種植密度對鮮食糯玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

汪波 魏亞鳳 李波 薛亞光 劉建

摘要：鮮食糯玉米由于其生產(chǎn)力和營養(yǎng)特性，越來越受到重視，生產(chǎn)上一直以明確不同種植密度下的產(chǎn)量效益及產(chǎn)量構(gòu)成作為研究重點。通過對單株葉面積、穗部性狀、根冠比、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的比較分析，擬闡明種植密度對產(chǎn)量及產(chǎn)量形成的影響，并確定適宜的種植密度。研究結(jié)果表明，密度對蘇玉糯1號產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成影響顯著，種植密度為8.1萬株/hm2時鮮穗產(chǎn)量最高，而鮮粒產(chǎn)量的最高值出現(xiàn)在7.2萬株/hm2種植密度下，單株鮮干物質(zhì)量、葉綠素含量（SPAD值）、葉面積及單株產(chǎn)量隨著種植密度的增加表現(xiàn)為降低的趨勢，就群體而言則表現(xiàn)為先升后降的趨勢。

關(guān)鍵詞：糯玉米;密度;產(chǎn)量;產(chǎn)量構(gòu)成;生育時期;穗部性狀

中圖分類號：S513.04 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0091-05

收稿日期：2019-07-03

基金項目：南通市循環(huán)農(nóng)業(yè)重點實驗室項目（編號：CP12015003）。

作者簡介：汪波（1984—），男，山東汶上人，碩士，助理研究員，主要從事作物栽培研究。E-mail：383409352@qq.com。

通信作者：劉建，研究員，主要從事作物生理生態(tài)研究。E-mail：ntliuj@sina.com。近年來，隨著人們生活水平的提高，保健食品越來越受到人們的重視，而鮮食糯玉米作為其中一種，其含糖量為7%～9%，干物質(zhì)全量達33%～38%，賴氨酸含量比普通玉米高16%～74%，比甜玉米具有更豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和更好的適口性，且籽粒黏軟清香，皮薄無渣，內(nèi)容物多，易于消化吸收，所以社會需求量越來越大[1]。近年來鮮食玉米種植越來越多，在延長鮮食玉米上市期、改善大棚種植結(jié)構(gòu)及優(yōu)化設(shè)施土壤方面越來越受到人們的重視[2]。多年來，圍繞種植密度問題開展了大量的研究，玉米種植密度的不斷增加是農(nóng)業(yè)科學技術(shù)進步的綜合體現(xiàn)，須指導當?shù)胤N植戶依據(jù)具體情況確定適宜的種植密度，保證玉米大面積的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。前人關(guān)于普通玉米產(chǎn)量和種植密度之間關(guān)系的研究比較多[3-4]，而關(guān)于鮮食糯玉米種植密度和產(chǎn)量之間關(guān)系的系統(tǒng)研究較少。因此明確合理的種植密度對于鮮食糯玉米的生產(chǎn)利用至關(guān)重要。

本試驗通過設(shè)置不同的種植密度，研究鮮食玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成，特別是單株葉面積、穗位葉葉綠素相對含量、株高、根冠比等隨種植密度的變化趨勢，以闡明不同種植密度對鮮食玉米產(chǎn)量形成的影響，為確定研究地區(qū)合理的種植密度提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1材料

供試品種為江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所選育的國審糯玉米品種蘇玉糯1號。

1.2方法

試驗設(shè)7個密度處理，分別為4.5萬株/hm2（A）、5.4萬株/hm2（B）、6.3萬株/hm2（C）、7.2萬株/hm2（D）、8.1萬株/hm2（E）、9.0萬株/hm2（F）、9.9萬株/hm2（G）。試驗采用單因素隨機區(qū)組排列，3次重復，小區(qū)面積為6.0 m×5.5 m。

1.3田間管理

試驗于2011年在江蘇省如皋市江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所試驗田進行，7月22日播種，7月24日出苗，8月22日拔節(jié)，9月15日抽雄。試驗田按照中低產(chǎn)田進行管理，每667 m2施純N 10 kg、P2O5 6 kg、K2O 6 kg，分別于苗期、拔節(jié)期及大喇叭口期進行施肥，其中苗期和拔節(jié)期施用復合肥，均占總氮施用量的30%，而P、K施用量占苗期和拔節(jié)期施入量的50%;大喇叭口期施用尿素，施用量占總氮肥施用量的40%。

1.4調(diào)查測定項目及方法

田間調(diào)查生長勢，比較不同種植密度對鮮食玉米葉綠素含量（SPAD值）、株高、葉面積、單株地上鮮物質(zhì)量和干物質(zhì)量、穗部形態(tài)（穗粗、穗行數(shù)、穗長、禿尖長）、小區(qū)鮮穗產(chǎn)量等的影響。

1.5試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

采用DPS軟件、Excel對數(shù)據(jù)進行分析處理，采用Sigmplot10.0軟件制圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植密度對產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從表1可以看出，種植密度影響產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成。隨著種植密度的提高，單位面積穗數(shù)及空稈率呈現(xiàn)升高趨勢，雙穗率、百粒鮮質(zhì)量和穗粒數(shù)則表現(xiàn)為降低的趨勢，而鮮穗產(chǎn)量、鮮粒產(chǎn)量表現(xiàn)為先升高后降低趨勢，鮮穗產(chǎn)量的最大值出現(xiàn)在E處理（8.1萬株/hm2）下，而鮮粒產(chǎn)量最大值出現(xiàn)在D處理（7.2萬株/hm2）下。表明種植密度影響成穗率、穗粒數(shù)和百粒鮮質(zhì)量等，最終導致不同種植密度下的群體產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成存在差異。

注：同列數(shù)值后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。表2至表5同。

2.2不同種植密度對穗位葉葉綠素相對含量和單株葉面積的影響

2.2.1對穗位葉SPAD值的影響由圖1可以看出，隨種植密度的增加，SPAD值降低，不同處理間差異明顯。不同種植密度下的鮮食糯玉米抽雄后，穗位葉SPAD值表現(xiàn)不同的變化趨勢，A和B種植密度下SPAD值表現(xiàn)趨勢相似，即抽雄至乳熟期一直表現(xiàn)為上升的趨勢;C、F、G處理下則表現(xiàn)為抽雄后先下降后升高的趨勢;D、E處理下則表現(xiàn)為降—升—降的趨勢。葉片SPAD值是反映葉片生理活性變化的重要指標之一，與葉片光合機能的大小密切相關(guān)。同一時期葉片SPAD值隨種植密度增加而降低，加速了葉片衰老。

2.2.2對單株葉面積的影響由圖2可以看出，單株葉面積隨著生育期的進行，總體呈現(xiàn)拋物線變化趨勢，即先升高后降低，其中抽雄期單株葉面積達到最大值。單株葉面積隨著種植密度的提高表現(xiàn)為降低的趨勢，即A種植密度下單株葉面積最大，而G處理下單株葉面積最小。表明低密度有利于單株葉片生長，而高密度下，由于光照和養(yǎng)分受到限制，不利于單株葉片生長。抽雄期植株生理活性達到高峰，葉面積擴大，而進入籽粒發(fā)育階段，植株調(diào)動體內(nèi)合成物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運，加快了植株整體的衰老，部分葉片率先死亡，導致抽雄后葉面積下降。

2.3不同種植密度對單株地上鮮干物質(zhì)量的影響

2.3.1對單株地上鮮物質(zhì)量的影響由圖3可以看出，同一生育期內(nèi)單株地上鮮質(zhì)量總體隨著種植密度的提高而降低，種植密度越大，單株地上鮮物質(zhì)量越低;不同生育期內(nèi)單株地上鮮物質(zhì)量從拔節(jié)期開始，隨著生育期的進行逐漸增大，至抽雄期達到最大值，而后降低。表明單株地上鮮物質(zhì)量受種植密度的影響，低種植密度下單株地上鮮物質(zhì)量高于高種植密度下，由于抽雄期是植株進入生殖生長的關(guān)鍵時期，植株生理活性最強，因此單株地上鮮物質(zhì)量最高，而后進入籽粒的灌漿階段，植株開始衰老，因而單株地上鮮物質(zhì)量降低。

2.3.2對單株地上干物質(zhì)量的變化由圖4可以看出，單株地上干物質(zhì)量隨著生育期的進行，呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。不同種植密度下單株地上干物質(zhì)量隨著種植密度的提高而降低，A處理下單株地上干物質(zhì)量最高，G處理下單株地上干物質(zhì)量最小。表明單株地上干物質(zhì)量全生育期總體呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，低種植密度有利于單株地上干物質(zhì)量的積累，而高種植密度阻礙單株地上干物質(zhì)量積累。

2.4不同種植密度對穗部性狀的影響

由表2可以看出，隨著種植密度的提高，穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)及穗粒數(shù)總體呈現(xiàn)下降的趨勢，而禿長則表現(xiàn)為升高的趨勢。表明種植密度影響了穗部性狀的形成，低種植密度有利于穗部的發(fā)育，而高種植密度下穗部發(fā)育受到抑制。

2.5不同種植密度對植株性狀的影響

2.5.1對莖稈節(jié)間形態(tài)的影響由表3可以看出，第2、4節(jié)間長度隨著種植密度提高總體呈現(xiàn)上升的趨勢，第6節(jié)間長度則表現(xiàn)為先降低后升高再降低再升高趨勢;節(jié)間直徑則表現(xiàn)為第2、4、6節(jié)間直徑隨著種植密度增大呈下降趨勢。表明節(jié)間長度和節(jié)間直徑受種植密度的影響表現(xiàn)為相反的趨勢，即隨種植密度增大節(jié)間長度總體增大，節(jié)間直徑總體變小。

2.5.2對株高、穗位高及穗位高/株高的影響由表4可以看出，隨著種植密度增大，株高、穗位高和穗位高/株高總體表現(xiàn)為上升的趨勢。表明種植密度影響了株高、穗位高及穗位高/株高，種植越密較大時，植株為爭取獲得更多的光照，促使株高、穗位高及穗位高/株高提高。

2.6不同種植密度對成熟期單株根冠比的影響

由表5可以看出，單株根質(zhì)量、冠質(zhì)量及總干質(zhì)量隨著種植密度的增大表現(xiàn)為降低的趨勢，而根冠比及根質(zhì)量/總干質(zhì)量表現(xiàn)為隨種植密度提高，呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。表明種植密度影響了根系分布和地上干物質(zhì)量，隨種植密度升高，根質(zhì)量和冠質(zhì)量表現(xiàn)為降低的趨勢。相對冠質(zhì)量，在A～D種植密度范圍內(nèi)，根質(zhì)量下降的幅度大于冠質(zhì)量，因而根冠比表現(xiàn)為降低的趨勢，而在D～G種植密度范圍內(nèi)，根質(zhì)量下降的幅度小于冠質(zhì)量下降的幅度，因而根冠比表現(xiàn)為上升的趨勢。低種植密度下養(yǎng)分供應充足，根系吸收的養(yǎng)分能夠滿足地上部分生長發(fā)育的需要，根系隨著種植密度的增大，受到的抑制作用較為明顯;而在高種植密度下，由于養(yǎng)分供應緊張，地上部分生長受到限制，為提高養(yǎng)分吸收能力，促進根系的發(fā)育，根質(zhì)量下降幅度小于冠質(zhì)量。表5不同種植密度對根冠生長的影響

2.7鮮穗產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量與種植密度的線性關(guān)系

由圖5可以看出，鮮穗產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量隨種植密度增加呈現(xiàn)拋物線變化趨勢，即開始升高，達到最大值后又降低。鮮穗產(chǎn)量的最大值出現(xiàn)在 80 000株/hm2種植密度下，籽粒產(chǎn)量的最大值出現(xiàn)在 75 000株/hm2種植密度下，表明相對于鮮穗產(chǎn)量，籽粒產(chǎn)量隨著種植密度增加變化更劇烈，更容易受種植密度的影響。

3討論

作物生產(chǎn)是一個協(xié)調(diào)環(huán)境與作物關(guān)系的過程，即必須運籌作物及環(huán)境中的光、水、氣和營養(yǎng)等[5-7]。

因此，要獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，就必須使個體、群體和環(huán)境相協(xié)調(diào)，以達到最優(yōu)化。玉米合理密植的原則在于有效利用光能、充分利用地力，保證個體的正常發(fā)育、群體得到最大的發(fā)展，使單位面積上的穗數(shù)、粒數(shù)和粒質(zhì)量得到統(tǒng)一，從而獲得高產(chǎn)。單位面積內(nèi)單株產(chǎn)量與株數(shù)決定玉米產(chǎn)量，因此研究單株產(chǎn)量及群體產(chǎn)量，有助于明確適宜的種植密度。

本研究結(jié)果表明，就單株而言，低種植密度下，田間光照和養(yǎng)分供應充足，植株單株生長發(fā)育良好，根系養(yǎng)分供應充足，因此植株葉片葉綠素含量高，光合生產(chǎn)原料豐富，葉片生理活性強，衰老緩慢，籽粒灌漿期長，單株鮮物質(zhì)量和干物質(zhì)量較高，穗部發(fā)育良好，成穗率高，有利于雙穗的形成，同時籽粒發(fā)育良好，單株穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量較高;高種植密度下，葉片郁閉以致養(yǎng)分供應不足，植株單株鮮干物質(zhì)量較少，地下根系發(fā)育受到抑制，地上葉片養(yǎng)分和光照供應不足，生理活性受到抑制，光合持續(xù)期變短，衰老加快，導致籽粒灌漿時間變短，植株通過促進根系生長來獲得更多的養(yǎng)分，為競爭光照而促進莖稈的伸長，由于品種的遺傳特性，節(jié)間數(shù)已定，通過節(jié)間變長，莖粗變細，株高和穗位高同步提高，造成灌漿過程變長，影響籽粒灌漿，造成了籽粒發(fā)育受到抑制，空稈率提高，雙穗率降低，成穗率下降，籽粒灌漿不充分，最終導致穗粒數(shù)和百粒鮮質(zhì)量降低，這與段留生等的研究結(jié)果[8]一致，即植株根、莖、葉等器官為爭奪外界環(huán)境有限的光照、水分、營養(yǎng)等因子，協(xié)調(diào)源庫關(guān)系，最終導致單株生長差異。

就群體而言，在一定的范圍內(nèi)，低種植密度下雖然單株穗粒數(shù)和百粒鮮質(zhì)量較高，但是單位面積上的株數(shù)少，穗數(shù)相對低，最終產(chǎn)量水平不高;而高種植密度下，單位面積的植株數(shù)量大，但是單株穗粒數(shù)和百粒鮮質(zhì)量有所下降，穗數(shù)能彌補穗粒數(shù)和百粒鮮質(zhì)量下降的影響，因而最終產(chǎn)量較高;但是當超過一定的密度范圍，由于種植過密嚴重影響了田間的通風和透光，高種植密度條件下冠層結(jié)構(gòu)不合理，造成生育后期葉片提早衰老[9]，隨著種植密度增加，產(chǎn)量下降，玉米成粒率降低，敗育率增加，穗粒數(shù)減少，根系生長發(fā)育較地上部受到的抑制大，導致單位根質(zhì)量對地上部的載荷量增大[10]。種植密度增加導致籽粒敗育數(shù)增加，玉米群體內(nèi)部個體矛盾加劇，個體所承受的壓力增大，進而影響玉米的穗分化，單個果穗小花發(fā)育數(shù)逐漸減少，植株的供應能力也逐漸減小，由于植株供應能力的減小幅度大于小花發(fā)育數(shù)的減小幅度，因此籽粒敗育數(shù)增多，單株玉米產(chǎn)量下降，單株玉米產(chǎn)量與種植密度呈負相關(guān)[6]。

種植密度對冠層結(jié)構(gòu)和功能的影響要大于其他栽培措施，合理的種植密度對鮮食玉米產(chǎn)量增加具有重要意義，是獲得高鮮果穗產(chǎn)量的前提條件，因此，必須充分合理利用田間養(yǎng)分、水分和光照。在單穗粒質(zhì)量穩(wěn)定或稍有減小的前提下，逐步增加種植密度是今后超高產(chǎn)栽培的發(fā)展趨勢，其中建立高光效的光合生產(chǎn)體系是獲取高產(chǎn)的核心。

4結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，夏種糯玉米8.1萬株/hm2時鮮穗產(chǎn)量最高，而鮮粒產(chǎn)量的最高值出現(xiàn)在 7.2萬株/hm2 種植密度下。群體鮮穗產(chǎn)量隨種植密度的增加呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，說明適當增加種植密度能提高玉米鮮果穗產(chǎn)量，但超過一定限度后，繼續(xù)增加密度，則出現(xiàn)群體內(nèi)光截獲率加大，植株間相互遮陰，田間郁閉，透光條件變差，導致中下部葉層的光照條件下降，葉片早衰，根質(zhì)量變小，籽粒灌漿期變短，株高、穗位高、節(jié)間長度變大，節(jié)間粗度變細，籽粒灌漿路徑變長，最終導致產(chǎn)量下降。

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