密度對糧飼通用型玉米新品種鄭單901冠層結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量的影響

薛華政，谷利敏，夏來坤，穆心愿，劉 康，韓小花，唐保軍，周 波

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450002；2.漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 漯河 462000)

糧飼通用型玉米的生產(chǎn)既可獲得較高的玉米籽粒產(chǎn)量，又可獲得大量可供牲畜食用的玉米秸稈，可兼顧糧食與飼料，是解決我國糧食供需矛盾、實現(xiàn)糧飼有效供給、促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)改革的較好途徑[1-2]。玉米生產(chǎn)是群體條件下的生產(chǎn)，密度是影響玉米籽粒產(chǎn)量的重要因素之一，增密是目前玉米增產(chǎn)的關(guān)鍵措施[3-5]。前人研究表明，當(dāng)密度成等差級數(shù)增加時，穗粒數(shù)成等比級數(shù)下降，百粒質(zhì)量直線下降，密度與籽粒產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系[6-8]。關(guān)于普通玉米最適宜密度研究及密度對玉米生長發(fā)育、光合生理、產(chǎn)量等方面的研究很多，但針對糧飼通用型玉米最佳種植密度的研究較少。糧飼通用型玉米不同于普通玉米，需綜合分析籽粒產(chǎn)量和青貯產(chǎn)量，探索糧飼通用型玉米高產(chǎn)的適宜密度。鄭單901于2019年通過河南省審定(豫審玉20190045)，同時參加國家青貯玉米黃淮海夏播組品種區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗，其中，2018年區(qū)試第1年，綜合排名第3，較對照雅玉青貯8號增產(chǎn)12.27%，2019年參加第2年區(qū)試并同步進(jìn)行生產(chǎn)試驗，2020年有望通過青貯玉米審定。本試驗以鄭單901為試驗對象，通過綜合評價分析不同種植密度下株高整齊度、冠層特性、籽粒產(chǎn)量和青貯產(chǎn)量，尋求其最適栽培密度，為糧飼通用玉米新品種鄭單901的大田種植及推廣提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況及供試材料

試驗于2018年在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技試驗示范基地(原陽)進(jìn)行。試驗地土壤為潮土，地勢平坦，排灌方便，肥力均勻一致，前茬作物為冬小麥。供試玉米品種為河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所選育的糧飼通用型玉米新品種鄭單901。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置5個種植密度，即4.5萬、6.0萬、7.5萬、9.0萬、10.5萬株/hm2，等行距種植，行距為60 cm，小區(qū)面積為120 m2，每個處理重復(fù)3次。按高產(chǎn)田進(jìn)行田間管理，于2018年6月19日播種，9月10日(乳熟期)收獲測定青貯鮮質(zhì)量、青貯干質(zhì)量和植株含水率，9月30日(生理成熟期)收獲代表性果穗并進(jìn)行考種。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 株高、穗位高及其整齊度 在乳熟期測定所有處理玉米的株高、穗位高，并計算整齊度(Uniformity，U)。

1.3.2 群體冠層特性及半球灰度成像 每小區(qū)選取有代表性的測量點，在乳熟期采用CI-110型植物冠層數(shù)字圖像分析儀測定穗位層和底層(地上20 cm處)的透光率、葉面積指數(shù)和葉傾角，并拍攝穗位層和底層的半球灰度圖像。

1.3.3 青貯產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量 于乳熟期每小區(qū)選取代表性植株25株，從近地面20 cm處砍斷稱取植株鮮質(zhì)量，換算成青貯鮮質(zhì)量；隨后放入105 ℃烘箱內(nèi)殺青30 min，85 ℃烘干后稱干質(zhì)量，換算成青貯干質(zhì)量，并計算植株含水率。

于玉米生理成熟期，收獲小區(qū)中間5 m雙行果穗，根據(jù)質(zhì)量均值法取有代表性的果穗10個進(jìn)行室內(nèi)考種，考察穗長、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量等產(chǎn)量性狀，5 m雙行全部果穗晾干、脫粒、稱質(zhì)量，按14.0%含水量換算成籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2007處理數(shù)據(jù)，用SAS 9.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對鄭單901株高、穗位高及其整齊度的影響

種植密度顯著影響鄭單901的株高、穗位高及其整齊度(表1)。5個種植密度下，穗位高為114.4～130.8 cm，株高為264.8～273.6 cm，穗位高和株高隨種植密度增加先增加后降低，均在9.0萬株/hm2時最高。種植密度從4.5萬株/hm2增加到9.0萬株/hm2，穗位高和株高分別增加14.3%和3.3%，說明種植密度對穗位高的影響大于株高，除7.5萬、10.5萬株/hm2密度下穗位高差異不顯著外，其他密度處理間穗位高均存在極顯著差異；9.0萬株/hm2密度下株高最高(273.6 cm)，4.5萬株/hm2密度下株高最低(264.8 cm)，其他3個密度處理間株高無顯著差異。

玉米整齊度是玉米群體內(nèi)個體間的數(shù)量差異。隨種植密度增加，鄭單901穗位高整齊度和株高整齊度呈先增加后降低的趨勢，均在7.5萬株/hm2密度下最高。穗位高整齊度在4.5萬株/hm2密度下最低，株高整齊度在10.5萬株/hm2密度下最低。

表1 種植密度對鄭單901株高、穗位高及其整齊度的影響

注：同列不同大、小寫字母分別表示在0.01、0.05水平上差異極顯著、顯著,下同。

Note:The different uppercase,lowercase letters in a column mean significant differences at 0.01,0.05 levels,respectively.The same below.

2.2 種植密度對鄭單901群體葉面積指數(shù)的影響

種植密度顯著影響鄭單901的群體葉面積指數(shù)(圖1—3)。從圖1可知，隨種植密度增加，穗位層和底層葉面積指數(shù)均呈顯著增加趨勢。與4.5萬株/hm2密度下相比，6.0萬、7.5萬、9.0萬、10.5萬株/hm2密度下群體底層葉面積指數(shù)分別增加15.5%、28.1%、39.5%、68.0%，穗位層葉面積指數(shù)分別增加13.5%、30.6%、50.2%、70.2%。在本試驗條件下，種植密度每增加1.5萬株/hm2，穗位層葉面積指數(shù)和底層葉面積指數(shù)分別增加0.18～0.27和0.14～0.35。從半球灰度圖像(圖2—3)也可以看出，隨種植密度增加，葉片覆蓋度越大。

不同大、小寫字母分別表示在0.01、0.05水平上差異極顯著、顯著，下同

2.3 種植密度對鄭單901冠層透光率的影響

隨種植密度增加，鄭單901冠層透光率呈直線下降趨勢(圖4)。不同種植密度下，鄭單901群體穗位層和底層透光率分別為18.8%～31.5%和20.6%～35.5%。與4.5萬株/hm2密度下相比，6.0萬、7.5萬、9.0萬、10.5萬株/hm2密度下群體底層透光率分別降低11.6%、19.2%、31.6%、41.9%，穗位層透光率分別降低10.0%、18.4%、27.5%、40.2%。種植密度每增加1.5萬株/hm2，群體底層和穗位層透光率分別下降2.7%～4.1%和2.7%～4.0%。半球灰度圖像(圖2—3)也顯示，隨種植密度增加，光輻射透過冠層的比例越來越小。

1、2、3、4、5分別表示種植密度為4.5萬、6.0萬、7.5萬、9.0萬、10.5萬株/hm2

A、B、C、D、E分別表示種植密度為4.5萬、6.0萬、7.5萬、9.0萬、10.5萬株/hm2

圖4 種植密度對鄭單901冠層透光率的影響

2.4 種植密度對鄭單901葉傾角的影響

葉傾角是葉片與水平面的夾角，葉傾角大，葉片上沖。種植密度顯著影響鄭單901的葉傾角(圖5)。由圖5可見，隨著種植密度增加，葉傾角呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。種植密度每增加1.5萬株/hm2，底層和穗位層群體葉傾角分別增加3.1°～7.0°和6.1°～11.0°。

2.5 種植密度對鄭單901籽粒產(chǎn)量和青貯產(chǎn)量的影響

由表2可見，隨種植密度增加，鄭單901穗長極顯著降低，空稈率、禿尖長、穗數(shù)極顯著增加，穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量顯著降低。其中，與4.5萬株/hm2密度下相比，6.0萬、7.5萬、9.0萬、10.5萬株/hm2密度下穗粒數(shù)分別降低8.3%、14.5%、25.1%、30.4%，百粒質(zhì)量分別降低4.6%、11.3%、16.9%、32.0%。4.5萬—9.0萬株/hm2密度處理，穗粒數(shù)降幅高于百粒質(zhì)量，但9.0萬—10.5萬株/hm2密度處理，百粒質(zhì)量降幅高于穗粒數(shù)。隨種植密度增加，乳熟期植株含水率呈下降趨勢，4.5萬株/hm2密度處理植株含水率顯著高于其他處理；10.5萬株/hm2密度處理植株含水率顯著低于4.5萬、6.0萬株/hm2處理；6.0萬、7.5萬、9.0萬株/hm2密度處理植株含水率無顯著差異。

圖5 種植密度對鄭單901群體葉傾角的影響

表2 種植密度對鄭單901穗部性狀、產(chǎn)量構(gòu)成和乳熟期植株含水率的影響

由圖6可見，鄭單901籽粒產(chǎn)量、青貯干質(zhì)量、青貯鮮質(zhì)量分別為8.6～10.6、15.3～20.3、34.6～47.9 t/hm2，均隨種植密度增加表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢。籽粒產(chǎn)量在7.5萬株/hm2密度下最高，在4.5萬株/hm2密度下最低；青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量均在9.0萬株/hm2密度下最高，在4.5萬株/hm2密度下最低。種植密度在4.5萬～7.5萬株/hm2時，每增加1.5萬株/hm2，籽粒產(chǎn)量平均增加1.0 t/hm2，超過7.5萬株/hm2后，每增加1.5萬株/hm2,籽粒產(chǎn)量降低0.9 t/hm2。種植密度在4.5萬～9.0萬株/hm2時，密度每增加1.5萬株/hm2，青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量分別增加1.5 t/hm2和2.2 t/hm2；超過9.0萬株/hm2后，每增加1.5萬株/hm2，青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量分別降低1.0 t/hm2和4.3 t/hm2。

圖6 種植密度對鄭單901籽粒產(chǎn)量、青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量的影響

2.6 鄭單901株高整齊度與籽粒產(chǎn)量、青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量的關(guān)系

株高整齊度與玉米個體生產(chǎn)力和群體產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)[9-10]。本試驗條件下，隨種植密度增加，株高整齊度、穗位高整齊度、籽粒產(chǎn)量和青貯產(chǎn)量均表現(xiàn)為先增加再降低的趨勢。從圖7可以看出，株高整齊度與籽粒產(chǎn)量、青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量均呈開口向上的二次拋物線相關(guān)關(guān)系，但其相關(guān)關(guān)系未達(dá)到顯著水平。

圖7 鄭單901株高整齊度與籽粒產(chǎn)量、青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量的關(guān)系

3 結(jié)論與討論

密度顯著影響作物的生長發(fā)育。前人研究表明，在一定范圍內(nèi)隨密度增加，玉米株高和穗位高增加，但對穗位高的影響大于對株高的影響，且存在品種間差異[11]。袁繼超等[12]研究表明，玉米株高、穗位高與密度表現(xiàn)為二次曲線關(guān)系。ZHANG等[13]報道，在7.5萬～16.5萬株/hm2范圍內(nèi)增加密度降低玉米株高。本試驗條件下，隨密度增加，鄭單901穗位高呈顯著增加趨勢，但種植密度超過9.0萬株/hm2時，株高降低，與前人研究結(jié)果一致。

前人研究表明，隨密度增加，玉米穗長變短[14-16]，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量降低[15]，密度與產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系[17-18]。本試驗中，種植密度從4.5萬株/hm2提高到9.0萬株/hm2時，穗粒數(shù)降幅大于百粒質(zhì)量降幅，但從9.0萬株/hm2提高到10.5萬株/hm2時，百粒質(zhì)量降幅高于穗粒數(shù)降幅，這可能是由于密度過高造成冠層郁閉嚴(yán)重，通風(fēng)透光情況差，生育后期葉面積衰減速度加快，灌漿不足導(dǎo)致粒質(zhì)量降低。

關(guān)于種植密度對群體冠層特性的影響研究主要集中在普通玉米上[19-22]，對糧飼通用型玉米冠層特性的影響研究較少。呂麗華等[22]研究表明，隨密度增加，玉米冠層內(nèi)葉面積指數(shù)增加，但光合面積持續(xù)時間降低，透光率、葉夾角、葉綠素相對含量和凈光合速率降低。本研究中，較高的種植密度造成鄭單901群體內(nèi)光分布不合理，導(dǎo)致光合性能降低，穗粒數(shù)和粒質(zhì)量降低，產(chǎn)量下降，與呂麗華等[22]的研究結(jié)果一致。

種植密度對飼用玉米和糧飼通用型玉米的影響與普通玉米類似，也表現(xiàn)為秸稈產(chǎn)量隨密度增加呈先增加后降低的拋物線趨勢，且秸稈產(chǎn)量存在品種間差異[23]。趙勇[24]研究表明，種植密度從6.75萬株/hm2增加到12.75萬株/hm2，糧飼兼用型玉米全株鮮質(zhì)量和果穗干質(zhì)量呈先增加后降低趨勢，但全株干物質(zhì)產(chǎn)量逐漸提高。本試驗條件下，鄭單901籽粒產(chǎn)量隨密度增加均表現(xiàn)為先增加后降低趨勢，在密度為7.5萬株/hm2時達(dá)到峰值。路海東等[23]報道稱，飼用玉米品種科多8號的高產(chǎn)栽培密度在6.75萬株/hm2左右，糧飼通用型玉米品種陜單310的高產(chǎn)栽培密度在6.30萬株/hm2左右。本研究中，鄭單901的高產(chǎn)栽培密度為7.5萬株/hm2，高于同類型品種陜單310。2019年度試驗小區(qū)內(nèi)均未出現(xiàn)植株倒伏倒折情況，7.5萬株/hm2高產(chǎn)栽培密度尚需進(jìn)一步進(jìn)行大田檢驗。翟廣謙等[10]研究表明，在相同密度條件下，株高整齊度與玉米群體產(chǎn)量呈極顯著線性正相關(guān)關(guān)系。但隨種植密度提高，玉米群體整齊度下降[25]。在不同密度條件(一定范圍內(nèi))下，密度越大，產(chǎn)量越高，整齊度對產(chǎn)量的影響越明顯[26]。本試驗條件下，株高整齊度與籽粒產(chǎn)量、青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量均呈開口向上的二次拋物線相關(guān)關(guān)系，當(dāng)株高整齊度高于拋物線拐點時，株高整齊度與籽粒產(chǎn)量、青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系?？赡苁且驗閿?shù)據(jù)量有限，雖然株高整齊度與籽粒產(chǎn)量、青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量的二次拋物線的R2分別達(dá)到0.904、0.710、0.461，但并未達(dá)到顯著水平。

綜上所述，隨著種植密度增加，糧飼通用型玉米新品種鄭單901的株高和穗位高先增加后降低，冠層葉面積指數(shù)和葉傾角顯著增加，透光率顯著下降，穗長變短，禿尖長增加，穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量顯著降低，籽粒產(chǎn)量和乳熟期青貯產(chǎn)量呈先升高后降低趨勢。在本試驗條件下，種植密度為7.5萬株/hm2可獲得最高的籽粒產(chǎn)量，種植密度為9.0萬株/hm2時，可獲得最高的青貯干質(zhì)量和青貯鮮質(zhì)量。