卜俊周,岳海旺,彭海成,陳淑萍,魏建偉,謝俊良

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 旱作農(nóng)業(yè)研究所/河北省農(nóng)作物抗旱研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 衡水 053000)

種植密度對(duì)夏玉米光合性能、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響研究

卜俊周,岳海旺*,彭海成,陳淑萍,魏建偉,謝俊良**

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 旱作農(nóng)業(yè)研究所/河北省農(nóng)作物抗旱研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 衡水 053000)

研究了種植密度(6.00、6.75、7.50和9.00萬(wàn)株/hm2)對(duì)3個(gè)夏玉米品種光合性能、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：在試驗(yàn)的密度范圍內(nèi),隨著種植密度的增加,玉米的穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、百粒重和穗重均呈降低趨勢(shì)，而葉面積指數(shù)和群體光合能力呈增加趨勢(shì)；衡玉321和鄭單 958的耐密系數(shù)大,隨密度增加產(chǎn)量增加幅度較大;先玉335的耐密系數(shù)小,隨密度的增加產(chǎn)量增加幅度小,適合相對(duì)稀植。

玉米；種植密度;光合性能；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量

提高種植密度是獲得玉米高產(chǎn)的重要途徑[1-2],這已達(dá)成共識(shí)。群體密度對(duì)作物的光合性能、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量有重要的影響[3-4],種植密度、光合性能與產(chǎn)量的關(guān)系成為育種家和栽培學(xué)者們研究的熱點(diǎn)[5-6]。適宜的種植密度可使玉米群體與個(gè)體協(xié)調(diào)發(fā)展,獲得較高的群體光合速率,從而提高單位面積上的產(chǎn)量[7-8]。不同的作物品種耐密性不同[9-10],通過耐密系數(shù)的計(jì)算,可推斷出品種的耐密性。筆者以大田生產(chǎn)上常用的玉米品種鄭單958、先玉335、衡玉321為試驗(yàn)材料,研究了種植密度對(duì)玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀及群體光合特性的影響,計(jì)算了不同品種的耐密系數(shù),探尋了其適宜的栽培密度,以期為玉米高產(chǎn)栽培提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2015年在河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所旱作節(jié)水試驗(yàn)站進(jìn)行,土壤類型為黏質(zhì)壤土,旋耕整地播種,旋耕前施用六國(guó)牌復(fù)合肥750 kg/hm2做底肥。6月8日按照設(shè)計(jì)人工穴播,每穴2～3粒,播后及時(shí)澆蒙頭水,7月1日定苗,在大喇叭口期追施尿素400 kg/hm2,10月1日收獲。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì),種植密度為主處理[11],設(shè)6.00、6.75、7.50和9.00萬(wàn)株/hm2四個(gè)梯度；品種為副處理,設(shè)鄭單958、先玉335和衡玉321三個(gè)品種。每個(gè)處理重復(fù)3次,隨機(jī)區(qū)組排列[12],每個(gè)小區(qū)種植6行,行長(zhǎng)10.0 m,行距0.60 m,株距依照種植密度分別確定為0.278、0.247、0.222、0.185 m。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 葉面積指數(shù) 在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選取有代表性的玉米植株10株,采用長(zhǎng)寬系數(shù)法在灌漿期測(cè)定葉面積,即葉面積LA=長(zhǎng)×寬×0.75；再計(jì)算葉面積指數(shù)(LAI)，計(jì)算公式為L(zhǎng)AI=LA/GA，式中GA為土地面積(m2)，LA為該土地面積上的總?cè)~面積(m2)。

1.3.2 光合速率 在每個(gè)小區(qū)連續(xù)選取10株,在灌漿期選擇晴朗天氣9:00～13:00,采用Li-6400光合儀測(cè)定穗位葉的光合速率(自然光源,流速500 μmol/s)。

1.3.3 農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量 在收獲前每個(gè)處理選取有代表性的植株5株,測(cè)定株高、穗位高和莖粗；收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)取中間4行測(cè)產(chǎn)。取有代表性的10個(gè)穗考種,考種指標(biāo)包括單穗重、穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)和百粒重。將單穗稱鮮重后脫粒并裝袋,放入烘箱于105 ℃殺青30 min,再在80 ℃下烘至恒重，稱重。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

應(yīng)用EXCEL 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面積指數(shù)(LAI)和光合速率

2.1.1 LAI LAI是衡量作物群體大小的1個(gè)主要指標(biāo),可以反映品種與密度的增產(chǎn)效應(yīng)以及群體結(jié)構(gòu)與產(chǎn)量間的關(guān)系等。由圖1可以看出：在試驗(yàn)的種植密度范圍內(nèi),LAI隨著種植密度的增加總體上呈增加的趨勢(shì)。不同的品種由于品種特性的原因在增加種植密度的情況下LAI的反應(yīng)有所不同。用方程y=ax2+bx+c擬合種植密度(x)與LAI(y)間的關(guān)系，得到各品種的擬合方程：鄭單958,y=0.213x2+3.586x-9.61 (R2=1);先玉335,y=0.026x2-0.606x+6.62 (R2=1)；衡玉321,y=0.063x2-0.161x+2.211 (R2=0.988)。

圖1 不同種植密度下各玉米品種的葉面積指數(shù)

2.1.2 光合速率 由圖2可見：不同玉米品種的光合速率峰值出現(xiàn)在不同的種植密度處理下，其中鄭單958和衡玉321的光合速率峰值均出現(xiàn)在7.50萬(wàn)株/hm2密度下;先玉335的光合速率峰值出現(xiàn)在6.00萬(wàn)株/hm2密度下,隨著種植密度的增加,先玉335的光合速率呈下降趨勢(shì)。

2.2 農(nóng)藝性狀

2.2.1 株高 在不同種植密度下,3個(gè)品種的株高變化幅度小,鄭單958的株高范圍為275～280 cm,先玉335的范圍為313～320 cm;衡玉321的范圍為273～278 cm。

圖2 不同種植密度下各玉米品種的光合速率

2.2.2 穗位高 隨著種植密度的增加,各品種的穗位高呈增高趨勢(shì),在4個(gè)密度處理之間差異不明顯,穗位高的變化范圍在105～122 cm之間。

2.2.3 莖粗、穗長(zhǎng)、禿尖 從表1可以看出：莖粗隨著種植密度的增加而變細(xì);穗長(zhǎng)隨著種植密度的增加而變短;禿尖隨著種植密度的增加而增大。種植密度的增加導(dǎo)致玉米個(gè)體生長(zhǎng)條件變差,營(yíng)養(yǎng)積累不足。

2.3 種植密度對(duì)產(chǎn)量的影響

所選用的3個(gè)品種的產(chǎn)量性狀穗長(zhǎng)和單穗重均隨著播種密度的增加而呈降低趨勢(shì),其中先玉335的降幅較大,9.00萬(wàn)株/hm2下的穗長(zhǎng)較6.00萬(wàn)株/hm2下的降低了2.6 cm,單穗重較6.00萬(wàn)株/hm2下的減少了45.5 g。

在不同種植密度下各品種間產(chǎn)量差異較大,說明不同品種有不同的最佳種植密度。各品種在低、中密度下保持較高的單株生產(chǎn)力,在此范圍內(nèi)隨密度的逐漸升高群體產(chǎn)量增加；在試驗(yàn)密度范圍內(nèi),產(chǎn)量與種植密度的關(guān)系符合擬合方程y=ax2+bx+c。

2.4 耐密系數(shù)的計(jì)算

對(duì)3個(gè)品種在高密度(7.50萬(wàn)株/hm2)、低密度(6.00萬(wàn)株/hm2)種植下的單株產(chǎn)量分別求平均值,其平均值作為各品種在這兩種密度下的單株產(chǎn)量。利用蘇方宏提出的N=y1y2(D2-D1)/[D1(y1-y2)y]計(jì)算低、高密度下各品種的耐密系數(shù),式中N為耐密系數(shù);D1、D2分別為低、高密度水平;y1、y2分別是低、高密度下的單株產(chǎn)量;y為高密度下各品種的平均單株產(chǎn)量。N值越大,耐密性越好;N值越小,耐密性越差。經(jīng)計(jì)算,鄭單958的N值為4.6,衡玉321的N值為2.75,先玉335的N值為1.53,說明在這3個(gè)品種中,鄭單958的耐密性最好,可以在7.50萬(wàn)株/hm2密度下獲得高產(chǎn);先玉335的耐密性差,最適種植密度為6.00萬(wàn)株/hm2。

表1 在不同種植密度下各玉米品種的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

注：表中產(chǎn)量數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

3 結(jié)論與討論

大田生產(chǎn)上推廣的玉米品種在一定的生態(tài)條件下都有其最適宜的種植密度[9,13-16]；合理密植是玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵措施。相關(guān)研究表明,高密度下的產(chǎn)量大于低密度下的產(chǎn)量[1,17],但產(chǎn)量不是隨密度的增加而無(wú)限增長(zhǎng)的,當(dāng)密度高于適宜密度時(shí),群體產(chǎn)量開始下降[18-19]。本研究結(jié)果表明，在試驗(yàn)密度范圍內(nèi),玉米產(chǎn)量與種植密度的關(guān)系符合擬合方程y=ax2+bx+c。在試驗(yàn)中鄭單958隨密度的增加產(chǎn)量增加,且增產(chǎn)幅度較大,耐密系數(shù)大,適合密植;先玉335隨密度的增加產(chǎn)量降低,耐密系數(shù)小,適合相對(duì)稀植; 衡玉321隨著密度的增加產(chǎn)量變化不大,耐密系數(shù)居中,在一定范圍內(nèi)種植密度可稀可密。

在本研究中，在試驗(yàn)密度范圍內(nèi),玉米群體的LAI隨著密度的增加而增大,因此依靠增加種植密度來(lái)提高群體的LAI進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量是可行的。由于品種特性不同,不同品種的光合速率的峰值出現(xiàn)在不同的種植密度下。

本研究還發(fā)現(xiàn)，種植密度對(duì)玉米的穗長(zhǎng)、單穗重和禿尖有明顯的影響。當(dāng)密度低時(shí),穗長(zhǎng)增加,禿尖減少, 單穗重提高,單位面積穗數(shù)減少;當(dāng)密度增大時(shí),單位面積穗數(shù)增加,但單穗重下降。因此在增加密度的前提下,應(yīng)使單穗重下降少些,找到兩者的最佳結(jié)合點(diǎn)來(lái)獲得高產(chǎn)。

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(責(zé)任編輯:黃榮華)

Effects of Planting Density on Photosynthetic Performance, Agronomic Characters and Yield of Summer Maize

BU Jun-zhou, YUE Hai-wang*, PENG Hai-cheng, CHEN Shu-ping, WEI Jian-wei, XIE Jun-liang**

(Institute of Dry Farming Agriculture, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences / Hebei Provincial Key Laboratory of Crop Drought Resistance Research, Hengshui 053000, China)

The effects of different planting densities (60000, 67500, 75000 and 90000 plant/hm2) on the photosynthetic performance, agronomic characters and yield of three summer maize varieties were studied. The results showed that: within the scope of tested planting densities, along with the increase in planting density, the ear length, grain number per ear, 100-grain weight, and ear weight of maize all decreased, while the leaf area index and population photosynthetic capacity increased. Hengyu 321 and Zhengdan 958 had a big density-tolerant coefficient, and their yield greatly increased with the increase in planting density. Xianyu 335 had a small density-tolerant coefficient, and its yield increase was small when the planting density increased, so this variety is suitable for relatively thin planting.

Maize; Planting density; Photosynthetic performance; Agronomic character; Yield

2017-04-26

國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(nycytx-02)；河北省科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(16226323D-X)。

卜俊周(1973─),男,河北趙縣人,副研究員,主要從事玉米育種研究。*岳海旺:共同第一作者。**通訊作者:謝俊良。

S513.044

A

1001-8581(2017)09-0019-03