豫東平原夏玉米高產(chǎn)群體生理指標研究

摘要：選用雜交夏玉米品種吉祥1號，設(shè)置7個種植密度，研究了豫東平原夏玉米產(chǎn)量突破13 000 kg/hm2的群體生理指標。結(jié)果表明，在豫東平原實現(xiàn)13 000 kg/hm2以上夏玉米產(chǎn)量的適宜種植密度為8.25萬～9.00萬株/hm2，產(chǎn)量構(gòu)成為穗數(shù)81 097～88 020穗/hm2、每穗粒數(shù)473.3～501.2、千粒重323.3～326.4 g；群體最大葉面積系數(shù)吐絲期最高，為5.94～6.33，到完熟期仍維持在4.39～4.67；群體全生育期總光合勢為437.03～470.46 （hm2·d）/hm2，平均凈光合生產(chǎn)率為6.07～6.20 g/（m2·d）。

關(guān)鍵詞：夏玉米；產(chǎn)量；群體生理指標；豫東平原

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）17-4054-04

Study on Population Physiological Indices of Summer Maize with High Yield on Eastern Henan Plain

GUO Zhen-sheng1，HUANGFU Zi-qi1，ZHANG Shen-ju1，LIU Yan-xia1，HOU Le-xin2

（1.Department of Bioengineering，Shangqiu Professional Technology College，Shangqiu 476005，Henan，China；

2.The Suiyang of Shangqiu Agricultural Science Insitute，Shangqiu 476100，Henan，China）

Abstract： Hybrid summer maize cultivar Lucky No. 1 was planted with 7 different planting densities to study the population physiological indices of summer maize with yeild more than 13 000 kg/hm2 in Eastern Henan Plain. The results showed that the summer maize yield more than 13 000 kg/hm2 could be achieved with planting density at 8.25×104～9.00×104 ind./hm2， as the yield components were 81 097～88 020 spikes/hm2， 473.3～501.2 granules per spike， and thousand-kernel-weight 323.3～326.4 g. The population leaf area index was 5.94～6.33， the highest during silking stage， and maintained 4.39～4.67 at harvest stage. The population total photosynthetic potential of the whole growth period was 437.03～470.46 （hm2·d）/hm2； and the average net photosynthetic rate was 6.07～6.20 g/（m2·d）.

Key words： summer maize； yield； population physiological indices； Eastern Henan Plain

商丘市地處豫東平原，是河南省夏玉米主要產(chǎn)區(qū)之一，常年播種面積27萬hm2左右，約占全省種植面積的1/10。近幾年，隨著玉米高產(chǎn)創(chuàng)建項目的實施，較大面積產(chǎn)量達到12 000 kg/hm2，并出現(xiàn)了13 000 kg/hm2以上的田塊，這對當?shù)赜衩咨a(chǎn)的發(fā)展起到了較大的推動作用。陳國平等[1]對近年來中國玉米超高產(chǎn)田的分布、產(chǎn)量構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)進行過研究；靳小利等[2]提出了黃淮海平原北部夏玉米產(chǎn)量突破11 250 kg/hm2的群體生理指標；梁曉偉等[3]對洛玉7號突破12 025 kg/hm2的群體生理指標進行了探討，但在豫東平原生態(tài)條件下夏玉米產(chǎn)量突破13 000 kg/hm2的群體生理指標尚未見報道。為此，筆者探討了夏玉米13 000 kg/hm2以上產(chǎn)量水平下的產(chǎn)量構(gòu)成因素、葉面積系數(shù)、光合勢等主要群體生理指標，旨在為該生態(tài)類型區(qū)夏玉米超高產(chǎn)栽培技術(shù)體系提供理論依據(jù)，以推動當?shù)赜衩壮掷m(xù)增產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為吉祥1號，株型緊湊，夏播生育期96 d，是當?shù)叵挠衩壮弋a(chǎn)攻關(guān)主導(dǎo)品種。試驗于2012年在商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院試驗基地夏玉米超高產(chǎn)攻關(guān)田進行。前茬為小麥，產(chǎn)量9 120 kg/hm2，黃潮土，輕壤，土壤耕層（0～20 cm）有機質(zhì)12.73 g/kg、全氮1.13 g/kg、堿解氮87.36 mg/kg、全磷0.91 g/kg、速效磷19.51 mg/kg、全鉀35.43 g/kg、速效鉀121.39 mg/kg、有效硫21.56 mg/kg、有效鋅0.67 mg/kg。6月10日采用玉米免耕精量播種機播種，單粒率92.3%。6月15日出苗率99%，出苗后及時用預(yù)備苗進行補栽，全苗率達到100%。第一次中耕滅茬時，沿幼苗一側(cè)開溝施肥（深度15～20 cm），每公頃施過磷酸鈣1 200.0 kg、氯化鉀450.0 kg、硫酸鋅22.5 kg；有機肥（腐熟雞糞）45 m3/hm2，在中耕滅茬前一次性施入；尿素750 kg/hm2，分3次施入，苗肥占30%，穗肥占50%，花粒肥占20%。其他管理同一般高產(chǎn)攻關(guān)田。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)7個密度處理：6.00、6.75、7.50、8.25、9.00、9.75、10.50萬株/hm2。采用80 cm+40 cm 的寬窄行種植[4，5]，株距按定植密度調(diào)整。小區(qū)面積40 m2，6行區(qū)。隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。

1.2.2 生育指標調(diào)查 玉米乳熟期每小區(qū)連續(xù)取10株植株測量株高、穗位高和莖粗；收獲前調(diào)查雙穗率、空桿率和倒伏率；考種項目有穗長、禿尖長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和穗粒重等，小區(qū)收獲后晾干脫粒稱重計產(chǎn)。

1.2.3 生理指標調(diào)查 分別于幼苗期（6月25日）、拔節(jié)期（7月16日）、大口期（大喇叭口期，7月26日）、吐絲期（8月10日）、灌漿期（8月25日）、乳熟期（9月9日）、蠟熟期（9月24日）、完熟期（10月3日）每小區(qū)選取5株植株，用Yaxin-1242型葉面積儀（北京雅欣理儀科技有限公司）測定葉面積，計算各時期的葉面積系數(shù)、光合勢。同時將玉米植株各器官分別放入烘箱中于80 ℃烘干稱重，計算各生育階段的凈光合生產(chǎn)率[6]。各指標的計算方法如下：

1）單葉面積。S=0.75×L×D ，其中，S為葉面積，L為葉長，D為最大葉寬；

2）葉面積系數(shù)（LAI）。作物群體的總綠葉面積與該群體所占土地面積的比值。LAI=[單株平均綠葉面積×每公頃實有株數(shù)]/10 000；

3）光合勢（LAD）。作物生長期內(nèi)進行光合生產(chǎn)的葉面積與生育時期持續(xù)時間的乘積。單位為（m2·d）/m2或（hm2·d）/hm2。LAD=[（第一次測定的葉面積系數(shù)+第二次測定的葉面積系數(shù)）/2]×間隔天數(shù)；

4）凈同化率（NAR）。又稱凈光合生產(chǎn)率，在一定時期內(nèi)（數(shù)日、數(shù)周、數(shù)月或整個生育期）單位面積上生產(chǎn)的干物質(zhì)質(zhì)量，單位為g/（m2·d）。NAR=（第二次測定的植株干重-第一次測定的植株干重）/該段時期的光合勢。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度對產(chǎn)量性狀的影響

在本試驗種植密度范圍內(nèi)，各處理間產(chǎn)量為

10 705.0～13 496.7 kg/hm2（表1），經(jīng)方差分析，處理間F=62.60>F0.01=4.82，表明處理間差異達極顯著水平。其中以9.00萬株/hm2的產(chǎn)量最高，除與8.25萬株/hm2處理產(chǎn)量差異不顯著外，與其他各處理產(chǎn)量差異均達極顯著水平；其次是8.25萬株/hm2的處理，產(chǎn)量為13 265.8 kg/hm2；以6.00萬株/hm2處理的產(chǎn)量最低，為10 705.0 kg/hm2，最高產(chǎn)量處理比最低產(chǎn)量處理增產(chǎn)2 791.7 kg/hm2，增產(chǎn)率為26.1%，差異極顯著。以種植密度（x）為自變量，產(chǎn)量（y）為因變量，經(jīng)計算，密度與產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系：y=-14 786.41+6 444.34x-369.14x2， F=315.9，達極顯著水平。綜上所述，在本試驗條件下，實現(xiàn)夏玉米13 000 kg/hm2以上產(chǎn)量的最佳種植密度范圍為8.25萬～9.00萬株/hm2，其產(chǎn)量構(gòu)成為穗數(shù)81 097～88 020穗/hm2，每穗粒數(shù)473.3～501.2，千粒重323.3～326.4 g。產(chǎn)量構(gòu)成三要素的變異系數(shù)依次為單位面積穗數(shù)（15.96%）>每穗粒數(shù)（8.68%）>千粒重（3.54%）。顯然，實現(xiàn)夏玉米產(chǎn)量13 000 kg/hm2的有效途徑是增加成穗數(shù)、促進穗粒數(shù)和提高千粒重。

2.2 不同種植密度對農(nóng)藝性狀的影響

從表2可以看出，不同種植密度對株高、穗位高、成穗率、穗長、穗行數(shù)、穗粗等性狀的影響不大；但隨著種植密度增加，植株莖稈變細、雙穗率減少、空稈率增多、禿尖增長、行粒數(shù)減少、穗粒重降低，這些性狀的變異系數(shù)依次為雙穗率（52.73%）>禿尖長（24.20%）>空稈率（13.08%）>穗粒重（11.55%）>行粒數(shù)（7.21%）>莖粗（6.47%）。顯而易見，種植密度對成產(chǎn)性狀的影響較大。

2.3 不同種植密度對葉面積系數(shù)的影響

從圖1可以看出，不同密度群體的葉面積系數(shù)發(fā)展動態(tài)大致相似，其變化呈單峰曲線，吐絲前逐漸上升，吐絲期葉面積達最大值，然后進入穩(wěn)定期，穩(wěn)定期過后，葉面積開始下降。人們常將玉米葉面積系數(shù)達最大值后進入穩(wěn)定期的長短用來衡量品種是否具有高產(chǎn)潛力、群體結(jié)構(gòu)是否合理的重要指標[7]。種植密度8.25萬株/hm2和9.00 萬株/hm2兩處理產(chǎn)量突破13 000 kg/hm2的群體葉面積系數(shù)拔節(jié)期為2.72～2.95，大口期為5.05～5.44，吐絲期為5.94～6.33，灌漿期為5.68～6.07，乳熟期為5.13～5.67，蠟熟期為4.95～5.27，到完熟期仍維持在4.39～4.67，相對穩(wěn)定期45 d左右。

2.4 不同種植密度對光合勢的影響

從圖2可以看出，夏玉米不同群體光合勢在整個生育期內(nèi)呈單峰曲線變化，高值持續(xù)期在吐絲期至蠟熟期。實現(xiàn)13 000 kg/hm2以上夏玉米產(chǎn)量的群體光合勢拔節(jié)期至大口期為38.84～41.93 （hm2·d）/hm2，大口期至吐絲期為82.41～88.21 （hm2·d）/hm2，吐絲期至灌漿期為87.11～92.98 （hm2·d）/hm2，灌漿期至乳熟期為81.11～88.09 （hm2·d）/hm2，乳熟期至蠟熟期為75.64～82.09 （hm2·d）/hm2，蠟熟期至完熟期仍維持在42.06 （hm2·d）/hm2以上，全生育期總光合勢437.03～470.46 （hm2·d）/hm2，經(jīng)濟產(chǎn)量形成期的群體光合勢占總光合勢的65.4%。延長群體光合勢的高值持續(xù)期，保持生育后期較大的群體光合勢，是獲得夏玉米超高產(chǎn)的重要保證。

2.5 不同種植密度對凈光合生產(chǎn)率的影響

凈光合生產(chǎn)率是指一天或數(shù)天單位葉面積進行光合作用減去呼吸消耗后凈積累的干物質(zhì)量，其乘以光合勢等于生物產(chǎn)量，所以光合生產(chǎn)率的高低直接影響干物質(zhì)積累。從表3可以看出，各生育階段群體凈光合生產(chǎn)率變化動態(tài)與群體光合勢變化動態(tài)相反，總體上隨著種植密度增大而降低；拔節(jié)期以后，各種植密度群體的凈光合生產(chǎn)率隨著生育進程而下降；全生育期平均凈光合生產(chǎn)率與種植密度呈顯著（P<0.05）負相關(guān)，r=-0.827。夏玉米產(chǎn)量突破13 000 kg/hm2的群體凈光合生產(chǎn)率吐絲期至灌漿期為5.17～5.35 g/（m2·d），灌漿期至乳熟期為4.96～5.05 g/（m2·d），乳熟期至蠟熟期為4.66～4.84 g/（m2·d），蠟熟期至完熟期為3.83～4.04 g/（m2·d），全生育期平均凈光合生產(chǎn)率為 6.07～6.20 g/（m2·d）。

3 結(jié)論

玉米群體葉面積大小及發(fā)展動態(tài)是衡量群體結(jié)構(gòu)是否合理的重要依據(jù)[8]。在一定范圍內(nèi)，經(jīng)濟產(chǎn)量隨著葉面積系數(shù)增大而提高，超過適宜范圍，產(chǎn)量下降。適當增加種植密度、提高玉米葉面積系數(shù)有利于產(chǎn)量的提高[9]。在本試驗條件下，夏玉米產(chǎn)量實現(xiàn)13 000 kg/hm2以上的適宜種植密度為 8.25萬～9.00萬株/hm2；密度與產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系，低于最高產(chǎn)量的密度時，產(chǎn)量隨密度的增大而增加；高于最高產(chǎn)量的密度時，產(chǎn)量隨密度的增大而減小，這與馬瑞霞等[10]的研究結(jié)果一致。此時，夏玉米群體的葉面積系數(shù)拔節(jié)期為2.72～2.95，大口期為5.05～5.44，吐絲期為5.94～6.33，灌漿期為5.68～6.07，乳熟期為5.13～5.67，蠟熟期為4.95～5.27，到完熟期仍維持在4.39～4.67，這與李向嶺等[11]的研究結(jié)果基本一致。其全生育期總光合勢為437.03～470.46 （hm2·d）/hm2，經(jīng)濟產(chǎn)量形成期的群體光合勢占總光合勢的65.4%；全生育期群體平均凈光合生產(chǎn)率維持在6.07～6.20 g/（m2·d）；產(chǎn)量構(gòu)成為穗數(shù)81 097～88 020穗/hm2，每穗粒數(shù)473.3～501.2，千粒重323.3～326.4 g。

參考文獻：

[1] 陳國平，高聚林，趙 明，等.近年我國玉米超高產(chǎn)田的分布、產(chǎn)量構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)[J].作物學(xué)報，2012，38（1）：80-85.

[2] 靳小利，杜 雄，劉佳麗，等.黃淮海平原北部高產(chǎn)夏玉米群體生理指標研究[J].玉米科學(xué)，2012，20（1）：79-83.

[3] 梁曉偉，衛(wèi)勇強，萬會利，等.玉米新品種洛玉7號群體生理指標研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，40（12）：52-55.

[4] 衛(wèi) 麗，熊友才，MA B L，等.不同群體結(jié)構(gòu)夏玉米灌漿期光合特征和產(chǎn)量變化[J].生態(tài)學(xué)報，2011，31（9）：2524-2531.

[5] 楊吉順，高輝遠，劉 鵬，等. 種植密度和行距配置對超高產(chǎn)夏玉米群體光合特性的影響[J].作物學(xué)報，2010，36（7）：1226-1233.

[6] 北京農(nóng)業(yè)大學(xué).簡明農(nóng)業(yè)詞典[M].北京：科學(xué)出版社，1983.

[7] 楊貴蘭，李新海，李 紅，等.耐密玉米雜交種密度效應(yīng)研究[J].玉米科學(xué)，2009，17（3）：107-112.

[8] 檀尊社，陳潤玲，趙保獻，等.玉米新品種豫玉27群體生理指標的研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2003，12（2）：31-35.

[9] 黃振喜，王永軍，王空軍，等.產(chǎn)量15 000 kg·ha-1以上夏玉米灌漿期間的光合特性[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40（9）：1898-1906.

[10] 馬瑞霞，張愛芹，劉文成.種植密度對不同類型夏玉米生產(chǎn)力和主要生理指標的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22（5）：171-173.

[11] 李向嶺，李從鋒，葛均筑，等.播期和種植密度對玉米產(chǎn)量性能的影響[J].玉米科學(xué)，2011，19（2）：95-100.