二比空立體通透栽培模式對(duì)耐密玉米光合特性及產(chǎn)量的影響

王曉梅　傅迎軍　王燕平等

摘要[目的]比較不同栽培及間作模式下玉米（Zea may L.）的光合特性及產(chǎn)量差異。[方法]兩種栽培模式分別為：二比空立體通透栽培模式（玉米二比空栽培模式與矮稈作物大豆間作相結(jié)合的一種立體通透栽培技術(shù)）和常規(guī)玉米栽培模式（CK）。[結(jié)果]二比空立體通透栽培模式可改善玉米的通風(fēng)透光率，促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育，玉米不同葉位葉片的葉向值、光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均有不同程度的提高，能充分提高光能利用率，有利于發(fā)揮玉米邊行優(yōu)勢(shì)和干物質(zhì)積累，從而使玉米產(chǎn)量得到較大的提高。二比空立體通透栽培模式玉米產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益分別比單作玉米模式提高16.3%和24.1%。[結(jié)論]該研究揭示玉米二比空立體通透栽培模式的高產(chǎn)機(jī)制，可為玉米高產(chǎn)栽培及生理特性研究提供理論依據(jù)，并為提高該地區(qū)的玉米產(chǎn)量提供參考。

關(guān)鍵詞玉米；二比空；光合特性；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)S513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）09-02568-03

基金項(xiàng)目農(nóng)業(yè)部黑龍江重大農(nóng)業(yè)科技推廣項(xiàng)目；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31371651）。

作者簡(jiǎn)介王曉梅（1982- ），女，山西大同人，研究實(shí)習(xí)員，碩士，從事玉米耕作栽培研究。*通訊作者，副研究員，從事玉米育種研究。

玉米是黑龍江省主要糧食作物，種植面積近346萬(wàn)hm2 [1]。種植方式一直是玉米研究的重要領(lǐng)域。合理的群體結(jié)構(gòu)、良好的冠層內(nèi)光輻射分布、高光能利用率與玉米高產(chǎn)密不可分。不同的種植方式對(duì)玉米群體結(jié)構(gòu)具有調(diào)控效應(yīng)[2]。前人針對(duì)調(diào)整玉米種植方式如種植密度、株行距及與其他作物間套作等形式來(lái)達(dá)到增產(chǎn)目的已做了大量研究。李鳳海等通過比較“大壟雙行”、“二比空”和“偏壟寬窄行”3種種植方式，得出“偏壟寬窄行”是增密、增產(chǎn)的最佳種植方式[3]。韋柳佳等在大豆與玉米間作研究中指出，間作可有效提高玉米生物量和產(chǎn)量，尤其是根干重顯著增加[4]。楊廣東等研究指出，密植通透栽培模式明顯優(yōu)于普通栽培模式，表現(xiàn)為保苗數(shù)增加，生育期提前，抗倒伏能力增強(qiáng)，出子率增加，百粒重較高，產(chǎn)量差異顯著[5]。影響玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一是栽培技術(shù)，近年來(lái)各種玉米高產(chǎn)栽培模式的應(yīng)用層出不窮，其中玉米二比空立體通透栽培模式是較符合目前高產(chǎn)、耐密玉米栽培的新模式。該項(xiàng)技術(shù)既能解決密植與通風(fēng)透光的矛盾，又能充分利用光能，充分發(fā)揮了邊行優(yōu)勢(shì)及密植栽培對(duì)提高玉米產(chǎn)量的作用。 而二比空立體通透栽培模式不僅能實(shí)現(xiàn)合理密植，同時(shí)還利用了玉米與大豆的間作優(yōu)勢(shì)，解決了玉米田間通風(fēng)透光與密植的矛盾，極大地提高了玉米的光能利用率，充分發(fā)揮密植的增產(chǎn)作用。目前關(guān)于該模式的研究?jī)H限于栽培技術(shù)的改進(jìn)上，而其對(duì)玉米光合特性及產(chǎn)量的互作效應(yīng)尚少見研究報(bào)道。為此，筆者以二比空玉米間作大豆立體通透模式為研究對(duì)象，通過比較其與清種玉米灌漿期光合特性及產(chǎn)量的差異，揭示玉米二比空立體通透栽培模式的形成機(jī)制，以期為玉米高產(chǎn)栽培及生理特性研究提供理論依據(jù)，并為提高該地區(qū)的玉米產(chǎn)量提供參考。

1材料與方法

1.1供試材料供試玉米品種為耐密型品種牡單13，大豆品種為牡豆8號(hào)。

1.2試驗(yàn)地基本情況試驗(yàn)于2013年5～10月在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行，該區(qū)地處牡丹江市溫春鎮(zhèn)，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫6.1 ℃，年降水量579.7 mm，年日照時(shí)數(shù)2 339.8 h，年平均相對(duì)濕度64%，地處黑龍江省第二積溫區(qū)下限，年平均積溫為2 500 ℃左右。2013年為高溫少水年，3～10月份降水量為420.0～530.0 mm，比歷年來(lái)少40.0～100.0 mm。

試驗(yàn)地前茬作物為玉米。試驗(yàn)耕地為典型的丘陵半山區(qū)，主要土壤類型為暗棕壤。耕作層18 cm，肥力中等，有機(jī)質(zhì)含量25.7 g/kg，水解氮含量85.2 mg/kg，有效磷含量94.3 mg/kg，速效鉀含量216 mg/ kg。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置兩種栽培模式，3次重復(fù)，小區(qū)行長(zhǎng) 1000 m，壟距0.65 m，12 行區(qū)，小區(qū)步道 10 m，間隔道 0.5 m。基施腐殖酸600 kg/hm2，復(fù)合肥400 kg/ hm2，6月22日追施尿素175 kg/hm2，3鏟2趟，其他管理同大田生產(chǎn)。

1.3.1二比空立體通透栽培（模式A）模式。即將玉米二比空栽培模式與矮稈作物大豆間作相結(jié)合的一種立體通透栽培技術(shù)，通過改變傳統(tǒng)玉米單行連片壟壟種植模式，在原壟距不變的基礎(chǔ)上，通過縮小株距，將3壟的苗數(shù)集中種植到2壟上，即種2壟空1壟[6]，在空壟上種植耐陰大豆品種牡豆8號(hào)，玉米保苗10005萬(wàn)株/hm2，大豆保苗22.500萬(wàn)株/hm2。

1.3.2常規(guī)玉米栽培模式（模式B）。清種玉米，壟距65 cm，株距23 cm，保苗6.750萬(wàn)株/hm2。

1.5測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1葉向值。用直尺量角器等工具對(duì)葉長(zhǎng)（L）、葉角（θ，葉片與水平面的夾角，弧度）和葉垂距（葉基至葉最高點(diǎn)的距離Lf）進(jìn)行測(cè)量，按下式計(jì)算葉向值（Lov）[7]。

1.4.2光合速率。于灌漿期選擇晴朗天氣在09：00～12：30，利用Li6400便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)（LiCor，USA），設(shè)定人工光源光強(qiáng)為1 500 μmol/（m2·s），選取各處理生育進(jìn)程一致、光照均勻的健康植株，測(cè)定光合速率[Pn，μmol（CO2）/（m2·s）]、 氣孔導(dǎo)度[Gs，mmol/（m2·s）]、蒸騰速率[Tr，g/（m2·h）]和胞間CO2濃度（Ci，μmol/mol ），每次每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.4.3農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量。收獲前每個(gè)處理選取有代表性的植株5株，測(cè)定株高和穗位高，收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)取中間2壟，折合面積進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。取有代表性5穗考種，指標(biāo)包括穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)、穗粗、行數(shù)、行粒數(shù)及產(chǎn)量等。

1.5統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用Excel 2003、DPS v 8.01軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同栽培方式對(duì)玉米不同葉層葉向值的影響葉向值是表示葉片挺拔、上沖和在空間下垂程度的綜合指標(biāo)。葉向值越大，表明葉片上沖性越強(qiáng)，其值越小則意味著葉片更趨于平展，下垂程度越大。從圖1可以看出，模式A的葉向值均高于模式B，這可能與模式A下玉米種植密度相對(duì)較高，從而增加了各植株間的競(jìng)爭(zhēng)壓力有關(guān)。而兩種模式下葉向值均隨著葉位的下降而降低，這也表明植株上部葉較緊湊，而下部葉較平展，有利于光的截獲和光能的利用。

3結(jié)論與討論

光合作用是玉米干物質(zhì)積累和子粒產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，其中90%以上的干物質(zhì)來(lái)源于光合作用，玉米能否高產(chǎn)主要取決于群體光合作用強(qiáng)度，所以建立高光效光合生產(chǎn)體系是獲取高產(chǎn)的核心。研究合理的栽培模式對(duì)玉米的群體光合特性及產(chǎn)量的影響十分必要。該研究通過對(duì)玉米二比空間作大豆立體通透栽培模式的深入研究表明，玉米大豆二比空間作系統(tǒng)中，玉米產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)較明顯，大豆卻因與玉米的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致產(chǎn)量下降。該模式可以有效增加玉米的田間透光率，有助于擴(kuò)大光合面積，比較發(fā)現(xiàn)，模式A可有效提高玉米棒3葉的光合效率，其中胞間CO2濃度與光合速率呈負(fù)相關(guān)，而葉向值、氣孔導(dǎo)度及蒸騰速率均與光合速率呈正相關(guān)，葉向值的提高通過改善田間通風(fēng)透光率而提高了光的截獲和光能的利用，使玉米的水平受光改為立體受光，有利于光照強(qiáng)度的增加和干物質(zhì)積累。葉片的結(jié)構(gòu)和功能除受遺傳基因控制外，環(huán)境條件影響也非常重要，其中光照強(qiáng)度是最重要的影響因素，光照越強(qiáng)，溫度越高，蒸騰作用越強(qiáng)，溫度高會(huì)引起空氣濕度降低，同時(shí)由于模式A下空氣流動(dòng)速度大，也會(huì)增強(qiáng)蒸騰作用，蒸騰速率增加的同時(shí)氣孔導(dǎo)度也會(huì)隨之增加。

與單作玉米相比，二比空立體通透栽培模式既改善了田間透光率，又充分發(fā)揮了玉米植株的邊際效應(yīng)，還促使植株的晝夜溫差加大，有利于碳水化合物的形成、輸導(dǎo)和積累。由于通風(fēng)條件得到改善，從而促進(jìn)了空氣流動(dòng)，使得CO2濃度升高，有利于光合作用，促進(jìn)了玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量提高[8]。同時(shí)在密植前提下植株倒伏率也有所降低，充分發(fā)揮了密植的增產(chǎn)作用。此外，在玉米產(chǎn)量提高的同時(shí)，間作較耐陰大豆品種牡豆8號(hào)，不僅在一定程度上增加了部分大豆的收入，而且大豆根瘤菌能固定空氣中游離的氮素，可以把用地養(yǎng)地結(jié)合起來(lái)，維持地力，使連年各季均衡增產(chǎn)。用根瘤菌固定空氣中的氮素，既可節(jié)約生產(chǎn)化肥的能源消耗，又可減少化肥對(duì)環(huán)境的污染。因此，實(shí)施玉米二比空立體通透栽培技術(shù)能改善植株的光、溫、氣等條件，促進(jìn)玉米光合速率提高，最大限度地發(fā)揮玉米植株的生長(zhǎng)特性，使其產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益明顯提高，適合大面積示范與推廣。

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