種植密度與肥料運籌對“新丹336”玉米冠層透光率及產(chǎn)量的影響

王春蓮，鞠方成，王 亮，叢 崇

(1.遼東學院 農(nóng)學院，遼寧 丹東 118003； 2.丹東農(nóng)業(yè)科學院，遼寧 鳳城 118109；3.西豐縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 遼寧 鐵嶺 112499)

玉米是中國的第一大糧食作物，對于國民經(jīng)濟的發(fā)展有重要的作用。2015年11月，農(nóng)業(yè)部制定下發(fā)了《“鐮刀彎”地區(qū)玉米結(jié)構(gòu)調(diào)整的指導意見》，明確提出調(diào)減玉米種植面積[1-2]。在調(diào)減種植面積的條件下要保證并提高玉米的產(chǎn)量，增加密度是重要途徑之一。中國工程院院士戴景瑞明確指出：品種是技術的載體，耐密是提高單產(chǎn)的關鍵，玉米高密度栽培已成為當前高產(chǎn)潛力挖掘的關鍵栽培措施[3]。前人針對種植密度對玉米產(chǎn)量及相關性狀影響的研究較多[4-11]。種植密度是影響產(chǎn)量的關鍵因素，合理的種植密度可使玉米群體與個體協(xié)調(diào)發(fā)展，在單位面積上獲得最大的產(chǎn)量[12]。而玉米生產(chǎn)中肥料的合理施用又具有重要意義[13]，人們已經(jīng)認識到選用優(yōu)良品種、適當增施肥料可以增加種植密度，從而實現(xiàn)玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。玉米產(chǎn)量是基因型、生產(chǎn)環(huán)境和栽培管理措施共同作用的結(jié)果，密度與基因型和生產(chǎn)環(huán)境都存在互作[14]。前人已對較早審定的品種如遼單565、鄭單958、先玉335、沈玉21等的密植栽培做了大量研究[7-12]，而對于新審定的密植型品種研究相對較少。

“新丹336”是遼寧遼丹種業(yè)科技有限公司選育的密植型新品種，該品種審定較晚，相關研究很少，近年來只有遼東學院種子科學與工程專業(yè)玉米育種團隊進行了鉀肥方面的研究。該品種具有純度好、芽率高、芽勢強、耐密強、抗性強且米質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，遼寧省種植生育期為127d左右，株型緊湊，果穗筒型，穗行數(shù)16～20行，高產(chǎn)栽培具有很大的增產(chǎn)潛力。本文根據(jù)“新丹336”的品種特性，采用裂區(qū)設計設置4個不同種植密度3種不同肥料配比對“新丹336”的冠層主要特征和產(chǎn)量進行研究，為“新丹336”的高產(chǎn)栽培及推廣提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料“新丹336”由遼寧遼丹種業(yè)科技有限公司提供。

1.2 試驗設計

試驗于2018年在遼寧省丹東市遼東學院農(nóng)學院玉米生產(chǎn)試驗田進行，試驗采用肥料與密度二因素裂區(qū)試驗設計，肥料運籌作為主區(qū)設置3個水平，分別為F1、F2、F3；密度作為副區(qū)，分別為D1、D2、D3、D4共4個密度(各因素水平見表1)，主區(qū)重復3次。每個小區(qū)6行，行長為10 m，行距60 cm，小區(qū)面積36 m2，5月2日播種，9月26日收獲測產(chǎn)。全部的磷肥做基肥一次性施入，氮肥分為基肥和追肥按3∶7施用，鉀肥分為基肥和追肥按7∶3施用。追肥于玉米大喇叭口期按試驗方案進行施用。其他田間管理同生產(chǎn)田。

表1 二因素裂區(qū)設計各因素及水平

1.3 測定指標

1.3.1 葉面積指數(shù)(LAI)

每個處理小區(qū)避開邊際的2行，從中間的4行中每行選取生長一致的玉米5株，即每個小區(qū)選20株，做好標記，分別于苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽穗吐絲期和成熟期按照長寬系數(shù)法測定單株葉面積，然后計算葉面積指數(shù)(LAI)。

葉面積指數(shù)(LAI)=單株葉面積×單位土地面積內(nèi)株數(shù)/單位土地面積。

1.3.2 玉米冠層透光率的測定

利用LAI-2000植物冠層儀測定玉米冠層透光率，在玉米的灌漿期晴天上午10：00進行測定，每個處理小區(qū)測定3個層次，分別是穗位層、穗位上層(穗上葉向上20 cm)和穗位下層(穗下葉向下20 cm)。

1.3.3 玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的測定

玉米收獲時，小區(qū)產(chǎn)量進行實測，然后再折算成每公頃產(chǎn)量。每個小區(qū)避開邊行邊穗隨機選取10穗，自然風干后進行室內(nèi)考種，主要考種項目有禿尖長、千粒重、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)等。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析采用Microsoft Excel 2007和DPSv 7.05統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度與肥料運籌對“新丹336”玉米葉面積指數(shù)(LAI)的影響

對每個處理小區(qū)的“新丹336”主要生育期葉面積指數(shù)(LAI)進行方差分析(見表2)并作圖(圖1、圖2)。

表2 “新丹336”主要生育期葉面積指數(shù)(LAI)方差分析

葉面積指數(shù)(LAI)決定了作物吸收光能效率的高低，是衡量作物群體結(jié)構(gòu)的重要指標[15]。由表1可知，肥料運籌和種植密度對“新丹336”主要生育期葉面積指數(shù)(LAI)的影響有極顯著差異，而肥料與密度的互作效應在苗期和拔節(jié)期沒有顯著差異，但是從大喇叭口期到成熟期LAI表現(xiàn)有極顯著差異。由圖1、圖2可知，“新丹336”各生育期中LAI的變化表現(xiàn)為單峰曲線，從苗期開始逐漸增大到抽穗吐絲期達最高值。“新丹336”的LAI對不同肥料運籌的響應在各生育期中的表現(xiàn)為F3>F2>F1；從抽穗吐絲期到成熟期LAI逐漸下降，隨肥料施用量的增加LAI下降的幅度逐漸降低，降低的百分比分別為47.03%、44.16%、44.85%?！靶碌?36”的LAI對種植密度的響應存在極顯著差異，在各生育期中的LAI表現(xiàn)為D1

2.2 密度與肥料運籌對“新丹336”玉米冠層透光率的影響

對不同處理下“新丹336”玉米灌漿期的冠層透光率進行方差分析(見表3)并作圖(圖3、圖4)。

由表3可知，肥料運籌及種植密度對冠層透光率有極顯著的影響，肥料和種植密度的互作對穗位上層的透光率有極顯著影響對穗位層和穗位下層的透光率沒有顯著影響。由圖3可知，穗位上層的冠層透光率對肥料運籌的響應表現(xiàn)為隨著肥料施用量的增加冠層透光率增大，F(xiàn)3處理的冠層透光率較F1處理的冠層透光率增加6.15%；由圖4可知，穗位上層冠層透光率對種植密度的響應是隨著種植密度的增大穗位上層的冠層透光率增大，7.5萬株/hm2種植密度下的穗位上層冠層透光率比5.25萬株/hm2種植密度下的穗位上層冠層透光率增加13.03%；這是由于“新丹336”為緊湊型玉米品種，在肥料充足密植條件下，上部葉片呈上沖狀態(tài)，使大部分光能透射到穗位層，從而提高穗位層的光能截獲量。根據(jù)圖3和圖4可知，肥料運籌和種植密度對穗位層和穗位下層透光率的影響變化趨勢一致，隨著肥料施用量的增加穗位層和穗位下層的冠層透光率降低，穗位層冠層透光率的降低幅度為6.93%，穗位下層冠層透光率的降低幅度為11.51%，隨著種植密度的增大穗位層和穗位下層的冠層透光率下降，穗位層冠層透光率下降幅度為23.18%，穗位下層冠層透光率下降幅度為39.38%，穗位下層的冠層透光率下降幅度大于穗位層冠層透光率，保證大部分透射過來的光能被截獲，減少漏光，從而提高光能利用率。

表3 種植密度與肥料運籌對“新丹336”冠層透光率(%)的影響

2.3 密度與肥料運籌對“新丹336”玉米產(chǎn)量及相關性狀的影響

由表4可知，肥料運籌對“新丹336”玉米產(chǎn)量及禿尖長度的影響存在極顯著差異，對穗長、穗粒數(shù)和千粒重的影響存在顯著差異，對小區(qū)的有效穗數(shù)沒有顯著影響；相同種植密度條件下，隨著肥料施用量的增加穗長增加，禿尖長度減少，穗粒數(shù)增加，小區(qū)產(chǎn)量增加。種植密度對“新丹336”玉米產(chǎn)量、穗長、禿尖長度、有效穗數(shù)及千粒重的影響存在極顯著差異，對穗粒數(shù)的影響存在顯著差異，隨著種植密度的增大穗長降低、禿尖長度增加，有效穗數(shù)增加。肥料和密度的互作對“新丹336”的產(chǎn)量、穗長和穗粒數(shù)有極顯著的影響，隨著肥料施用量的增加產(chǎn)量逐漸增大；在種植密度小于6.75萬株/hm2時，“新丹336”的產(chǎn)量隨種植密度的增大而增大，當密度繼續(xù)增大時產(chǎn)量不再增加。由表3可知，當施用肥料純N 220 kg/hm2、P2O5110 kg/hm2、K2O 140 kg/hm2時，在6.75萬株/hm2種植密度下產(chǎn)量最高，分別比5.25萬、6.00萬、7.50萬株/hm2種植密度下的產(chǎn)量高出20.72%、16.25%、15.6%，由此可知，合理施肥條件下適當密植可保證“新丹336”的有效穗數(shù)，增加穗長降低禿尖長，保證穗粒數(shù)，增大千粒重，從而提高產(chǎn)量。

表4 種植密度與肥料運籌對“新丹336”產(chǎn)量及相關性狀的影響

3 結(jié)果與討論

本研究結(jié)果表明：肥料運籌和種植密度的互作對玉米品種“新丹336”主要生育期葉面積指數(shù)、冠層透光率、產(chǎn)量、穗長和穗粒數(shù)有極顯著的影響，當施用肥料純N 220 kg/hm2、P2O5110 kg/hm2、K2O 140 kg/hm2，種植密度為6.75萬株/hm2時“新丹336”穗粒數(shù)最多，產(chǎn)量最高，效益最好。

3.1 密度與肥料運籌對“新丹336”葉面積指數(shù)(LAI)和冠層透光率的影響

葉面積指數(shù)(LAI)和冠層透光率直接影響玉米的光合作用，王富貴等研究指出，耐密型玉米品種能夠長時間維持較高的葉面積指數(shù)，保證充足的光合葉面積，有利于籽粒的灌漿成熟[16]，柏延文等研究指出穗位層的光能截獲量與產(chǎn)量呈顯著正相關[17]，本試驗結(jié)果表明，種植密度和肥料運籌對“新丹336”的LAI和冠層透光率有極顯著的影響，“新丹336”主要生育期葉面積指數(shù)(LAI)，從苗期開始逐漸增大到抽穗吐絲期達最高值而后又逐漸降低，LAI隨肥料施用量的增加而增大，隨種植密度的增加而降低；穗上葉上層20 cm處冠層透光率隨著肥料施用量的增加和種植密度的增大而增大，穗位葉和穗下葉下層20 cm處透光率的變化趨勢一致，隨著肥料施用量的增加和種植密度的增大而降低，這樣可以保證大部分透射過來的光能被截獲，減少漏光，從而提高光能利用率，這也驗證了柏延文等研究指出的緊湊型玉米品種密植后中間層透光率由于其他品種。說明“新丹336”對合理施肥和增密種植后產(chǎn)生的植株LAI和冠層透光率的變化有很強的適應性，進行適當?shù)姆柿线\籌和增密種植可使“新丹336”有較高的LAI，延緩葉片的衰老黃花進程，提供最佳的光合面積，隨種植密度的增加和肥料的合理施用，玉米植株調(diào)控穗上葉更加直立, 有利于更多的光傳遞到植株下部[9]，保障穗位層的光能截獲量，有利于植株進行光合作用，獲得較高產(chǎn)量。

3.2 密度與肥料運籌對“新丹336”玉米產(chǎn)量及相關性狀的影響

玉米是需肥量比較大的作物，而種植密度又是保證玉米獲得高產(chǎn)的重要因素。楊錦忠等研究指出玉米生產(chǎn)中，密度與基因型和生產(chǎn)環(huán)境都存在著互作[14]，李炳昊等通過對8個玉米品種3個種植密度研究指出：密度對產(chǎn)量有極的顯著影響，但是并不是隨著種植密度的增加產(chǎn)量會無限制的增加，當超過一定種植密度以后產(chǎn)量就會降低[18]。本研究結(jié)果表明：相同種植密度條件下，隨著肥料施用量的增加穗長增加，禿尖長度減少，穗粒數(shù)增加，小區(qū)產(chǎn)量增加。肥料運籌和種植密度的互作對玉米品種“新丹336”的產(chǎn)量、穗長和穗粒數(shù)有極顯著的影響，在種植密度小于6.75萬株/hm2時，“新丹336”的產(chǎn)量隨種植密度的增大而增大，當密度繼續(xù)增大時產(chǎn)量不再增加。當施用肥料純N 180 kg/hm2、P2O570 kg/hm2、K2O 100 kg/hm2種植密度為5.25萬株/hm2時， “新丹336” 的產(chǎn)量最低為8.36 t/hm2，當施用肥料純N 220 kg/hm2、P2O5110 kg/hm2、K2O 140 kg/hm2時，在6.75萬株/hm2種植密度下穗粒數(shù)最多產(chǎn)量最高，可達14.45 t/hm2，因此在增密種植的條件下配合肥料的合理施用可使“新丹336”穗長增大，禿尖長度降低，穗粒數(shù)增加，千粒重增大，借助有效穗數(shù)的增加，充分發(fā)揮玉米的群體優(yōu)勢從而使產(chǎn)量提高。