栽培模式對玉米產(chǎn)量形成的調(diào)控效應(yīng)研究

劉欣芳,李 靜,徐長成,馬 駿,邵 帥,齊 欣

(1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所,遼寧 沈陽 110161; 2.遼寧省種業(yè)發(fā)展中心,遼寧 沈陽 110034;3.遼寧東亞有限種業(yè)有限公司,遼寧 沈陽 110164)

玉米是我國重要的糧飼作物。隨著優(yōu)良品種和高產(chǎn)栽培技術(shù)的應(yīng)用,玉米單產(chǎn)顯著提高。提高種植密度是玉米獲得高產(chǎn)的重要途徑,群體密度對光合特性和產(chǎn)量有重要影響,耐密品種的選擇一直是栽培與育種學者研究的方向之一。在玉米單產(chǎn)增長的諸因素中,遺傳改良的作用大約占35%～40%,優(yōu)良品種是增產(chǎn)的基礎(chǔ),精細管理、合適的栽培方式是玉米增產(chǎn)的重要手段,通過優(yōu)化栽培模式或者綜合農(nóng)藝措施,可以顯著提高作物產(chǎn)量和資源利用效率[1～4]。隨著種植密度增加,玉米單株的葉面積、光合勢呈現(xiàn)出下降趨勢;而群體的葉面積、葉面積系數(shù)、干物質(zhì)積累呈現(xiàn)增長趨勢, 且高低種植密度間的相差較大,冠層通過對光合有效輻射截獲和吸收影響作物光合特性,并直接影響生育期凈同化率與物質(zhì)分配比例[5]。

東單6531和遼單588分別是東亞種業(yè)有限公司和遼寧省農(nóng)業(yè)科學院選育的優(yōu)良國審品種,具有廣適、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、籽粒脫水快、耐密植、抗倒伏、抗病、耐瘠薄、抗旱、耐澇的特點,通過對種植方式、種植密度等多因素栽培技術(shù)集成與優(yōu)化,比較分析不同栽培模式對根際土壤和玉米產(chǎn)量形成的影響,探索這兩個品種的最優(yōu)栽培模式,持續(xù)提高其增產(chǎn)潛力,也為遼寧春玉米區(qū)持續(xù)高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在遼寧省農(nóng)業(yè)科學院沈北試驗基地(東經(jīng)123.58°,北緯42.04°,海拔60 m)進行。當?shù)貙贉貛Т箨懶约撅L氣候,年平均氣溫8.4 ℃,全年無霜期183 d,年均降水量680 mm。試驗地土壤為黃棕壤,0～20 cm土壤平均全氮含量1.04 g/kg,水解氮含量0.093 g/kg,全磷含量0.38 g/kg,有效磷0.019 g/kg,有機質(zhì)23 g/kg,pH值6.8。

1.2 試驗設(shè)計

供試品種為東單6531和遼單588。試驗共設(shè)常規(guī)壟作、平作勻行和平作寬窄行3個栽培模式,每種模式對應(yīng)設(shè)置兩種播種密度:67 500株/hm2和75 000株/hm2。采用大區(qū)種植,行長10 m,16行,設(shè)置3次重復。常規(guī)壟作和平作勻行為60 cm等行距種植,平作寬窄行為80+40 cm寬窄行種植。玉米于4月28播種,9月28日收獲。所有 處 理N、P、K肥 施 用 量 一 致,氮 肥 用 量 為N 225 kg/hm2,磷肥用量為P2O5120 kg/hm2,鉀肥用量為K2O 90 kg/hm2,氮磷鉀肥均作為底肥一次性施入。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 土壤容重、植物干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)的測定

采用環(huán)刀法測定0～15 cm、15～25 cm、25～35 cm土層深度的土壤容重[6]。

于玉米生長的拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、灌漿期和成熟期采集植株樣品3 株,利用長寬系數(shù)法測量單株葉面積(LA),并計算葉面積指數(shù)(LAI):單株葉面積(LA)= L ×W ×r;葉面積指數(shù)(LAI)=LA × D / S;式中:L為葉長,W 為葉寬,r 為系數(shù)(完全展開葉r 為0.75,未完全展開葉r 為0.50),D 為單位面積內(nèi)的株數(shù),S 為單位面積(hm2)。

將成熟期植株樣品分為秸稈和籽粒兩部分,所有樣品放入干燥箱 105 ℃下殺青30 min后,置80 ℃烘干至恒量,稱重并計算干物質(zhì)積累量。

1.3.2 考種及產(chǎn)量測定 成熟期在小區(qū)中避開取樣較多區(qū)域,選取12 m2的玉米全部收獲,晾曬后開展考種和測產(chǎn),分別測定穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)等性狀,其中籽粒含水量全部折算成14%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 18.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同栽培模式對土壤容重的調(diào)控效應(yīng)

結(jié)果表明,在表層土壤(0～15 cm),平作處理土壤容重比常規(guī)壟作略高,在較深土層(15～35 cm和) 兩處理差距不大。在同一模式下,67 500株/hm2密度和75 000株/hm2密度的土壤容重在各土層間差異不顯著。對比平作寬窄行模式和常規(guī)壟作模式的表層土壤容重含量,在67 500株/hm2的密度下,東單6531提高14.05%,遼單588提高7.03%;在75 000株/hm2的密度下,東單6531提高13.93%,遼單588提高13.60%。

表1 不同深度不同栽培模式土壤容重測量結(jié)果 (g/cm3)

2.2 不同栽培模式下玉米干物質(zhì)積累和葉面積指數(shù)動態(tài)分析

隨著玉米生育時期的推移,不同栽培模式下干物質(zhì)積累量逐漸增加,平作寬窄行75 000株/hm2的密度下的各生育時期干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為最高,其次是平作寬窄行67 500株/hm2模式。大喇叭口期前各處理間干物質(zhì)積累量差異較小,在抽雄吐絲期,平作寬窄行兩個密度下的干物質(zhì)量顯著提高,常規(guī)壟作、平作勻行的兩種模式差異不顯著,但75 000株/hm2較67 500株/hm2的干物質(zhì)積累有一定提高。成熟期平作寬窄行模式較常規(guī)壟作和平作勻行相比,在75 000株/hm2密度下遼單588的干物質(zhì)量分別提高了48.95%和46.5%,東單6531的干物質(zhì)量分別提高了54.79%和49.64%;在67 500株/hm2密度下,遼單588的干物質(zhì)量分別提高了47.84%和43.31%,東單6531的干物質(zhì)量分別提高了47.53%和40.07%。

在同一平作寬窄行模式下,75 000株/hm2密度下遼單588和東單6531的干物質(zhì)積累分別提高了21.09%和20.23%,表明,這兩個品種的干物質(zhì)積累在高密度平作寬窄行模式下更具有優(yōu)勢。

圖1 不同栽培模式下玉米干物質(zhì)積累結(jié)果

不同栽培模式的葉面積指數(shù)均在抽雄吐絲期達到最高值,之后呈現(xiàn)下降趨勢。平作寬窄行的75 000株/hm2和67 500株/hm2模式下全生育期葉面積指數(shù)均高于其他模式。從抽雄吐絲期到成熟期,對比平作寬窄行、平作勻行和常規(guī)壟作模式下兩個密度平均葉面積指數(shù)下降幅度,遼單588分別為50.95%、53.46%、52.25%,東單6531分別為98.5%、100.4%、125.7%,遼單588和東單6531對應(yīng)的75 000株/hm2密度比67 500株/hm2密度的葉面積指數(shù)分別高3.66%～23.72%和7.46%～35.07%。這說明生育后期較高的葉面積指數(shù)可以維持較大的干物質(zhì)積累,在適宜的種植模式下,75 000株/hm2比67 500株/hm2的密度具有更好的增產(chǎn)優(yōu)勢。

2.3 不同栽培模式下的玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素

對兩個品種不同栽培模式下的果穗性狀及產(chǎn)量進行考種,結(jié)果表明,在75 000株/hm2和67 500株/hm2密度下,同一品種平作寬窄行模式的穗行數(shù)、行粒數(shù)、總粒數(shù)、穗長、穗粗、產(chǎn)量等性狀均高于其他兩個種植模式,禿尖長均小于其他模式。平作寬窄行模式下75 000株/hm2的產(chǎn)量最高,東單6531為14 943 kg/hm2,遼單588為14 239.5 kg/hm2。對比75 000株/hm2密度下平作寬窄行模式比常規(guī)壟作、平作勻行產(chǎn)量構(gòu)成要素變化,東單6531分別增產(chǎn)16.98%和15.56%,禿尖分別減少68.42%和50%;遼單588分別增產(chǎn)14.15%和12.73%,禿尖均減少42.86%;對比67 500株/hm2密度下平作寬窄行模式比常規(guī)壟作、平作勻行產(chǎn)量構(gòu)成要素變化,東單6531分別增產(chǎn)14.39%和12.93%,禿尖分別減少50%和38.46%;遼單588分別增產(chǎn)15.93%和16.69%,禿尖分別減少27.27%和30.43%。結(jié)果表明,平作寬窄行模式通過增加有效穗長、穗粒數(shù)、百粒重和縮短禿尖長度等產(chǎn)量構(gòu)成因素,使玉米顯著增產(chǎn)(表2)。

圖2 不同栽培模式下玉米葉面積指數(shù)動態(tài)

表2 各栽培模式產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

3 結(jié)論與討論

優(yōu)化種植模式是提升玉米產(chǎn)量的有效途徑。本試驗探討平作寬窄行技術(shù)對春玉米產(chǎn)量形成過程的調(diào)控效果,研究2種密度下3個種植模式對土壤物理性質(zhì)、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量構(gòu)成因素等的影響。結(jié)果表明,壟作與平作、勻行與寬窄行模式對生育期基本無差別,表層土壤下的平作處理土壤容重較常規(guī)壟作略高,較深土層下的土壤容重差異不大,且這種土壤容重的變化與后期產(chǎn)量不是緊密相關(guān)。在葉面積指數(shù)方面,兩個品種在拔節(jié)期以后的平作寬窄行兩密度模式均高于其他處理。在干物質(zhì)積累方面,兩個品種拔節(jié)期-吐絲期各處理差異不顯著,到成熟期,各品種平作寬窄行75 000株/hm2干物質(zhì)量顯著高于平作勻行和常規(guī)壟作處理。對比常規(guī)播種,同一品種在相同密度下,平作寬窄行模式的產(chǎn)量均高于其他兩種模式,平作勻行和常規(guī)壟作差異不顯著?？傊?平作寬窄行和高密播種兩項技術(shù)的有機結(jié)合能夠縮短禿尖長度、增加有效穗長、穗粒數(shù)和百粒重,進而達到增產(chǎn)的目的,表明寬窄行較勻行具有增產(chǎn)效果,且在高密度條件下依然保持較高的增產(chǎn)作用。

適當增加種植密度可以有效補償因單株產(chǎn)量降低而造成的產(chǎn)量損失,達到提升玉米群體產(chǎn)量的效果[7～9]。采用適宜的栽培措施優(yōu)化群體結(jié)構(gòu),弱化群體內(nèi)部競爭,提高群體抗逆性及環(huán)境適應(yīng)性,已成為目前玉米高產(chǎn)高效的重要途徑[10,11]。本試驗選取東北春玉米區(qū)兩個優(yōu)良品種東單6531和遼單588開展高密試驗條件下的優(yōu)化種植模式研究,在75 000株/hm2和67 500株/hm2的密度下,通過開展平作寬窄行均能達到較好的豐產(chǎn)效果,尤其在本年度夏季干旱、秋季雨水過多的情況下,實現(xiàn)14 943 kg/hm2和14 239.5 kg/hm2的產(chǎn)量。本試驗分析了平作寬窄行技術(shù)對春玉米產(chǎn)量形成過程的調(diào)控效果,能夠為推廣高密條件下東單6531和遼單588配套的平作寬窄行技術(shù)提供理論依據(jù)。