擴(kuò)行距、縮株距對(duì)春玉米冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響*

何冬冬, 楊恒山,2**, 張玉芹,2

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擴(kuò)行距、縮株距對(duì)春玉米冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響*

何冬冬1, 楊恒山1,2**, 張玉芹1,2

(1. 內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院 通遼 028000; 2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)飼用作物工程技術(shù)研究中心 通遼 028000)

為探究西遼河平原地區(qū)玉米擴(kuò)行距、縮株距密植增產(chǎn)的生理生態(tài)機(jī)制, 本研究以緊湊耐密玉米品種‘農(nóng)華101’和半緊湊耐密玉米品種‘偉科702’為試驗(yàn)材料,在6×104株·hm-2(D1)、7.5×104株·hm-2(D2)、9×104株·hm-2(D3)密度下, 設(shè)置擴(kuò)行距、縮株距(KH, 種植行距為100 cm, D1、D2和D3株距分別為16.67 cm、13.33 cm和11.11 cm)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)種植(CK, 種植行距為60 cm, D1、D2和D3株距分別為27.78 cm、22.22 cm和18.52 cm)2種種植模式, 測(cè)定玉米吐絲期、乳熟期及完熟期玉米冠層葉面積指數(shù)、莖葉夾角、葉向值、透光率和產(chǎn)量及其構(gòu)成因素, 計(jì)算葉面積衰減率, 研究擴(kuò)行距、縮株距種植對(duì)春玉米產(chǎn)量及冠層結(jié)構(gòu)特性的影響。結(jié)果表明, 2品種KH種植下產(chǎn)量均顯著大于CK, 以D2密度下增產(chǎn)最明顯; 生育后期2品種KH種植下葉面積指數(shù)均大于CK, 且乳熟期均達(dá)顯著水平, D2密度下差異最大; 2品種KH種植下均表現(xiàn)為上部葉片莖葉夾角較小, 葉向值較大, 而中部葉片和下部葉片莖葉夾角較大, 葉向值較小。2品種KH種植下冠層透光率各層位均大于CK, 其中頂層和穗位層均達(dá)顯著水平; D1密度下, 除2015年吐絲期‘偉科702’外均表現(xiàn)為頂層>穗位層>底層, D2、D3密度下, 除2015年乳熟期D3密度下‘偉科702’外均表現(xiàn)為穗位層>頂層>底層, 且以吐絲期D2密度下差異最為明顯。綜上所述, 在較高密度種植下KH種植模式冠層結(jié)構(gòu)更為合理, 產(chǎn)量更高; 且不同品種對(duì)KH種植模式的響應(yīng)存在差異, 其中‘農(nóng)華101’各層位葉面積指數(shù)、莖葉夾角均小于‘偉科702’; 各層位葉向值、冠層透光率均大于‘偉科702’; 實(shí)測(cè)產(chǎn)量不同密度下均大于‘偉科702’, 在7.5×104株·hm-2密度下產(chǎn)量最大, 且‘農(nóng)華101’較‘偉科702’增產(chǎn)更為明顯。

春玉米; 擴(kuò)行縮株; 冠層結(jié)構(gòu); 種植密度; 產(chǎn)量

進(jìn)入21世紀(jì), 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 勞動(dòng)力稀缺程度開始上升, 機(jī)會(huì)成本不斷提高。同時(shí), 畜牧業(yè)、加工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)玉米需求的拉動(dòng), 使玉米種植面積迅速擴(kuò)大, 在保證單產(chǎn)不降低的前提下, 高產(chǎn)、高效的協(xié)同及技術(shù)簡化成為這一時(shí)期玉米栽培研究的主要目標(biāo)[1]。相關(guān)研究表明, 玉米產(chǎn)量與種植密度[2-3]和群體冠層結(jié)構(gòu)[4-5]密切相關(guān)。增加種植密度是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的有效途徑之一, 但隨種植密度的進(jìn)一步增加, 群體內(nèi)光截獲率加大造成田間郁蔽、通風(fēng)透光條件變差[6-8], 直接影響群體光合生產(chǎn)進(jìn)一步導(dǎo)致植株倒伏早衰[9]。目前西遼河平原地區(qū)玉米種植密度在6.0~6.5×104株·hm-2, 在耐密高產(chǎn)品種的選育和推廣沒有突破性進(jìn)展的背景下, 西遼河平原要想實(shí)現(xiàn)增密增產(chǎn), 必須進(jìn)一步優(yōu)化株行距配置[10], 株行距配置對(duì)于建造良好的群體冠層結(jié)構(gòu)具有重要意義[11-13]。合理的冠層結(jié)構(gòu)可減緩玉米后期葉片衰老, 維持較高的光合能力, 進(jìn)而提高產(chǎn)量[14-15]。前人關(guān)于株行距配置對(duì)群體冠層結(jié)構(gòu)影響的研究較多, 但受地域和環(huán)境等因素的影響, 結(jié)果并不一致[16-18]。目前西遼河平原地區(qū)株行距配置方式尚少見報(bào)道。2014年課題組提出了以擴(kuò)行距、縮株距為核心內(nèi)容的寬行輕簡種植模式, 前期研究發(fā)現(xiàn)該模式能顯著改善增密后群體的通風(fēng)透光性能, 減少花粉散落至葉片對(duì)光合作用的負(fù)面影響, 增強(qiáng)群體后期光合能力; 也有利于追肥、噴藥、收獲等田間管理, 降低人為和機(jī)械操作難度, 減少作業(yè)次數(shù), 較好地實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)、高效及技術(shù)簡化的協(xié)同[10,19]。探討該模式冠層結(jié)構(gòu)配置, 可為該地區(qū)構(gòu)建合理冠層提供理論參考和技術(shù)支撐。因此本文以當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)種植為對(duì)照, 系統(tǒng)地研究擴(kuò)行距、縮株距種植下春玉米冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的變化, 以期探明西遼河平原春玉米密植高產(chǎn)的生理生態(tài)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)自然概況

試驗(yàn)分別于2015年和2016年在地處西遼河平原中部的內(nèi)蒙古民族大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)(43°36￠N, 122°22￠E)進(jìn)行, 試驗(yàn)區(qū)海拔178 m, 年平均氣溫6.8 ℃, ≥10 ℃的活動(dòng)積溫平均3 200 ℃·d, 平均無霜凍期150 d左右, 平均降水量384.6 mm。試驗(yàn)地土壤為灰色草甸土, 是當(dāng)?shù)刂饕寥李愋?。播前試?yàn)地耕層(0~20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)為16.09 g·kg-1, 全氮為1.06 g·kg-1, 堿解氮為40.43 mg·kg-1, 速效磷為11.43 mg·kg-1, 速效鉀為121.22 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為‘農(nóng)華101’和‘偉科702’, 為當(dāng)?shù)刂魍聘弋a(chǎn)品種, 2品種間形態(tài)特征差異較大, ‘農(nóng)華101’為緊湊耐密型品種, ‘偉科702’為半緊湊耐密型品種。試驗(yàn)設(shè)置擴(kuò)行距、縮株距種植模式(以下均稱擴(kuò)行縮株, KH)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)種植模式(以下均稱常規(guī)種植, CK)。種植密度均設(shè)為6×104株·hm-2(D1)、7.5×104株·hm-2(D2)和9×104株·hm-2(D3)。KH種植行距為100 cm, D1、D2和D3株距分別為16.67 cm、13.33 cm和11.11 cm; CK種植行距為60 cm, D1、D2和D3株距分別為27.78 cm、22.22 cm和18.52 cm。試驗(yàn)為定位試驗(yàn), 小區(qū)面積為40 m2, 隨機(jī)排列, 重復(fù)3次。各處理栽培管理措施一致, 其中基肥為磷酸二銨150 kg·hm-2, 硫酸鉀90 kg·hm-2, 小喇叭口期一次追施尿素320 kg·hm-2。生育期內(nèi)共澆水4次, 鏟、耥各3次。4月30日(2015年)和5月1日(2016年)播種, 9月26日(2015年)和9月27日(2016年)收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 葉面積指數(shù)

分別于吐絲期、乳熟期和成熟期各小區(qū)取代表性植株3株, 測(cè)定樣株所有綠葉葉片的長和寬, 按下式計(jì)算葉面積、葉面積指數(shù)及葉面積衰減率。

單葉葉面積=長′寬′系數(shù)(未展開葉片系數(shù)為0.5, 展開葉片系數(shù)為0.75) (1)

1.3.2 莖葉夾角和葉向值

在吐絲期分別于各小區(qū)選取代表性植株3株, 將葉片分為3層, 以棒三葉為中部葉片, 其上為上部葉片, 其下4片葉為下部葉片, 測(cè)定葉片葉長和葉高, 使用量角器測(cè)量莖葉夾角, 求得葉向值(LOV)[4]。

式中:θ為葉片與水平面夾角,L為沿葉片方向葉基至葉片最高點(diǎn)的距離,L為葉片伸直長度,為葉片數(shù)。

1.3.3 冠層透光率

在吐絲期、乳熟期分別于各小區(qū)選取代表性樣方5 m2, 使用SunScan(SS1)植物冠層分析儀測(cè)定冠層上部(雄穗上方)的光合有效輻射(PAR)、頂層(穗上第4葉)的PAR、穗位層(穗位葉)的PAR、冠層底部(距地面20 cm)的PAR, 按下式求得各層透光率[15]。

1.3.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

各小區(qū)測(cè)產(chǎn)面積為30 m2, 查各測(cè)產(chǎn)區(qū)有效穗數(shù), 人工脫粒后測(cè)鮮粒重和含水率, 并折算成含水量為14%的產(chǎn)量。分別取10穗風(fēng)干后考種, 查穗行數(shù)、行粒數(shù), 計(jì)算穗粒數(shù), 測(cè)定千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

使用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖表, SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析, LSD法檢驗(yàn)處理間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表1可知, 玉米有效穗數(shù)各處理間差異不顯著; 穗粒數(shù)各處理均隨密度增加而降低, 且均表現(xiàn)為KH>CK, 除2015年‘偉科702’D3(9×104株·hm-2)和2016年‘偉科702’D2(7.5×104株·hm-2)密度外, 均達(dá)到顯著水平; 千粒重變化規(guī)律除2015年‘農(nóng)華101’D2密度外, 其他均沒有達(dá)到顯著水平。各處理不同種植密度下實(shí)測(cè)產(chǎn)量均表現(xiàn)為D2>D3>D1(6×104株·hm-2); 不同處理間均表現(xiàn)為KH>CK, 且達(dá)顯著水平。其中KH‘農(nóng)華101’實(shí)測(cè)產(chǎn)量均大于KH‘偉科702’, 且與CK相比, ‘農(nóng)華101’增產(chǎn)幅度均大于‘偉科702’, 尤以D2密度下為甚, 達(dá)7.8%(2015年)和7.0%(2016年)。

春玉米產(chǎn)量的方差分析結(jié)果見表2。由表2可知, KH種植模式下品種間實(shí)測(cè)產(chǎn)量差異顯著(<0.05), CK種植模式下差異不顯著。這可能是在KH種植下, ‘農(nóng)華101’增產(chǎn)幅度較‘偉科702’高所致。種植密度和年限對(duì)KH種植模式和CK種植模式下實(shí)測(cè)產(chǎn)量均有極顯著影響(<0.01), 說明增加密度后產(chǎn)量變化較明顯。年限間差異是由于2年試驗(yàn)區(qū)氣象條件差異較大。從各因素交互作用的方差結(jié)果來看, 品種、種植密度和年份間任意兩個(gè)因素及3個(gè)因素之間KH和CK交互作用均不顯著。

2.2 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米葉面積指數(shù)

2.2.1 不同生育時(shí)期葉面積指數(shù)的變化

由表3可知, 各處理不同生育期葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為吐絲期>乳熟期>完熟期, 且均隨種植密度增加而增加。不同種植密度下吐絲期除2015年‘偉科702’D2外均表現(xiàn)為KHKH‘農(nóng)101’。

表1 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同年、同密度、相同品種下不同處理間差異達(dá)0.05顯著水平。The values are means ± S.D. Different letters show significant differences at 0.05 probability level between KH and CK treatments for the same variety at the same year and density.

表2 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米產(chǎn)量方差分析

春玉米葉面積指數(shù)的方差分析結(jié)果見表4。由表4可知, KH和CK種植模式下品種間、種植密度間及年份間各生育時(shí)期葉面積指數(shù)差異均達(dá)極顯著(<0.01)水平, 說明不同種植模式下隨密度增加葉面積指數(shù)均增加顯著, 且‘偉科702’葉面積指數(shù)均顯著大于‘農(nóng)華101’。從各因素交互作用的方差結(jié)果來看, 品種和種植密度間交互作用KH和CK各生育時(shí)期均不顯著; 品種和年份間交互作用KH吐絲期有顯著差異(<0.05), 說明吐絲期KH種植模式對(duì)不同品種的葉面積指數(shù)影響較大; 種植密度和年份間交互作用KH和CK各生育時(shí)期差異達(dá)極顯著(<0.01)水平, 說明種植密度和年份對(duì)葉面積指數(shù)影響要大于品種。品種、種植密度和年份3因素間交互作用KH和CK各生育時(shí)期均不顯著。

表3 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米葉面積指數(shù)

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同年、同密度、相同品種下不同處理間差異達(dá)0.05顯著水平。The values are means ± S.D. Different letters show significant differences at 0.05 probability level between KH and CK treatments for the same variety at the same year and density.

表4 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米葉面積指數(shù)方差分析

2.2.2 不同生育階段葉面積衰減率

由圖1可知, 葉面積衰減率不同生育階段隨種植密度增加而增加, 且各處理均表現(xiàn)為KH

圖1 2015年和2016年不同密度擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米葉面積衰減率的變化

D1: 6×104株·hm-2; D2: 7.5×104株·hm-2; D3: 9×104株·hm-2。不同小寫字母表示同年、同時(shí)期、同密度、同品種下不同處理間差異達(dá)0.05顯著水平。D1: 6×104plants·hm-2; D2: 7.5×104plants·hm-2; D3: 9×104plants·hm-2. Different letters show significant differences between KH and CK treatments for the same varieties at same year and growth stage with the same planting density at 0.05 probability level.

2.2.3 不同層位葉面積指數(shù)

由圖2可知, 各處理兩個(gè)時(shí)期不同層位葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為下部葉片>中部葉片>上部葉片。葉面積指數(shù)各處理吐絲期上部葉片和中部葉片總體表現(xiàn)為KH>CK, 下部葉片均表現(xiàn)為KHCK, 且多數(shù)達(dá)顯著水平, 其中尤以D2密度下中部葉片為甚, KH‘農(nóng)華101’較CK高12.6%(2015)和7.1%(2016), KH‘偉科702’較CK高14.0%(2015)和14.1%(2016)。兩時(shí)期各處理上部葉片總體表現(xiàn)為‘農(nóng)華101’>‘偉科702’; 中部葉片和下部葉片總體表現(xiàn)為‘農(nóng)華101’<‘偉科702’。‘農(nóng)華101’各層位葉面積指數(shù)分布較均勻, 而‘偉科702’下部葉片分布較多, 上部葉片分布較少, 影響上部葉片的光合作用。

2.3 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米莖葉夾角

由表5可知, 各處理不同層位莖葉夾角均表現(xiàn)為下部葉片>中部葉片>上部葉片, 且均隨種植密度增大而減小。莖葉夾角上部葉片均表現(xiàn)為KHCK, 但均沒有顯著差異?！r(nóng)華101’ 各層位莖葉夾角均小于‘偉科702’, 群體冠層光能利用條件更為合理。

2.4 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米葉向值

由表6可知, 各處理不同層位葉向值均表現(xiàn)為上部葉片>中部葉片>下部葉片, 且隨種植密度增大而增大。葉向值上部葉片均表現(xiàn)為KH>CK, 尤以D2密度為甚, KH‘農(nóng)華101’較CK高12.7%(2015年)和春玉米莖葉夾角和葉向值的方差分析結(jié)果見表7。KH和CK種植模式下品種和種植密度間各層位莖葉夾角和葉向值均達(dá)顯著或極顯著水平, 說明品種和種植密度能夠顯著影響春玉米莖葉夾角和葉向值, 因?yàn)椤r(nóng)華101’各層位莖葉夾角均小于‘偉科702’, 葉向值均大于‘偉科702’, 其株型更加緊湊、挺拔, KH種植模式下更有利于其生長發(fā)育。年份間KH和CK種植模式下各層位莖葉夾角均不顯著, 葉向值下部葉片不顯著, 中上部葉片顯著。說明莖葉夾角不受年份間的影響, 而葉向值中上部葉片受年份影響較大。從各因素交互作用的方差結(jié)果來看, 品種、種植密度和年份間任意2個(gè)因素及3個(gè)因素之間KH和CK種植模式下莖葉夾角交互作用均不顯著, 葉向值除種植密度和年份間交互作用顯著外, 其他均不顯著。13.3%(2016年), KH‘偉科702’較CK高12.5%(2015年)和12.8%(2016年)。中部葉片和下部葉片均表現(xiàn)為KH小于CK?！r(nóng)華101’各層位葉向值大部分大于‘偉科702’, 說明‘農(nóng)華101’株型更為緊湊, 更加適應(yīng)KH種植。

圖2 2015年和2016年擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米不同層位葉面積指數(shù)的變化

D1: 6×104株·hm-2; D2: 7.5×104株·hm-2; D3: 9×104株·hm-2。不同小寫字母表示同年、同時(shí)期、同密度、同品種、不同處理間差異達(dá)0.05顯著水平。D1: 6×104plants·hm-2; D2: 7.5×104plants·hm-2; D3: 9×104plants·hm-2. Different letters show significant differences between KH and CK treatments for the same varieties at same year and growth stage with the same planting density at 0.05 probability level.

2.5 擴(kuò)行縮株種植模式下春玉米冠層透光率

由表8可知, 各處理春玉米各層位透光率均表現(xiàn)為乳熟期>吐絲期, 且均隨種植密度增加而降低。各處理不同層位透光率均表現(xiàn)為頂層>穗位層>底層。兩時(shí)期各層位不同處理透光率均表現(xiàn)為KH>CK, 頂層和穗位層兩時(shí)期均達(dá)顯著水平, 尤以D2密度下吐絲期穗位層為甚, KH‘農(nóng)華101’較CK高5.1%(2015年)和5.0%(2016年), KH‘偉科702’較CK高5.0%(2015年)和4.9%(2016年)。兩時(shí)期不同種植密度各層位透光率KH‘農(nóng)華101’均大于KH‘偉科702’, 這有利于冠層下部葉片充分吸收光能。

春玉米冠層透光率的方差分析見表9。KH和CK種植模式下品種和種植密度間各層位冠層透光率均達(dá)顯著或極顯著水平, 說明品種和種植密度能夠顯著影響春玉米冠層透光率。年份間KH和CK種植模式下各層位冠層透光率均不顯著, 說明冠層透光率不受年份間影響。從各因素交互作用的方差結(jié)果來看, 品種、種植密度和年份間任意2個(gè)因素及3個(gè)因素之間KH和CK種植模式下冠層透光率交互作用均不顯著。

表5 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米莖葉夾角

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同年、同密度、相同品種下不同處理間差異達(dá)0.05顯著水平。The values are means ± S.D. Different letters show significant differences at 0.05 probability level between KH and CK treatments for the same variety at the same year and density.

表6 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米葉向值

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同年、同密度、相同品種下不同處理間差異達(dá)0.05顯著水平。The values are means ± S.D. Different letters show significant differences at 0.05 probability level between KH and CK treatments for the same variety at the same year and density.

表7 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米莖葉夾角、葉向值方差分析

表8 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米冠層透光率

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同年、同密度、相同品種下不同處理間差異達(dá)0.05顯著水平。The values are means ± S.D. Different letters show significant differences at 0.05 probability level between KH and CK treatments for the same variety at the same year and density.

表9 擴(kuò)行縮株(KH)和常規(guī)(CK)種植模式下春玉米冠層透光率方差分析

3 討論

合理的株行距配置可以較好地協(xié)調(diào)高密度條件下個(gè)體通風(fēng)受光條件[18], 能夠改善玉米對(duì)微氣象因子特別是光的利用, 進(jìn)而增加產(chǎn)量[20]。受地域及環(huán)境因素的影響, 關(guān)于株行距配置對(duì)玉米冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量影響的研究結(jié)果并不一致。楊克軍等[16]、楊吉順等[9]認(rèn)為, 適宜密度下采用寬窄行種植方式能夠改善群體冠層結(jié)構(gòu), 減少株間競爭、促進(jìn)個(gè)體生長發(fā)育、提高群體光合特性; 而萇建峰等[17]、楊利華等[18]認(rèn)為, 等行距處理提高了群體的整齊度, 冠層分布合理, 有利于產(chǎn)量的提高。葉面積指數(shù)是表征玉米光合生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)[21], 也是植物截獲光能的物質(zhì)載體[15], 其在冠層中的分布是反映作物冠層結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)。呂麗華等[22]認(rèn)為, 延長玉米葉片功能期, 使生育后期葉面積下降較緩慢, 在高密度下有利于提高玉米光能利用效率和籽粒產(chǎn)量。本研究中, 不同密度下KH種植模式生育后期葉面積指數(shù)均高于CK, 且乳熟期均達(dá)顯著水平, 以2016年D2密度下‘偉科702’差異最大, 達(dá)15.8%; 完熟期2015年達(dá)顯著水平, 以D2密度下‘偉科702’差異最大, 達(dá)29.8%, 2016年無顯著差異。KH種植模式不但生育后期葉面積指數(shù)較高, 其下降速度緩慢, 延長了葉面積指數(shù)的高值持續(xù)期, 增加了葉片光合有效時(shí)間, 不同種植密度下KH和CK乳熟期葉面積指數(shù)均較吐絲期下降, 但KH種植模式葉面積下降緩慢, 生育后期維持較高的葉面積是其增產(chǎn)的原因之一。

高產(chǎn)玉米應(yīng)具有高光效的冠層結(jié)構(gòu)。薛吉全等[23]研究發(fā)現(xiàn), 在較高密植條件下良好的冠層結(jié)構(gòu)接受的光能合理地分配到群體各葉層, 使中下部葉片處于較好的照光狀態(tài), 以維持較高水平群體內(nèi)透光率。而莖葉夾角和葉向值是玉米冠層結(jié)構(gòu)的主要參數(shù), 也是決定群體透光率和受光姿態(tài)的重要指標(biāo)[24]。本研究中, KH種植模式下上部葉片莖葉夾角較小, 葉向值較大, 而中部葉片和下部葉片莖葉夾角較大, 葉向值較小。KH種植模式改變了冠層結(jié)構(gòu), 使其上部葉片更加挺直, 有利于光線入射, 提高了群體冠層透光率, 使其各層位透光率均大于CK, 且頂層和穗位層均達(dá)顯著水平, 尤以D2密度下穗位層透光率差異最為明顯; 下部葉片更加平展, 能夠充分吸收入射的光能, 提升了葉片的光能利用效率, 減少漏光損失。這與王元東等[25]研究結(jié)論一致, 是KH種植模式增產(chǎn)的原因之一。

Eastin[26]提出每個(gè)玉米品種都應(yīng)該有不同的種植行距, 以期達(dá)到適宜的冠層結(jié)構(gòu)。本研究表明, KH種植模式下‘農(nóng)華101’整體表現(xiàn)優(yōu)于‘偉科702’, 其各層位葉面積分布較為均勻, 且葉面積和莖葉夾角均小于‘偉科702’, 株型更為緊湊, 其中7.5×104株·hm-2密度下冠層結(jié)構(gòu)更為合理, 產(chǎn)量最高。凌啟鴻[27]認(rèn)為, 玉米不同品種根系存在較大差異, 且對(duì)地上部有直接調(diào)控作用, 根系分布較深且多縱向時(shí), 葉角較小, 葉片趨于直立, 根系分布較淺且多橫向時(shí), 葉角較大, 葉片趨于披垂。KH‘農(nóng)華101’根系可能表現(xiàn)為橫向緊縮, 縱向延伸類型, 有利于吸收下層土壤肥水, 是致使產(chǎn)量增加的另一原因。綜上所述, 西遼河平原及其同類地區(qū), 要想實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)密植栽培生產(chǎn), 可選用‘農(nóng)華101’類型品種在7.5×104株·hm-2密度下進(jìn)行KH種植, 其合理的株行距配置及高效的冠層結(jié)構(gòu)有利于春玉米產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。

4 結(jié)論

KH種植模式對(duì)春玉米冠層結(jié)構(gòu)影響顯著, 且不同品種對(duì)冠層結(jié)構(gòu)響應(yīng)不同。玉米各生育期葉面積指數(shù)均KH>CK; 不同層位葉面積指數(shù)中上部葉片也均為KH>CK, 下部葉片吐絲期KH中部葉片>上部葉片, 其中上部葉片莖葉夾角大于CK, 中下部葉片莖葉夾角小于CK; 葉向值表現(xiàn)為上部葉片>中部葉片>下部葉片, 其中上部葉片葉向值大于CK, 中下部葉片葉向值小于CK。這種冠層分布不但上部葉片充分吸收光能, 也有利于光線入射到冠層底部, 使下部葉片接收較多光能, 利于產(chǎn)量增加, 且‘農(nóng)華101’各層位莖葉夾角均HKCK, 表明‘農(nóng)華101’品種株型更為緊湊, 密植條件下, 產(chǎn)量優(yōu)勢(shì)較為明顯。本試驗(yàn)結(jié)果也表明, KH種植模式下春玉米冠層透光率各層位均大于CK, 且穗位層差異最為明顯, 這也保證了下部葉片盡可能多的物質(zhì)生產(chǎn)。測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)表明, 不同種植密度下KH種植模式實(shí)測(cè)產(chǎn)量均大于CK, 在7.5×104株·hm-2密度下產(chǎn)量最高, KH模式下‘農(nóng)華101’實(shí)測(cè)產(chǎn)量均大于‘偉科702’, 且增產(chǎn)更為明顯。

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Effects of line-spacing expansion and row-spacing shrinkage on canopy structure and yield of spring corn*

HE Dongdong1, YANG Hengshan1,2**, ZHANG Yuqin1,2

(1. College of Agriculture, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028000, China; 2. Center for Engineering Research on Forage Crops, Inner Mongolia Autonomous Region, Tongliao 028000, China)

To explore the physiological and ecological mechanisms of expanding line-spacing and shrinking row-spacing for increasing planting density and yield of spring corn in Xiliaohe Plain, a study was conducted with two corn varieties (the compact density-enduring variety ‘Nonghua 101’ and the semi-compact variety ‘Weike 702’) with planting densities of 6×104plants·hm-2(D1), 7.5×104plants·hm-2(D2) and 9×104plants·hm-2(D3). Then the conventional cultivation was used as the control treatment (CK) with row-spacing of 60 cm and plant-spacing of 27.78 cm (D1), 22.22 cm (D2) and 18.52 cm (D3). The expanding line-spacing and the shrinking row-spacing mode of cultivation (KH) had row-spacing of 100 cm and plant-spacing of 16.67 cm (D1), 13.33 cm (D2) and 11.11 cm (D3). The leaf area index, stem leaf angle, leaf orientation value, light transmittance of corn canopy at spinning stage, milk-ripe stage and full ripe stage and component factors of yield were determined, and also leaf area attenuation rate was calculated. Then the effects of expanding line-spacing and shrinking row-spacing on spring corn yield and canopy structure were determined. The results showed that the yields of KH treatments were significantly higher than that of CK treatments, where the yield increased most obviously under D2 density. Leaf area index of KH was higher than that of CK at late growth stage, and reached the highest value at milk-ripe stage with the most obvious variation under D2 density. Stem leaf angle of the upper leaves was smaller and with higher leaf orientation value than those of the lower ones. Stem leaf angle of middle and lower leaves were larger but with smaller leaf orientation values than those of the upper ones for 2 varieties under KH treatments. The light transmittances of canopies were higher than those of CK for both varieties under KH plantation mode. For D1 density, light transmittances of canopies of ‘Weike 702’ was in the order of top layer > spike layer > bottom layer, except in 2015. Under the D2 and D3 densities, light transmittances of canopies of ‘Weike 702’ was in the order of spike layer > top layer > bottom layer. The differences were most obvious under D2 density, except in 2015. In conclusion, canopy structure of KH planting pattern was more reasonable under higher planting density resulting in higher yield. The responses of different varieties to KH planting pattern were different. Leaf area index and stem leaf angle of ‘Nonghua 101’ were lower than those of ‘Weike 702’. Leaf aspect and canopy transmittance were also higher than those of ‘Weike 702’. Measured yields of ‘Nonghua 101’ under different densities were higher than those of ‘Weike 702’, and the highest yield was under the 7.5×104plants·hm-2planting density. Moreover, yield increase of ‘Nonghua 101’ was more obvious than that of ‘Weike 702’.

Spring corn; Line-spacing expansion and row-spacing shrinkage; Canopy structure; Planting density; Yield

, E-mail: yanghengshan2003@aliyun.com

10.13930/j.cnki.cjea.170623

S513

A

1671-3990(2018)03-0397-12

楊恒山, 主要研究方向?yàn)橛衩赘弋a(chǎn)高效栽培。E-mail: yanghengshan2003@aliyun.com 何冬冬, 主要研究方向?yàn)橛衩赘弋a(chǎn)高效栽培。E-mail: 859555463@qq.com

Aug. 7, 2017; accepted Nov. 3, 2017

2017-08-07

2017-11-03

* The study was supported by the National Key Technologies R&D Program of China (2013BAD07B04) and the Research Innovation Project of the Inner Mongolia Autonomous Region Graduate Students (S20161013603).

* 國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD07B04)和內(nèi)蒙古自治區(qū)碩士研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(S20161013603)資助

何冬冬, 楊恒山, 張玉芹. 擴(kuò)行距、縮株距對(duì)春玉米冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 26(3): 397-408

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