王寶生

摘要 [目的]通過種植方式與密度互作提高玉米群體生產力，為寒地地區(qū)玉米“粒稈兩用”提供理論和技術支持。[方法]以寒地高淀粉玉米（鄭單958）為試驗材料，通過對不同種植模式下的玉米產量、葉面積指數、光合性能、干物質積累以及莖稈含糖量等因素的分析，得出黑龍江寒地高淀粉玉米“粒稈兩用”最適的種植模式。[結果]大壟雙行覆膜（C1），在較高密度下因其保水和保溫等因素影響，更有利于改善群體冠層垂直結構，延長葉片功能期，提高玉米群體葉面積指數，使玉米群體光合速率和葉綠素含量升高，構建高光效生產體系，促進庫源協(xié)調發(fā)展，增加光合產物的干物質積累，提高玉米穗長、穗粒數和千粒重，最終提高玉米產量和莖稈含糖量；相關分析表明，產量與莖稈可溶性總糖含量呈不顯著負相關關系，所以莖稈含糖量的提高不會影響產量；通徑分析表明，葉綠素含量和單株干物重對單株莖稈可溶性總糖影響較大。[結論]結合子粒高產和莖稈高能兩方面因素，采用大壟雙行覆膜種植方式和90 000株/hm2的種植密度是高產、穩(wěn)產的最優(yōu)配置。

關鍵詞 玉米；“粒稈兩用”；種植模式；莖稈含糖量；產量

中圖分類號 S504.8 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）20-050-05

Abstract [Objective]The research aimed to improve the productivity of maize population through the planting pattern and density interaction， and provide theoretical and technical support for corn "dual grain stalk" in cold area. [Method] With high starch maize （Zhengdan 958） of cold area as the experimental material， though investigating such as corn yield， leaf area index，properties of light， dry matter accumulation and stem sugar content， that factors was analysised and discusses under different planting patterns， and got the "dual grain stalk" optimal planting pattern of High Starch Corn in Heilongjiang Cold Area.[Result]The large double ridge mulching （C1） with high density was more conducive to the improvement of the canopy vertical structure， extension of leaves the functional period and increase the leaf area index of maize， increased the maize canopy photosynthetic rate and chlorophyll content， constructed high efficiency production system， promoted the coordinated development of library source increase the photosynthetic products and dry matter accumulation， improved the maize ear length， grain number per spike and thousand grain weight， and ultimately improved the yield and sugar content of corn stalk due to the increasing temperature moisture and other factors. The correlation analysis showed that yield and stem total soluble sugar content was not significant negative correlation， so did not affect the yield of stalk sugar content. Path analysis showed that the chlorophyll content and dry weight had greater impact on stem soluble sugar influence.[Conclusion] Combined with the kernel yield and stem high two factors， using large double ridge mulching plastic film， and 90 000 strains/hm2 planting density was high and stable yield optimal allocation.

Key words Maize；"Dual grain stalk"；Planting pattern；；Stem sugar content；Yield

玉米是世界上最具價值的糧食、飼料、加工和能源等多種用途的作物之一，被譽為21世紀的“谷中之王”[1]。近年來，隨著我國科技、經濟的高速發(fā)展，加工工業(yè)不斷強大，加工能力和工藝水平不斷提高，許多工業(yè)品均由進口變?yōu)樽灾魃a，如目前應用前景看好的玉米制的燃料乙醇，是替代石油燃料的新一代環(huán)保產品。我國在河南、吉林等地已經建成了大型的加工企業(yè)，高淀粉玉米將需求很大[2]。

玉米不僅是糧食作物，也是能源作物。玉米作為能源作物，不僅其子粒中的淀粉、莖稈中的纖維素和半纖維素可以用來生產燃料乙醇，且其莖稈中糖質也可用于生產燃料乙醇[3-8]，利用玉米莖稈中的糖質提取燃料乙醇具有一定的優(yōu)勢，不另占用耕地，不與民爭糧，生產原料廣泛，原料成本價格低，加上糖質乙醇加工本身成本低的優(yōu)勢，因此利用玉米秸稈生產燃料乙醇是一個具有一定發(fā)展前景的燃料乙醇生產新途徑，符合我國國情和國家鼓勵使用非糧原料生產乙醇的產業(yè)政策[9]。因此，在保證高淀粉玉米子粒正常收獲的同時，如何維持莖稈含糖量和生物產量是玉米燃料乙醇生產的關鍵。

該試驗以高淀粉玉米品種鄭單958為試驗材料，選用寒地廣泛應用的傳統(tǒng)小壟、壟上雙行和壟上雙行覆膜的種植模式，研究不同種植模式對高淀粉玉米莖稈含糖量和產量的影響，探明黑龍江寒地高淀粉春玉米“粒稈兩用”最適的種植模式，以期進一步提升玉米生產能力、提高玉米莖稈的高效利用率，為黑龍江寒地地區(qū)建立子粒高產和莖稈高能提供理論和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及品種

試驗于2013年5～10月在黑龍江八一農墾大學農學院試驗基地進行，試驗田地力均勻，地勢平坦，0～20 cm耕作層有機質含量16.14 g/kg、全氮160.65 mg/kg、速效磷7.32 mg/kg、速效鉀30 mg/kg，pH為8.38。試驗選用高淀粉玉米雜交種鄭單958為材料。

1.2 試驗設計

試驗采用裂區(qū)設計，種植方式為主區(qū)，密度為副區(qū)。種植方式分別為大壟雙行覆膜（C1）、大壟雙行（C2）、傳統(tǒng)小壟（C3）。C1：壟距為110 cm，壟上植株行距為50 cm，兩壟間相鄰植株行距為60 cm，邊起壟邊覆膜，膜與膜之間不留空隙，相接處用土壓住地膜；C2：壟距、壟上行距及相鄰壟間行距同C1；C3：壟距65 cm；設計4個種植密度分別為6.0（D1）、7.5（D2）、9.0（D3）、10.5（D4）萬株/hm2?？傆?2個處理，3次重復，共36個小區(qū)，每個小區(qū)6行，長為10 m。各處理均為人工播種、覆膜、定苗和追肥。在三葉期定苗，達到設計密度。底肥施純 N 225.0 kg/hm2、P2O5 172.5 kg/hm2、K2O 150.0 kg /hm2，在拔節(jié)期追施純N 138.0 kg/hm2，其他栽培管理措施同一般高產玉米田。

1.3 測定項目

1.3.1 葉面積指數的測定。

在玉米出苗后20、40、60、80、100、120 d，在每個處理小區(qū)前、中、后隨機取3點，各點取3株長勢一致植株測定葉面積。單株葉面積=長×寬×0.75。葉面積指數（LAI）=單株葉面積×單位土地面積內的株數/單位土地面積。

1.3.2 光合速率和葉綠素含量的測定。

在晴天09：00～12：00使用便攜式光合儀（Li-6400，USA）進行光合速率的測定，大喇叭口期前取植株最后一片全展葉片，大喇叭口期后取穗位葉片測定，重復3次。同時取樣測定葉綠素含量，采用丙酮和乙醇等體積混合后浸泡，在暗處充分提取10 h，分別在645和663 nm波長下測定光吸收值，計算葉片葉綠素含量。

1.3.3 干物質積累的測定。

從各處理小區(qū)選取生育進程一致、葉片無病斑和破損的健康植株地上部分，帶回實驗室后，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重稱干重，重復3次。

1.3.4 莖稈可溶性糖的測定。

將烘干的莖稈粉碎測定上述時期的莖稈可溶性總糖含量，含糖量測定方法采用蒽酮比色法進行測定。

1.3.5 收獲及考種。

成熟時收獲各處理中間兩壟全部果穗，進行測產，田間直接測定鮮穗重量，帶回實驗室脫水（14%折算）實際產量，并隨機抽取10穗進行考種。

1.4 數據分析

用Excel 2003進行整理分析試驗數據并作圖，用SPSS19.0 軟件作相關的統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式對玉米產量及其構成因素的影響

從表1可看出，不同種植方式對高淀粉玉米鄭單958的產量均具有極顯著的影響（P<0.01）。種植方式C1的產量最高，平均達12 646.18 kg/hm2，其次是C2，其中C1比C2、C3種植方式分別高出11.33%、27.20%；C1、C2和C3三者之間產量差異極顯著。不同密度間，產量達到極顯著水平（P<0.01），其中玉米植株在D4密度下的產量顯著高于其他密度處理，D2與D3差異不顯著，D1下產量最低。不同種植方式下，玉米產量構成因素在不同密度下變化規(guī)律不同，C1的穗長、穗粒數和千粒重均顯著高于C2和C3，C2與C3之間的穗長、穗粒數和千粒重差異均不顯著；不同密度下，D1的穗長和千粒重顯著高于D2、D3和D4；D1的穗粒數與D2差異不顯著，但顯著高于其他密度處理；D2的穗長和穗粒數與D3差異不顯著，但顯著高于D4；D3與D4的穗粒數差異不顯著；C1的千粒重顯著高于C2和C3，C2與C3之間差異不顯著。由此可以看出，產量隨著種植密度增加而顯著提高，其穗長、穗粒數和千粒重均隨著密度增加而顯著下降。種植方式和密度間存在極顯著的互作效應（P<0.01）。穗長、穗粒數和千粒重是限制產量提高的主要因素，所以在一定密度下，適宜的種植模式可以有效調節(jié)產量構成三因素之間的矛盾，構建良好的冠層結構，最終實現高產。

2.2 不同種植模式對葉面積指數（LAI）的影響

圖1表明，LAI 隨種植密度增加而增大，不同密度下最大 LAI 出現的時間基本一致，均出現在出苗后60 d左右。同一種植方式下，植株的最大LAI 均值分別為6.119（C1）、5.952（C2）和5.852（C3），到出苗后120 d均值分別下降 28.08%（C1）、30.86%（C2）和52.71%（C3）。由此表明，隨密度增加，葉片間相互遮擋增大，后期植株間競爭加劇，葉片衰老加快。不同密度下各種植方式的 LAI 表現不同，但不同密度下C1的葉面積指數均顯著高于C2和C3；在D1 、D2 、D3 和D4密度下，C1處理下的LAI 始終最高，其平均值分別高出同密度其他各處理7.16%（C2）和13.84%（C3）、9.17%（C2）和10.64%（C3）、2.05%（C2）和2.56%（C3）、1.01%（C2）和3.70%（C3）。由此可見，C1更有利于在高密度條件下提高葉面積指數，進而促進光合庫源的擴大。

沈秀瑛等研究認為玉米葉面積、光合效率、光合產物的積累與分配決定作物的群體產量[17]，葉綠素含量、光合速率均隨種植密度的增加呈逐漸下降趨勢[18]。在該試驗中，隨密度增加，C1的群體LAI顯著高于C2和C3，莖葉保綠性高，維持并擴大了較大的光合源。光合作用是作物群體產量形成的基礎，在該研究4種密度下，C1種植方式均高于其他處理，且隨密度的增加優(yōu)勢越顯著，植株主要功能葉片的光合速率和葉綠素含量隨種植密度提高而降低，隨生育進程呈單峰曲線變化，均在出苗后80 d左右達到最高值。楊克軍等研究認為干物質的積累隨群體結構的不同而變化，大小行栽培方式有效地調節(jié)了植株個體與群體間的矛盾，提高了干物質積累量，為產量形成和提高奠定了物質基礎[19]。該研究表明，不同種植模式下，除花后群體干物質重C1與C2差異不顯著外，單株和群體的花前、花后和總干物質重均表現為C1顯著高于C2和C3，其中C3最低，且C1隨密度提高優(yōu)勢更加突出；D3密度下，更有利于群體和個體花后干物質積累量、總干物質積累量增加、協(xié)調群體結構。李剛等研究表明蠟熟期后莖稈含糖量變化趨緩，莖稈含糖量整體出現低-高-低-高的趨勢[20]。該研究也有類似的現象出現，且在較高密度壓力下，C1下的莖稈可溶性總糖含量最高。相關分析顯示，產量與莖稈可溶性總糖含量呈不顯著負相關關系。通徑分析表明，葉綠素含量和單株干物重對單株莖稈可溶性總糖影響較大。

以上結果表明，C1更有利于在高密度條件下改善群體冠層垂直結構、延長葉片功能期、提高玉米群體葉面積指數，使玉米群體光合速率和葉綠素含量升高，構建了高光效生產體系，促進庫源協(xié)調發(fā)展，增加光合產物的干物質積累，提高玉米穗粒數和千粒重，最終提高玉米產量和莖稈含糖量。結合子粒高產和莖稈高能兩方面因素，在該試驗條件下，以鄭單958為材料，采用大壟雙行覆膜種植方式和90 000株/hm2的種植密度是高產、穩(wěn)產的最優(yōu)配置。該結論是在特定區(qū)域的試驗中獲得，品種單一，適用范圍還需要進一步驗證。

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