不同耕作與種植方式對(duì)鄭單958光合產(chǎn)物生產(chǎn)的影響

陳建新

（河北北方學(xué)院科研處，河北 張家口075000）

作物產(chǎn)量形成的實(shí)質(zhì)是光合產(chǎn)物的生產(chǎn)、積累及向子粒的分配.這一過(guò)程受作物本身的遺傳特性和環(huán)境條件共同制約［1］.目前，生產(chǎn)上推廣的緊湊型玉米雜交種群體光合生產(chǎn)能力、干物質(zhì)積累及向子粒的分配都較早期的玉米雜交種高，為玉米高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)［2］.冀西北地區(qū)橫跨燕山西段與太行山北段的張家口地區(qū)和北京西北部山區(qū)，屬半干旱生態(tài)類(lèi)型區(qū).但是由于氣候因素和人為干預(yù)，極大地破壞了群落間及群落與環(huán)境間的動(dòng)態(tài)平衡，旱災(zāi)頻發(fā)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)出長(zhǎng)期低下且不穩(wěn)定.秸稈覆蓋可以蓄水保墑，改良土壤和提高水分利用效率，是農(nóng)藝節(jié)水的有效措施之一，國(guó)內(nèi)外已有大量研究和應(yīng)用［3，4］.殘茬就地覆蓋，既可減少污染，又可有效利用殘茬資源，使之成為解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源不足問(wèn)題的有效途徑.Unger、Blevins等研究了秸稈覆蓋和耕作方式對(duì)土壤蓄水保水作用的影響.朱自璽等研究了殘茬覆蓋對(duì)農(nóng)田小氣候的影響，而殘茬覆蓋與種植方式對(duì)玉米光合產(chǎn)物生產(chǎn)的影響尚缺乏報(bào)道.

本試驗(yàn)就冀西北地區(qū)留高茬自然腐爛殘茬覆蓋及其不同種植方式對(duì)玉米光合產(chǎn)物生產(chǎn)與積累特性進(jìn)行了研究，旨在為實(shí)施和完善該項(xiàng)技術(shù)提供理論依據(jù).

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在張家口市農(nóng)科院試驗(yàn)地進(jìn)行.供試品種：超高產(chǎn)玉米品種鄭單958.試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為耕作方式B（B1處理：玉米免耕秸稈覆蓋，B2處理：玉米翻梨不覆蓋秸稈）；副區(qū)為種植方式C（種植方式株行距為：C1寬窄行雙株規(guī)格 （90＋40）c m×48 c m，C2寬窄行單株規(guī)格 （90＋40）c m×24 c m，C3等行雙株規(guī)格65 c m×48 c m，C4等行單株規(guī)格65 c m×24 c m），重復(fù)3次.小區(qū)10行，行長(zhǎng)6 m，每小區(qū)兩邊各設(shè)2行保護(hù)行，中間1行過(guò)道.分別于2010年于4月26日播種、2011年4月24日播種，嚴(yán)格按密度繩穴播，品種密度7.5萬(wàn)株／h m2，底肥用豬糞2.25×106kg／h m2和玉米專(zhuān)用復(fù)合肥900 kg／h m2，整個(gè)生育期內(nèi)進(jìn)行常規(guī)田間管理.

1.2 主要測(cè)試項(xiàng)目和方法

在拔節(jié)期、灌漿期、成熟期用TDR300 土壤水分儀測(cè)定0～20 c m土層的土壤含水量.

在苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、灌漿期、乳熟期、成熟期每次每小區(qū)取樣5株，先稱(chēng)鮮重，量取葉面積 （葉面積＝長(zhǎng)×寬×0.75）、葉面積指數(shù) （LAI）［5］和株高等.

在苗期、成熟期測(cè)定干重和根冠比.干物質(zhì)積累與分配 定苗時(shí)選擇生長(zhǎng)整齊一致，有代表性的植株標(biāo)記，在每次測(cè)量葉面積的同時(shí)，每小區(qū)取3株分莖、葉、鞘、雌穗、雄穗、子粒等烘干測(cè)干物質(zhì)重.

產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成：每小區(qū)測(cè)產(chǎn)2行 （每行5 m），以株距折算密度.每小區(qū)按平均鮮穗重從2行所收果穗中隨機(jī)選取10穗，用以考察穗部性狀與產(chǎn)量構(gòu)成.大田產(chǎn)量由各小區(qū)所取的10穗籽粒風(fēng)干重 （含水量以14%計(jì)）折算得到.

數(shù)據(jù)通過(guò)DPS軟件進(jìn)行和Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式對(duì)土壤水分的影響

不同時(shí)期各處理土壤含水量測(cè)定結(jié)果如圖1所示.拔節(jié)期是玉米生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，B1處理土壤含水量＞B2處理.B1處理的土壤含水量明顯大于B2處理，含水量增加了20%.灌漿期是玉米生長(zhǎng)的另一個(gè)需水關(guān)鍵時(shí)期，B1處理土壤含水量和B2處理相差更大，含水量增加了25.9%.成熟期土壤水分總體下降，還是B1處理＞B2處理.這是由于免耕整桔稈覆蓋技術(shù)保持了適宜的土壤孔隙度，并且使孔徑分布均勻，持續(xù)而且穩(wěn)定.在干旱時(shí)，土壤的深層水容易因毛細(xì)管作用而向上輸導(dǎo)，從而增強(qiáng)了土壤的水庫(kù)功能和作物對(duì)土壤水分的利用率.

圖1 不同耕作方式對(duì)土壤含水量的影響

2.2 不同耕作方式對(duì)玉米根冠比的影響

從表2看出，苗期根系干物重大小依次為AB1C1＞AB1C2＞AB1C3＞AB1C4＞AB2C1＞AB2C2＞AB2C3＞AB2C4，處理間相差較小，但根冠比處理間差異較大；成熟期不同處理地上部干物質(zhì)積累大小依次為AB1C1＞AB1C2＞AB1C3＞AB1C4＞AB2C1＞AB2C2＞AB2C3＞AB2C4，免耕秸稈覆耕作方式分別比正常翻梨不覆蓋秸稈高12.4%、11.7%、10.2%、9.8%、9.1%、8.4%和7.3%.表明秋季玉米免耕秸稈覆蓋寬窄行雙珠處理與其他處理相比，地上部與根系生長(zhǎng)的協(xié)調(diào)狀況及植株的光合分布和透光性整體狀況較好.尤其比正常玉米翻梨不覆蓋秸稈單株種植效果更佳，地上干物質(zhì)高出其12.4%，地上部與根系生長(zhǎng)的協(xié)調(diào)狀況及植株的整體生長(zhǎng)是最好的.

表2 不同處理對(duì)不同生育時(shí)期干物質(zhì)積累的影響

圖2 不同處理方式對(duì)玉米各生育期干物質(zhì)積累量的影響

2.3 不同種植方式對(duì)玉米干物質(zhì)積累量的影響

不同種植方式下玉米植株干物質(zhì)積累表現(xiàn)出相似的規(guī)律性變化，在不同栽培方式下用Logistic方程y （t）＝K／ （1＋Ae－bt）進(jìn)行擬合［6］，均達(dá)到極顯著水平.由表3可知，免耕秸稈覆蓋寬窄行雙珠栽培方式下干物質(zhì)積累最大速率明顯高于正常翻梨不覆蓋秸稈種植，干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)的時(shí)期不同栽培方式間差異不明顯.寬窄行種植方式下干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)在出苗后69 d，干物質(zhì)積累速率達(dá)6.41 g／d；而正常翻梨不覆蓋秸稈種植干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)在出苗后65 d，干物質(zhì)積累速率4.69 g／d.這是由于免耕秸稈覆蓋玉米根系發(fā)達(dá)，苗期扎根深度為50 c m，較傳統(tǒng)耕作法深20 c m，每個(gè)時(shí)期吸水吸肥能力都強(qiáng)，因而植株粗壯高大，而且又因?yàn)閷捳须p珠種植透光、透氣條件比較好，因此免耕秸稈覆蓋寬窄行栽培能夠獲得相對(duì)較高的群體生產(chǎn)量，為獲得經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ).

表3 不同栽培方式對(duì)玉米植株干物質(zhì)積累曲線(xiàn)擬合方程

2.4 不同種植模式對(duì)玉米葉面積指數(shù) （LAI）的動(dòng)態(tài)變化

圖3顯示，由整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的LAI數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，LAI變化趨勢(shì)呈現(xiàn)拋物曲線(xiàn)狀.不同的種植方式LAI在前期差異較小，但是在灌漿期后差異比較大，其中免耕秸稈覆蓋寬窄行種植的最大LAI為7.91，正常翻梨不覆蓋秸稈種植的最大LAI為7.43.灌漿開(kāi)始后，而且免耕秸稈覆蓋寬窄行種植的AB1C1處理LAI下降比較緩慢，而正常翻梨不覆蓋秸稈種植的AB2C4下降相對(duì)迅速.免耕秸稈覆蓋寬窄行種植具有較高的葉面積指數(shù)，這是由于大壟雙行的 “光”、“氣”條件優(yōu)勢(shì)給葉片創(chuàng)造了充分的生長(zhǎng)空間和生長(zhǎng)條件，良好的發(fā)展勢(shì)頭，造成中層葉片面積較大的原因而且免耕秸稈覆蓋根系發(fā)達(dá)營(yíng)養(yǎng)充足.

圖3 不同處理方式對(duì)玉米各生育期葉面積指數(shù)的影響

2.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的分析結(jié)果表明 （表4），免耕秸稈覆蓋寬窄行種植方式產(chǎn)量都高于正常翻梨不覆蓋秸稈大田等行種植方式，免耕秸稈覆蓋寬窄行雙珠種植AB1C1處理方式的產(chǎn)量比正常翻梨不覆蓋秸稈雙珠種植AB1C4處理方式的產(chǎn)量提高8.3%，但是在同樣情況下免耕秸稈覆蓋寬窄行雙珠種植AB1C1處理方式的產(chǎn)量比正常翻梨不覆蓋秸稈等行種植AB2C4處理方式的產(chǎn)量提高16.6%.穗長(zhǎng)、粒深、穗粒數(shù)也是免耕秸稈覆蓋寬窄行種植方式高，但變幅不大 （表4）.方差分析表明，免耕秸稈覆蓋寬窄行雙珠種植與正常翻梨不覆蓋秸稈雙珠種植的產(chǎn)量達(dá)到顯著水平 （F＝33.32，P＜0.05）.免耕秸稈覆蓋寬窄行比正常翻梨不覆蓋秸稈等行種植的倒伏率降低了近3個(gè)百分點(diǎn)，特別是在寬窄行種植的條件下，有助于根系深扎、發(fā)達(dá)，能更好地協(xié)調(diào)地上部分和地下協(xié)調(diào)、減少倒伏、提高玉米產(chǎn)量.

表4 不同處理產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

3 結(jié)論與討論

作物光合產(chǎn)物的積累總量是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的基礎(chǔ)，增加光合面積、延長(zhǎng)光合時(shí)間可以提高干物質(zhì)的積累總量.選育緊湊型高產(chǎn)品種和采取適宜的栽培措施可以使光合面積發(fā)展合理并延長(zhǎng)光合時(shí)間，增加光合產(chǎn)物積累和向子粒的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而獲得較高的產(chǎn)量.關(guān)于秸稈覆蓋對(duì)土壤水、溫、氣、肥等生態(tài)環(huán)境因子的影響，在不同條件下已有不少研究.根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果，在冀西北地區(qū)產(chǎn)量最終在于開(kāi)花后干物質(zhì)的生產(chǎn)量和玉米籽粒的產(chǎn)量，具體表現(xiàn)為：殘茬覆蓋顯著高于不蓋，寬窄行雙珠種植高于其他種植方式.

同時(shí)也確立了冀西北半干旱地區(qū)玉米免耕秸稈覆蓋寬窄行雙珠種植技術(shù)，并為冀西北半干旱地區(qū)玉米高產(chǎn)栽培的配套模式打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ).

［1］ 付占國(guó)，李潮海，王俊忠，等.殘茬覆蓋與耕作方式對(duì)夏玉米光合產(chǎn)物生產(chǎn)與分配的影響 ［J］，華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2005，20 （03）：62－66

［2］ 張澤民，劉豐明，牛云生，等.不同年代玉米雜交種干物，質(zhì)積累與分配規(guī)律的研究 ［J］.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，31 （02）：118－122

［3］ Unger PW.Straw mulch rate effects on soil water stor2age and sorghu m yield ［J］.Soil Sci Soc Am J，1978，42：486－491

［4］ Blevins RL，Smith MS，Tho mas GW，et al.Influence of conservation tillage on soil properties［J］.Soil Water Conserv，1983，38：301－305

［5］ 張憲政.作物生理研究法 ［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992：131－207

［6］ 袁利國(guó)，聶篤憲.粒子群優(yōu)化算法擬合Logistic方程的研究 ［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32（03）：114－118