適宜機(jī)械收獲株行距對(duì)黃土旱塬春玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

王 磊, 李雅文, 樊廷錄, 張建軍, 趙 剛, 黨 翼, 李尚中

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 旱地農(nóng)業(yè)研究所, 蘭州 730070;2.甘肅省旱作區(qū)水資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 蘭州 730070; 3.中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì), 北京 100125)

適宜機(jī)械收獲株行距對(duì)黃土旱塬春玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

王 磊1,2, 李雅文3, 樊廷錄1,2, 張建軍1, 趙 剛1, 黨 翼1, 李尚中1,2

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 旱地農(nóng)業(yè)研究所, 蘭州 730070;2.甘肅省旱作區(qū)水資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 蘭州 730070; 3.中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì), 北京 100125)

通過黃土旱塬適宜機(jī)械化收獲的不同株行距種植模式，研究不同株行距對(duì)春玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響，為該春玉米生產(chǎn)力提升提供理論依據(jù)。以緊湊型高產(chǎn)先玉335為供試品種，設(shè)置適宜機(jī)械化收獲的55 cm和75 cm兩種行距，通過株距調(diào)整設(shè)置6.0萬株/hm2，7.5萬株/hm2，9.0萬株/hm2，10.5萬株/hm2共4種栽培密度，于2014年和2015年連續(xù)2年定位試驗(yàn)，研究株行距對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育及水分利用效率的影響。結(jié)果表明：與55 cm行距相比，75 cm行距在干旱條件下能夠有效延緩葉片衰老，成熟期依然具有較高的SPAD值、葉面積和葉面積指數(shù)，持綠性良好，為光合產(chǎn)物提高給予了支撐。不同株行距種植模式WUE表現(xiàn)不同，吐絲期WUEF基本隨密度增加而增大，2種行距下2014年和2015年均是9.0萬株/hm2，10.5萬株/hm2密度處理WUEF較高；收獲期2014年55 cm行距9.0萬株/hm2，10.5萬株/hm2密度處理WUEH較高，75 cm行距7.5萬株/hm2，10.5萬株/hm2密度處理WUEH較高，2015年2種行距下均為6.0萬株/hm2，10.5萬株/hm2密度處理WUEH較高。產(chǎn)量水分利用效率WUEY，55 cm行距變化無規(guī)律，75 cm行距隨密度增加而增大。55 cm行距和75 cm行距均可以作為黃土旱塬區(qū)春玉米機(jī)械化收獲種植行距，綜合土壤水分變化、葉面積指數(shù)、SPAD值、收獲指數(shù)、產(chǎn)量及水分利用效率等，75 cm行距7.5萬株/hm2種植密度可以作為緊湊型春玉米試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)最佳株行距設(shè)置。

春玉米; SPAD值; 株行距; 水分利用效率; 葉面積指數(shù)

春玉米是黃土旱塬區(qū)主要糧食作物之一，也是該區(qū)域重要的糧飼兼用作物。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，黃土旱塬區(qū)果樹、藥材等經(jīng)濟(jì)作物面積擴(kuò)大，糧食作物土地空間受到壓縮，而養(yǎng)殖業(yè)與草食畜牧業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)糧飼兼用作物生產(chǎn)力的提高有著迫切的需求[1]。黃土旱塬屬半濕潤(rùn)偏旱區(qū)，該地區(qū)地表水資源匱乏，地下水埋深通常在100 m左右，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水主要依靠自然降水，是典型的旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，水分是該地區(qū)玉米產(chǎn)量提升的主要限制因素，如何提高水分利用效率是旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)研究的重要問題[2]。水分利用效率能夠反映玉米植株水分利用狀況，水分利用效率與作物產(chǎn)量聯(lián)系緊密，增加作物種植密度能夠提高作物產(chǎn)量[3-5]，但密度增加改變了農(nóng)田小氣候條件[6]，同時(shí)也改變水分養(yǎng)分及光熱資源分配，影響植株物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、光合及呼吸作用，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量形成[7-8]。通過調(diào)整株行距配置，能夠構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)、提高群體光合及呼吸作用，是最終實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)和提升作物水分利用效率的可行措施[9-14]。多年來，前人圍繞株行距配置做了大量研究工作。李洪等[15]研究認(rèn)為株行距合理配置可以提高玉米種植密度達(dá)到增產(chǎn)效果，寬窄行種植增產(chǎn)效果與等行距種植差異較小。梁曦彤等[16]研究認(rèn)為在設(shè)置試驗(yàn)條件下等行距種植能夠有較高增產(chǎn)潛力。楊吉順等[17]研究認(rèn)為玉米產(chǎn)量提升要選擇高密度種植，配合寬窄行種植能夠改善植株冠層結(jié)構(gòu)，提高光合作用。段宏凱等[11]研究認(rèn)為等行距種植有利于玉米群體產(chǎn)量提升。萇建峰等[18]認(rèn)為等行距種植可以提高群體整齊度，有利于產(chǎn)量提升。以上研究表明，調(diào)整株行距配置可以改善農(nóng)田小氣候，提升群體光合作用，提高玉米產(chǎn)量。提升產(chǎn)量必然造成勞動(dòng)強(qiáng)度增加，傳統(tǒng)人力收獲已經(jīng)不能滿足玉米現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，玉米機(jī)械化生產(chǎn)是提升玉米生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要措施，隨著機(jī)械化收獲的普及，玉米收獲機(jī)械研發(fā)與應(yīng)用取得了較大進(jìn)展，同一收獲機(jī)可適應(yīng)不同行距進(jìn)行收獲，對(duì)行收獲行距為40—50 cm，55 cm和60—75 cm，不對(duì)行收獲行距適應(yīng)范圍為30—80 cm，由于我國(guó)現(xiàn)用收獲機(jī)型多為“輥式收獲”設(shè)計(jì)，不對(duì)行收獲時(shí)會(huì)出現(xiàn)收攏器一次收進(jìn)多行玉米，較對(duì)行收獲出現(xiàn)收獲籽粒及果穗損失率大、作業(yè)效率低等情況[19-22]，對(duì)玉米種植全程機(jī)械化推廣產(chǎn)生一定影響，而以往研究對(duì)黃土旱塬區(qū)適宜機(jī)械收獲株行距配置方面研究較少。適宜機(jī)械化收獲等行距種植模式可以有效解決不對(duì)行收獲問題，減少因機(jī)械化收獲造成籽粒及果穗損失率大的影響，由于黃土旱塬區(qū)對(duì)行收獲機(jī)多數(shù)為收獲行距60—80 cm 3行與收獲行距55 cm 4行收獲機(jī)，而且小于55 cm行距種植因?yàn)樾芯噙^窄會(huì)造成田間管理不便，因此本研究以對(duì)行收獲行距55 cm和75 cm等行距種植模式為基礎(chǔ)，通過不同密度處理，研究株行距對(duì)黃土旱塬區(qū)春玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響，以期為該地區(qū)玉米生產(chǎn)力提升和玉米種植全程機(jī)械化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2014—2015年在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鎮(zhèn)原綜合試驗(yàn)站進(jìn)行(107°39′E，35°30′N)，試驗(yàn)站位于我國(guó)黃土旱塬西北部，隸屬于我國(guó)北方典型的半濕潤(rùn)偏旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，該地區(qū)海拔1 297 m，平均氣溫8.59℃，年日照時(shí)數(shù)2 300～2 500 h，日照百分率達(dá)50%～55%，≥0℃積溫3 400～3 800℃，≥10℃積溫2 700～3 200℃，無霜期166 d，土壤為黑壚土，0—200 cm土層平均容重為1.3 g/cm3，有機(jī)質(zhì)含量10.93 g/kg，全氮0.89 g/kg，堿解氮85 mg/kg，速效磷11 mg/kg，速效鉀230 mg/kg，肥力中等。該地區(qū)多年平均年降水量547 mm，降水主要分布在7—9月3個(gè)月，屬完全依靠自然降雨的西北半濕潤(rùn)偏旱區(qū)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

指示品種為當(dāng)?shù)貜V泛種植緊湊型高產(chǎn)品種先玉335，試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理為55 cm和75 cm兩種行距(播前起壟全地面覆蓋，55 cm行距壟寬55 cm，75 cm行距壟寬75 cm，等行距種植)，副處理為不同種植密度：6.0萬株/hm2，7.5萬株/hm2，9.0萬株/hm2，和10.5萬株/hm2。肥料施用尿素(含N46%)、過磷酸鈣(含P2O514%)，覆蓋選用幅寬120 cm地膜，地膜厚度為0.008 mm。試驗(yàn)自2014年起定位實(shí)施，設(shè)置3次重復(fù)，當(dāng)年收獲后留膜保墑，次年春季3月中旬揭膜、翻耕，頂凌覆膜，4月中下旬播種，9月中旬收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤含水量及水分利用效率 土壤含水量采用烘干稱重法測(cè)定。用土鉆人工分層取土，于每年玉米播種前、吐絲期及收獲后由地表向下依次取0—200 cm土層，每隔20 cm為一層，分10層測(cè)定土壤含水量。土壤容重選取0—200 cm平均值，為1.3 g/cm3。

土壤含水量=(濕土質(zhì)量—烘干土質(zhì)量)/烘干土質(zhì)量×100%。

土壤貯水量=土壤質(zhì)量含水量×土壤容重×土層深度

ET=P+I+ΔW

WUEY=Y/ET

WUEF=YF/ET

WUEH=YH/ET

式中：ET為作物耗水量(mm)；P為作物生育期間降水量(mm)；I為玉米生育期內(nèi)灌溉量(本試驗(yàn)不灌溉，I取值為0)；ΔW為玉米播前和收獲土壤貯水量的變化(mm)；WUEY為產(chǎn)量水分利用效率[kg/(hm2·mm)]；Y為籽粒產(chǎn)量(kg/hm2)；WUEF為吐絲期全生物水分利用效率[kg/(hm2·mm)]；YF為吐絲期干物質(zhì)量(kg/hm2)；WUEH為收獲期全生物水分利用效率[kg/(hm2·mm)]；YH為收獲期干物質(zhì)量(kg/hm2)。試驗(yàn)區(qū)域降水量通過MM-950自動(dòng)氣象站記錄儀獲得。

1.3.2 葉面積與相對(duì)葉綠素含量測(cè)定 每小區(qū)在苗期標(biāo)定3株長(zhǎng)勢(shì)良好植株，在關(guān)鍵生育期測(cè)定全株葉面積，展開葉面積=長(zhǎng)×寬×0.75，未展開葉面積=長(zhǎng)×寬×0.5。同時(shí)在關(guān)鍵生育期每小區(qū)選取10株代表性植株，用日本產(chǎn)手持式相對(duì)葉綠素測(cè)定儀(SPAD-502)測(cè)定SPAD值，苗期測(cè)植株頂部完全展開葉，抽雄后測(cè)定穗位部葉片，每個(gè)葉片測(cè)5個(gè)點(diǎn)，取平均值。

1.3.3 氣孔導(dǎo)度測(cè)定 在玉米苗期、吐絲期、灌漿期等關(guān)鍵生育期每小區(qū)選取5株代表性植株，用美國(guó)產(chǎn)手持式穩(wěn)態(tài)氣孔計(jì)(SC-1)測(cè)定氣孔導(dǎo)度，苗期測(cè)植株頂部完全展開葉，抽雄后測(cè)定穗位部葉片，每個(gè)葉片測(cè)3個(gè)點(diǎn)，取平均值。

1.3.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀測(cè)定 成熟時(shí)每小區(qū)除去邊際4株植株后按整行逐株取20株進(jìn)行測(cè)產(chǎn)和室內(nèi)考種，測(cè)定禿尖、百粒重等產(chǎn)量性狀，產(chǎn)量以籽粒14%含水量計(jì)算。收獲指數(shù)=收獲期籽粒干重/收獲期干物質(zhì)量×100%

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)和制圖，DPS7.01軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最小顯著極差法(LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(p<0.05或p<0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)?zāi)攴萦衩咨诮邓孔兓?/p>

由表1可見，試驗(yàn)?zāi)攴萦衩咨诮邓兓植疾痪?。隨氣溫升高，5—8月春玉米生長(zhǎng)進(jìn)入旺盛期，該時(shí)期是春玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的主要耗水階段，與多年平均值(293.4 mm)相比，2014年和2015年分別減少37.8%和21.2%，說明2014年與2015年均為玉米生育期欠水年份。充足降水在滿足春玉米生長(zhǎng)發(fā)育需求的同時(shí)還能將富余降水蓄積在土壤中，對(duì)深層土壤水分進(jìn)行補(bǔ)給；降水不能滿足春玉米生長(zhǎng)發(fā)育需求時(shí)，土壤蓄積水分是春玉米水分消耗的主要供給方式。黃土旱塬春玉米7月以后開始抽雄、吐絲，進(jìn)入灌漿階段，該階段是春玉米產(chǎn)量形成關(guān)鍵階段。2014年7月降水僅為多年同期降水的13.1%，且僅在7月初有12.3 mm降水，剩余2.5 mm為零星降水對(duì)土壤水分補(bǔ)給作用較弱，2015年7月降水為多年同期降水的39.8%，降水少有利于揚(yáng)花授粉，但降水過少會(huì)造成干旱發(fā)生，影響植株蒸騰作用降低水分運(yùn)移與養(yǎng)分轉(zhuǎn)移效率，對(duì)密度提升造成一定影響。

表1 玉米生育期降水量變化 mm

2.2 株行距對(duì)春玉米土壤水分的影響

圖1，圖2是2014年和2015年不同株行距春玉米土壤含水量的變化。吐絲期土壤含水量，相同處理2014年和2015年差異不顯著；收獲期土壤含水量，相同處理2014年和2015年差異顯著，2015年高于2014年。2014年7月降水較少春玉米生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)土壤深層水分消耗增加，顯著降低了60 cm以下土壤含水量。說明受春玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響，7—8月降水能夠顯著影響土壤含水量。由圖可以看出，55 cm行距和75 cm行距在0—200 cm土壤含水量變化趨勢(shì)相同，不同行距相同密度下土壤含水量沒有顯著差異，說明不同行距處理株距縮短對(duì)土壤水分沒有顯著影響。

圖1株行距對(duì)春玉米吐絲期土壤水分的影響

圖2株行距對(duì)春玉米收獲期土壤水分的影響

2.3 株行距對(duì)春玉米葉面積和葉面積指數(shù)的影響

葉片是作物光能截獲并進(jìn)行光合作用的重要器官，葉面積指數(shù)反映了作物光合利用面積[23-24]。由表2可知，2個(gè)試驗(yàn)?zāi)曛校陆z、灌漿、收獲期LAI均隨密度增加而增大，受株距縮短、密度增加的影響各階段單株葉面積呈逐漸減小趨勢(shì)。吐絲期2014年和2015年2種行距下，相同密度LAI和單株葉面積無顯著差異，灌漿期和收獲期LAI和單株葉面積2014年6.0萬株/hm2，7.5萬株/hm2密度處理55 cm和75 cm行距差異顯著(p<0.05)，其余密度處理雖然差異不顯著，但整體趨勢(shì)75 cm行距大于55 cm行距。灌漿期75 cm行距平均單株葉面積與55 cm行距相比，2014年、2015年分別高7.7%和1.5%，收獲期分別高9.5%和4.2%，說明植株葉片發(fā)育75 cm行距較55 cm行距有一定優(yōu)勢(shì)。從單株葉面積減少率來看，2014年由于受到7月干旱的影響，加速了吐絲至灌漿階段葉片衰亡，2015年灌漿至收獲期單株葉面積減少率隨著春玉米葉片衰亡加快而增加。單株葉面積減少率除2014年10.5萬株/hm2密度處理75 cm行距高于55 cm行距外，其余處理均為75 cm行距低于55 cm行距，說明75 cm行距較55 cm行距能夠有效改善群體環(huán)境，減緩葉片衰老，為提高植株光合產(chǎn)物奠定基礎(chǔ)。

表2 株行距對(duì)春玉米葉面積指數(shù)(LAI)和單株葉面積的影響

注：處理間不同小寫字母表示0.05水平上差異顯著(p<0.05)，下同。

2.4 株行距對(duì)春玉米SPAD和氣孔導(dǎo)度的影響

由表3可知，株行距對(duì)春玉米SPAD的影響規(guī)律相同，均呈現(xiàn)先增高后下降趨勢(shì)，并且隨著密度增加SPAD呈減小趨勢(shì)。8月12日之前各處理SPAD均呈增加趨勢(shì)，8月12日以后SPAD顯著下降，75 cm行距斜率大于55 cm行距，說明8月12日以后75 cm行距處理SPAD下降速率高于55 cm行距處理，但75 cm行距處理相同密度下相對(duì)葉綠素含量均高于55 cm行距處理，說明75 cm行距處理能夠提升植株葉片持綠時(shí)間。氣孔導(dǎo)度各階段變化無明顯規(guī)律(圖3)，苗期氣孔導(dǎo)度最高的是55 cm行距9.0萬株/hm2密度處理為387.1 mmol/(m2·s)，其次是75 cm行距6.0萬株/hm2密度處理為352.5 mmol/(m2·s)；吐絲期氣孔導(dǎo)度最高的是75 cm行距9.0萬株/hm2密度處理為401.1 mmol/(m2·s)，其次是55 cm行距10.5萬株/hm2密度處理為375.8 mmol/(m2·s)；灌漿期氣孔導(dǎo)度最高的是75 cm行距9.0萬株/hm2密度處理為408.4 mmol/(m2·s)，其次是55 cm行距6.0萬株/hm2密度處理為402.9 mmol/(m2·s)。氣孔導(dǎo)度灌漿期75 cm行距7.5萬、9.0萬、10.5萬株/hm2密度處理顯著高于55 cm行距，主要是由于行距增大，田間郁閉程度減弱，植株光合作用、葉片呼吸作用增加，水分和養(yǎng)分運(yùn)移效果75 cm行距較55 cm行距顯著。

表3 不同株行距SPAD值差異性分析

圖3 不同密度不同株行距對(duì)春玉米氣孔導(dǎo)度的影響

2.5 株行距對(duì)春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表4可以看出，不同株行距處理對(duì)春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素有顯著影響(p<0.05)。不同年份春玉米產(chǎn)量變化趨勢(shì)不同，主要是受氣候影響不同年份間春玉米生育期降水量變化與分布不同對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素造成影響。7—9月是試驗(yàn)區(qū)玉米抽雄吐絲至灌漿的產(chǎn)量形成重要時(shí)期，適宜的降水可以補(bǔ)充本時(shí)期植株生長(zhǎng)水分消耗，促進(jìn)物質(zhì)運(yùn)移與產(chǎn)量形成，本時(shí)期高溫干旱則限制物質(zhì)運(yùn)移與產(chǎn)量形成。兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甏河衩自诔樾弁陆z至灌漿階段均遭受不同程度干旱災(zāi)害，2014年7月10日至8月6日近一個(gè)月時(shí)間降水稀少，僅為2.5 mm，最高氣溫30℃以上天數(shù)達(dá)18 d，連續(xù)3 d出現(xiàn)35℃以上高溫，而此前10 d總降水僅為15.7 mm，造成春玉米抽雄吐絲至灌漿初期長(zhǎng)時(shí)間干旱，受高溫少雨影響春玉米花藥及花絲活力降低[25]，影響授粉造成禿頂較長(zhǎng)、千粒重、穗行數(shù)及行粒數(shù)減少。2015年6月29日至7月15日連續(xù)17 d沒有降水，但該時(shí)期僅有1 d 出現(xiàn)30℃以上高溫，且持續(xù)時(shí)間較短，而此前10 d降水量達(dá)57.2 mm,對(duì)土壤水分進(jìn)行有效補(bǔ)充，充足的水分和適宜的溫度使春玉米有良好的授粉環(huán)境，果穗生長(zhǎng)良好，

禿頂較短、千粒重、穗行數(shù)及行粒數(shù)較2014年增加，但2015年7月23日至8月2日、8月12日至9月2日連續(xù)遇到連陰干旱天氣，造成春玉米灌漿中后期光照不足和水分缺乏引起物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)減緩，灌漿減慢，生育期推遲，對(duì)后期籽粒成熟度有不利影響。

千粒重、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)兩種行距配置下均隨密度增加而減少，75 cm行距千粒重、穗長(zhǎng)均高于55 cm行距同密度處理，禿頂、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粗不同行距間無明顯變化規(guī)律。籽粒產(chǎn)量隨密度增加整體呈增加趨勢(shì)，受干旱氣候影響2014年55 cm行距10.5萬株/hm2密度下產(chǎn)量低于9.0萬株/hm2，75 cm行距10.5萬株/hm2密度下產(chǎn)量高于9.0萬株/hm2密度但差異不顯著(p>0.05)。表明適度增密是提高產(chǎn)量的有效途徑，75 cm行距耐密性優(yōu)于55 cm行距。對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素方差分析表明(表5)，不同年份對(duì)產(chǎn)量及穗行數(shù)影響顯著(p<0.05)，對(duì)穗長(zhǎng)、禿頂及行粒數(shù)影響影響極顯著(p<0.01)，行距對(duì)產(chǎn)量、千粒重及穗長(zhǎng)影響顯著(p<0.05)，密度對(duì)產(chǎn)量、千粒重、穗長(zhǎng)、禿頂、行粒數(shù)及穗粗影響極顯著(p<0.01)，不同年份與密度交互作用對(duì)禿頂和行粒數(shù)影響分別達(dá)極顯著和顯著水平(p<0.01，p<0.05)，不同年份株行距配置交互作用下，春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素差異不顯著(p>0.05)，說明行距與密度交互作用對(duì)春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素影響不大?？梢钥闯?5 cm行距10.5萬株/hm2密度種植條件下2014年、2015年兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓染@得了最高產(chǎn)量，分別為16 809.8 kg/hm2，17 774.0 kg/hm2，但隨著株行距調(diào)整，株距縮小玉米灌漿期倒伏風(fēng)險(xiǎn)增大，因此高密度種植還需要進(jìn)一步研究，就試驗(yàn)結(jié)果來看，兩種行距種植方式下選擇7.5萬株/hm2密度種植在試驗(yàn)區(qū)域較為適宜。

表4 株行距對(duì)春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表5 春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素方差分析

注：*表示0.05水平上差異顯著(p<0.05)，**表示0.01水平上差異顯著(p<0.01)。

2.6 株行距對(duì)春玉米水分利用效率和收獲指數(shù)的影響

總體來看，2014年吐絲期水分利用效率(WUEF)、收獲期水分利用效率(WUEH)和產(chǎn)量水分利用效率(WUEY)相同密度下75 cm行距高于55 cm行距。2015年6.0萬株/hm2，7.5萬株/hm2密度處理吐絲期水分利用效率75 cm行距低于55 cm行距，說明吐絲期55 cm行距在較低密度下水分利用效率較高；6.0萬株/hm2密度55 cm行距收獲期水分利用效率和產(chǎn)量水分利用效率均高于75 cm行距，但其他密度處理75 cm行距收獲期水分利用效率和產(chǎn)量水分利用效率均高于55 cm行距，說明75 cm行距處理隨密度提高植株對(duì)水分利用效率高于55 cm行距處理，原因是在相同種植密度條件下，75 cm行距有利于通風(fēng)透光，加快了玉米生長(zhǎng)發(fā)育，提高了對(duì)土壤水分消耗，同時(shí)，也提高了光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)速率，進(jìn)而改變了不同生育階段的水分利用效率。相同處理收獲指數(shù)2014年均高于2015年，這主要是由于2014年7月干旱對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育造成不利影響，抑制了莖稈和葉片的生長(zhǎng)，而2015年水分相對(duì)2014年較為充足，莖稈和葉片生長(zhǎng)較為旺盛，并且在灌漿關(guān)鍵期低溫少雨影響了玉米灌漿程度，從而降低了收獲指數(shù)。

表6 株行距對(duì)春玉米水分利用效率和收獲指數(shù)的影響

3 討論與結(jié)論

通過株行距調(diào)整方式可以調(diào)整玉米群體局部密度，對(duì)光、熱、水等資源進(jìn)行再分配，進(jìn)而影響玉米物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成[26]，試驗(yàn)表明，在試驗(yàn)條件下通過2 a定位研究，75 cm行距處理株距縮小但對(duì)土壤水分的影響與55 cm相同密度比較沒有顯著差異，與2014年相比，2015年5—8月春玉米關(guān)鍵生育期降水量尤其是7月降水量較多，因此植株葉片衰老較慢，植株持綠性較好，有利于物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。高英波等[12]研究表明葉片葉綠素相對(duì)含量SPAD值低密度高于高密度種植。曹娜等[27]研究表明吐絲期后葉片需要維持較長(zhǎng)的功能期才能夠保證高產(chǎn)，若灌漿期葉面積衰亡過快，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低。本研究表明，75 cm行距處理在干旱條件下能夠延緩葉片衰亡，葉面積較55 cm行距處理下降緩慢，SPAD值隨密度增加而減小且75 cm行距處理各生育階段均高于55 cm行距處理，葉片衰亡速度減慢有效延長(zhǎng)了葉片光合期，保證了植株通過葉片呼吸作用利用水分運(yùn)移將養(yǎng)分向各器官運(yùn)送，提高了光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)速率，并增加了光合產(chǎn)物積累時(shí)間促進(jìn)產(chǎn)量形成。葉片氣孔導(dǎo)度表明了春玉米植株水分和養(yǎng)分運(yùn)移能力的強(qiáng)弱，株行距調(diào)整對(duì)氣孔導(dǎo)度有不同的影響，灌漿期75 cm行距7.5萬、9.0萬、10.5萬株/hm2密度處理顯著高于55 cm行距。75 cm行距由于光合期增長(zhǎng)有效增加了光合產(chǎn)物，提高了千粒重，增加了產(chǎn)量，提高了水分利用效率。隨密度增加在提高了對(duì)土壤水分的消耗的同時(shí)，也增加了單位面積上的生物量，吐絲期以前光合產(chǎn)物主要向莖稈和葉片轉(zhuǎn)移，吐絲期以后光合產(chǎn)物逐漸向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，物質(zhì)增長(zhǎng)主要體現(xiàn)為果穗質(zhì)量增加，因此改變了不同生育階段水分利用效率。從試驗(yàn)結(jié)果來看，兩種行距處理對(duì)土壤水分影響沒有顯著差異，都可以作為黃土旱塬區(qū)春玉米機(jī)械化收獲種植行距，55 cm行距和75 cm行距7.5萬株/hm2，9.0萬株/hm2密度種植模式能夠獲得理想產(chǎn)量和較高水分利用效率，9.0萬株/hm2密度種植投入較大但產(chǎn)量與7.5萬株/hm2密度差異不顯著，10.5萬株/hm2密度處理雖然產(chǎn)量和水分利用效率最高，但倒伏風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)土壤水分消耗強(qiáng)度較高，在黃土旱塬區(qū)種植還需要進(jìn)一步研究。

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EffectofRowSpacingonGrainYieldandWaterUseEfficiencyofMechanicalHarvestSpringMaizeinDrylandoftheLoessPlateau

WANG Lei1,2, LI Yawen3, FAN Tinglu1,2, ZHANG Jianjun1,ZHAO Gang1, DANG Yi1, LI Shangzhong1,2

(1.DrylandAgriculturalInstitute,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China; 2.KeyLaboratoryofEfficientWaterUtilizationinDrylandFarming,Lanzhou730070,China; 3.ChineseAssociationofAgriculturalScienceSocieties,Beijing100125,China)

The influence of different plant row spaces on spring maize yield and water use efficiency was investigated under the suitable for mechanical harvesting of different row spacing cropping patterns through the Loess Plateau Dryland in order to provide theoretical basis for the productivity of spring maize. XY335 with compact and high yield was selected as the test variety, suitable for mechanized harvesting 55 cm and 75 cm two plant row spacing were set up. By planting distance adjusting setting 6.0×104plant/hm2, 7.5×104plant/hm2, 9.0×104plant/ hm2, and 10.5×104plant/hm2four planting density, in a row positioning experiment in 2014 and 2015, the influence of the plant row spacing on spring maize growth and water use efficiency were examined. Results showed that compared with 55 cm row spacing, 75 cm row spacing in dry conditions can effectively delay leaf senescence, SPAD value, leaf area and leaf area index are still high in mature period, the green leaf gave support for the increase of photosynthetic product. Different plant row spacing cultivation modes have different WUE, spinning WUEFincreases with increase of density, WUEFwere high in two types of plant row spacing under the densities of 9.0×104plant/hm2and 10.5×104plant/hm2in 2014 and 2015; WUEHwere high in 55 cm row spacing under densities of 9.0×104plant/hm2and 10.5×104plant/hm2in 2014, WUEHwere high in 75 cm row spacing under the densites of 7.5×104plant/hm2and 10.5×104plant/hm2, WUEHwere high in two kinds of plant row spacing under densities of 6.0×104plant/hm2and 10.5×104plant/hm2in 2015. Production water use efficiency irregularly changed in 55 cm row spacing, and increased with the increase of density in 75 cm row spacing. 55 cm and 75 cm row spacing can be used as the row spacing of spring maize under mechanical harvest in Dryland of the Loess Plateau, 75 cm row spacing with the planting density of 7.5×104plant/hm2can be used as a best compact set of planting pattern of spring maize in the test area in terms of soil moisture change, leaf area index, SPAD value, harvest index and yield and water use efficiency.

spring maize; SPAD value; row spacing; water use efficiency; leaf area index

2016-08-21

：2016-09-18

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD09B03,2012BAD20B04-4,2015BAD22B02-02);國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))專項(xiàng)(201303104,201503124);國(guó)家自然科學(xué)基金(31660364，41561067);國(guó)家現(xiàn)代玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-02-66);農(nóng)業(yè)部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì);甘肅省重大專項(xiàng)(1502NKDA003)

王磊(1982—),男,甘肅酒泉人，助理研究員,主要從事旱地作物抗逆防災(zāi)減災(zāi)及水分高效利用研究。E-mail:qyzlwl@163.com

S513；S152

：A

：1005-3409(2017)05-0363-08