擴(kuò)行減株對旱作春玉米冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響

牛婷婷

關(guān)鍵詞：春玉米；旱作區(qū)；擴(kuò)行減株；冠層結(jié)構(gòu)；產(chǎn)量

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2097-2172（2023）07-0621-06

玉米是我國重要的糧食和飼料作物，對保障糧食安全具有重要意義。玉米產(chǎn)量的提高不僅依賴于優(yōu)良品種的選育，而且與科學(xué)、高效的栽培管理措施密切相關(guān)。改善玉米群體結(jié)構(gòu)，提高光照資源利用效率是目前提高玉米產(chǎn)量的重要舉措。

目前，為改善群體冠層結(jié)構(gòu)、提高玉米產(chǎn)量，提出了高密種植、化學(xué)調(diào)控、寬窄行種植、株行距配置等技術(shù)措施，均取得一定的成效。其中優(yōu)化玉米株行距配置被認(rèn)為是協(xié)調(diào)玉米群體冠層結(jié)構(gòu)、調(diào)控光分布和群體物質(zhì)生產(chǎn)的重要技術(shù)措施，對提高玉米產(chǎn)量具有顯著的效果。何冬冬等研究表明，在較高密度種植下，擴(kuò)大行距的種植模式冠層結(jié)構(gòu)更為合理，產(chǎn)量更高。丁相鵬等研究表明，在黃淮海平原夏玉米通過增加種植密度并適當(dāng)擴(kuò)行減株可實現(xiàn)光能資源高效利用和產(chǎn)量協(xié)同提高。會寧縣為旱作春玉米區(qū)，具有豐富的光熱資源，玉米生產(chǎn)條件優(yōu)越，是當(dāng)?shù)刂饕募Z食作物，常年播種面積在6.67萬hm²左右，其中旱地全膜雙壟溝播種植玉米正常年景平均產(chǎn)量為6750～7650kg/hm²，目前已成為全縣農(nóng)民增收增糧的支柱產(chǎn)業(yè)。然而目前有關(guān)會寧地區(qū)株行距配置研究較少，且由于地理因素和環(huán)境條件的限制，株行距優(yōu)化配置在區(qū)域間存在明顯差異，為了進(jìn)一步優(yōu)化株行距配置，建立高效的冠層結(jié)構(gòu)，提高光能量利用效率，減緩玉米后期葉片衰老，進(jìn)而提高產(chǎn)量。我們選用緊湊型玉米品種先玉335和平展型玉米品種豫玉22號為試材，研究了擴(kuò)行減株處理下，2個玉米品種的形態(tài)特征、冠層光能截獲、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量的變化特征，以期為會寧旱區(qū)春玉米株行距合理配置和高效栽培提供參考。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

2019年試驗設(shè)在位于會寧縣西北部的漢岔鎮(zhèn)趙岔村。當(dāng)?shù)睾０?810m，年均降水量320mm左右，年均蒸發(fā)量1800mm，年平均氣溫6.3℃，年均日照時數(shù)2200 h，無霜期120 d。試驗區(qū)屬中溫帶半干旱氣候，耕地類型為旱川地，土壤類型為黃綿土。前茬馬鈴薯。馬鈴薯收獲后耕層土壤含有機質(zhì)11.25 g/kg、全氮1.10 g/kg、堿解氮80.65mg/kg、速效磷20.68 mg/kg、速效鉀166.15 mg/kg，pH8.15。

1.2供試材料

指示玉米品種為先玉335和豫玉22號，均由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。供試復(fù)合肥（P₅O₂16%、KO₂5%，總養(yǎng)分≥47%），由金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)；尿素（含N46%），由甘肅劉家峽化工集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

1.3試驗方法

先玉335和豫玉22號各設(shè)置3個行距處理，分別為55 cm（L1）、75 cm（L2）、95 cm（L3），各處理對應(yīng)株距分別為26.90 cm、19.80 cm、15.60 cm，統(tǒng)一種植密度為67 500株/hm²。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，小區(qū)面積160 m²（20 m×8 m）。播前均勻撒施復(fù)合肥975 kg/hm²，旋耕翻埋。4月26日按試驗設(shè)計進(jìn)行人工精量播種。拔節(jié)期追施N 60 kg/hm²。生育期田間管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田。

1.4測定項目與方法

1.4.1玉米葉面積指數(shù)的測定 分別在玉米第9片葉展開期，簡稱9展葉期（V9）、抽雄期（VT）、灌漿初期（R2）、乳熟期（R3）采用長寬系數(shù)法測定玉米單株葉面積，每處理3次重復(fù)。

式中，TDMP為花前營養(yǎng)體干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量；DMAV為開花期單株干物質(zhì)積累量；DMAR為成熟期不含籽粒單株干物質(zhì)積累量；TEDMP為花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運效率；TPAK為花后同化物輸入籽粒量；DMAY為成熟期籽粒干物質(zhì)量；CPAK為花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運效率。

1.4.5玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的測定 玉米收獲前每小區(qū)隨機取樣20株進(jìn)行室內(nèi)考種，考察玉米穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重，實收小區(qū)中間2行進(jìn)行脫粒測產(chǎn)，并折算籽粒產(chǎn)量。

1.5數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計，采用軟件SPSS 24.0進(jìn)行顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1擴(kuò)行減株對旱作春玉米葉片著生狀態(tài)的影響

莖葉夾角和葉向值都是反映作物植株形態(tài)的指標(biāo)。從表1可以看出，先玉335上層、中層和下層的莖葉夾角均隨行距的擴(kuò)大呈逐漸增加的趨勢，表現(xiàn)為L3>L2>L1，其中處理L1、L2上層的莖葉夾角均顯著低于處理L3；中層各處理間的莖葉夾角差異均達(dá)顯著水平，下層12、L3顯著高于L1。上層、中層和下層的葉向值均隨行距的擴(kuò)大呈逐漸減小的趨勢，上層各處理間差異均達(dá)顯著水平，中層處理L1、L2均顯著高于處理L3，下層處理L1顯著高于處理L3，處理L2與處理L1、L3差異均不顯著。豫玉22號的莖葉夾角、葉向值變化趨勢和先玉335相似，上層莖葉夾角處理L1、L2顯著低于處理L3，下層莖葉夾角各處理間均差異不顯著。中層葉向值處理L1顯著高于處理L2、L3。說明隨著行距的擴(kuò)大，莖葉夾角增大，葉向值減小，植株葉片趨于平展。先玉335各處理上層、中層、下層的莖葉夾角均顯著低于豫玉22號，葉向值均顯著高于豫玉22號，體現(xiàn)了品種緊湊型的特性。

2.2擴(kuò)行減株對旱作春玉米葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)是反映植物群體生長狀況的重要指標(biāo)，由圖1可知，擴(kuò)行減株對不同玉米品種的葉面積指數(shù)影響不同，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，葉面積指數(shù)先升高后降低，在抽雄期（VT）達(dá)到最大值。先玉335在抽雄期（VT）至乳熟期（R3）表現(xiàn)為L2>L1>L3。豫玉22號在抽雄期（VT）至乳熟期（R3）表現(xiàn)為L1>12>L3。同時可看出，在玉米生育后期各處理間葉面積指數(shù)差異變大，說明適當(dāng)?shù)臄U(kuò)行距減株距模式有利于延緩生育后期葉片的衰老。豫玉22號葉面積指數(shù)在各生育時期均高于先玉335，說明品種也是影響葉面積指數(shù)的重要因素之一。

2.3擴(kuò)行減株對旱作春玉米透光率和消光系數(shù)的影響

透光率反映群體內(nèi)光能輻射分布與群體結(jié)構(gòu)關(guān)系的重要參數(shù)，透光率越低，光能的截獲量越大。由表2可知，各處理不同層位透光率均表現(xiàn)為上部>中部>下部。各層位透光率隨行距的擴(kuò)大呈逐漸增加的趨勢，均表現(xiàn)為L3>L2>L1，各層位各處理間差異均顯著。消光系數(shù)隨行距的擴(kuò)大呈逐漸減小的趨勢，均表現(xiàn)為L1>L2>L3，其中先玉335的處理L1與處理L2、L3均差異顯著，而處理L2與處理L3間差異不顯著。豫玉22號各處理間差異均達(dá)顯著水平。豫玉22號同一處理下透光率顯著低于先玉335，消光系數(shù)顯著高于先玉335，說明在同處理條件下先玉335冠層光能截獲低于豫玉22號。

2.4擴(kuò)行減株對旱作春玉米干物質(zhì)積累量的影響

干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量的形成有密切的關(guān)系。從圖2可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，玉米干物質(zhì)和積累量呈逐漸增加的趨勢。先玉335在9展葉期（V9）各處理間差異均不顯著；在抽雄期（VT），處理L1和處理L2均顯著高于處理L3；在乳熟初期（R2）隨行距的增加干物質(zhì)積累量呈先增加后減少的趨勢。處理L2顯著高于處理L1和處理L3，分別增加4.12%和5.10%；在乳熟期（R3）的變化趨勢和乳熟初期（R2）相似，處理L2分別比處理L1、L3增加3.14%、5.13%；在成熟期（R6），各處理干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為L2>L1>L3，處理L2分別比處理L1、L3增加2.73%、6.84%。豫玉22號在9展葉期（V9）各處理間均差異不顯著；在抽雄期（VT）和乳熟初期（R2），隨行距的增加干物質(zhì)積累量呈逐漸減少的趨勢，處理L1與處理L2差異不顯著，但均顯著高于處理L3；在乳熟期（R3）和成熟期（R6）均表現(xiàn)為L1>L2>L3，且各處理間差異均達(dá)顯著水平。在同一生育時期，豫玉22號的干物質(zhì)積累量高于先玉335。先玉335的整個生長期中，除9展葉期（V9）外，干物質(zhì)積累量均以處理12最高，且隨著行距的增加干物質(zhì)積累量呈先增加后減少趨勢；而在豫玉22號的生長期中，除9展葉期（V9）外，干物質(zhì)積累量均以處理L1最高，且隨著行距的增加干物質(zhì)積累量呈逐漸減少趨勢。

2.5擴(kuò)行減株對旱作春玉米干物質(zhì)轉(zhuǎn)運的影響

干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運體現(xiàn)源庫關(guān)系的協(xié)調(diào)，直接影響玉米產(chǎn)量。由表3可以看出，擴(kuò)行減株對玉米干物質(zhì)轉(zhuǎn)運有顯著的影響。其中先玉335的TDMP隨行距的增加呈逐漸減少趨勢，處理L2和處理L1、L3差異不顯著；各處理間TEDMP差異均不顯著；TPAK隨行距的增加呈先增加后減少趨勢，表現(xiàn)為L2>L1> L3，處理L1、L2顯著高于處理L3；各處理間CPAK差異也均不顯著。豫玉22號的TDMP隨行距的增加呈逐漸減少趨勢，處理L2與處理L3差異不顯著，均顯著低于L1；各處理間TEDMP差異均不顯著；TPAK隨行距的增加呈逐漸減少的趨勢，表現(xiàn)為L1>L2 >L3，各處理間差異均達(dá)顯著水平；而各處理間CPAK無顯著差異。因此可以說明擴(kuò)行距減株距能夠影響玉米花前和花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量，但對轉(zhuǎn)運效率沒有明顯影響。同時可看出，先玉335的CPAK顯著高于豫玉22號，說明不同玉米品種的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運分配存在差異。

2.6擴(kuò)行減株對旱作春玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表4可知，擴(kuò)行距減株距對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素有顯著的影響。其中成穗數(shù)和穗行數(shù)各處理間差異均不顯著。先玉335行粒數(shù)隨行距的增加呈先增加后減小的趨勢，表現(xiàn)為L2>L3>L1，處理L2與處理L1、L3均差異顯著，但處理L1、L3間差異不顯著；百粒重隨行距的增加呈逐漸減小的趨勢，表現(xiàn)為L1>L2>L3，各處理間差異均顯著；產(chǎn)量以處理L2最高，為12 593.26 kg/hm²;其次是處理L1，為12 255.31 kg/hm²;處理L3產(chǎn)量最低，僅為11 788.87 kg/hm²，處理L2分別比處理L1、L3增產(chǎn)2.76%、6.82%，各處理間差異均顯著。豫玉22號行粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量均隨行距的增加呈逐漸減小的趨勢，處理L1的行粒數(shù)顯著高于處理L2、L3，但處理L2和處理L3差異不顯著；百粒重和產(chǎn)量均表現(xiàn)為L1>L2>L3，且各處理間差異均達(dá)顯著水平。其中處理L1產(chǎn)量為13 884.34 kg/hm²;處理L2為13 478.07 kg/hm²;處理L3僅為13006.52kg/hm²，處理L1分別比處理L2、L3增產(chǎn)3.01%、6.75%。在同一行距處理下，豫玉22號的行粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量均顯著高于先玉335。

3討論與結(jié)論

合理的株行距配置能夠改善農(nóng)田小氣候環(huán)境，協(xié)調(diào)個體和群體關(guān)系，改善玉米對光溫水等資源的利用率，從而增加玉米產(chǎn)量。玉米生長需要的化學(xué)能主要來源于葉片對截獲光能進(jìn)行光合作用轉(zhuǎn)化而來，株行距配置能夠調(diào)節(jié)群體莖葉夾角和葉片朝向，從而加強對光照輻射的截獲，協(xié)調(diào)冠層光分布。然而受到區(qū)域環(huán)境條件、品種、管理措施的影響，關(guān)于株行距配置對玉米冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量影響的研究結(jié)果并不一致。白晶等研究表明，在82500株／hm²密度下采用“80+40”的行距配置能夠擴(kuò)大葉面積，提高冠層光能截獲率，從而為增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。金容等研究表明，60 cm等行距處理下玉米株型緊湊，能改善群體受光條件。本研究結(jié)果表明，各層冠層莖葉夾角和冠層的透光率隨行距的擴(kuò)大逐漸增加，葉向值減小，說明擴(kuò)大行距使葉片行間的生長空間相對加大，葉片的形態(tài)變得較為舒展，改善了葉片角度，透光率的增加有利于下部葉片的光能吸收，但也說明存在較多的漏光損失。

葉面積在冠層中的分布影響光能利用，是反映冠層結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)。本研究表明，先玉335葉面積指數(shù)隨行距距的增加干物質(zhì)積累量呈先增加后減少的趨勢，在行距為75 cm處理時葉面積指數(shù)最大。豫玉22號葉面積指數(shù)隨行距的增加干物質(zhì)積累量呈逐漸降低的趨勢，主要是由于先玉335的莖葉夾角較小，株型緊湊，在擴(kuò)大株距后，充分利用不同層次的光資源，從而形成了高光效的冠層結(jié)構(gòu)，有利于葉片生長和干物質(zhì)的積累。

產(chǎn)量的形成受到干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運的影響，較高的干物質(zhì)積累量是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。一般情況下，玉米籽粒產(chǎn)量和干物質(zhì)和積累量成正相關(guān)關(guān)系。花前和花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量共同影響產(chǎn)量。研究表明，春玉米籽粒產(chǎn)量決定于后期光合生產(chǎn)能力，花后光合產(chǎn)物對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)到70%以上。本研究結(jié)果表明，先玉335各生育時期干物質(zhì)積累量、花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量、行粒數(shù)和產(chǎn)量隨行距的擴(kuò)大株距的減小呈先增加后減小的趨勢，在株距75cm，行距19.8 cm處理時最大，可能是擴(kuò)行距減株距有利于協(xié)調(diào)生育后期群體結(jié)構(gòu)，且具有較好的通風(fēng)透光條件，有利于干物質(zhì)的積累，從而增加玉米產(chǎn)量，玉米產(chǎn)量最高，為12 593.26 kg/hm²，較其余行距處理增產(chǎn)2.76%～6.82%。而豫玉22號的干物質(zhì)和積累量、轉(zhuǎn)運量和產(chǎn)量隨行距的擴(kuò)大株距的減小呈逐漸減小的趨勢，可能是由于植株株型平展，隨株距的減小，地上地下物質(zhì)分配不協(xié)調(diào)，植株間競爭養(yǎng)分、光照、水分等條件，從而影響干物質(zhì)的積累和產(chǎn)量的形成。

在會寧旱作春玉米種植區(qū)，以緊湊型先玉335和平展型豫玉22號為材料，在種植密度為67500株/hm²下設(shè)置了55、75、95cm 3個行距處理，結(jié)果表明，當(dāng)先玉335行距為75cm時，玉米冠層結(jié)構(gòu)和冠層光合性能明顯得到了改善，干物質(zhì)積累量顯著提高，實現(xiàn)了群體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，促進(jìn)了玉米群體產(chǎn)量的提高，產(chǎn)量最高，為12593.26kg/hm²，較行距55 cm、95 cm的處理分別增產(chǎn)2.76%、6.82%。而豫玉22號擴(kuò)大行距對玉米冠層、干物質(zhì)的調(diào)控效應(yīng)不佳，產(chǎn)量以行距為55 cm的處理最高，為13884.34 kg/hm²，較行距75 cm、95 cm的處理分別增產(chǎn)3.01%、6.75%。因此，在玉米種植過程中，緊湊型品種可適當(dāng)擴(kuò)大行距，以改善田間光照分布，提高干物質(zhì)積累量和玉米產(chǎn)量。