許海濤,陳桂娟,2

（1.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河南玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系駐馬店綜合試驗站,河南 駐馬店 463000；2.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗站,河南 駐馬店 463000）

群體效應(yīng)對夏玉米光合生理特性及籽粒產(chǎn)量的影響

許海濤1,陳桂娟1,2

（1.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河南玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系駐馬店綜合試驗站,河南 駐馬店 463000；2.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗站,河南 駐馬店 463000）

為明確夏玉米品種的合理群體密度,使優(yōu)良品種與生態(tài)環(huán)境相適應(yīng),以發(fā)揮群體優(yōu)勢而奪取高產(chǎn),研究了不同群體效應(yīng)對夏玉米光合生理特性及籽粒產(chǎn)量的影響.結(jié)果表明：6.75萬株/hm2處理產(chǎn)量最高,在6.75～7.50萬株/hm2群體密度范圍內(nèi),群體葉面積指數(shù)、光合勢隨密度的增加顯著增加,而葉片葉綠素相對含量、比葉重則下降.玉米品種群體密度為6.75萬株/hm2,可構(gòu)建較合理的群體結(jié)構(gòu),獲得較高的玉米產(chǎn)量.

玉米；群體效應(yīng)；生理特性；葉面積指數(shù)；比葉重；葉綠素相對含量；光合勢

玉米產(chǎn)量形成是一個種群過程,而非單獨個體表現(xiàn)[1].玉米個體組成群體,同一群體間個體相對獨立,同時個體間相互影響又密切聯(lián)系,因此群體表現(xiàn)出不同于個體的發(fā)展規(guī)律和生長特性[2].改善群體內(nèi)的光照、溫度、水分和CO2等微環(huán)境小氣候條件,可影響群體的光合效率和產(chǎn)量[3].合理群體效應(yīng)既要能有效協(xié)調(diào)群體產(chǎn)量與個體生產(chǎn)力的關(guān)系,又能充分利用水分、光能及營養(yǎng)等,更好地協(xié)調(diào)夏玉米群體與個體的關(guān)系,使光能在群體內(nèi)的分布更趨合理,提高群體的光能利用效率,從而創(chuàng)建高光效光合生產(chǎn)群體[4-7].本文旨在研究不同群體密度對夏玉米光合生理特性及籽粒產(chǎn)量的影響,明確合理群體的生理指標,探明高產(chǎn)夏玉米最適的群體密度,為保障玉米高產(chǎn)提供理論和技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年安排在駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗站,前茬作物小麥,質(zhì)地粘壤.0～20 cm土壤理化性狀（TPY-6A智能土壤養(yǎng)分測試儀）：pH值6.1,有機質(zhì)含量19.8g/kg,全氮含量2.40g/kg,堿解氮含量62.47mg/kg,速效鉀含量（K2O）54.86 mg/kg,有效磷（P2O5）含量15.32 mg/kg.

1.2 試驗材料

玉米品種為鄭單958,由駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供.肥料為尿素（N含量46%）、過磷酸鈣（P2O5含量16%）和氯化鉀（K2O含量60%）.

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)3次重復(fù),隨機區(qū)組排列,行長6 m、行距0.67 m,8行區(qū),小區(qū)面積32.16 m2.共設(shè)4個處理,T15.25萬株/hm2、T26.00萬株/hm2、T36.75萬株/hm2、T47.50萬株/hm2.6月10日播種,6月16日出苗.施尿素量225 kg/hm2,3次分期施肥；氯化鉀150 kg/hm2、過磷酸鈣75 kg/hm2作底肥一次性施入.管理措施同當?shù)匾话愦筇锷a(chǎn).

1.3.2 測定項目與方法 苗期、拔節(jié)期、小喇叭口期、吐絲期、乳熟期、成熟期每小區(qū)取樣10株進行各項目測定.

葉面積測定：采用長寬系數(shù)法[8],用直尺測量葉片的最長度和最寬處數(shù)值,葉面積=葉長×葉寬× 0.75；葉面積指數(shù)（LAI）＝（平均單株葉面積×單位土地面積內(nèi)玉米株數(shù)）/單位土地面積；

比葉重測定：所取葉樣品測定葉面積后烘干稱葉干質(zhì)量,比葉重=葉干質(zhì)量/葉面積；

葉綠素相對含量測定：采用SPAD-502葉綠素儀即時測定葉綠素相對含量（用SPAD值表示）；

光合勢：是指單位土地面積上葉面積持續(xù)時間,光合勢LAD=[（LA2+LA1）/2]×（T2-T1）,單位是（m2·d）/m2, LA1、LA2分別為時間T1、T2時每m2土地面積上的葉面積,用m2/m2表示.

成熟期每小區(qū)取10穗,測定穗長、穗粗、禿尖長、穗粒數(shù)、千粒重、出籽率,實收中間4行測產(chǎn),計產(chǎn)面積16.08 m2.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同群體密度對夏玉米葉面積指數(shù)的影響

玉米葉面積是籽粒灌漿及源庫關(guān)系中庫的形成過程中的關(guān)系因素,散粉后葉面積的大小直接影響到玉米籽粒充實度[9].玉米干物質(zhì)的積累主要通過玉米葉片光合作用形成的,其大小直接影響玉米群體的光合能力和產(chǎn)量,合宜的葉面積發(fā)展態(tài)勢是創(chuàng)建高光效玉米群體,實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要條件,而LAI是衡量群體結(jié)構(gòu)及吸收光能效率的重要因素,是評價玉米光合性能的重要指標[6].不同群體密度對夏玉米葉面積指數(shù)的影響見表1.

表1 不同群體密度對夏玉米葉面積指數(shù)的影響Tab.1 The effect of different community density on leaf area index of summer maize

由表1可知,在整個生長發(fā)育階段,不同群體密度的LAI均表現(xiàn)出先升后降的趨勢,吐絲期達到最大值,其原因是拔節(jié)后新葉生長較快,吐絲后全部展開,田間玉米覆蓋率達到最大值.而后玉米植株不斷衰老導(dǎo)致下部葉片脫落,葉面積指數(shù)又不斷下降.總體表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1,T4明顯高于T3、T2、T1,而在拔節(jié)期T1比T2、T3稍高,但差異不明顯.在吐絲期T4葉面積指數(shù)分別比T1、T2、T3高出36.15%、28.68%、15.96%,而在乳熟期分別比T1、T2、T3高出28.61%、18.04%、11.81%,說明不同群體密度對葉面積指數(shù)表現(xiàn)出正效應(yīng),小喇叭口期之前葉面積擴展快,吐絲期之后群體葉面積指數(shù)維持較高的水平,為吐絲期之后籽粒的灌漿奠定了有利的物質(zhì)條件.

2.2 不同群體密度對夏玉米比葉重的影響

比葉重是衡量玉米葉片光合性能的一個參數(shù),是反映葉片厚度和質(zhì)量的主要生理參數(shù).不同群體密度對夏玉米葉比重的影響見表2.

表2 不同群體密度對夏玉米比葉重的影響Tab.2 The effect of different community density on spicel leaf weight of summer maize

由表2可知,不同群體密度下,夏玉米比葉重均呈現(xiàn)出先降低后升高,然后再降低又升高的趨勢,表現(xiàn)出雙峰折線規(guī)律,乳熟期達到最大值.不同處理間的夏玉米比葉重在小喇叭口期之前差異相對較小,但在生長發(fā)育后期差異顯著,在吐絲期表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4,處理T1分別比T2、T3、T4的比葉重分別增加5.64%、7.59%、12.23%,在乳熟期表現(xiàn)為T1＞T4＞T3＞T2,分別為62.8、57.4、55.7、51.4 g/m2.說明過高的群體密度不利于夏玉米葉片比葉重的提高.

2.3 不同群體密度對夏玉米葉綠素相對含量的影響

葉綠素含量與光合機能大小密切相關(guān),是反映夏玉米葉片生理活性變化的重要生理指標之一,是衡量光合特性作用的重要參數(shù),其含量與光合速率成正比[10].不同群體密度對夏玉米葉綠素相對含量的影響見表3.

表3 不同群體密度對夏玉米葉綠素相對含量的影響Tab.3 The effect of different community density on relative chlorophyll content of summer maize

由表3可知,不同群體密度對夏玉米葉綠素相對含量有一定的影響,從整個生育進程來看,不同群體密度的夏玉米葉片的葉綠素相對含量SPAD值均表現(xiàn)出先逐漸升高再逐漸下降,然后再連續(xù)升高的趨勢,呈現(xiàn)出折線N形狀,乳熟期達到最高,處理T1、T2、T3、T4的SPAD值分別為64.1、58.8、59.6、59.4,處理T1最大為64.1,分別比T2、T3、T4增加了9.01%、7.55%、7.91%,而后三者差異不明顯.不同處理間總體表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4,在吐絲期T1的SPAD值顯著高于T2、T3、T4,分別增加了13.41%、10.99%、9.82%.說明在夏玉米整個生長發(fā)育期間,隨著群體密度的逐漸增加,葉綠素相對含量呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢.

2.4 不同群體密度對夏玉米光合勢的影響

光合勢反映了夏玉米葉片光合能力的大小,是夏玉米生長期內(nèi)進行光合生產(chǎn)的葉面積與日數(shù)的乘積,玉米產(chǎn)量的高低不僅取決于光合效率的高低,還取決于能進行光合生產(chǎn)的葉面積大小,增加光合勢是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵途徑之一.不同群體密度對夏玉米光合勢的影響見表4.

表4 不同群體密度對夏玉米光合勢的影響Tab.4 The effects of different community density on leaf area duration of summer maize（m2·d）/m2

由表4可知,不同群體密度的光合勢在夏玉米整個生長發(fā)育期間呈現(xiàn)出先逐漸升高后又逐漸下降的趨勢,在吐絲-乳熟期達到最大值,處理T4光合勢分別比T1、T2、T3提高43.41%、11.06%、5.03%,而后又下降,表現(xiàn)出單峰曲線變化特性.不同處理的總光合勢差異顯著,總體表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1,分別為312.9、274.5、269.4、240.3（m2·d）/m2,處理T4比T1、T2、T3分別增加30.21%、16.15%、13.99%.說明處理T4在夏玉米整個生長發(fā)育期間葉片的光合勢較強,保持較高的葉面積持續(xù)時間,有利于干物質(zhì)的積累.

2.5 不同群體密度對夏玉米籽粒產(chǎn)量性狀的影響

不同群體密度對夏玉米籽粒產(chǎn)量性狀的影響見表5.

表5 不同群體密度對夏玉米籽粒產(chǎn)量性狀的影響Tab.5 The effects of different community density on seed yield characters of summer maize

由表5可知,不同群體密度對夏玉米籽粒產(chǎn)量及其性狀有明顯影響.隨著群體密度不斷增加,穗長、穗粗有逐漸降低的趨勢,而禿尖長有明顯增加的趨勢,出籽率隨密度增加而降低,穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量在群體密度6.75萬株/hm2時達到最大值,群體密度繼續(xù)升高時三者都有降低趨勢.較高群體密度下千粒重降低的主要原因是由于光照減弱,光合源受到的影響大于籽粒容量,而群體庫源的比值變大,籽粒灌漿物質(zhì)相對缺乏[11].因此在較高群體密度下平衡籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因子之間的關(guān)系,提高有效穗粒數(shù)、增加籽粒千粒重是實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的有效途徑.穗長、穗粗、禿尖長處理間相差不大,而穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量處理間相差明顯.處理T3產(chǎn)量最高,其次是T4,分別為8 756.9、8 423.7 kg/hm2,比最低產(chǎn)量T17 696.3 kg/hm2分別增加13.78%、9.45%.綜上所述,適宜群體密度為6.75萬株/hm2.

3 結(jié)論與討論

夏玉米的光合生理特性是評價玉米生長發(fā)育、葉片生理質(zhì)量、光合能力大小的重要生理指標.玉米需光性能強,群體密度關(guān)系到玉米葉片的光合生理作用和群體物質(zhì)生產(chǎn)能力.本研究結(jié)果表明：在6.75～7.50萬株/hm2群體密度條件下,夏玉米的比葉重、葉綠素相對含量隨著群體密度的增加而減少,而葉面積指數(shù)則隨著群體密度的增加而增加,由此可以看出葉面積指數(shù)對密度的群體效應(yīng)大于個體效應(yīng),在生育發(fā)育后期群體的光合能力較強,因此在高群體密度下有較好的光合面積持續(xù)期,為物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成提供關(guān)鍵的物質(zhì)基礎(chǔ)和保障.

不同群體密度對夏玉米籽粒產(chǎn)量及其性狀有明顯影響,隨著群體密度不斷增加,穗長、穗粗有逐漸降低的趨勢,而禿尖長有明顯增加的趨勢,出籽率隨密度增加而降低,穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量在群體密度6.75萬株/hm2達到最大值,群體密度繼續(xù)升高時三者都有降低趨勢.處理T3產(chǎn)量最高,其次是T4,分別為8 756.9、8 423.7 kg/hm2綜上所述,夏玉米鄭單958的適宜群體密度為6.75～7.50萬株/hm2.

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（責任編輯：鄧天福）

Effects of community efficiency on the photosynthetic-physiological characters and seed yield of summer maize

Xu Haitao1,Chen Guijuan1,2
（1.Zhumadian Academy of Agricultural Science,Zhumadian Comprehensive Test Station of Henan Maize Industrial Technology System,Zhumadian 463000,China；2.Zhumadian Test Station of Agricultural Science,Zhumadian 463000,China）

In order to study the reasonable community density of summer maize,thus causes the improved variety and ecological environment adapts,the display community superiority captures the high production,the effects of photosynthetic-physiological characters and seed yield were researched in different community density of summer maize.The results showed that 67 500 plants per hectare processing yield was highest,in the range of plant densities from67 500～75 000 plants per hectare,with increasing of community density,community leaf area index,leaf area duration increased correspondingly,the relative chlorophyll content and spicel leaf weight decreased on the contrary. When the community density of maize was 67 500 plants per hectare,high yield could be gained because of the setup of the reasonable structure.

maize；community efficiency；photosynthetic-physiological characters；leaf area index；spicel leaf weight；relative chlorophyll content；leaf area duration

S513

A

1008-7516（2014）03-0008-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2014.03.002

2014-03-19

河南省重大科技攻關(guān)項目（092102110085）；河南省科技成果轉(zhuǎn)化項目（122201110016）；河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系駐馬店綜合試驗站建設(shè)項目（Z2010-02-05）

許海濤（1974-）,男,河南上蔡人,副研究員.主要從事玉米遺傳育種與栽培技術(shù)研究.