,土壤的有機(jī)質(zhì)含量為14.3g/kg,速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為65.38.2mg/kg、17.7mg/kg、74.23mg/kg。基礎(chǔ)肥力處于中等水平,前茬種植作物為小麥。試驗采用隨機(jī)區(qū)組排列,試驗安排6個處理密度,分別為6.00 萬株/hm2、6.75 萬株株/hm2、7.50 萬株/hm2、8.25 萬株/hm2、9.00 萬株/hm2、9.75 萬株/hm2。每處理設(shè)3個重復(fù),共10 行區(qū),行長6.7m,行距0.6m;實(shí)收中間6 行計產(chǎn),四周設(shè)有保護(hù)區(qū)。
圖1 2019-2020 年鶴壁市試驗期間的氣溫和降雨量
1.2 栽培管理試驗分別于2019 年6 月8 日與2020年6 月10 日播種,在相同試驗田塊,采取統(tǒng)一肥水管理和種植模式。種植時每667m2施用撒可富復(fù)合肥50kg。對試驗各處理及時灌溉蒙頭水、間苗定苗。病蟲草害防治主要是苗期及時防除田間雜草和噴灑阿維菌素、吡蟲啉等防治玉米苗期害蟲,在喇叭口期噴灑甲維·茚蟲威和高效氯氟氰菊酯防治玉米螟、蚜蟲。收獲時間分別為2019年9月28日與2020年9月30日。
1.3 測定指標(biāo)及方法
1.3.1 抗倒性測定指標(biāo)詳細(xì)記錄不同處理小區(qū)內(nèi)玉米的倒伏、倒折情況。
1.3.2 植物形態(tài)學(xué)性狀測定指標(biāo)在玉米乳熟期,從不同處理小區(qū)內(nèi)連續(xù)選取有代表性植株10 株,測定玉米株高、穗位高和重心高。用卷尺測量地上第1 節(jié)、第3 節(jié)的節(jié)間長度。用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量地上第1 節(jié)、第3 節(jié)的莖粗(寬面)。雄穗分枝是在玉米散粉期雄穗一級側(cè)枝數(shù)目,求平均值。
1.3.3 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量性狀測定指標(biāo)觀察記載主要經(jīng)濟(jì)性狀,選取有代表性的10 株玉米,于收獲前測量株高、穗位高、莖粗等,收獲后對不同處理的玉米植株穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長等主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行室內(nèi)測定,人工收獲小區(qū)中間6 行,所有果穗分區(qū)測產(chǎn)。按測產(chǎn)面積折算產(chǎn)量,籽粒產(chǎn)量以14%標(biāo)準(zhǔn)水分折算。并對不同密度處理的產(chǎn)量差異性進(jìn)行方差分析和多重比較。
1.3.4 數(shù)據(jù)分析試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 20 軟件進(jìn)行分析,根據(jù)圖1 氣溫和降雨量變化趨勢,并對每個年份間各處理進(jìn)行方差分析。
2.1 增密種植對玉米品種浚單996 的抗倒性的影響玉米的抗倒性一般隨密度的增加而降低。從表1 可以看出,2 年測試的平均倒伏倒折率隨密度的增加而增大,空稈率變化也大體上隨密度增加而增加,密度在8.25 萬株/hm2以上出現(xiàn)輕微的倒伏倒折,2 年間的倒伏倒折率受氣候條件影響出現(xiàn)變幅,2 年間空稈率變化幅度不大。
表1 增密種植對玉米品種浚單996 抗倒性的影響
2.2 增密種植對玉米品種浚單996 株高、穗位高和重心高的影響從圖2 中可以看出,隨著浚單996 種植密度的增加,株高和重心高都有逐漸增加的趨勢,穗位高也隨之增加,但增加幅度不大。說明增密種植加劇了群體內(nèi)個體間光照、水肥、氣、熱等資源的競爭。
圖2 2019 年和2020 年浚單996 株高、穗位高和重心高的變化
2.3 增密種植對玉米品種浚單996節(jié)間長度、莖粗、雄穗分枝數(shù)的影響節(jié)間長度是影響植物高度和穗位高的決定性因素之一,而這與玉米的抗倒性、生物產(chǎn)量和谷物產(chǎn)量密切相關(guān)[4]。尤其是近地面基部1~3 節(jié)的節(jié)間長短粗細(xì)與倒伏有密切關(guān)系。通過表2 可以看出,隨著種植密度的增加,節(jié)間長度大體上呈增加趨勢。由表3 可以看出,2 年間第1 節(jié)間長度差異不顯著,第3 節(jié)間長度差異極顯著。莖粗隨著種植密度的增加變細(xì),第1 節(jié)間和第3 節(jié)間莖粗2 年間差異極顯著。雄穗分枝數(shù)在年份間差異不顯著,在不同密度處理間差異極顯著。
表2 增密種植對玉米浚單996 節(jié)間長度、莖粗和雄穗分枝數(shù)的影響
表3 年份間與密度處理節(jié)間長度、莖粗、雄穗分枝數(shù)方差分析
2.4 增密種植對玉米品種浚單996 產(chǎn)量性狀的影響增密種植對玉米品種浚單996 產(chǎn)量性狀影響從表4、表5 可以看出,產(chǎn)量性狀指標(biāo)穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長、產(chǎn)量在不同年份間差異不顯著,密度間、年份×密度間差異極顯著。大體上,隨著種植密度的增加穗長逐漸變短、行粒數(shù)減少、禿尖長增長、千粒重降低。不同年份間產(chǎn)量指標(biāo)差異不顯著,不同密度間產(chǎn)量指標(biāo)差異極顯著。2019 年處理間產(chǎn)量表現(xiàn)為:7.50 萬株/hm2>8.25 萬株/hm2>6.75 萬株/hm2>9.00 萬株/hm2>6.00 萬株/hm2>9.75萬株/hm2,2020 年產(chǎn)量表現(xiàn)結(jié)果:8.25 萬株/hm2>6.75 萬株/hm2>7.50 萬株/hm2>6.00 萬株/hm2>9.75萬株/hm2>9.00 萬株/hm2,綜合2 年產(chǎn)量表現(xiàn),7.50萬株/hm2與8.25 萬株/hm2的增密種植空間產(chǎn)量表現(xiàn)最為突出。
表4 增密種植對玉米浚單996 產(chǎn)量性狀的影響
表5 年份間與密度處理產(chǎn)量性狀方差分析
種植密度是影響玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成最重要的栽培因素[5]。但為了增加產(chǎn)量而盲目地提高種植密度卻會增大倒伏的潛在危險[6]。伴隨種植密度的增加,個體競爭加劇,株高、穗位高、重心高上移,基部莖稈細(xì)弱,容易造成倒伏[7]。其次,降雨是我國黃淮海地區(qū)倒伏發(fā)生的主要脅迫因子[8],陰雨寡照使玉米植株徒長、莖稈變細(xì)。同時,隨著密度的增加,增密種植改變了玉米植株的群體結(jié)構(gòu)和通風(fēng)透光條件[9-10],冠層內(nèi)部光照減弱,根系和莖稈的活性降低,根系對水分和養(yǎng)分需求供應(yīng)不足,盧霖等[11]研究增密種植會加速玉米植株衰老進(jìn)程,降低莖稈抗病能力。
本研究從區(qū)域氣候生態(tài)特征、植物形態(tài)學(xué)、品種遺傳特性、種植密度、水肥管理等方面對玉米新品種浚單996 進(jìn)行了增密試驗研究,從區(qū)域氣候生態(tài)特征確定2 年間的平均氣溫和降雨量走勢基本相似,6-7 月氣溫偏高,降雨量比后2個月份較大,8-9月處于玉米中后期生長過程,氣溫和降雨量基本相同。李峰等[12]研究認(rèn)為玉米種植密度能顯著影響莖稈的株高、穗位高和莖粗且呈負(fù)相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn),隨種植密度的增加,玉米植株高度不斷增加,穗位高略微增高,重心高增長,大體上節(jié)間長度變長、莖粗變細(xì)且2 年間數(shù)據(jù)差異顯著(表3),同時過度增密種植增加了浚單996 的倒伏風(fēng)險。
洪德峰等[13]研究表示玉米產(chǎn)量隨種植密度的增加而提高,但達(dá)到一定程度,產(chǎn)量又隨密度的增加而降低。綜合2 年產(chǎn)量比較,玉米品種浚單996 的增密種植也大致呈現(xiàn)先增加后降低趨勢,在密度為7.50萬~8.25萬株/hm2的增密種植空間里產(chǎn)量最高。說明當(dāng)品種在適宜密度下,玉米在整個生育期能保持較好的群體冠層結(jié)構(gòu),通風(fēng)透光條件適宜,個體生長發(fā)育穩(wěn)健,經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量性狀優(yōu)良。在低密度情況下,單產(chǎn)性狀優(yōu)良,而種植株數(shù)少,產(chǎn)量不高。當(dāng)密度超過一定限度時(超過9.00 萬株/hm2)由于冠層內(nèi)部光照減弱,植株葉片、根系和莖稈的競爭加劇。種植密度增加會使穗部性狀變劣,表現(xiàn)出果穗變小,禿尖長變長,穗粒數(shù)減少,千粒重降低,倒伏倒折加重,產(chǎn)量降低。
近年來耐密植、高產(chǎn)品種的缺乏極大地限制了中國玉米種植密度的增長[14],黃淮海夏玉米區(qū)和西南玉米區(qū)由于缺少突破性的高產(chǎn)耐密植品種,區(qū)域種植密度增長陷于停滯狀態(tài)???96 的選育成功,為黃淮海夏玉米區(qū)的耐密豐產(chǎn)打開了新的篇章。品種和栽培措施共同決定了適宜種植密度,在提高種植密度條件下需要先通過合理配套的栽培管理措施協(xié)調(diào)群體與個體的發(fā)展,才能促進(jìn)玉米群體產(chǎn)量的提高???96 的耐密豐產(chǎn)性探討結(jié)合有利的栽培管理技術(shù)措施,才能發(fā)揮其高產(chǎn)潛能。