種植密度對不同玉米品種籽粒灌漿特性的影響

徐麗娜，閆艷，梅沛沛，陳士林，王小龍

（河南科技學(xué)院生命科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

黃淮海平原是我國玉米重點(diǎn)主產(chǎn)區(qū)之一，年總產(chǎn)量4 500×104t以上，占全國40%左右［1］，因此提高該地區(qū)產(chǎn)量對發(fā)展我國玉米生產(chǎn)具有重要作用。

玉米產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重三要素構(gòu)成。三因素的變化受諸如品種、栽培措施、生態(tài)環(huán)境等多種因素影響，其中種植密度對產(chǎn)量影響較大；依靠種植密度的增加達(dá)到高產(chǎn)已得到廣泛認(rèn)可［2-5］。在穗數(shù)、穗粒數(shù)一定的條件下，粒重對玉米產(chǎn)量有著至關(guān)重要的作用［6，7］。玉米粒重與籽粒灌漿特性相關(guān)性較大，灌漿速率的高低以及灌漿持續(xù)期的長短決定了最終籽粒產(chǎn)量［8］。研究證明，種植密度對灌漿特性有顯著影響［9，10］。灌漿特性是玉米生長后期影響產(chǎn)量的主要因素，不同種植密度下的灌漿特性和變化一直是我國玉米產(chǎn)量形成研究的熱點(diǎn)［11，12］。因此，系統(tǒng)研究不同種植密度條件下玉米籽粒灌漿的變化規(guī)律，對提高玉米產(chǎn)量和適宜密度的選擇與應(yīng)用具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)踐價值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與材料

試驗(yàn)于2017—2018年6月份在河南科技學(xué)院東區(qū)喬榭試驗(yàn)田（北緯35°16′54.92″，東經(jīng)113°56′51.67″，海拔270～430 m）進(jìn)行。該地年均降水量656.3 mm。試驗(yàn)地屬石灰型褐土，土體深厚，土壤質(zhì)地適中，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量15.70 g／kg、堿解氮55.87 mg／kg、速效磷8.24 mg／kg、速效鉀185.41 mg／kg、全氮0.09%，pH值7.6。前茬作物冬小麥，秸稈直接還田。

供試玉米品種：橋玉8號、先玉335和鄭單958。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。試驗(yàn)設(shè)3個處理，即每公頃密度52 500株（D1）、67 500株（D2）和82 500株（D3）。小區(qū)長6 m，寬8 m，面積48 m2。機(jī)器開溝，人工點(diǎn)播，60 cm等行距種植，株距分別為31.7、24.7、20.2 cm，每小區(qū)種植13行。

播前翻耕，氮磷鉀肥作底肥施入，施肥量分別為：120、105、120 kg／hm2，大喇叭口期追施1次氮肥（尿素）60 kg／hm2。灌水除草以及病蟲害防治與一般大田一致。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 籽粒灌漿特性 吐絲期選長勢一致植株，將同一天授粉的果穗掛牌，標(biāo)記日期。自授粉后10 d開始，每處理取3個標(biāo)記果穗，每6 d取樣1次，直至收獲。將所取果穗縱向取樣，隨機(jī)數(shù)取50粒，迅速測定其鮮重；用排水法測量體積；105℃殺青30 min后，80℃烘至恒重，稱干重。

1.3.2 籽粒灌漿速率 100粒籽粒灌漿速率（g／d）＝（后一次取樣籽粒干重-前一次取樣籽粒干重）／兩次取樣相隔天數(shù)。

1.3.3 產(chǎn)量測定 每小區(qū)收獲玉米5行各4 m調(diào)查空稈率，稱所有果穗總鮮重，按平均鮮穗重從所收果穗中選取10穗，考查穗部性狀和折算實(shí)際產(chǎn)量（按14%含水率折算）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2016對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與作圖，用SPSS軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度對不同玉米品種灌漿特性的影響

由圖1可知，隨著密度增加籽粒鮮重表現(xiàn)為降低趨勢，3個玉米品種趨勢一致，但鄭單958高密度下下降趨勢較大。不同品種的籽粒鮮重在灌漿前中期均迅速增加，灌漿后期基本趨于穩(wěn)定。灌漿前期和中期鄭單958和橋玉8號鮮重大于先玉335，灌漿后期先玉335鮮重上升且高于前兩個品種。

由圖2可見，不同密度下3個玉米品種百粒體積的變化趨勢與鮮重一致，即隨密度增加體積下降，先玉335下降較小。不同品種比較，隨著灌漿進(jìn)程推進(jìn)，籽粒體積表現(xiàn)為橋玉8號和先玉335大于鄭單958；橋玉8號和先玉335比較，灌漿前期橋玉8號大于先玉335，灌漿后期先玉335大于橋玉8號。

百粒干重隨著灌漿進(jìn)程推進(jìn)呈現(xiàn)“S”型曲線，變化趨勢與籽粒鮮重、體積相同，3個品種均表現(xiàn)為隨密度增加呈現(xiàn)降低趨勢。不同品種比較，三種密度下百粒干重均表現(xiàn)為生育后期先玉335＞橋玉8號＞鄭單958，生育前期相差不大（圖3）。

2.2 種植密度對玉米各品種籽粒灌漿速率的影響

進(jìn)入灌漿階段，玉米籽粒干物質(zhì)積累速度加快，重量不斷增加。籽粒灌漿時長和速率決定玉米庫容的充實(shí)程度，進(jìn)而決定玉米的粒重［13］。不同品種的籽粒灌漿速率均先升高后降低，27～33 d時灌漿速率達(dá)到最大，之后逐漸降低。整體趨勢來看，授粉后33 d內(nèi)，鄭單958、橋玉8號灌漿速率高于先玉335，33 d后，先玉335的灌漿速率最大。3個品種的灌漿速率均表現(xiàn)為低密度＞中密度＞高密度；平均灌漿速率相比較，先玉335大于橋玉8號和鄭單958（表1）。

表1 各品種不同處理的100粒籽粒灌漿速率 （g／d）

2.3 種植密度對玉米各品種產(chǎn)量的影響

由圖4可見，隨著種植密度增加產(chǎn)量呈先上升后降低趨勢，3個品種均表現(xiàn)為中低密度產(chǎn)量高于高密度產(chǎn)量。先玉335、橋玉8號中密度與低密度處理產(chǎn)量均無顯著差異，鄭單958為中密度＞低密度＞高密度。同密度條件下，3個品種產(chǎn)量變化表現(xiàn)為先玉335產(chǎn)量較高。

3 討論與結(jié)論

前人對玉米的籽粒發(fā)育已做過大量研究［14-16］。對玉米籽粒生長發(fā)育時期的劃分存在以下兩種說法：一是分成4個時期：籽粒形成期、乳熟期、蠟熟期和完熟期；二是把籽粒的生長發(fā)育分為3個時期：籽粒形成期、迅速增重時期和成熟期［13］。玉米籽粒從授粉到成熟，其長度、寬度、厚度的變化，體積、鮮重和干重的增長曲線均表現(xiàn)為“S”型。有關(guān)籽粒灌漿的影響因素存在不同觀點(diǎn)，一種說法是密度通過影響灌漿持續(xù)時間影響粒重，另外一種說法是取決于灌漿速率［10，17］。楊國虎等［18］研究認(rèn)為玉米籽粒產(chǎn)量及灌漿特性關(guān)系密切，灌漿速率的高低以及灌漿持續(xù)期的長短決定最終籽粒產(chǎn)量。很多研究認(rèn)同兩方面共同決定粒重的結(jié)論，但不同的品種灌漿特征不同［19-21］。

隨著種植密度提高，玉米個體對資源的競爭加劇。灌漿時期是玉米產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)形成的關(guān)鍵時期，種植密度對玉米的灌漿特性有顯著影響［10，22］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同種植密度對各品種籽粒鮮重、體積和干重影響一致，均表現(xiàn)為隨著灌漿進(jìn)程推進(jìn)呈現(xiàn)“慢-快-慢”的增加趨勢，3個品種均隨著種植密度的增加百粒鮮重、體積和干重呈現(xiàn)減小趨勢；灌漿速率低密度處理要高于高密度處理；不同品種間比較灌漿前期鄭單958和橋玉8號占優(yōu)勢，灌漿后期先玉335表現(xiàn)為更高的體積和鮮重，灌漿速率較高，其整個灌漿期的平均灌漿速率同樣較高；3個品種比較先玉335產(chǎn)量較高，鄭單958和橋玉8號表現(xiàn)為中低種植密度處理下產(chǎn)量較高。