田暢 王洋

摘要 以玉米為研究對(duì)象，采用大田（大區(qū)對(duì)比）試驗(yàn)，通過分析3種行向（南北向、東西向、南偏西20°）和2種行距（65 cm+65 cm、160 cm+40 cm）對(duì)玉米生長(zhǎng)狀況的影響，揭示其生理生態(tài)機(jī)制，篩選出最有利于玉米生長(zhǎng)的田間配置方式。結(jié)果顯示，160 cm+40 cm有效延長(zhǎng)了中上部葉片持綠期，增強(qiáng)玉米抗倒伏能力，延緩玉米開花后葉面積衰減速度。南偏西20°可以維持玉米上部葉片較高的SPAD值，延長(zhǎng)玉米葉片持綠期，有效增加葉面積、葉面積指數(shù)及玉米開花后穗位葉的比葉重。南偏西20°、160 cm+40 cm有利于延長(zhǎng)穗位葉持綠期。綜上，南偏西20°、160 cm+40 cm有利于延長(zhǎng)穗位葉持綠期，提高玉米產(chǎn)量效果最為明顯。

關(guān)鍵詞 行向;行距;玉米;生長(zhǎng)狀況

中圖分類號(hào) S 513 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）12-0044-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.12.013

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract With maize as the research object，field test （regional contrast） was adopted to analyze three row orientations （south-north，east-west，southwestern 20°） and two row spacings（65 cm+65 cm，160 cm+40 cm）.To find out the most suitable field configuration for maize growth，we investigated the effects of row orientation and planting pattern on growth of maize，as well as physiological and ecological mechanism.Results showed that 160 cm+ 40 cm effectively extended the growth period in the upper and middle leaves of maize，enhanced the lodging resistance of maize and delayed the decay rate of leaf area after flowering.Southwestern 20° could maintain higher SPAD values in the upper leaves and extend the green period of leaves，effectively increased the leaf area，leaf area index and specific leaf weight of ear leaf after flowering in maize.Southwestern 20° and 160 cm+40 cm was conducive to prolonging the green period and photosynthesis time of ear leaf.In summary，southwestern 20° and 160 cm+ 40 cm was favorable for prolonging the photosynthesis time of ear leaf and increasing maize yield.

Key words Row orientation;Row spacing;Maize;Growth status

適宜的種植方式可有效延長(zhǎng)葉片持綠期，達(dá)到增產(chǎn)的效果[1]。改變行向和種植模式能夠優(yōu)化冠層結(jié)構(gòu)，改善玉米冠層光照條件，從而提高玉米產(chǎn)量。高亞男等[2]認(rèn)為采用70、50 cm行距種植玉米較65、60 cm在生育后期具有更大的光合生產(chǎn)潛力，有利于高產(chǎn)。王洋等[3]認(rèn)為，南偏西20°的寬窄行種植方式下，生育后期玉米穗位葉的SPAD值、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量、SOD酶活性和POD酶活性高于常規(guī)均勻壟種植方式，而脯氨酸含量則相反。宋偉[4]認(rèn)為適當(dāng)增大行距能有效提高植物體 SOD、POD、CAT活性，維持活性氧代謝平衡，降低植物體MDA的含量，緩解細(xì)胞膜脂過氧化，防止過早衰老，保證莢果產(chǎn)量。

目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者主要研究了行向和行距對(duì)于玉米生育后期葉片環(huán)境條件以及光合生理的影響，而對(duì)玉米各生育期內(nèi)生長(zhǎng)狀況的影響還鮮見報(bào)道。鑒于此，筆者以玉米為研究對(duì)象，采用大田（大區(qū)對(duì)比）試驗(yàn)，分析3種行向（南北向、東西向、南偏西20°）和2種行距（65 cm+65 cm、160 cm+40 cm）田間配置對(duì)玉米生長(zhǎng)狀況的影響，揭示其生理生態(tài)機(jī)制，從而獲得利于玉米生長(zhǎng)最優(yōu)田間配置方式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在吉林省德惠市米沙子鄉(xiāng)中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基地進(jìn)行。該基地位于北半球中緯度的北溫帶，地處東北平原腹地松遼平原（44°12′N，125°33′E），地勢(shì)東高西低，地貌由臺(tái)地和平原組成。在氣候劃分上，該區(qū)氣候類型屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。在全國(guó)干濕氣候分區(qū)中，處于濕潤(rùn)區(qū)向亞干旱區(qū)的過渡地帶。該基地屬于中溫帶大陸氣候，年平均氣溫4.4 ℃，最高溫度39.5 ℃，最低溫度-39.8 ℃，日照時(shí)數(shù)2 688 h。年平均降水量520 mm，無霜期138 d。試驗(yàn)區(qū)土壤為中層黑土，耕層土壤基本理化性狀為有機(jī)質(zhì)26.9 g/kg，全氮1.20 g/kg，全磷1.06 g/kg，全鉀16.9 g/kg，速效氮119 mg/kg，速效磷18.0 mg/kg，速效鉀111 mg/kg，土壤容重1.12 g/cm3，pH 6.6。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.2.1 大田試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

試驗(yàn)設(shè)3種行向，分別為東西向、南北向、南偏西20°;設(shè)2種行距，分別為傳統(tǒng)模式行距65 cm+65 cm、新型種植模式行距160 cm+40 cm，共設(shè)6個(gè)處理。試驗(yàn)田采用大區(qū)對(duì)比方式，每個(gè)大區(qū)面積600 m2，3次重復(fù)。試驗(yàn)采用手工點(diǎn)播，播種密度為6.50萬株/hm2。施肥量為N 240 kg/hm2，P2O5和K2O為90 kg/hm2。播種前施用磷肥、鉀肥和40%氮肥，60%氮肥施用于拔節(jié)期。其他管理措施與當(dāng)?shù)叵嗤?。供試作物為玉米，品種為雄玉585。

1.2.2 測(cè)定方法。

玉米出苗率達(dá)到60%時(shí)，在各小區(qū)按照“S”形選取長(zhǎng)相一致，有代表性的幼苗10株，掛牌標(biāo)記。自葉片可見且可測(cè)量時(shí)，開花前每7 d測(cè)量1次，開花后每15 d測(cè)量1次，記錄葉片的持綠期，測(cè)量葉片的長(zhǎng)度和寬度及玉米植株高度，測(cè)得第9、12和20片葉的葉綠素含量和比葉重。

1.3 指標(biāo)測(cè)定 持綠期的記載：持綠期=非功能期+功能期。

株高的測(cè)定：抽雄期以前以植株最頂端葉片直立時(shí)的植株葉尖為準(zhǔn)，抽雄期以后以雄穗最頂端為準(zhǔn)。葉片長(zhǎng)寬測(cè)定：自葉片可見并可測(cè)量時(shí)，用直尺測(cè)量葉片綠色部分的長(zhǎng)和寬。

葉面積的計(jì)算方法：全展葉葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.75;未全展葉葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.5;葉面積指數(shù)（LAI）的計(jì)算方法：葉面積指數(shù)=葉片總面積/土地面積。

比葉重的測(cè)定：自葉片可見時(shí)，用打孔器打取葉面積一致的圓片，每個(gè)處理取20個(gè)，將其置于牛皮紙袋中，105 ℃殺青20 min，80 ℃下烘干至恒重，稱重并計(jì)算。比葉重（mg/cm2）=烘干重/葉面積。

葉綠素含量的測(cè)定：選取第2片葉、穗位葉和穗下第3片葉，手持葉綠素儀，避開主葉脈分別夾取葉片一側(cè)的基部、中部和頂部，取不同部位SPAD的平均值作為該層葉片的SPAD值。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，采用最小顯著差數(shù)法（LSD）進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同行向與行距對(duì)玉米葉片持綠期的影響

65 cm均勻壟處理下玉米第1～6片葉持綠期大于160 cm+40 cm處理，而第6～21片葉小于160 cm+40 cm處理（表1）。不同行向葉片持綠期比較可知南偏西20°>東西向>南北向。葉位間葉片持綠期同樣具有差異，隨著葉位的上升，葉片功能期延長(zhǎng)，穗位葉及其上部?jī)扇~和下部?jī)扇~的功能期最長(zhǎng)。南偏西20°、160 cm+40 cm處理的玉米穗位葉功能期與其他種植方式相比平均延長(zhǎng)了4 d。

2.2 不同行向與行距對(duì)玉米葉面積和葉面積指數(shù)的影響

由圖1可知，不同種植方式下的玉米單株葉面積和LAI的變化趨勢(shì)一致，生育期內(nèi)均呈單峰曲線變化，出苗至拔節(jié)期單株葉面積增加緩慢，拔節(jié)期以后迅速上升，抽雄吐絲期（07-31）達(dá)到最大值，隨后轉(zhuǎn)入下降階段。拔節(jié)期以后，65 cm均勻壟處理下玉米葉片葉面積和葉面積指數(shù)均大于160 cm+40 cm處理。南偏西20°玉米葉片葉面積和葉面積指數(shù)大于其他2種行向。開花期以后，160 cm+40 cm處理玉米葉面積和葉面積指數(shù)下降速率小于65 cm均勻壟，在玉米的整個(gè)生育期內(nèi)，南偏西20°、65 cm 處理玉米葉面積指數(shù)均大于其他種植方式。

2.3 不同行向與行距對(duì)玉米株高的影響

由圖2可知，玉米株高隨生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸增加，拔節(jié)期以前株高增加緩慢且不同種植方式下的玉米株高差異不明顯，拔節(jié)后株高迅速增加，65 cm處理玉米株高增加較快，增加幅度較大，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)與160 cm+40 cm處理差異逐漸增加，大喇叭口期以后玉米的株高大于160 cm+40 cm處理。而種植行向?qū)τ衩字旮叩挠绊懖伙@著。

2.4 不同行向與行距對(duì)玉米不同部位葉片比葉重的影響 由圖3可知，不同種植方式下玉米不同部位葉片比葉重在玉米生育后期均呈單峰曲線變化，上部葉片的比葉重大于中部和下部。上部葉片均在臘熟期達(dá)到最大。中部葉片中，南偏西20°、65 cm和南偏西20°、160 cm+40 cm這2種種植方式下玉米比葉重在乳熟期達(dá)到最大，而其他種植方式均在開花期達(dá)到最大。下部葉片均在開花期達(dá)到最大。種植行向和行距對(duì)玉米比葉重的影響不顯著。

2.5 不同行向與行距對(duì)玉米不同部位葉片葉綠素含量的影響

由圖4可知，不同種植方式下玉米不同部位葉片SPAD值在玉米生育期均呈單峰曲線變化。在葉片生長(zhǎng)初期，SPAD值隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸增加;在葉片功能期內(nèi)變化較小，SPAD值處于穩(wěn)定狀態(tài);葉片衰老過程中，SPAD值下降。抽雄吐絲期植株下部生活葉片的SPAD值高于頂部葉片。整個(gè)生育期內(nèi)玉米不同部位葉綠素含量由高到低為中部葉片>下部葉片>上部葉片。南偏西20°、65 cm和南偏西20°、160 cm+40 cm這2種種植方式下玉米上部葉片SPAD值在生育前期低于其他種植方式，但是沒有達(dá)到顯著性差異，開花期以后差距逐漸縮小，甚至在臘熟期，南偏西20°、65 cm 玉米葉片SPAD值顯著高于東西65 cm，兩者相差6.75。下部葉片中，大口期南偏西20°、65 cm玉米葉片SPAD值均明顯高于相同行距下其他2種行向，比南北行向高8.96，比東西行向高8.74，臘熟期南偏西20°、65 cm玉米葉片SPAD值顯著比南北65 cm高11.37。種植行向和行距對(duì)玉米不同部位葉綠素含量影響不顯著。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，葉位間葉片持綠期同樣具有差異，隨著葉位的上升，葉片功能期延長(zhǎng)，穗位葉及其上部?jī)扇~和下部?jī)扇~的持綠期最長(zhǎng)。這與不同葉位葉片的葉面積大小和環(huán)境條件（主要是溫度和光強(qiáng)）變化有關(guān)，植株中部的葉面積大，光合作用強(qiáng)，持綠期長(zhǎng)，基部和頂部葉片的葉面積小，光合作用弱，持綠期短[5]。南偏西20°玉米葉片持綠期較其他行向長(zhǎng)，說明它可以保持葉片良好的生長(zhǎng)狀態(tài)，延長(zhǎng)持綠期。65 cm均勻壟玉米第1～6片葉持綠期大于160 cm+40 cm，而第6～21片葉小于160 cm+40 cm，說明160 cm+40 cm能夠延長(zhǎng)中上部玉米葉片的持綠期，而中上部葉片持綠期對(duì)玉米生育后期光合作用具有重要貢獻(xiàn)，而寬窄行有利于葉片保持綠色，延長(zhǎng)收獲期，進(jìn)而增加產(chǎn)量，這與陳文俊等[6]研究發(fā)現(xiàn)的早衰品種持綠性低的觀點(diǎn)相符。南偏西20°、160 cm+40 cm玉米穗位葉功能期與其他種植方式相比平均延長(zhǎng)4 d，表明玉米接受的光照多于其他處理，有利于增加葉片的光合作用。

不同種植方式下的玉米單株葉面積和LAI在生育期內(nèi)均呈單峰曲線變化，出苗至拔節(jié)期單株葉面積增加緩慢，拔節(jié)期后迅速上升，抽雄吐絲期達(dá)到最大值，隨后轉(zhuǎn)入下降階段[7]。不同行向?qū)Π喂?jié)前玉米株高、單株葉面積和葉面積指數(shù)沒有顯著影響，這與Karlen等[8]研究栽培行向?qū)Π喂?jié)期前玉米的生長(zhǎng)發(fā)育沒有顯著影響的結(jié)果一致。拔節(jié)期后，65 cm 均勻壟玉米葉片葉面積和葉面積指數(shù)均大于160 cm+40 cm，原因可能是均勻壟比寬窄行更有利于玉米生長(zhǎng)過程中葉片完全展開;株間的通風(fēng)透光差及養(yǎng)分的不合理分配也可能會(huì)造成玉米葉面積減小。開花期以后，160 cm+40 cm玉米葉面積和葉面積指數(shù)下降速率小于65 cm均勻壟。說明160 cm+40 cm可以延緩葉片凋落速率，有效延長(zhǎng)葉片的功能期。

玉米株高隨生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸增加，拔節(jié)期以前株高增加緩慢，拔節(jié)以后的15 d內(nèi)株高增加較快，之后株高進(jìn)入迅速增長(zhǎng)階段[7]。拔節(jié)以前，不同種植方式下的玉米株高差異不明顯，拔節(jié)以后65 cm均勻壟玉米株高增加較快，增加幅度較大，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)與160 cm+40 cm差異逐漸增加，在大喇叭口期玉米的株高大于160 cm+40 cm。這說明寬窄行玉米株高低于均勻壟，有利于增強(qiáng)玉米抗倒伏能力[9]。

不同種植方式下玉米不同部位葉片比葉重在玉米生育后期均呈單峰曲線變化，上部葉片均在臘熟期達(dá)到最大，下部葉片均在開花期達(dá)到最大，這是由于在玉米抽雄開花時(shí)，上部葉片才展開，才進(jìn)入生長(zhǎng)階段，而中部和下部葉進(jìn)入到衰老階段，因此它的最高峰在中部和下部葉片以后。南偏西20°玉米中部葉片比葉重最大值出現(xiàn)時(shí)期比其他行向晚，說明南偏西20°可以延遲穗位葉比葉重高峰期，提高葉片生育后期光合速率，與比葉重與光合速率大多呈顯著正相關(guān)的觀點(diǎn)一致。

不同葉位葉片的葉綠素總量的變化趨勢(shì)一致，都呈單峰狀：葉片伸展初期的快速上升階段、葉片全展后的相對(duì)穩(wěn)定階段和葉片開始衰老的下降階段，并且不同葉位葉片從葉尖伸出到葉片葉綠素總量達(dá)到峰值所需的天數(shù)大致相同，大約在葉片全展后很快就達(dá)到峰值。但是不同葉位葉片的葉綠素總量的峰值不同，并且不同葉位葉片的葉綠素含量保持高值的時(shí)間長(zhǎng)度也不同。其中以中部葉片的葉綠素含量最高，功能期最長(zhǎng);其次是下部葉片和上部葉片[10]。不同部位葉片衰老在進(jìn)度和程度上明顯差異，上部葉片雖然比中部葉片后抽出，但比中部葉片早衰。抽雄吐絲期植株下部生活葉片的SPAD值高于頂部葉片，這是因?yàn)榇藭r(shí)上部葉片剛展開，處于生長(zhǎng)發(fā)育的初期，葉綠素含量還沒有達(dá)到最大值，而下部葉片已經(jīng)進(jìn)入生長(zhǎng)發(fā)育的中期，且葉綠素含量的下降并不明顯[7]。南偏西20°、65 cm+65 cm和南偏西20°、160 cm+40 cm 這2種種植方式下玉米上部葉片葉綠素含量在生育進(jìn)程中逐漸縮小與其他種植方式的差距，說明南偏西20°有利于維持玉米上部葉片生育后期葉片中葉綠素的含量，原因是南偏西20°可以縮短作物的水平投影，使玉米得到的光照時(shí)間最長(zhǎng)，葉綠素含量最高。

綜上，南偏西20°、160 cm+40 cm的種植方式有利于延長(zhǎng)穗位葉持綠期，明顯提高玉米產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張敬宇，付健，楊克軍，等.不同種植方式和密度對(duì)玉米產(chǎn)量及光合特性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（23）：29-32，93.

[3] 高亞男，崔金虎.不同行距對(duì)春玉米生育后期綠葉面積及活性的影響[J].農(nóng)業(yè)工程，2011，1（1）：115-117.

[4] 宋偉.種植方式對(duì)花生產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及其生理生態(tài)基礎(chǔ)研究[D].青島：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[5] 李維岳，田海云，尹枝瑞，等.吉林省中部黑土地區(qū)玉米早熟豐產(chǎn)栽培技術(shù)的研究[J].東北農(nóng)業(yè)科學(xué)，1982（1）：12-22.

[6] 陳文俊，田孟良，張軍杰，等.玉米葉片持綠性研究進(jìn)展與對(duì)策[J].生物技術(shù)進(jìn)展，2011，1（6）：409-412.

[7] 童淑媛.玉米莖葉發(fā)生發(fā)展及葉片光合特性變化規(guī)律的研究[D].長(zhǎng)春：中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，2009.

[8] KARLEN D L，KASPERBAUER M J.Row orientation and configuration effects on canopy light spectra and corn growth[J].Applied agricultural research，1989，4：51-56.

[9] 劉魏魏.密度和種植方式對(duì)夏玉米莖稈抗倒伏能力的影響[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[10] 王洋，齊曉寧，劉勝群，等.寬窄行種植方式對(duì)生育后期玉米葉片衰老的影響[J].土壤與作物，2016，5（4）：211-214.