不同種植密度對玉米葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響

劉春曉++董瑞++張秀芝++劉鐵山+何春梅++汪黎明++高新學(xué)++劉玉敬++劉強(qiáng)++陳凱

摘要：以玉米新品種諾達(dá)1號為供試材料，研究不同種植密度對玉米葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：在60 000～82 500株/hm2密度范圍內(nèi)，隨種植密度增加玉米產(chǎn)量顯著增加，但當(dāng)密度達(dá)到一定程度后，產(chǎn)量又隨密度增加而降低，產(chǎn)量和密度符合二次曲線關(guān)系；葉面積指數(shù)隨種植密度增大而增大，在灌漿期達(dá)到最大值，而后下降；玉米在個體和群體層次上的干物質(zhì)積累均呈“S”型動態(tài)，單株干物質(zhì)積累量隨種植密度的加大而減少，群體干物質(zhì)產(chǎn)量在一定密度范圍內(nèi)隨種植密度增加而增加，諾達(dá)1號的種植密度超過82 500株/hm2時，群體干物質(zhì)積累量不再增加。

關(guān)鍵詞：玉米；諾達(dá)1號；種植密度；葉面積指數(shù)；干物質(zhì)積累；產(chǎn)量

中圖分類號：S513.047文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2017）02-0036-04

玉米是我國第一大作物，為重要的糧食、飼料、工業(yè)原料用作物，年總產(chǎn)量已達(dá)2.1億噸[1-3]，對我國糧食安全具有舉足輕重的戰(zhàn)略作用。2002年以來，我國玉米年消費(fèi)量一直維持在2.4億噸以上，玉米產(chǎn)業(yè)供需將長期處于緊平衡狀態(tài)。因此，提高玉米單產(chǎn)、改善品質(zhì)、挖掘品種生產(chǎn)潛力成為當(dāng)前玉米生產(chǎn)的首要任務(wù)[4，5]。胡樹平等[6]研究指出，玉米合理密植能增加產(chǎn)量，可妥善解決單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重之間的矛盾，并能充分利用光、水、肥、氣、熱，從而提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。所以確定玉米品種的最適宜種植密度、挖掘產(chǎn)量潛力尤為重要。本試驗以高產(chǎn)、多抗、耐密玉米新品種諾達(dá)1號為供試材料，在黃淮平原夏播玉米種植區(qū)（山東省六一農(nóng)場）進(jìn)行5個密度梯度下的田間試驗，研究不同種植密度對玉米葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，以期明確諾達(dá)1號的最適種植密度，為玉米良種良法配套和高產(chǎn)高效栽培提供一定理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2015-2016年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所六一農(nóng)場試驗基地（117°1′E，37°1′N）和小麥玉米國家工程實驗室進(jìn)行。試驗地塊為砂壤土，耕層土壤含有機(jī)質(zhì) 1.13%、全氮0.14%、速效氮 54.23 mg/kg、速效磷 28.387 mg/kg、速效鉀 86.89 mg/kg。

1.2試驗設(shè)計

供試材料為玉米品種諾達(dá)1號，由育成單位山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所提供。

試驗設(shè)置5個種植密度，分別為60 000株/hm2（Ⅰ）、69 000株/hm2（Ⅱ）、75 000株/hm2（Ⅲ）、82 500株/hm2（Ⅳ）、90 000株/hm2（Ⅴ）。采取隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)面積30 m2（3 m×10 m），每小區(qū)種植5行，行距60 cm，株距以密度而定。6月上旬播種，施肥、澆水等田間管理措施同常規(guī)大田生產(chǎn)，9月下旬收獲。

1.3測定項目與方法

分別于苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期、成熟期選取10株長勢均勻一致的植株，測定葉面積，計算葉面積指數(shù)（LAI）。然后選取5株，于烘箱中105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，稱干物質(zhì)重。成熟期收獲測產(chǎn)，每小區(qū)選取20個果穗考種。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用DPS 7.05和Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與做圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植密度對玉米葉面積指數(shù)的影響

由圖1可以看出，各種植密度下葉面積指數(shù)在整個生育期內(nèi)均呈先上升后下降的變化趨勢，苗期葉面積指數(shù)較小，拔節(jié)后迅速增加，灌漿期達(dá)最大值，而后開始下降。灌漿期各處理LAI表現(xiàn)為：Ⅳ﹥Ⅴ﹥Ⅲ﹥Ⅱ﹥Ⅰ，成熟期表現(xiàn)為：Ⅳ﹥Ⅲ﹥Ⅴ﹥Ⅱ﹥Ⅰ，灌漿期和成熟期LAI最大的密度處理均為82 500株/hm2；灌漿期到成熟期，最高密度處理90 000株/hm2的LAI迅速下降。在玉米生育前期，各處理單株葉面積指數(shù)差異不大，但隨著種植密度的增加各處理葉面積指數(shù)增加，說明生長前期葉面積指數(shù)隨密度增加而增大效應(yīng)顯著。在生育后期，隨著密度增加，單株葉面積呈下降趨勢，而單位面積上的葉面積指數(shù)呈先增加后下降趨勢，種植密度增加在一定范圍內(nèi)彌補(bǔ)了單株葉面積減小的劣勢。表明，在玉米整個生育期間，密度對群體葉面積的影響始終占主導(dǎo)地位，高密度處理生育后期葉面積指數(shù)下降迅速，衰老較快。

由圖2可以看出，不同處理單株干物質(zhì)積累動態(tài)隨生育期推進(jìn)呈“慢-快-慢”的“S”型曲線，且各處理曲線變化趨勢基本一致。生育前期單株干物質(zhì)積累速度較慢，干物質(zhì)積累量較少；拔節(jié)后玉米單株進(jìn)入旺盛生長時期，干物質(zhì)積累快速增加，此階段是玉米整個生育期內(nèi)個體干物質(zhì)積累速度和積累量最大的時期；灌漿期后干物質(zhì)積累又趨于緩慢，這是由于此期玉米植株的衰老和外界條件的影響導(dǎo)致生長減慢、干物質(zhì)積累量減少。不同處理單株干物質(zhì)積累量隨種植密度的增大而減少，拔節(jié)前各處理差異不顯著，拔節(jié)后差異逐步增大，至成熟期差異達(dá)最大值，這是由于拔節(jié)前玉米植株較小，種植密度對植株生長所需水肥、光照等的限制并未在個體之間產(chǎn)生影響，而拔節(jié)后隨著植株長大，種植密度增大導(dǎo)致單株間競爭不斷加大，使得干物質(zhì)積累與種植密度梯度呈相反的趨勢變化。

2.3不同種植密度對玉米產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表1可以看出，種植密度對玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成均有顯著影響。玉米籽粒產(chǎn)量隨種植密度增加呈先增加后減少趨勢，兩者符合二次曲線關(guān)系。以密度和產(chǎn)量進(jìn)行回歸，其回歸方程為Y=3.768×10-6X2 +0.630X-15610（R2=0.937）。在60 000～82 500株/hm2密度范圍內(nèi)，隨種植密度增加，產(chǎn)量明顯提高，82 500株/hm2密度產(chǎn)量最高，達(dá)到10 865 kg/hm2，分別比60 000、69 000、75 000株/hm2提高25.97%、12.82%、6.57%，差異達(dá)極顯著水平；當(dāng)密度超過82 500株/hm2時，產(chǎn)量則表現(xiàn)為降低趨勢，90 000株/hm2密度處理比82 500株/hm2密度處理減產(chǎn)6.06%。因此，玉米種植密度過大或過小都會影響產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。

從產(chǎn)量性狀來看，穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重均隨種植密度增加呈逐漸降低趨勢，禿尖長則隨密度增加而增加。當(dāng)種植密度達(dá)到90 000株/hm2時，穗長較其它密度處理降低1.3～2.6 cm，穗粗降低0.06～0.35 cm，穗行數(shù)減少0.34～0.65行，行粒數(shù)減少0.63～1.75粒，千粒重降低9.6～23.0 g，禿尖長則增加0.5～1.2 cm，其中穗長、穗行數(shù)、千粒重、禿尖長均與其它處理達(dá)極顯著差異。說明密度過大，穗長、穗行數(shù)和千粒重下降嚴(yán)重，群體和個體矛盾嚴(yán)重不協(xié)調(diào)，密度的增加遠(yuǎn)不能補(bǔ)償單株生產(chǎn)能力降低而導(dǎo)致的玉米產(chǎn)量下降。

3討論與結(jié)論

種植密度是影響玉米農(nóng)藝性狀和最終產(chǎn)量的重要栽培措施之一，是決定玉米生理性狀的主要因素，肥、水、光、溫等諸多因子都可以通過改變種植密度來調(diào)控[7]。大量玉米高產(chǎn)攻關(guān)試驗表明，增加玉米種植密度，提高光、溫、養(yǎng)分等資源利用率，通過依靠玉米群體發(fā)揮增產(chǎn)潛力是實現(xiàn)玉米超高產(chǎn)的重要措施之一[8]。馮尚宗等[9]研究指出，在一定范圍內(nèi)，玉米籽粒產(chǎn)量隨著種植密度的增加顯著提高，超過某一密植條件，產(chǎn)量逐漸降低。天泰33和天泰55、鄭單958分別在密度82 500、75 000株/hm2條件下，籽粒產(chǎn)量最高。史向遠(yuǎn)等[10]研究認(rèn)為，先玉335在山西旱地種植條件下，在45 000～75 000株/hm2密度條件下，產(chǎn)量隨種植密度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。本研究結(jié)果與前人研究一致，在60 000～82 500株/hm2密度范圍內(nèi)，隨種植密度增加產(chǎn)量明顯提高，82 500株/hm2密度下產(chǎn)量最高，超過此密度產(chǎn)量開始降低。

葉面積是植物截獲光能的物質(zhì)載體，合理的葉面積指數(shù)（LAI）是反映玉米群體光合能力的重要指標(biāo)[11]。適宜的葉面積指數(shù)能夠保證光熱資源的有效利用，可以避免玉米植株、葉片間的相互遮蔽，創(chuàng)造一個通風(fēng)透光性良好的群體環(huán)境，有利于光合作用的進(jìn)行、有機(jī)產(chǎn)物的合成與積累，進(jìn)而獲得高產(chǎn)[12，13]。宋碧等[14]研究指出，葉面積指數(shù)隨種植密度增加而不斷增加，在吐絲期達(dá)到最大值，為花后生產(chǎn)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究表明，各種植密度下葉面積指數(shù)在整個生育期內(nèi)均呈先上升后下降的變化趨勢，灌漿期達(dá)最大值，然后開始下降。在灌漿期前，隨種植密度的增加LAI增大，灌漿期和成熟期LAI最大的密度處理均為82 500株/hm2。

干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，較高的干物質(zhì)積累是實現(xiàn)作物高產(chǎn)的必要保證 [15，16]。劉偉等[17]認(rèn)為，干物質(zhì)積累量在一定范圍內(nèi)與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，籽粒產(chǎn)量隨干物質(zhì)增加而增加，即干物質(zhì)積累越多，籽粒產(chǎn)量也就越高。所以，增強(qiáng)玉米干物質(zhì)的生產(chǎn)能力是提高玉米籽粒產(chǎn)量的根本途徑。從本試驗結(jié)果看，各密度處理下單株干物質(zhì)積累動態(tài)隨生育期推進(jìn)呈“S”型曲線，即“慢-快-慢”的積累動態(tài)：生育前期單株干物質(zhì)的積累速度比較慢，整個時段干物質(zhì)積累量較少；拔節(jié)后玉米單株進(jìn)入旺盛生長時期，干物質(zhì)積累快速增加，開花灌漿期后干物質(zhì)積累又趨于緩慢。不同處理單株干物質(zhì)積累量隨種植密度的加大而減少，拔節(jié)前各處理差異不顯著，拔節(jié)后差異逐步擴(kuò)大，至成熟期差異達(dá)最大值。在一定密度范圍內(nèi)，隨種植密度增加群體干物質(zhì)產(chǎn)量增加。本試驗條件下，玉米品種諾達(dá)1號的種植密度超過82 500株/hm2時，群體干物質(zhì)積累量不再增加。

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收稿日期：2016-11-02

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-01-61）；信陽市科技計劃項目（150084、150085）

作者簡介：申關(guān)望（1981-），男，河南信陽人，助理研究員，從事水稻育種研究。E-mail：xynkgws@126.com

通訊作者：徐士庫（1979-），男，河南信陽人，助理研究員，主要從事水稻育種研究。E-mail：xushiku@163.com