基于Richards模型的全膜雙壟溝播與傳統(tǒng)栽培模式玉米生長(zhǎng)勢(shì)差異研究

趙　凡

(甘肅省榆中縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 甘肅 榆中 730100)

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基于Richards模型的全膜雙壟溝播與傳統(tǒng)栽培模式玉米生長(zhǎng)勢(shì)差異研究

趙凡

(甘肅省榆中縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 甘肅 榆中 730100)

應(yīng)用Richards生長(zhǎng)方程，以春玉米為材料，設(shè)了3種栽培處理，從動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的角度，研究大田條件下全膜雙壟溝播模式與傳統(tǒng)栽培模式玉米的生長(zhǎng)勢(shì)特征差異及對(duì)產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明： 3種處理株高、單株葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)生長(zhǎng)積累量均呈“慢—快—慢”的S型Richards模型曲線(xiàn)變化；全膜雙壟溝播玉米各指標(biāo)的生長(zhǎng)累積Richards曲線(xiàn)和生長(zhǎng)速率及速率變化率曲線(xiàn)形態(tài)與半膜和露地對(duì)照相比有明顯差異，其生長(zhǎng)起始勢(shì)(R0)高，生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)進(jìn)入指數(shù)和穩(wěn)定生長(zhǎng)階段早于對(duì)照8～20 d；最大生長(zhǎng)速率及出現(xiàn)的時(shí)間都明顯高于和早于露地對(duì)照，全膜雙壟溝播玉米的株高最大增長(zhǎng)速率為6.755 cm·d-1，是對(duì)照的1.384倍；單株綠葉面積最大增長(zhǎng)速率為330.6 cm2·d-1·株-1，是對(duì)照的1.391倍；單株可見(jiàn)葉數(shù)最大增長(zhǎng)速率為0.412 片·d-1·株-1，是對(duì)照的1.383倍；全膜雙壟溝播玉米增長(zhǎng)速率變化幅度大，呈現(xiàn)加速快但減速也快的特點(diǎn)；穩(wěn)定增長(zhǎng)階段明顯增長(zhǎng)，為露地對(duì)照的1.493～1.618 倍。全膜雙壟溝播使作物在生長(zhǎng)后期將更多的能量分配給了生殖生長(zhǎng)，使玉米葉片后期早衰速度減慢，利于玉米抽雄授粉和灌漿，表現(xiàn)較高的穗粒數(shù)、粒葉比和百粒重，顯著提高產(chǎn)量。

玉米；全膜雙壟溝播；生長(zhǎng)勢(shì)；Richards模型

近幾年，全膜雙壟溝播技術(shù)[1]因其具有良好的增溫、聚水和保墑效果，在北方旱作區(qū)大面積推廣應(yīng)用的過(guò)程中取代了傳統(tǒng)的露地和半膜覆蓋模式，該技術(shù)模式較露地和半膜覆蓋模式使玉米等作物增產(chǎn)30%以上[2-7]，這與玉米在全膜雙壟溝播栽培模式下生長(zhǎng)勢(shì)的變化直接相關(guān)[3]，因此，研究全膜雙壟溝播模式玉米生育期內(nèi)的生長(zhǎng)勢(shì)動(dòng)態(tài)變化特征對(duì)實(shí)現(xiàn)玉米的持續(xù)高產(chǎn)具有重要意義。玉米生長(zhǎng)勢(shì)的動(dòng)態(tài)變化的研究以往針對(duì)傳統(tǒng)的露地和半膜覆蓋模式栽培玉米較多[8-10]。而在全膜雙壟溝播模式玉米生長(zhǎng)勢(shì)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型利用方面的對(duì)比研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究以春玉米為試驗(yàn)材料，以當(dāng)前對(duì)生物生長(zhǎng)過(guò)程描述最準(zhǔn)確、適應(yīng)性最強(qiáng)的4參數(shù)非線(xiàn)性Richards生長(zhǎng)方程[10-11]為擬合模型函數(shù)，以對(duì)玉米形態(tài)及長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量有主要影響的株高、單株葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)為生長(zhǎng)勢(shì)性狀指標(biāo)，以時(shí)間變量相對(duì)生長(zhǎng)天數(shù)為自變量，建立動(dòng)態(tài)模型，并通過(guò)推導(dǎo)出的特征參數(shù)對(duì)其動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行定量分析。明確全膜雙壟溝播模式玉米與傳統(tǒng)栽培模式玉米在生育期間的生長(zhǎng)勢(shì)差異特征，揭示全膜雙壟溝播種植技術(shù)的增產(chǎn)機(jī)制，為旱地全膜雙壟溝播技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2010年在甘肅省榆中縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心試驗(yàn)地進(jìn)行。該區(qū)海拔1 874 m，年平均氣溫6.7℃，年輻射總量5 483.98 MJ·m-2，年日照時(shí)數(shù)2 665.9 h，≥10℃積溫2 366.1℃，無(wú)霜期120 d，屬典型的中溫帶干旱、半干旱性大陸內(nèi)地氣候，作物一年一熟，無(wú)灌溉，為典型的旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)。年均降雨量412.5 mm，降水相對(duì)變率為19%，4—9月降水量占全年降水量的87%，蒸發(fā)量1 406 mm。 試驗(yàn)地土壤為黑壚土，0～30 cm土層平均容重1.37 g·m-3，田間持水量23%，永久凋萎系數(shù)為6.5%。2010年玉米全生育期降雨332.3 mm，主要集中在5、8、9月份。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以春玉米品種”臨單217”為材料。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)處理：A處理，全膜雙壟溝播，用1.2 m寬地膜覆蓋;B處理，半膜覆蓋壟作；C處理，露地壟作(CK)。每處理3次重復(fù)。玉米全部采用寬窄行種植(70 cm/40 cm),小區(qū)面積6 m×5 m=30 m2),種植密度6萬(wàn)株·hm-2，試驗(yàn)執(zhí)行期間不進(jìn)行耕作，基肥在2010年春季整地時(shí)翻施，起壟覆膜前在種植行間施用種肥，施肥量為N 225 kg·hm-2、P 130 kg·hm-2、K 120 kg·hm-2。全膜雙壟溝播處理2010年播種前在整好的農(nóng)田用起壟器起雙壟，起壟覆膜模式及田間管理按“旱地玉米雙壟面集雨全膜覆蓋溝播栽培技術(shù)”[1]進(jìn)行，行距即按大壟寬70 cm，高15 cm，小壟寬40 cm，高20 cm。溝寬小于3 cm，處理A用1.2 m寬地膜覆蓋，玉米播種在大小弓形壟中間的播種溝內(nèi)，株距30 cm。每個(gè)播種溝對(duì)應(yīng)一大一小兩個(gè)集水壟面。露地壟作起平頂壟，寬70 cm，高15 cm，壟間溝寬40 cm，半膜覆蓋壟作起壟模式與露地壟作完全一致，壟上覆蓋80 cm地膜，膜與膜相接縫在壟溝內(nèi)。地膜厚度均為0.008 mm。露地壟作與半膜覆蓋壟作玉米在壟上播種兩行，行距40 cm，株距30 cm。4月30日播種，10月15日收獲。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及分析方法

1.3.1生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)測(cè)定為提高生長(zhǎng)模型的模擬精度，在玉米三葉期，各小區(qū)選取生長(zhǎng)一致的5株掛牌標(biāo)記，采用田間活體無(wú)損跟蹤測(cè)量的方法測(cè)定株高、單株葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)。從三葉期至成熟每隔7 d在田間測(cè)量一次，株高用直尺測(cè)量；葉面積用直尺測(cè)量每株各有效葉片的葉長(zhǎng)(Li)和最大葉寬(Bi)；記錄可見(jiàn)葉數(shù)。

(1)

式中，m為單株可見(jiàn)葉數(shù)。

1.3.2生長(zhǎng)模型和參數(shù)意義采用當(dāng)前對(duì)生物生長(zhǎng)過(guò)程描述最準(zhǔn)確、適應(yīng)性最強(qiáng)、具有可塑性的4參數(shù)非線(xiàn)性Richards生長(zhǎng)方程[10-11]，以玉米株高、單株可見(jiàn)葉數(shù)、單株葉面積為因變量(Y)，以播后相對(duì)生長(zhǎng)天數(shù)為自變量(t)建立玉米生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)隨自變量變化的動(dòng)態(tài)模型方程[10-11]。

(2)

式中，Y為生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)，t為相對(duì)生長(zhǎng)天數(shù)即自變量；A為終極生長(zhǎng)量，是累積生長(zhǎng)的飽和值或稱(chēng)之為生物學(xué)上限；b為初值參數(shù)，k是生長(zhǎng)速率參數(shù)，m為形狀參數(shù)。對(duì)Richards方程求一階導(dǎo)數(shù)得生長(zhǎng)速率方程Y′：

(3)

生長(zhǎng)起始勢(shì)：

R0=km

(4)

對(duì)Richards方程求二階導(dǎo)數(shù)得生長(zhǎng)速率變化率Y″:

(5)

當(dāng)Y″=0(mbexp(-kt)-1)=0時(shí)為生長(zhǎng)速率的高峰期，也是生長(zhǎng)累積曲線(xiàn)的拐點(diǎn)，生長(zhǎng)速率由快變慢的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。其時(shí)間tpoi可由式(6)表示：

tpoi=ln(bm)/k

(6)

此時(shí)生長(zhǎng)量Ypoi和最大生長(zhǎng)速率Y″poi分別為：

(7)

(8)

生長(zhǎng)速率為最大時(shí)的生長(zhǎng)量與生長(zhǎng)終值量比值：

I=Ypoi/A

(9)

生長(zhǎng)速率曲線(xiàn)有兩個(gè)拐點(diǎn)：

(10)

以此確定生長(zhǎng)過(guò)程的早期即初始生長(zhǎng)階段(0～t1)、中期即指數(shù)生長(zhǎng)階段(t1～t2)、后期即穩(wěn)定生長(zhǎng)階段(t2～t99)，即3個(gè)不同速率和速率變化率的階段，其中t1是初始生長(zhǎng)階段與指數(shù)生長(zhǎng)階段的分界點(diǎn)，t2是指數(shù)生長(zhǎng)階段與穩(wěn)定生長(zhǎng)階段的分界點(diǎn)，時(shí)間tpoi為長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)生長(zhǎng)速率的高峰期，也是其生長(zhǎng)累積曲線(xiàn)(圖1)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)x軸的位置點(diǎn)，是生長(zhǎng)速率由快變慢的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，為生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)速率曲線(xiàn)的極大值對(duì)應(yīng)x軸的位置點(diǎn)(圖2)。也是生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)速率變化率曲線(xiàn)(圖3)與x軸的交點(diǎn)，即生長(zhǎng)速率變化率為0的點(diǎn)。

1.3.3產(chǎn)量及其構(gòu)成因素對(duì)掛牌標(biāo)記測(cè)定的5株植株成熟后進(jìn)行室內(nèi)考種。測(cè)定株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、穗粒重、百粒重，粒葉比=最終總粒數(shù)/吐絲期群體葉面積[12]。每小區(qū)按實(shí)收計(jì)算產(chǎn)量。

1.3.4數(shù)據(jù)處理為了使不同模式Richards方程曲線(xiàn)之間便于比較研究，利用歸一化方法[13]將2010年3個(gè)處理播后至試驗(yàn)記錄結(jié)束的生長(zhǎng)日數(shù)、株高、單株可見(jiàn)葉數(shù)、單株葉面積換算為相對(duì)值，取值范圍均為0～1。計(jì)算方法為：Yi=Xi/Xmax,其中Xmax為玉米播種后至試驗(yàn)記錄結(jié)束時(shí)各個(gè)指標(biāo)的最大值，Xi為測(cè)量記錄值，然后用DPS7.5系統(tǒng)進(jìn)行擬合[14]，建立具有生物學(xué)意義的生物生長(zhǎng)變化模型。結(jié)合公式(3)～(10)用Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，求得相關(guān)參數(shù)并制圖。

2　結(jié)果與分析

2.1不同處理玉米植株生長(zhǎng)勢(shì)的Richards動(dòng)態(tài)模型特征

用播后相對(duì)生長(zhǎng)日數(shù)做為時(shí)間標(biāo)尺變量建立不同處理玉米株高、單株葉面積、單株葉片數(shù)的Richards動(dòng)態(tài)模型(表1)(圖1)，通過(guò)時(shí)間變量的變化，對(duì)生長(zhǎng)過(guò)程準(zhǔn)確描述。隨生長(zhǎng)時(shí)間的增加，不同處理株高、單株葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)生長(zhǎng)積累量呈“慢—快—慢”的S型Richards模型曲線(xiàn)變化(圖1)，即前期初始階段增長(zhǎng)緩慢，中期指數(shù)階段增長(zhǎng)迅速，此后在穩(wěn)定階段又趨于緩慢直至達(dá)到最大值。處理A的各指標(biāo)生長(zhǎng)累積曲線(xiàn)均高于對(duì)照，擬合的Richards模型參數(shù)估計(jì)值及決定系數(shù)見(jiàn)表1,其決定系數(shù)R2=0.9965～0.9997，說(shuō)明用Richards方程擬合生長(zhǎng)過(guò)程是適用的。

表1　各處理玉米株高、單株葉面積、單株葉片數(shù)的Richards方程參數(shù)

不同栽培模式玉米有自身的生長(zhǎng)發(fā)育特征，不同處理對(duì)玉米株高、單株綠葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)、關(guān)鍵生育時(shí)期有明顯的影響(表1～3，圖1)。3個(gè)處理的玉米株高、單株綠葉面積的終極生長(zhǎng)量A值大小為：A處理>B處理>C處理。但不同處理對(duì)單株可見(jiàn)葉數(shù)終極生長(zhǎng)量影響不大，A值十分接近(表1)，累積生長(zhǎng)曲線(xiàn)末端基本粘合(圖1)，說(shuō)明玉米總?cè)~數(shù)變化不大，是一個(gè)比較穩(wěn)定的品種特性。

2.2玉米各生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)的生長(zhǎng)起始勢(shì)變化趨勢(shì)

不同處理玉米株高、單株葉面積、單株葉片數(shù)的生長(zhǎng)起始勢(shì)(R0)反映了植株長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)性狀的增長(zhǎng)潛勢(shì)，R0值大，相應(yīng)長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)性狀增長(zhǎng)速度快，進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段早。其達(dá)到最大生長(zhǎng)量的時(shí)間早于起始勢(shì)R0小的處理。R0值小則進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段遲，后期生長(zhǎng)時(shí)間短，生育期內(nèi)生殖生長(zhǎng)階段所占比例下降，不利于籽粒高產(chǎn)。3種處理的株高、單株葉面積、單株可見(jiàn)葉R0值呈A處理高于B、C處理，C處理最小(表3)，說(shuō)明A處理進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段早，生育期內(nèi)生殖生長(zhǎng)階段占比例大，吐絲抽雄早，授粉灌漿充分，籽粒飽滿(mǎn)，粒葉比、百粒重、出籽率均高于對(duì)照(表4)。

2.3玉米各生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)的增長(zhǎng)速率變化趨勢(shì)特征

A處理玉米生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)速率曲線(xiàn)形態(tài)呈現(xiàn)左尾短、右尾長(zhǎng)、高峰高于對(duì)照且偏左的特點(diǎn)(圖2)，B和C處理曲線(xiàn)高峰則偏右。由圖3、表3可知，3種處理最大生長(zhǎng)速率變化趨勢(shì)與生長(zhǎng)起始勢(shì)變化趨勢(shì)相同，各指標(biāo)最大生長(zhǎng)速率(tpio拐點(diǎn)，圖2中曲線(xiàn)峰值，圖3中速率變化率曲線(xiàn)與x軸的交點(diǎn)即速率變化率為0的點(diǎn))出現(xiàn)的時(shí)間A處理最高也最早，C處理最低也最遲(圖2，表3)，處理A的株高最大增長(zhǎng)速率為6.755 cm·d-1，是對(duì)照的1.384倍。

圖1　3個(gè)處理玉米生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)Richards曲線(xiàn)

單株綠葉面積最大增長(zhǎng)速率為330.6 cm2·d-1·株-1，是對(duì)照的1.391倍。單株可見(jiàn)葉數(shù)最大增長(zhǎng)速率最高的為A處理，為0.412 片·d-1·株-1，是對(duì)照的1.383倍。同一處理各指標(biāo)拐點(diǎn)值tpio、t1、t2呈現(xiàn)相近的變化趨勢(shì)(表3、圖2、圖3)。A處理株高、單株綠葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)生長(zhǎng)進(jìn)入指數(shù)和穩(wěn)定生長(zhǎng)階段要比B、C處理早，初始生長(zhǎng)階段均比B、C處理短，為C處理的73.6%～78.9%。指數(shù)生長(zhǎng)階段株高比B、C處理長(zhǎng)，為C處理的1.069倍，單株綠葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)比B、C處理短，為C處理的73.6%～82.8%。各指標(biāo)穩(wěn)定生長(zhǎng)階段處理A比處理B、C長(zhǎng)，為C處理的1.493～1.618倍。

不同處理各指標(biāo)拐點(diǎn)tpio、t1、t2出現(xiàn)的日期與對(duì)應(yīng)生育時(shí)期(表2，表3)不同，單株可見(jiàn)葉數(shù)速率變化率三拐點(diǎn)出現(xiàn)最早，單株綠葉面積次之，株高最遲(圖3)。

表3　各處理玉米株高、單株葉面積、單株葉片數(shù)與播后生長(zhǎng)日數(shù)的Richards方程曲線(xiàn)拐點(diǎn)和三個(gè)生長(zhǎng)階段參數(shù)

注：生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)測(cè)定最大值中株高為A處理288.6 cm，單株葉面積為A處理9 491.45 cm2，單株葉數(shù)為B處理21.6片。

Note: Determination of the maximum value of the growth potential of the plant height for the A treatment was 288.6 cm, the leaf area per plant for the A treatment was 9 491.45 cm2, and the number of leaves per plant for B processing was 21.6.

表4　各處理玉米植株性狀及產(chǎn)量

生長(zhǎng)速率達(dá)最大時(shí)的指標(biāo)生長(zhǎng)量與生長(zhǎng)終量的百分比，C處理高于A處理，相應(yīng)指標(biāo)達(dá)到最大生長(zhǎng)速率時(shí)已完成生長(zhǎng)終量的60%左右，說(shuō)明后期植株增長(zhǎng)受到明顯的限制。

3　討　論

1) 不同栽培模式玉米有自身的生長(zhǎng)發(fā)育特征，全膜雙壟溝播玉米株高、單株葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)進(jìn)入指數(shù)和穩(wěn)定生長(zhǎng)階段明顯偏早，生長(zhǎng)起始勢(shì)R0高，最大生長(zhǎng)速率及出現(xiàn)的時(shí)間都明顯高于和早于露地對(duì)照，穩(wěn)定增長(zhǎng)階段較CK明顯增加。

3種處理株高、單株葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)生長(zhǎng)積累量均呈“慢—快—慢”的S型Richards模型曲線(xiàn)變化，即前期初始階段增長(zhǎng)緩慢，中期指數(shù)階段增長(zhǎng)迅速，此后在穩(wěn)定階段又趨于緩慢直至達(dá)到最大值。 但全膜雙壟溝播玉米植株生長(zhǎng)勢(shì)Richards動(dòng)態(tài)模型曲線(xiàn)形態(tài)及參數(shù)與半膜和露地對(duì)照差異明顯，3個(gè)生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)的最大生長(zhǎng)速率及出現(xiàn)的時(shí)間都呈現(xiàn)相近的特點(diǎn)：全膜雙壟處理數(shù)值最高，出現(xiàn)時(shí)間也最早，半膜處理次之，露地?cái)?shù)值最低，出現(xiàn)時(shí)間最遲。株高和單株葉面積終極生長(zhǎng)量全膜雙壟溝播玉米最大，半膜覆蓋次之，露地對(duì)照最小。單株葉數(shù)終極生長(zhǎng)量則3種處理基本一致，累積生長(zhǎng)曲線(xiàn)末端基本粘合，說(shuō)明玉米總?cè)~數(shù)相同，這與玉米品種的葉片數(shù)目在同一地區(qū)基本穩(wěn)定的特性一致[15]。

單株葉面積與單株葉數(shù)達(dá)到穩(wěn)定生長(zhǎng)階段的時(shí)間早于株高，在7月3—4日正值株高最大增長(zhǎng)速率期時(shí)單株葉面積與單株葉數(shù)即進(jìn)入到穩(wěn)定增長(zhǎng)階段，此時(shí)正值玉米大喇叭口期，是穗分化的旺盛期，這是決定穗大粒多的關(guān)鍵時(shí)期。株高完成了終極生長(zhǎng)量的55%，開(kāi)始快速生長(zhǎng)，而單株葉面積完成了終極生長(zhǎng)量的75%，單株葉數(shù)則完成了終極生長(zhǎng)量的80%，進(jìn)入后期穩(wěn)定生長(zhǎng)階段。說(shuō)明全膜雙壟處理前期單株葉面積的增加是依靠單株展開(kāi)葉數(shù)多來(lái)實(shí)現(xiàn)的。也說(shuō)明了玉米生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)增長(zhǎng)的先后順序及速度各有特點(diǎn)，生長(zhǎng)過(guò)程就是這樣相互協(xié)調(diào)有規(guī)律地推進(jìn)著，不同栽培模式間玉米生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)增長(zhǎng)的先后順序一致，生長(zhǎng)發(fā)育特征差異主要體現(xiàn)在各玉米生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)的增長(zhǎng)速度上。

圖2　3個(gè)處理玉米生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)速率曲線(xiàn)

圖33個(gè)處理玉米生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)速率變化率曲線(xiàn)

Fig.3Variation curves in growth dynamic rates of maize by three treatments

作物葉片是影響作物光合效率的最重要因素之一，葉片數(shù)量的多少更是直接影響到光合效率和產(chǎn)量的高低[16]，由玉米的穗分化自身的規(guī)律性可知，葉片的出生數(shù)(可見(jiàn)葉數(shù)和展開(kāi)葉數(shù))也與穗分化有著明顯的穩(wěn)定對(duì)應(yīng)關(guān)系。與各營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)均有著一定的相關(guān)性[15-18]，單株葉數(shù)最大增長(zhǎng)速率出現(xiàn)時(shí)間在拔節(jié)期前1～10 d，全膜雙壟處理最早，露地處理最遲。此時(shí)的葉齡指數(shù)(相對(duì)可見(jiàn)葉數(shù)乘100即為葉齡指數(shù))在55%左右，正值雄穗分化期和雌穗小穗分化期。全膜雙壟處理前期出葉速度快，葉面積擴(kuò)展迅速，葉齡指數(shù)高，相應(yīng)的穗分化及營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)提前，生育進(jìn)程加快，進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段早，極早達(dá)成了豐產(chǎn)架子。

A處理百粒重出籽率均高于對(duì)照C處理(表3)，與穩(wěn)定生長(zhǎng)階段比C處理明顯增長(zhǎng)有關(guān)，生育期內(nèi)生殖生長(zhǎng)階段占比例高，后期綠葉光合面積持續(xù)穩(wěn)定期長(zhǎng)[21]，提高了光能利用率。授粉灌漿充分，籽粒飽滿(mǎn)，百粒重出籽率均高于對(duì)照，利于高產(chǎn)[22]。

不同處理玉米株高、單株葉面積、單株葉片數(shù)的生長(zhǎng)起始勢(shì)(R0)反映了植株長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)性狀的增長(zhǎng)潛勢(shì)，全膜雙壟溝播玉米R(shí)0值大，相應(yīng)長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)性狀增長(zhǎng)速度快，進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段早。其達(dá)到最大生長(zhǎng)量的時(shí)間早于起始勢(shì)R0小的處理。

2) 全膜雙壟溝播玉米各指標(biāo)的生長(zhǎng)累積Richards曲線(xiàn)和生長(zhǎng)速率及速率變化率曲線(xiàn)形態(tài)與對(duì)照相比有明顯差異。

動(dòng)態(tài)速率曲線(xiàn)是一連續(xù)變化的單峰曲線(xiàn)，曲線(xiàn)峰值即為生長(zhǎng)速率的最大值。全膜雙壟溝播玉米各指標(biāo)最大生長(zhǎng)速率期與對(duì)照相比差異明顯，動(dòng)態(tài)速率曲線(xiàn)呈現(xiàn)左尾短、右尾長(zhǎng)、高峰高于對(duì)照且偏左的特點(diǎn)，所有指標(biāo)的生長(zhǎng)速率最大值出現(xiàn)時(shí)間都早于對(duì)照。動(dòng)態(tài)速率變化率曲線(xiàn)極大值是初始增長(zhǎng)階段進(jìn)入指數(shù)增長(zhǎng)階段的拐點(diǎn)，極小值點(diǎn)是指數(shù)增長(zhǎng)階段進(jìn)入穩(wěn)定增長(zhǎng)階段的拐點(diǎn)，曲線(xiàn)與X軸的交點(diǎn)是增長(zhǎng)速率最大值出現(xiàn)的拐點(diǎn)。全膜雙壟溝播玉米各指標(biāo)增長(zhǎng)速率變化率極大值都大于對(duì)照，極小值都小于對(duì)照，增長(zhǎng)速率變化幅度較大，呈現(xiàn)增長(zhǎng)速率加速快但減速也快的特點(diǎn)。

3) 半膜覆蓋壟作處理玉米的各個(gè)生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)隨生長(zhǎng)日數(shù)的變化幅度和關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)均介于全膜雙壟溝播與露地玉米之間，說(shuō)明半膜覆蓋壟作處理對(duì)玉米植株生長(zhǎng)的影響明顯低于全膜雙壟溝播處理。

4) 本研究為了減少取樣引起的個(gè)體間的誤差，提高模型擬合的模擬精度，僅選取了對(duì)玉米產(chǎn)量及長(zhǎng)勢(shì)影響較大且便于活體跟蹤測(cè)量的3個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行模型擬合，但對(duì)于單株生物量等其他性狀及生理指標(biāo)隨時(shí)間變化的模型研究有待進(jìn)一步進(jìn)行。

4　結(jié)　論

不同栽培模式各生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)隨生長(zhǎng)日數(shù)的增加呈“慢—快—慢”的S型Richards模型曲線(xiàn)變化，即前期初始階段增長(zhǎng)緩慢，中期指數(shù)階段增長(zhǎng)迅速，此后在穩(wěn)定階段又趨于緩慢直至達(dá)到最大值。全膜雙壟溝播玉米株高、單株葉面積、單株可見(jiàn)葉數(shù)生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)進(jìn)入指數(shù)和穩(wěn)定生長(zhǎng)階段早，各生長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)最大生長(zhǎng)速率及出現(xiàn)的時(shí)間都明顯高于和早于露地對(duì)照，穩(wěn)定增長(zhǎng)階段增加。可以使玉米生育期提前，有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間和灌漿時(shí)間的延長(zhǎng)，增產(chǎn)效果更加顯著。全膜雙壟溝播玉米生長(zhǎng)起始勢(shì)高，生長(zhǎng)速率變化幅度大，呈現(xiàn)加速快但減速也快的特點(diǎn)。全膜雙壟模式粒葉比高，庫(kù)容足，源庫(kù)協(xié)調(diào)性好，產(chǎn)量高。半膜覆蓋壟作處理對(duì)玉米產(chǎn)量及植株生長(zhǎng)的影響明顯低于全膜雙壟溝播模式，生產(chǎn)中應(yīng)繼續(xù)推廣全膜雙壟溝播技術(shù)模式來(lái)替代傳統(tǒng)的半膜覆蓋壟作模式，并針對(duì)生長(zhǎng)勢(shì)性狀模型曲線(xiàn)特征進(jìn)行農(nóng)藝管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)。

致謝：甘肅省榆中縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心的農(nóng)藝師何秀云參加了本研究的田間試驗(yàn)記載等工作，謹(jǐn)致謝忱。

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Research on growth variations of maize by whole film double furrow sowing based on Richards model from traditional cultivation mode

ZHAO Fan

(Agri-techExtensionCenterofYuzhongCounty,Yuzhong,Gansu730100,China)

To investigate the differences in growth characteristics and effects on yield of maize in the field between double furrow sowing with film and the traditional cultivation mode, based on Richards model, a study was carried out through dynamic mathematical method using spring maize under three cultivation treatments. The results showed that plant height, leaf area per plant, the number of visible leaf growth accumulation under three treatments showed a slow-fast-slow curve as Richards model pattern. Significant differences were observed on Richards curve of growth and accumulation for each index, growth rate, and speed variation curve between double furrow sowing with film and the semimembranosus and open plots, showing a high initial growth potential ofR0. Index of growth reaching to exponential and stable growth stage was 8～20 days earlier than that of the control. The maximum growth rate was obviously higher and the emergence time was earlier than those in the hcontrol. The maximum height growth rate of maize plant by double furrow sowing with whole film was 6.755 cm·day-1, 1.512 times as high as that in the control. The maxium growth rate in green leaf area was 330.6 cm2·day-1·plant-1, 1.409 times as high as that in the control. Number of leaves per plant showed maximum growth rate of 0.412 day·plant-1, 1.383 times as high as that in the control. Double furrow sowing with whole film on maize growth rate changed greatly, showing a characteristic of fast acceleration and fast deceleration. A significant growth was observed during the stable growth period, 1.493～1.618 times as high as that in the control. The crops at late growth stage allocate energy for reproductive growth, resulting in slow senescence rate of maize leaf. This allows maize pollination and grain filling, showing high grain number per ear, grain leaf ratio and 100 grain weight, which increases maize yield.

corn; whole field surface plastic mulching and double ridge-furrow planting; growth potential; richards model

1000-7601(2016)04-0211-07

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.04.32

2015-06-23

農(nóng)業(yè)部土壤有機(jī)質(zhì)提升補(bǔ)貼項(xiàng)目(農(nóng)辦財(cái)[2010]75號(hào))

趙凡(1963—)，男，甘肅榆中人，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料及旱作農(nóng)業(yè)研究及推廣工作。 E-mail:bmszhaofan@163.com。

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