行距配置對(duì)夏玉米群體結(jié)構(gòu)的影響

司紀(jì)升，孟鈺，張亞如，王旭清，李升東，孟維偉，王娜，王洪濱，劉開(kāi)昌

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所／小麥玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100；2.山東省農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校濟(jì)南分校，山東濟(jì)南 250002）

群體結(jié)構(gòu)是影響作物群體光合特性的重要因素之一。群體結(jié)構(gòu)對(duì)光合有效輻射的截獲可以影響作物干物質(zhì)的積累和產(chǎn)量。冠層光截獲率過(guò)高，尤其是在生育后期，會(huì)削弱中下部葉層的光照條件，降低群體光合能力［1］。種植方式會(huì)影響冠層結(jié)構(gòu)，構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)個(gè)體與群體關(guān)系可以提高玉米的產(chǎn)量［2］。行距配置對(duì)于調(diào)節(jié)群體結(jié)構(gòu)具有重要作用。合理的行距配置可以使光能在玉米群體內(nèi)分布更加合理，充分利用不同層次的光源；同時(shí)，也能夠改善群體內(nèi)的微環(huán)境，較好地協(xié)調(diào)微氣象因子與玉米產(chǎn)量的關(guān)系［3，4］。前人對(duì)不同行距配置對(duì)群體結(jié)構(gòu)的影響做過(guò)較多研究，由于生態(tài)類(lèi)型、地力水平和種植習(xí)慣等因素的不同，研究結(jié)果并不一致。楊吉順等［5］認(rèn)為，高密度下采用寬窄行種植方式能夠改善群體冠層結(jié)構(gòu)，提高群體光合特性；在較高密度條件下，寬窄行80 cm＋40 cm的配置有助于擴(kuò)大光合面積、增加穗位葉層的光合有效輻射、提高群體光合速率、減少群體呼吸消耗，從而提高籽粒產(chǎn)量；萇建峰［6］、楊利華［7］、Maddonni［8］等認(rèn)為，等行距處理提高了群體的整齊度，使冠層分布合理，有利于產(chǎn)量的提高。張海軍［9］研究發(fā)現(xiàn)，在種植密度相同的情況下，行距增大到70 cm時(shí)，玉米群體通風(fēng)透光條件好，可以提高玉米產(chǎn)量。本研究在同一密度下，以登海605為試驗(yàn)材料，研究不同種植行距配置對(duì)玉米不同層次群體結(jié)構(gòu)的影響，為山東夏玉米高產(chǎn)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在濟(jì)南市先行區(qū)太平街道山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)示范基地（36°58′N(xiāo)，116°58′E）進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為潮土，玉米播種前0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量為 12.48 g／kg，堿解氮54.28 mg／kg，有效磷 12.45 mg／kg，速效鉀180.30 mg／kg。前茬作物為冬小麥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)選用夏玉米品種登海605，種植密度均為75 000株／hm2。試驗(yàn)設(shè)置等行距（60 cm＋60 cm，R1）和寬窄行（50 cm＋70 cm，R2）兩種行距配置模式。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，小區(qū)面積50 m2。

試驗(yàn)于6月15日播種。播種時(shí)，施用緩控釋肥（金正大，N∶P2O5∶K2O＝26∶11∶11）600 kg／hm2做種肥一次性施入，抽雄吐絲期采用水肥一體化設(shè)備追施尿素112.5 kg／hm2。其他栽培管理措施同常規(guī)大田。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 光合有效輻射的測(cè)定 在玉米灌漿初期，選晴朗無(wú)云天氣，用AccuPAR LP-80冠層分析儀測(cè)量玉米群體不同層次光合有效輻射（PAR）；從玉米地上部近地面部位開(kāi)始測(cè)量，每上升20 cm測(cè)一次PAR，直至玉米頂部無(wú)遮擋處測(cè)冠層頂部PAR。測(cè)時(shí)將光量子傳感器探頭感光面向上，與玉米種植行向呈45°水平放置，跨越2行玉米。以180 cm（穗位上葉以上）、100 cm（穗位葉層）、0 cm（近地表）作為玉米群體上、中、下層，依據(jù)以下公式計(jì)算玉米群體的 PAR透光率、截獲率［10，11］。

PAR透光率（%）＝測(cè)量層 PAR／冠層頂部PAR×100；

PAR截獲率（%）＝（上層 PAR-測(cè)量層PAR）／冠層頂部 PAR×100。

1.3.2 葉面積指數(shù)和干物質(zhì)量 于玉米灌漿初期，各小區(qū)取生育期一致的代表性植株3株，并將樣株按每20 cm一個(gè)層次進(jìn)行分層收獲，以比葉面積法測(cè)定樣株每層所有綠葉面積，并計(jì)算葉面積指數(shù)；測(cè)定干物質(zhì)量時(shí)，先105℃殺青30 min后置于80℃的烘箱內(nèi)烘干至恒重，測(cè)干物質(zhì)量。

葉面積指數(shù)（LAI）＝單位土地面積內(nèi)葉片總面積／單位土地面積。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 每個(gè)小區(qū)選取有代表性的2行（每行5 m），記錄單位面積有效穗數(shù)，取回所有果穗并稱(chēng)總鮮重，同時(shí)按平均鮮穗重從所收取的果穗中隨機(jī)選取20穗，用于室內(nèi)考種，主要考察穗行數(shù)、行粒數(shù)及千粒重，折算實(shí)際產(chǎn)量（玉米籽粒含水量按14%測(cè)算）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行處理和繪圖，IBM SPSSStatistics 20軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 行距配置對(duì)玉米冠層光分布的影響

由圖1可見(jiàn)，玉米冠層透光率自上至下衰減，而行距配置改變了玉米冠層的光分布。R2較R1模式優(yōu)化了自穗位100 cm以上冠層的受光條件，其透光率顯著高于R1模式。但穗位以下R1和R2模式玉米冠層透光率差別不大。穗位及以上葉片透光率增加，有利于增強(qiáng)光合作用。

從表1可知，不同行距配置玉米冠層的總截獲率相差不顯著，但造成了玉米冠層上、中層PAR截獲率的顯著變化。R1模式上層PAR截獲率高于R2模式19.28%，差異達(dá)極顯著水平。R1模式上層PAR截獲率過(guò)高，導(dǎo)致中層PAR截獲率降低，而R2模式中層PAR截獲率比R1模式高出35.56%，差異達(dá)極顯著水平。

圖1 不同行距配置玉米冠層的透光率變化

表1 行距配置對(duì)玉米灌漿期冠層各層次PAR截獲率的影響 （%）

2.2 行距配置對(duì)玉米各層次葉面積指數(shù)的影響

從圖2可知，不同行距配置玉米的葉面積指數(shù)總體表現(xiàn)為中層＞上層＞下層。玉米冠層上部，R1模式的葉面積指數(shù)明顯高于R2模式，在中層R1模式與R2模式葉面積指數(shù)相當(dāng)，而在下層R2模式顯著高于R1模式。

圖2 行距配置對(duì)玉米不同層次葉面積指數(shù)的影響

2.3 行距配置對(duì)玉米各層次干物質(zhì)積累的影響

由圖3可見(jiàn)，行距配置亦改變了玉米各層次干物質(zhì)的分配。80～140 cm為穗位層，因此這3個(gè)層次干物質(zhì)量要大于其他層次干物質(zhì)量。上層、穗位層、下層干物質(zhì)總量R2處理均高于R1處理，R2的干物質(zhì)總量比R1的干物質(zhì)總質(zhì)量高13.13 g／m2，說(shuō)明寬窄行處理有利于干物質(zhì)積累。

圖3 行距配置對(duì)玉米不同層次干物質(zhì)量的影響

2.4 行距配置對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可見(jiàn)，R1模式與R2模式公頃有效穗數(shù)、穗粒數(shù)差別不大，但千粒重差異顯著，R2模式比R1模式高17.78 g。在有效穗數(shù)和穗粒數(shù)變化不大的前提下，千粒重增加是產(chǎn)量增加的主要原因。R2模式較R1模式產(chǎn)量高6.2%，差異顯著。由此可見(jiàn)，在本試驗(yàn)條件下，R2模式提高了玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)顯著。

表2 兩種行距配置對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 討論與結(jié)論

寬窄行、等行距兩個(gè)處理冠層截獲PAR值均為上層＞中層＞下層，光合有效輻射的利用主要集中在冠層的中、上層，與林同保等［12］的研究結(jié)果相同。孫秀英［13］發(fā)現(xiàn)，寬窄行種植模式會(huì)使冠層光截獲總量降低。本研究結(jié)果顯示，寬窄行、等行距處理玉米冠層總截獲量相近，而在冠層上、中、下層分布差異較大。等行距處理冠層上方葉面積指數(shù)高于寬窄行處理，這就增強(qiáng)了光能截獲能力。但等行距上層光能截獲率的增強(qiáng)，影響了中層的透光率，削弱了其光能截獲能力。寬窄行玉米中層透光率較高，且光能截獲率高，這就顯著增強(qiáng)了棒三葉的光合作用，延長(zhǎng)了光合時(shí)間，促進(jìn)了干物質(zhì)積累。

干物質(zhì)是籽粒產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，是增加玉米產(chǎn)量的根本途徑［14-16］。楊克軍等［17］研究表明寬窄行種植模式可以有效提高干物質(zhì)量的積累，為提高產(chǎn)量奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，寬窄行相比于等行距種植模式干物質(zhì)量有所提高，這與曹晉軍等［18］的研究結(jié)果一致。說(shuō)明寬窄行種植模式更有利于植株干物質(zhì)的積累。適宜的寬窄行種植模式可以增加千粒重，且較等行距種植顯著增產(chǎn)［19-21］。本試驗(yàn)結(jié)果也表明寬窄行處理比等行距處理千粒重和籽粒產(chǎn)量都顯著增加。

綜上所述，在本試驗(yàn)條件下，寬窄行（70 cm＋50 cm）較等行距（60 cm＋60 cm）顯著改善了玉米冠層的受光條件，增強(qiáng)了棒三葉的光合作用，促進(jìn)了干物質(zhì)積累，增產(chǎn)顯著。