種植密度與品種類型對渭北旱地春玉米產(chǎn)量和光能利用的影響

周婷婷，李 軍，司政邦

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌712100)

種植密度與品種類型對渭北旱地春玉米產(chǎn)量和光能利用的影響

周婷婷，李 軍，司政邦

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌712100)

【目的】 探討渭北旱塬春玉米田不同種植密度和不同品種類型處理對春玉米生長、產(chǎn)量及光能利用效率的影響，為渭北旱塬區(qū)旱地玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供理論依據(jù)?！痉椒ā?以豫玉22(平展型)、鄭單958(緊湊型)和先玉335(耐密型)為供試品種，設(shè)置5.25，6.75，8.25和9.75萬株/hm24種密度處理，研究各生育時期玉米群體葉面積指數(shù)(LAI)、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及其性狀、光能利用率(RUE)、水分利用效率(WUE)和經(jīng)濟效益的變化規(guī)律。【結(jié)果】 增加種植密度可以提高春玉米LAI和群體干物質(zhì)積累量，進而提高春玉米群體對旱地光能和水分的利用，最終實現(xiàn)增產(chǎn)增收；不同密度下以8.25萬株/hm2的產(chǎn)量最高，平均產(chǎn)量達(dá)8.97 t/hm2，群體光能利用效率達(dá)1.50左右；各品種間耐密性以先玉335最好，鄭單958次之，豫玉22較差。【結(jié)論】 在渭北旱塬春玉米種植區(qū)，應(yīng)適當(dāng)增加種植密度，同時應(yīng)選育緊湊、耐密型品種。本試驗條件下，先玉335在8.25萬株/hm2密度下產(chǎn)量和純收益最高，為渭北旱塬較適宜的春玉米密度和種植模式。

渭北旱塬；種植密度；春玉米；光能利用效率；水分利用效率；經(jīng)濟效益

中國玉米總產(chǎn)量位居世界第2位，但隨著玉米深加工和飼料消費的持續(xù)增長，中國玉米生產(chǎn)仍然供不應(yīng)求[1]。陜西渭北旱塬區(qū)地處黃土高原中南部，光熱水土條件有利于玉米穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)[2]，近年來玉米種植面積持續(xù)擴大，正在由傳統(tǒng)冬小麥種植區(qū)向玉米種植區(qū)轉(zhuǎn)變，已成為渭北旱塬糧食增產(chǎn)增收的主要途徑。合理密植是獲得玉米高產(chǎn)的重要途徑，在一定范圍內(nèi)玉米單產(chǎn)與種植密度呈現(xiàn)正相關(guān)，但種植密度過高則導(dǎo)致玉米產(chǎn)量降低[3]。世界玉米高產(chǎn)紀(jì)錄均為超高密度群體下實現(xiàn)的，美國玉米高產(chǎn)紀(jì)錄田收獲密度為10.9萬株/hm2，而中國玉米高產(chǎn)記錄田最大密度僅為7.0萬株/hm2[4]；美國平均玉米種植密度為8.55～10.95萬株/hm2，中國僅為5.25～6.0萬株/hm2，因此選用耐密型品種和提高種植密度是中國實現(xiàn)玉米高產(chǎn)突破的重要途徑[5]。王楷等[6]認(rèn)為，實現(xiàn)玉米15 t/hm2以上產(chǎn)量水平的最適種植密度為7.15～14.45萬株/hm2。當(dāng)然，水熱條件和土壤肥力對玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量形成也具有重要影響[7-8]，不同生態(tài)區(qū)域適宜品種類型和種植密度差異顯著，但目前關(guān)于渭北旱塬春玉米品種類型與合理密植效應(yīng)的研究報道較少。渭北旱塬玉米種植密度一般僅為3.75～4.50萬株/hm2，玉米單產(chǎn)僅為5.25～6.0 t/hm2，種植密度和單產(chǎn)水平普遍偏低。針對渭北旱塬玉米品種類型雜亂、種植密度偏低、單產(chǎn)水平不高等玉米生產(chǎn)中存在的主要問題，本研究選擇平展型、緊湊型和耐密型3種株型玉米品種，研究不同種植密度對渭北旱塬旱地不同株型玉米品種群體葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量、光能利用效率、水分利用效率和經(jīng)濟效益的影響，通過分析各處理間產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的差異，篩選出提高產(chǎn)量和光能利用效率的最優(yōu)玉米品種和種植密度組合栽培模式，以期為渭北旱塬區(qū)旱地玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

春玉米密植效應(yīng)試驗于2013-2014年在陜西省合陽縣甘井鎮(zhèn)西北農(nóng)林科技大學(xué)旱作農(nóng)業(yè)試驗站進行。該試驗站位于渭北旱塬東部，屬暖溫帶半濕潤易旱氣候區(qū)，海拔850 m，年日照時數(shù)2 528.3 h左右，年平均溫度為10.5 ℃，年降水量僅550 mm左右，且降水主要集中于7～9月，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以旱作農(nóng)業(yè)為主。供試土壤為黑壚土，土壤初始養(yǎng)分含量分別為有機質(zhì)14.76 g/kg，速效鉀215.72 mg/kg，速效磷6.08 mg/kg，全鉀11.27 g/kg，全磷0.39 g/kg，全氮0.93 g/kg，收獲后土壤體積質(zhì)量平均為1.38 g/cm3。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗采用裂區(qū)設(shè)計，以種植密度為主處理，玉米品種為副處理。根據(jù)各品種在旱地生長情況設(shè)置不同種植密度梯度處理，共5.25，6.75，8.25和 9.75 萬株/hm24個水平，供試玉米品種分別為豫玉22(平展型)、鄭單958(緊湊型)、先玉335(耐密型)3個品種類型。其中，豫玉22和鄭單958設(shè)置5.25，6.75和8.25萬株/hm23種種植密度，先玉335設(shè)置6.75，8.25和9.75萬株/hm23種種植密度，共設(shè)置9個處理，3次重復(fù)，共計27個小區(qū)，每個小區(qū)面積為17 m×3 m=51 m2。

在春玉米收獲后將全部玉米秸稈打碎還田，分別于2013-04-26和2014-04-29進行人工點播，播種前人工施入化肥，施肥量分別為氮肥150 kg/hm2，磷肥120 kg/hm2，鉀肥90 kg/hm2，其中氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素(N=46.4%)、磷酸二銨(N∶P=18%∶46%)和氧化鉀(K=51.0%)。施肥方式采用當(dāng)?shù)亍耙慌谵Z”技術(shù)，即播前肥料一次性全部施入，不追肥；試驗完全為雨養(yǎng)旱作，期間無人工灌溉，其他田間管理措施基本與當(dāng)?shù)卮筇锵嗤?/p>

1.3 測定項目及方法

1.3.1 葉面積指數(shù)LAI 分別在春玉米苗期(三葉期，2013-06-05和2014-05-30)、拔節(jié)期(2013-07-04和2014-06-30)、抽雄期(2013-07-25和2014-07-20)、灌漿期(2013-08-23和2014-08-19)，從每小區(qū)選取有代表性植株5～10 株，測定其全部展開葉片的長度與寬度，計算葉面積指數(shù)。

單葉面積=長×寬×0.75；

葉面積指數(shù)(LAI)=單株葉面積×單位土地面積內(nèi)株數(shù)/單位土地面積。

1.3.2 干物質(zhì)積累量 分別在拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期和成熟期選取5 株長勢均勻的植株，置烘箱內(nèi)，先105 ℃殺青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，計算干物質(zhì)積累量。

1.3.3 測產(chǎn)與考種 春玉米收獲期每小區(qū)取 9 m2樣方，3次重復(fù)，測定實際產(chǎn)量和有效穗數(shù)，隨機取30株有代表性植株，重復(fù)3次，進行室內(nèi)考種，包括穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，用于測定玉米理論產(chǎn)量、收獲指數(shù)和產(chǎn)量構(gòu)成。

產(chǎn)量=單株籽粒產(chǎn)量×單位面積穗數(shù)；

收獲指數(shù)=單位面積籽粒產(chǎn)量/單位面積總生物產(chǎn)量。

1.3.4 光能利用率(RUE)、水分利用效率(WUE)和經(jīng)濟效益 (1)RUE=(H×W/Q)×100%。

式中：H為單位質(zhì)量干物質(zhì)的產(chǎn)熱率，籽粒為16.3×103kJ/kg，秸稈為14.6×103kJ/kg；W為單位土地面積作物干物質(zhì)的質(zhì)量；Q為生育期太陽總輻射量。相關(guān)氣象數(shù)據(jù)來源于合陽縣氣象局。

(2)WUE=Y/ET，ET=P+(We-Wb)。

式中：Y為單位面積的經(jīng)濟產(chǎn)量(kg/hm2)，ET為生育期耗水量(mm)，P為作物生育期有效降水量(mm)，We和Wb分別為播前和收獲后的土壤貯水量(mm)。

(3)產(chǎn)量收入=籽粒產(chǎn)量×市場價格；

純收益=產(chǎn)量收入-總投入。

式中：總投入包括種子、農(nóng)藥、化肥和人工，以及秸稈還田、翻耕、旋地和收獲的機械投入；玉米市場價格為1.80元/kg，尿素2.4元/kg，二銨3.2元/kg，氧化鉀5.2元/kg，機械投入共1 575元/hm2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)、圖表處理均采用Excel 2010，統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗采用SPSS 19.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度和品種類型對春玉米LAI的影響

由圖1可知，2013年和2014年各玉米品種在不同種植密度處理下群體葉面積指數(shù)(LAI)變化動態(tài)基本相似，均隨種植密度增加而增加，隨生育進程而呈現(xiàn)S型單峰曲線變化，即從苗期至拔節(jié)期LAI逐漸增大，在抽雄期時達(dá)到最大值，此后開始不同程度地下降，且隨著種植密度增加，LAI降幅越大。

圖1 不同種植密度和品種類型春玉米葉面積指數(shù)(LAI)的變化
Fig.1 Changes of leaf area index (LAI) under different planting densities and variety types of spring maize

由圖1可知，在2013年春玉米生育期，LAI在抽雄期最大，到灌漿期后各密度平均LAI值分別下降7.01%，8.25%，16.30%和13.99%，8.25和9.75萬株/hm2密度下降幅要大于5.25和6.75萬株/hm2，表明在一定密度范圍內(nèi)，增加種植密度有助于增加春玉米群體受光面積，是構(gòu)建高光效群體的重要栽培措施，而密度過高使葉片間相互遮擋明顯，后期植株個體間競爭加劇。同時，不同密度下各玉米品種LAI表現(xiàn)不同，在6.75萬株/hm2密度下，豫玉22、鄭單958和先玉335在抽雄期和灌漿期的LAI均差異不顯著；在8.25萬株/hm2密度下，豫玉22抽雄期LAI比鄭單958低10.46%，差異顯著，比先玉335低7.40%，差異不顯著，到灌漿期后，豫玉22 LAI比鄭單958和先玉335分別低14.08%和24.03%，可見，在較高密度下，選擇緊湊型和耐密型品種有助于增加春玉米LAI，有利于春玉米群體對光能的吸收與利用。

由圖1可見，2014年各玉米品種LAI隨密度變化趨勢與2013年基本相似。由抽雄期至灌漿期，各密度平均LAI值分別下降10.06%，9.40%，17.00%和20.77%，密度越大，LAI降幅越大。不同密度下各玉米品種LAI表現(xiàn)為，在6.75萬株/hm2密度下，豫玉22、鄭單958和先玉335在抽雄期和灌漿期的LAI均差異不顯著；在8.25萬株/hm2密度下，豫玉22抽雄期LAI比鄭單958和先玉335分別低2.87%和2.52%，差異不顯著。

2.2 種植密度和品種類型對春玉米群體干物質(zhì)積累量的影響

由圖2可知，玉米品種在不同種植密度下，隨著種植密度增大群體干物質(zhì)積累量的增幅不同。2013年，在不同種植密度下，平均群體干物質(zhì)積累量在各生育時期差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)，表現(xiàn)為5.25萬株/hm2<6.75萬株/hm2<8.25萬株/hm2<9.75萬株/hm2。在拔節(jié)期，不同密度群體干物質(zhì)積累量分別為1 276.05，1 480.30，1 694.30和1 824.09 kg/hm2，6.75，8.25和9.75萬株/hm2密度下干物質(zhì)積累量較5.25萬株/hm2密度下分別增加了16.01%，32.78%和42.95%。隨著玉米植株個體的生長和發(fā)育，在灌漿期和成熟期，春玉米個體間對空間和營養(yǎng)的競爭加劇，群體干物質(zhì)積累量增幅隨密度增加開始下降，先玉335的9.75萬株/hm2處理比8.25萬株/hm2處理僅分別提高了3.10%和1.30%。由此可見，增加密度有利于群體干物質(zhì)積累，但密度過高時，群體干物質(zhì)積累量增幅降低。

圖2 不同種植密度和品種類型春玉米群體干物質(zhì)積累量的變化動態(tài)相同生育期標(biāo)不同小寫字母表示同一品種不同密度處理間差異顯著(P<0.05)
Fig.2 Changes of dry matter accumulation under different planting densities and variety types of spring maize On the same growth period,different lowercase letters stand for significance at 5% level (P<0.05)

由圖2可以看出，2014年群體干物質(zhì)積累量仍表現(xiàn)為隨密度增大而增加。在5.25萬株/hm2密度處理下，豫玉22和鄭單958群體干物質(zhì)積累量無明顯差異；在6.75萬株/hm2密度處理下，不同春玉米品種在各生育時期的群體干物質(zhì)積累量均無明顯差異；在8.25萬株/hm2密度處理下，鄭單958成熟期群體干物質(zhì)積累量比豫玉22提高了11.04%，差異顯著，但與先玉335差異不顯著。可見，密度對群體干物質(zhì)積累量的影響大于品種間的差異。

2.3 種植密度和品種類型對春玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響

由表1可知，種植密度對產(chǎn)量構(gòu)成因素有顯著影響(P<0.05)，其中有效穗數(shù)隨種植密度增大而顯著增加(P<0.05)，而穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量則隨種植密度增大而降低。提高種植密度可以增加春玉米產(chǎn)量，而不同品種春玉米產(chǎn)量對高密度處理響應(yīng)不同，密度增加后玉米產(chǎn)量增幅不大，甚至出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象。在2013年生育期內(nèi)，豫玉22在密度6.75萬株/hm2處理下產(chǎn)量達(dá)最高值，而密度增加到8.25萬株/hm2時產(chǎn)量下降；鄭單958在8.25萬株/hm2下產(chǎn)量較5.25和6.75萬株/hm2分別提高了24.46%和0.77%；先玉335在8.25萬株/hm2下產(chǎn)量較6.75萬株/hm2提高了12.42%，但在9.75萬株/hm2下產(chǎn)量較8.25萬株/hm2降低了2.65%，差異不顯著。2014年不同密度處理下春玉米產(chǎn)量與2013年有相似趨勢，不同品種春玉米產(chǎn)量隨密度增加的幅度不同。在5.25～8.25萬株/hm2，密度增加對豫玉22的增產(chǎn)效果不顯著；鄭單958在密度8.25萬株/hm2下產(chǎn)量較6.75萬株/hm2提高了4.45%，差異不顯著；先玉335在密度8.25萬株/hm2時產(chǎn)量較密度6.75萬株/hm2時提高了12.21%，較密度9.75萬株/hm2時提高了3.47%。

綜合2013年和2014年2年數(shù)據(jù)表明，適當(dāng)提高種植密度可以增加春玉米產(chǎn)量，同時不同品種對密度的耐受性不同，其中先玉335在8.25萬株/hm2密度下產(chǎn)量最高。

表1 不同種植密度和品種類型春玉米的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 1 Changes of grain yield and its components under different planting densities and variety types of spring maize

注：*同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示同一品種不同密度處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note:Different lowercase letters indicate significant difference within the same variety at 5% level(P<0.05).The same below.

2.4 種植密度和品種類型對春玉米群體光能利用率的影響

光能利用率表示植物通過光合作用將所截獲、吸收的光能轉(zhuǎn)化為自身有機干物質(zhì)的效率，是表征植物固定太陽能效率的重要指標(biāo)[9]。經(jīng)計算得，2013和2014年春玉米生育期太陽總輻射量分別為2 185.94和2 025.85 MJ/m2。表2結(jié)果表明，不同品種春玉米的光能利用率(RUE)隨密度增大而增大。在2013年春玉米生育期，5.25，6.75，8.25和9.75萬株/hm2密度下平均RUE分別為1.02%，1.24%，1.35%和1.50%，可見，增加種植密度有助于提高春玉米RUE；隨著種植密度的增大，不同品種在較高密度下的光能利用率差異顯著(P<0.05)，如在6.75萬株/hm2密度處理下，鄭單958的RUE比豫玉22和先玉335分別提高了12.89%和2.27%，而在8.25萬株/hm2密度處理下，鄭單958 的RUE比豫玉22提高了15.10%，比先玉335減少了6.39%。在2014年春玉米生育期，9.75萬株/hm2密度下春玉米RUE較5.25，6.75和8.25萬株/hm2密度下分別增加了28.53%，14.07%和6.42%，密度越大，RUE增幅越小，在6.75 萬株/hm2密度處理下，鄭單958 的RUE比先玉335提高了5.21%，而在8.25萬株/hm2密度處理下，鄭單958 的RUE比先玉335減少了3.24%。綜合2年數(shù)據(jù)比較認(rèn)為，在不同種植密度下春玉米平均光能利用率(RUE)表現(xiàn)為：5.25 萬株/hm2<6.75萬株/hm2<8.25萬株/hm2<9.75萬株/hm2，說明增加種植密度可以增加春玉米對光能資源的利用，同時，在較高密度下選用緊湊型和耐密型品種有助于提高光能利用效率。

表2 不同種植密度和品種類型春玉米RUE、WUE和經(jīng)濟效益的變化Table 2 Changes of RUE,WUE and income under different planting densities and variety types of spring maize

2.5 種植密度和品種類型對春玉米群體水分利用效率的影響

2013年和2014年春玉米生育期降水量分別為360.6和494.7 mm。由表2可以看出，在2013年春玉米生育期間， 6.75,8.25和9.75萬株/hm2春玉米平均耗水量較5.25萬株/hm2分別增加了3.56%，3.81%和8.24%，差異不顯著；5.25，6.75，8.25和9.75萬株/hm2密度下平均WUE分別為18.67，21.53，22.33和22.83 kg/(hm2·mm)，6.75,8.25和9.75萬株/hm2密度下春玉米平均WUE較5.25萬株/hm2密度下分別增加了15.32%，19.62%和22.27%。隨著種植密度的增大，在較高密度下不同品種水分利用效率差異顯著(P<0.05)，如在6.75 萬株/hm2密度處理下，鄭單958 和先玉335的WUE比豫玉22分別提高了24.92%和9.39%。在2014年春玉米生育期間，由于降雨量增加，4種種植密度下的平均耗水量整體高于2013年，而WUE整體小于2013年，在6.75萬株/hm2密度處理下，不同品種間WUE無顯著差異，而在8.25萬株/hm2密度處理下，鄭單958 和先玉335的WUE比豫玉22分別提高了8.74%和15.36%。綜合2年WUE平均值比較認(rèn)為，5.25，6.75，8.25和9.75萬株/hm2密度下平均春玉米耗水量分別為401.16，407.12，415.28和428.01 mm；6.75,8.25和9.75萬株/hm2密度下平均春玉米WUE較5.25萬株/hm2密度下分別增加了10.81%，14.19%和15.00%。這表明，種植密度對春玉米耗水量沒有顯著影響，但提高種植密度可以有效提高春玉米水分利用效率。

2.6 不同種植密度和品種類型春玉米的經(jīng)濟效益

從表2可以看出，在2013年，5.25，6.75，8.25和9.75萬株/hm2密度下春玉米平均純收益依次為6 568，8 921，9 450和10 195元/hm2，6.75，8.25和9.75萬株/hm2春玉米純收益較5.25萬株/hm2分別增加了35.81%，43.87%和55.21%；在6.75萬株/hm2下，鄭單958 純收益比豫玉22和先玉335分別提高了38.59%和14.75%，在8.25萬株/hm2處理下，鄭單958 純收益比豫玉22提高了44.97%，而比先玉335減少了4.10%。在2014年間，5.25，6.75，8.25和9.75萬株/hm2下的平均純收益依次為8 052，8 760，9 596和9 431元/hm2，6.75，8.25和9.75萬株/hm2密度下春玉米純收益較5.25 萬株/hm2分別增加了8.79%，19.17%和17.12%；在6.75萬株/hm2下，鄭單958 純收益比豫玉22和先玉335分別提高了18.12%和14.55%，在8.25萬株/hm2處理下，鄭單958 純收益比豫玉22和先玉335分別提高了23.92%和1.50%。2年結(jié)果顯示，在9種不同密度和品種類型處理組合中，以 8.25 萬株/hm2處理鄭單958和先玉335的純收益較高，2年平均純收益分別為10 342和10 488 元/hm2，6.75萬株/hm2處理鄭單958次之，2年平均純收益為9 992 元/hm2，5.25萬株/hm2處理豫玉22最低，2年平均純收益為6 657元/hm2。

3 討 論

3.1 種植密度和品種類型對春玉米產(chǎn)量的影響

提高種植密度可以增加群體庫容量，進而提高玉米群體產(chǎn)量[5]。作物生產(chǎn)是一個種群過程，要實現(xiàn)高產(chǎn)、高效，應(yīng)立足于群體生產(chǎn)水平的提高[10]。本研究結(jié)果表明，群體有效穗數(shù)隨種植密度增加而顯著增加，但由于密度增加影響玉米單株生長，甚至出現(xiàn)空桿現(xiàn)象，致使各品種春玉米群體有效穗數(shù)不隨密度按等比例增加，穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和收獲指數(shù)隨密度增加而逐漸降低。玉米產(chǎn)量與密度呈拋物線關(guān)系，密度越高，產(chǎn)量變幅越大，產(chǎn)量穩(wěn)定性越差[6,11-13]。本研究結(jié)果表明，在5.25～8.25 萬株/hm2，豫玉22和鄭單958產(chǎn)量隨密度增加而緩慢增加，且6.75和8.25萬株/hm2密度的產(chǎn)量差異不顯著；在6.75～9.75萬株/hm2，先玉335隨密度增加而呈先增加后減少的趨勢。同時，在相同的較高密度條件下，不同品種間均以鄭單958和先玉335產(chǎn)量顯著高于豫玉22。2年試驗均以先玉335在8.25萬株/hm2密度下產(chǎn)量最高，且純收益較高，是提高渭北旱塬春玉米產(chǎn)量的適宜品種和密度組合。

干旱區(qū)土壤水分主要靠降雨補給，土壤含水量主要受蒸發(fā)、降雨及植物生長節(jié)律的影響[14]。舒維花等[15]研究表明，在干旱、半干旱地區(qū)，隨著檸條密度的增加，耗水量也隨之增加，降水只能補充表層水分，很難有效補充深層土壤水分。本研究結(jié)果表明，高密度群體會消耗大量的土壤水分，同時高密度也提高了春玉米群體冠層結(jié)構(gòu)，減少了春玉米群體棵間蒸發(fā)，最終表現(xiàn)為不同密度下春玉米總的耗水量無顯著差異，這與陳光榮等[16]的研究結(jié)果相似；同時提高種植密度可以提高春玉米水分利用效率，且2013年拔節(jié)期至抽雄期降雨量高于2014年，滿足作物生長發(fā)育的需要，提高了2013年總體產(chǎn)量水平。2014年前期高溫干旱少雨，雖然灌漿期后降水較多，但前期干旱對玉米生長產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致后期的降水利用效率不高。本研究結(jié)果表明，在渭北旱塬雨養(yǎng)農(nóng)田地區(qū)，當(dāng)密度增至8.25萬株/hm2時，可以提高春玉米對旱地有限水分的利用效率，進而提高旱地春玉米產(chǎn)量。

3.2 種植密度和品種類型對春玉米光能利用的影響

提高種植密度是玉米高產(chǎn)的重要措施之一，密度對冠層結(jié)構(gòu)和功能的影響大于其他栽培措施[4,17]。葉面積指數(shù)(LAI)是量化群體冠層結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，其變化對葉片冠層的自動調(diào)節(jié)能力尤為重要[18]。本研究經(jīng)過2年密度試驗表明，在一定種植密度范圍內(nèi)，密度對各玉米品種整個生育期LAI都具有顯著的調(diào)控效應(yīng)，LAI隨密度增加而增加，生育后期隨著密度的增加，玉米群體內(nèi)微環(huán)境不利于植株生長發(fā)育，影響單株生長，致使LAI呈下降趨勢，且密度越高，降幅越大，這與前人研究結(jié)果一致[19-20]。在抽雄至灌漿期間，不同玉米品種在較高密度下LAI的降幅不同，豫玉22、鄭單958和先玉335在6.75萬株/hm2密度下的平均降幅分別為10.08%,8.27%和8.09%，在8.25萬株/hm2密度下的平均降幅分別為19.70%,17.78%和12.53%，可見，高密度條件下，品種間耐密性分別為先玉335>鄭單958>豫玉22。

植物干物質(zhì)生產(chǎn)是其葉片光合作用合成的有機物質(zhì)，而干物質(zhì)積累則是衡量作物生長發(fā)育的重要指標(biāo)之一，較高的群體干物質(zhì)積累量是獲得高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)[21-23]。宋振偉等[20]研究表明，在2.25～9.00 萬株/hm2，各生育期群體干物質(zhì)積累量隨密度增加而顯著增加，而當(dāng)密度增加到11.25萬株/hm2時干物質(zhì)積累量已不再增加。本研究結(jié)果表明，在5.25～9.75萬株/hm2內(nèi)，春玉米干物質(zhì)積累量隨密度增加而呈不同程度的增加，密度越大增幅越??；在相同密度處理下，不同春玉米品種在各生育時期的群體干物質(zhì)積累量均無明顯差異，在成熟期，鄭單958和先玉335干物質(zhì)積累量都高于豫玉22，因此，在同等群體干物質(zhì)積累條件下，緊湊型和耐密型品種可能將更多的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移給籽粒，進而提高產(chǎn)量，但具體增產(chǎn)機理還有待于深入研究。

通過栽培措施及玉米株型的調(diào)控，構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)，有助于提高玉米光能利用率，產(chǎn)生更多的光合作用產(chǎn)物，實現(xiàn)高產(chǎn)目的[24-26]。提高種植密度可以形成較大綠色覆蓋層，增加早期光能截獲[27]，在高密度條件下，葉片凈光合速率下降，光合產(chǎn)物降低，葉片衰老加快，影響光合速率與凈同化率[28-29]。謝飛等[30]研究表明，在甜瓜單作和間作套種向日葵的栽培措施中，提高種植密度可以提高群體對光能的截獲，進而提高光能利用率，同時較高的光能利用率又進一步促進群體的生長。本研究通過2年對比試驗發(fā)現(xiàn)，種植密度和品種類型對春玉米RUE的影響均顯著，增加種植密度能顯著提高春玉米群體冠層結(jié)構(gòu)，增大群體最大LAI，增加對光能輻射的截獲和利用，更多地將光能轉(zhuǎn)化為群體干物質(zhì)，植株個體通過自我調(diào)節(jié)能力將干物質(zhì)轉(zhuǎn)移到各生長、生殖器官，這對于充分利用旱地光熱資源具有重要作用。同時本研究還表明，相同密度條件下，各玉米品種群體RUE表現(xiàn)為豫玉22明顯小于鄭單958和先玉335，這主要是由于豫玉22株型平展，造成冠層過大，進而引起下部光照變劣，同時影響植株個體生長，致使群體LAI減少。由此可見，要充分利用旱地的光熱資源，應(yīng)采用高密度栽培措施，同時應(yīng)選育緊湊、耐密型品種。

4 結(jié) 論

在渭北旱塬雨養(yǎng)農(nóng)田地區(qū)，適當(dāng)提高種植密度能顯著提高春玉米群體冠層結(jié)構(gòu)，增加對光能輻射的截獲和利用，減少農(nóng)田春玉米棵間水分蒸發(fā)，提高春玉米對光能和水分的利用，最終實現(xiàn)產(chǎn)量的提高。本試驗條件下，先玉335在8.25萬株/hm2密度下產(chǎn)量和純收益最高，適合于在渭北地區(qū)大面積推廣。

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Effects of planting density and variety on growth and RUE of spring maize in Weibei highland

ZHOU Ting-ting,LI Jun,SI Zheng-bang

(CollegeofAgronomy,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 The effects of planting density and spring maize variety on growth,yield and radiation use efficiency in Weibei highland were studied.【Method】 Field experiments were conducted using three spring maize cultivars Yuyu 22 (plat leaf type),Zhengdan 958 (compact leaf type),and Xianyu 335 (high planting density type),as well as four planting population densities of 52 500,67 500,82 500 and 97 500 plants/hm2.【Result】 Increasing plant density improved the radiation use efficiency (RUE),water use efficiency (WUE) and yield and income by increasing leaf area index (LAI) and dry matter quantity.The highest average yield was 8.97 t/hm2when the density was 82 500 plants/hm2and the RUE was1.50.The density-tolerance was in a decreasing order of Xianyu 335>Zhengdan 958>Yuyu 22.【Conclusion】 Increasing plant density and selecting compact leaf and high planting density spring maize types was suggested in Weibei highland.In this experiment,Xianyu 335 at 82 500 plants/hm2had the highest yield and income,so it is in the best combination in Weibei highland.

Weibei highland;planting density;spring maize;radiation use efficiency;water use efficiency;income

時間:2015-10-13 08:46DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.11.009

2015-04-24

國家“863”計劃項目(2013AA102902-5)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201303104)

周婷婷(1989-)，女，湖北隨州人，在讀碩士，主要從事高效種植制度研究。E-mail:zhoutingting@nwsuaf.edu.cn

李 軍(1964-)，男，甘肅涇川人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事高效農(nóng)作制度和旱作農(nóng)業(yè)生態(tài)研究。 E-mail:junli@nwsuaf.edu.cn

S513

A

1671-9387(2015)11-0054-09

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151013.0846.018.html