不同種植方式對(duì)旱地玉米產(chǎn)量的影響

耿智廣，李可夫，張文偉，張有龍，李 峰

(慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院， 甘肅 慶陽 745000)

我國西部大部分農(nóng)業(yè)區(qū)屬于旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，作物產(chǎn)量主要受降水困素的嚴(yán)重影響和制約[1]，高效利用自然降水，一直是研究的重點(diǎn)。地膜覆蓋、雙株緊靠栽培、雜交品種的選用是近年來玉米栽培方面的重大改革，對(duì)促進(jìn)中國的玉米栽培有著極為重要的意義，尤其是對(duì)西北半干旱生態(tài)類區(qū)玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)起到了巨大的作用[2-4]。另外調(diào)整密度，擴(kuò)大群體容量也是玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要技術(shù)措施，通過改變種植方式、調(diào)節(jié)個(gè)體分布狀況可以有效提高種植密度而獲得高產(chǎn),密度和肥料是影響產(chǎn)量的主要因素[5-6]。已有研究證明，播期對(duì)玉米的生育期有顯著影響[7]，種植行向影響玉米葉和莖的形態(tài)建成，通過調(diào)整行向，能增加葉面積，有利于總生物量的積累，提高了玉米產(chǎn)量[8]。地膜覆蓋在干旱地區(qū)對(duì)玉米增產(chǎn)也具有十分重要作用[9]。現(xiàn)有的研究多集中在播期、施肥、覆膜、密度等單一技術(shù)方面，而對(duì)種植方式、株(行)變距及品種選擇等綜合栽培技術(shù)對(duì)玉米生育期和產(chǎn)量效應(yīng)的報(bào)道較少。隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，西北黃土高原旱作區(qū)果樹、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物面積迅速擴(kuò)大，與糧食作物爭(zhēng)地矛盾日益突出，因此探索和推廣新的栽培方式，提高農(nóng)田生產(chǎn)力已是當(dāng)前西北旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需要[10]。本文根據(jù)西部半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)(甘肅寧縣)氣候特點(diǎn)，研究種植方式、株距、品種及其綜合效應(yīng)對(duì)玉米生育期及產(chǎn)量的影響，探討玉米增產(chǎn)技術(shù)，為旱地玉米生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2012年和2013年在甘肅寧縣和盛鎮(zhèn)(慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和盛科研基地)(35°25＇N，107°48＇)進(jìn)行。該地區(qū)海拔1 170 m，年平均溫度8.9℃，年日照時(shí)數(shù)2 449.2 h，≥10℃積溫2 722 ℃·d，年日照2 375 h，無霜期160～180 d。屬完全依靠自然降雨的西北半濕潤(rùn)偏旱區(qū)。1960—2010年降雨資料分析，該地區(qū)多年平均年降水量600 mm，降水主要分布在7—9月份。2012年試驗(yàn)期間，各月份降雨量和平均溫度和歷年平均比較接近，2013年7月份，降雨量明顯高于歷年平均，尤其是玉米授粉期陰雨天氣持續(xù)多日。2012—2013年試驗(yàn)期間氣溫及降雨量情況詳見圖1。

圖1 2012—2013年試驗(yàn)區(qū)降雨量及平均溫度

Fig.1 Monthly rainfall distribution (bar) and average temperature(line) in 2012—2013

試驗(yàn)地土壤為黑壚土，有機(jī)質(zhì)含量11.3 g·kg-1，全氮0.94 mg·kg-1，堿解氮89 mg·kg-1，速效磷12 mg·kg-1，速效鉀23 mg·kg-1，肥力中等。春玉米為當(dāng)?shù)氐闹饕魑镏?，一年一熟制。每年?月20日左右隨旋耕試驗(yàn)地，基施農(nóng)家肥2 500 kg·hm-2、磷酸二銨300 kg·hm-2，硫酸鉀75 kg·hm-2，隨后覆膜。4月26日按設(shè)計(jì)播種，播種深度6～8 cm，播種時(shí)下籽均勻，深淺一致。苗期和大喇叭口期各人工除草一次，大喇叭口期追施尿素150 kg·hm-2。

1.2 材料與設(shè)計(jì)

供試玉米品種有鄭單958、東單13號(hào)、登海1號(hào)、登海3521、先玉335等5個(gè)品種，是當(dāng)?shù)亟曛髟云贩N。試驗(yàn)因素包括種植方式、株距、品種三個(gè)因子，采用裂-裂區(qū)設(shè)計(jì)，三次重復(fù)，行距為60 cm，每區(qū)玉米株數(shù)相同，小區(qū)面積30 m2。主區(qū)為種植方式A，包括3個(gè)因素(A1：膜側(cè)種植；A2：膜上種植；A3：露地種植)。副區(qū)為株距B，包括2個(gè)因素(B1：35 cm；B2:20 cm，50 cm)。副副區(qū)為品種C，包括5個(gè)因素(C1:鄭單958；C2：東單13號(hào)；C3：登海1號(hào)；C4：登海3521；C5:先玉335)。詳見表1。

表1 試驗(yàn)處理與編號(hào)

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 生育期 出苗期：全區(qū)發(fā)芽出土高約3 cm左右的穴數(shù)達(dá)50%的日期；拔節(jié)期：全區(qū)50%以上植株的第一莖節(jié)露出地面1.5～2.5 cm的日期；抽雄期：全區(qū)50%的植株雄穗尖端露出頂葉的日期；抽花絲期：全區(qū)50%的雌穗抽出花絲的日期；成熟期：全區(qū)50%的植株果穗籽粒硬化，種胚出現(xiàn)黑粉層的日期。

1.4.2 特征特性 株高：乳熟期連續(xù)取小區(qū)生育正常的10株，測(cè)量從地表至雄穗頂端的高度，取其平均值；穗位：乳熟期連續(xù)取小區(qū)生育正常的10株，測(cè)量從地表至最上部果穗柄著生節(jié)的高度，取平均值；穗長(zhǎng)：小區(qū)內(nèi)連續(xù)取10個(gè)正常果穗，測(cè)定從穗基部到穗頂端的長(zhǎng)度，取平均值；穗行數(shù)：小區(qū)內(nèi)連續(xù)取10個(gè)正常果穗，數(shù)果穗中部子粒行數(shù)，求其平均值；行粒數(shù)：小區(qū)內(nèi)連續(xù)取10個(gè)正常果穗，數(shù)果穗上從穗基至穗頂端一行的子粒數(shù)，求其平均值；百粒重：曬干脫粒后，子粒混合均勻，數(shù)100個(gè)子粒稱重，重復(fù)三次，以g表示，若兩次重復(fù)相差在4 g以上，需重復(fù)第四次，取相鄰近的三個(gè)數(shù)求其平均值；產(chǎn)量：從每小區(qū)中間收獲2行，分別進(jìn)行晾曬，在子粒風(fēng)干至恒重時(shí)脫粒，稱子粒干重，按標(biāo)準(zhǔn)水分(14%)折算小區(qū)產(chǎn)量，并折算成公頃產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理，SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植方式、株距、品種及其交互作用對(duì)玉米生育期的影響

2012年試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)方差分析得出，種植方式對(duì)玉米出苗期、拔節(jié)期、抽花絲期、成熟期和株高、穗位高都有顯著影響，膜側(cè)種植(A1)與其它兩種種植方式相比，縮短了出苗期、抽花絲期各2 d，株高、穗位高也高于其它兩種種植方式5 cm以上，成熟期比膜上種植(A2)推遲了9.8 d，比露地種植(A3)提前了8.6 d。膜上種植(A2)玉米除出苗期和成熟期外，大喇叭口期、抽雄期、抽花絲期與膜邊種植比較接近，相互之間沒有顯著差異；膜上種植(A2)成熟期為120 d，在三種種植方式中最短；膜上種植(A2)株高、穗位高顯著高于露地種植(A3)。露地種植(A3)玉米各生育期比其膜側(cè)種植(A1)、膜上種植(A2)顯著推遲，株高、穗位高也顯著降低。統(tǒng)計(jì)顯示，覆膜種植方式對(duì)抽雄期沒有顯著影響(P>0.05)。兩種播種密度對(duì)玉米各生育期及株高、穗位高沒有顯著影響(P>0.05)。品種之間大喇叭口期、抽雄期、抽花絲期及株高、穗位高差異顯著，出苗期和成熟期差異不顯著(P>0.05)，這些差異屬于品種特性，在此不做進(jìn)一步討論。

2013年試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)方差分析得出，覆膜方式對(duì)玉米出苗期、大喇叭口期、抽雄期、抽花絲期、成熟期、株高、穗位高都有顯著影響，膜側(cè)種植(A1)與膜上種植(A2)各生育期基本接近。露地種植(A3)與前兩種覆膜種植方式比各生育期顯著推遲,其中出苗期比膜上種植推遲1.7 d，比膜側(cè)種植推遲2.1 d，抽雄期與其它兩種植方式比，分別推遲1.8 d和1.2 d，成熟期與其它兩種種植方式比分別推遲8.5 d和6.1 d，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異顯著(P>0.05)。露地種植(A3)與前兩種覆膜種植方式比株高、穗位高也顯著降低。兩種播種株距對(duì)各生育期及株高、穗位高沒有顯著影響。品種之間各生育期及株高、穗位高差異顯著，試驗(yàn)結(jié)果的規(guī)律性與2010年基本一致。

綜合兩年數(shù)據(jù)可得出，膜側(cè)種植(A1)和膜上種植(A2)與露地種植(A3)比，玉米各生育期顯著提前,出苗期分別提前2.0 d和1.2 d，拔節(jié)期分別提前了2.1 d和1.9 d，抽雄期分別提前1.1 d和1.2 d，抽花絲期分別提前了1.5 d和1.5 d，成熟期分別提前7.4 d和11.4 d，不同種植方式對(duì)成熟期影響顯著。兩種株距生育期基本一致，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒有表現(xiàn)出顯著差異。在種植方式、株距、品種三者交互作用對(duì)玉米生育沒有影響，僅A×C在2012年的試驗(yàn)中表現(xiàn)出交互作用且差異顯著(P>0.05)，但這種結(jié)果在2013年試驗(yàn)中再?zèng)]有出現(xiàn)。

2.2 種植方式、株距、品種及其交互作用對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

2012年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，3種種植方式和2種株距對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量因子影響不顯著(P>0.05)。5個(gè)品種之間產(chǎn)量及產(chǎn)量因子在統(tǒng)計(jì)學(xué)上表現(xiàn)出顯著差異(P>0.05)，5個(gè)品種產(chǎn)量介于10 251.8～11 237.6 kg·hm-2之間，其中登海3521(C4)穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)顯著高于其它品種，產(chǎn)量也顯著高于其它品種，達(dá)11 237.6 kg·hm-2。另外，株距(B)與品種(C)之間在穗行數(shù)和產(chǎn)量上表現(xiàn)出交互作用，其中B1×C2組合穗行數(shù)為18.0，B1×C3穗行數(shù)為16.3，B2×C2穗行數(shù)為17.0，B2×C3穗行數(shù)為17.1，其它組合之間差異較小，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異不顯著(P>0.05)。密度(B)與品種(C)對(duì)產(chǎn)量表現(xiàn)出交互作用的組合有：B1×C3產(chǎn)量為8 772.9 kg·hm-2，B1×C4產(chǎn)量為10 624.7 kg·hm-2，B1×C5產(chǎn)量為9 607.1 kg·hm-2，B2×C3產(chǎn)量為9 513.8 kg·hm-2，B2×C4產(chǎn)量為10 204.5 kg·hm-2，B2×C5產(chǎn)量9 605.0 kg·hm-2。種植方式(A)、株距(B)、品種(C)三者之間沒有交互作用，統(tǒng)計(jì)分析差異不顯著(P>0.05)。

2013年統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，種植方式對(duì)百粒重和產(chǎn)量有顯著影響(P>0.05)，其中露地播種的百粒重和產(chǎn)量明顯低于其它兩種種植方式(詳見表3)，種植方式對(duì)穗長(zhǎng)、穗行數(shù)及行粒數(shù)則沒有顯著影響。株距對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量因子影響不顯著。品種之間產(chǎn)量及產(chǎn)量因子具有顯著差異，產(chǎn)量在8 554.7～10 864.7 kg·hm-2之間，其中登海3521(C4)同上年一樣，表現(xiàn)較好，穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)顯著高于其它品種，產(chǎn)量也是顯著高于其它品種，達(dá)10 864.7 kg·hm-2。種植方式(A)和株距(B)對(duì)行粒數(shù)表現(xiàn)出交互作用，其中A1×B2行粒數(shù)最高，為42.32，其它組合行粒數(shù)最高僅為41.55。株距(B)與品種(C)之間對(duì)穗行數(shù)和產(chǎn)量表現(xiàn)出交互作用，其中B1×C2穗行數(shù)為17.41，B1×C3穗行數(shù)為16.73，B2×C2穗行數(shù)為17.77，B2×C3穗行數(shù)為17.17，其它組合之間差異較小。株距 (B)與品種(C)對(duì)產(chǎn)量表現(xiàn)出有交互作用的組合有：B1×C2其產(chǎn)量為10 022.25 kg·hm-2，B1×C3其產(chǎn)量為9 883.8 kg·hm-2，B1×C4其產(chǎn)量為11 454.7 kg·hm-2，B2×C2其產(chǎn)量為10 707.6 kg·hm-2，B2×C3其產(chǎn)量為10 452.3 kg·hm-2，B2×C4其產(chǎn)量為11 174.6 kg·hm-2。

表2 種植方式、株距、品種及其交互作用對(duì)玉米的生育期的影響/d

注：1.同列中的不同字母表示差異顯著(P<0.05)；2.NS表示差異不顯著。

Note: 1. Different letters on the same column indicate difference at 0.05 level; 2. NS indicate no significant.

兩年的試驗(yàn)結(jié)果表明，膜側(cè)種植(A1)、膜上種植(A2)兩種方式玉米產(chǎn)量及百粒重顯著高于露地種植(A3)，其中膜側(cè)種植比露地種植產(chǎn)量提高了543.0 kg·hm-2，百粒重提高了2.36 g，膜上種植比露地種植產(chǎn)量提高了432.6 kg·hm-2，百粒重提高了1.82 g。并且膜側(cè)種植比膜上種植產(chǎn)量高110.4 kg·hm-2，平均百粒重高出0.54 g。5個(gè)品種中登海3521在兩年試驗(yàn)中產(chǎn)量顯著高于其它品種，兩年平均產(chǎn)量達(dá)到11 051.15 kg·hm-2?？偡N植密度不變情況下，株距與品種之間表現(xiàn)出交互作用，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異顯著，其中B1×C4連續(xù)兩年獲得高產(chǎn)，平均產(chǎn)量達(dá)到11 039.7 kg·hm-2。

3 討論與結(jié)論

在生產(chǎn)中，玉米種植可選品種越來越多，但種植方式、株距基本是不變的，而不同的品種是否要采用不同的栽培技術(shù)，這方面的報(bào)道相對(duì)較少，本試驗(yàn)旨在探討常用栽培技術(shù)單獨(dú)增產(chǎn)效果及技術(shù)與品種之間是否存在選擇性。前人研究表明，在干旱半干旱地區(qū)，覆膜和不同行距對(duì)玉米根系長(zhǎng)度和根干重、生育期及產(chǎn)量都有影響，覆膜種植明顯優(yōu)于露地種植，而且行距對(duì)玉米產(chǎn)量也表現(xiàn)出調(diào)控作用[11]，這與本研究的結(jié)果一致。本研究表明，不同覆膜種植方式對(duì)玉米的生育期表現(xiàn)出調(diào)控作用，與露地種植相比，覆膜種植將出苗時(shí)間提前2 d左右，而且苗齊苗壯，拔節(jié)期、抽雄期、抽花絲期均有所提前。但膜上種植的成熟期卻比膜側(cè)種植提前5 d以上，比露地種植提前10 d左右，而且兩年趨勢(shì)一致，差異顯著，其中原因還有待進(jìn)一步探討。兩種種植株距對(duì)生育期影響不大，兩年趨勢(shì)一致。三種種植方式對(duì)產(chǎn)量的影響不同，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看膜側(cè)種植產(chǎn)量>膜上種植>露地種植，這與前人的研究結(jié)果一致[12]。據(jù)報(bào)道，在合理的株、行距下，群體結(jié)構(gòu)較合理，農(nóng)田小氣候中的光照、溫度、濕度等資源配合較好，光合效率高，干物質(zhì)積累量大[13]，種植密度和行距配置對(duì)產(chǎn)量、產(chǎn)量相關(guān)性狀、植株性狀、光合速率、葉面積有調(diào)節(jié)作用[14]。在本研究中，兩種株距對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量因子的影響在統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異不顯著，但通過兩年試驗(yàn)結(jié)果可看出，不等距種植的產(chǎn)量高于等距種植，相關(guān)研究報(bào)道表明，同一密度下縮行增株后單株木質(zhì)部傷流液體積增大，根系供應(yīng)能力增強(qiáng)，產(chǎn)量增加[15]，在本研究中雖然表現(xiàn)出這一趨勢(shì)，但這一結(jié)論還需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。五個(gè)品種之間產(chǎn)量及產(chǎn)量因子差異顯著，產(chǎn)量差異較大，因此豐產(chǎn)的關(guān)鍵是選種。在三種種植方式、兩種株距和五個(gè)品種的交互影響研究中發(fā)現(xiàn)，總種植密度不變情況下，不等距種植與品種之間表現(xiàn)出交互作用，不等距種植可以使玉米增產(chǎn)，但不是適用于所有品種，一些大穗稀植型品種(如研究中的登海3521)在等距種植條件下才能獲得高產(chǎn)。

表3 種植方式、株距、品種及其交互作用對(duì)玉米產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的影響

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