種植密度和行距對(duì)黑糯玉米產(chǎn)量及商品品質(zhì)的影響

劉凱凱，李 瑩，祁澤偉，楊文彪，高志強(qiáng)，杜天慶，薛建福

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，作物生態(tài)與旱作栽培生理山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太谷030801）

黑糯玉米因色澤獨(dú)特和營養(yǎng)豐富而受到多數(shù)消費(fèi)者的青睞。近年來，隨著人們對(duì)黑糯玉米需求的增加，其種植面積不斷擴(kuò)大。目前，山西省糯玉米種植面積達(dá)2.67 萬hm2，以晉中為主，晉南、晉北緊隨其后[1]。隨著糯玉米新品種的不斷涌現(xiàn)，與良種配套的田間管理措施相對(duì)滯后，導(dǎo)致黑糯玉米產(chǎn)量不高和商品品質(zhì)欠佳等問題頻繁出現(xiàn)。

以鮮食果穗為主要生產(chǎn)目的的黑糯玉米，在重視產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的同時(shí)，也應(yīng)注重其商品品質(zhì)。黑糯玉米的商品品質(zhì)與穗長、穗質(zhì)量、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量和籽粒含水率等密切相關(guān)[2]。種植密度和行距是影響黑糯玉米產(chǎn)量及商品品質(zhì)的重要農(nóng)作措施[3-4]。有研究表明[5-6]，隨種植密度的增加，糯玉米產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，而穗長、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量則呈減少的趨勢。我國大部分地區(qū)常采用等行距或?qū)捳蟹N植來實(shí)現(xiàn)糯玉米的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。等行距種植能較好地提高植株群體整齊度，增加植株的穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量[7-8]，寬窄行種植則可以改善玉米的穗部性狀，增加穗長、穗行數(shù)和行粒數(shù)[9]。目前關(guān)于種植密度和行距對(duì)玉米產(chǎn)量和商品品質(zhì)的研究多以普通玉米為試驗(yàn)材料，以黑糯玉米為試驗(yàn)材料的研究較少。因此，探究不同種植密度和行距對(duì)黑糯玉米的產(chǎn)量和商品品質(zhì)的影響，對(duì)于提高黑糯玉米產(chǎn)量，改善黑糯玉米的商品品質(zhì)具有重要意義。

本研究以黑糯玉米為試驗(yàn)材料，探究種植密度和行距對(duì)黑糯玉米產(chǎn)量和商品品質(zhì)的影響，以期優(yōu)化種植密度和行距，為黑糯玉米在生產(chǎn)中的推廣提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018 年在山西省忻州市忻府區(qū)播明鎮(zhèn)北太平村玉米試驗(yàn)基地（112°79′E，38°49′N）展開。該地位于山西省北中部，氣候?yàn)榕瘻貛О敫珊荡箨懠撅L(fēng)性氣候，四季分明，年平均降水量為420～470 mm，年平均氣溫14～16 ℃，無霜期為167.1 d。試驗(yàn)田前茬作物為玉米，屬中等以上肥力的耕地，地勢平坦，灌溉條件優(yōu)越。0～20 cm 土壤中有機(jī)質(zhì)含量15.2 g/kg、堿解氮含量94.5 mg/kg、有效磷含量14.3 mg/kg、速效鉀含量121.0 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試玉米是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所培育的鮮食型黑糯玉米晉糯20 號(hào)，該品種生育期短，抗逆性強(qiáng)，百粒質(zhì)量大，產(chǎn)量高，適宜在山西省種植。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以種植密度為主區(qū)，設(shè)4.50 萬（D1）、5.25 萬（D2）、6.00 萬（D3）、6.75 萬（D4）、7.50 萬株/hm2（D5）5 個(gè)水平；以行距為副區(qū)，設(shè)50 cm∶50 cm（S1）、60 cm∶40 cm（S2）和70 cm∶30 cm（S3）3 個(gè)水平，3 次重復(fù)，共45 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為30 m2。播種前人工撒播復(fù)合肥160 kg/hm2（N∶P∶K＝26∶10∶12）作底肥，生育期內(nèi)不再追肥，拔節(jié)期進(jìn)行灌水，其他同常規(guī)田間管理。5 月13 日播種，8 月19 日收獲。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

黑糯玉米收獲時(shí)，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取20 個(gè)鮮果穗進(jìn)行室內(nèi)考種，測定穗長、穗質(zhì)量、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、籽粒含水率，并計(jì)算鮮穗產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 16.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用鄧肯（Duncan）檢驗(yàn)比較不同指標(biāo)在種植密度間、行距間和種植密度和行距互作效應(yīng)間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度和行距對(duì)黑糯玉米鮮食產(chǎn)量的影響

通過方差分析得出（表1），種植密度及其與行距互作效應(yīng)對(duì)黑糯玉米的產(chǎn)量有極顯著影響，行距對(duì)黑糯玉米的產(chǎn)量影響亦達(dá)到顯著水平。

表1 不同處理間黑糯玉米產(chǎn)量的方差分析（F 值）

在一定條件下，隨種植密度的增加，黑糯玉米產(chǎn)量呈先增加后降低再增加的趨勢。D2處理下黑糯玉米的產(chǎn)量最大，分別較D1、D3和D4處理顯著提高9.09%、18.57%和8.38%。黑糯玉米產(chǎn)量D2和D5處理間無顯著差異。S2處理下黑糯玉米產(chǎn)量顯著高于其他處理，S1和S3處理間產(chǎn)量差異不顯著（圖1）。

從圖2 可以看出，在D5S3處理下，黑糯玉米產(chǎn)量最大，為11 152.57 kg/hm2。而在D3S3處理下，黑糯玉米產(chǎn)量為6 781.0 kg/hm2，顯著低于其他處理，較D5S3處理顯著降低39.20%。

2.2 種植密度和行距對(duì)黑糯玉米商品品質(zhì)的影響

表2 種植密度和行距對(duì)黑糯玉米商品品質(zhì)的方差分析

通過方差分析得出（表2），種植密度及其與行距互作對(duì)黑糯玉米穗長、穗質(zhì)量、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量和籽粒含水率均有極顯著影響，行距僅對(duì)黑糯玉米百粒質(zhì)量和籽粒含水率有極顯著影響，對(duì)穗長、穗質(zhì)量和穗粒數(shù)的影響未達(dá)到顯著水平。研究僅針對(duì)不同種植密度和行距處理下存在顯著差異的指標(biāo)進(jìn)一步作圖分析。

D2處理下黑糯玉米的穗長、穗質(zhì)量、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量均顯著高于其他4 個(gè)處理。D5處理下黑糯玉米的穗長與D1處理差異不顯著，且顯著高于D3和D4處理。D1、D3和D4處理間黑糯玉米的穗長無顯著差異。D1、D4和D5處理間、D3、D4和D5處理間黑糯玉米的穗質(zhì)量無顯著差異，D1處理下黑糯玉米穗質(zhì)量顯著高于D3處理。D1、D3、D4和D5處理間黑糯玉米的穗粒數(shù)無顯著差異。D1處理下黑糯玉米的百粒質(zhì)量顯著高于D3、D4和D5處理。D4和D5處理間黑糯玉米的百粒質(zhì)量差異不顯著，且均顯著高于D3處理。黑糯玉米D3處理的籽粒含水率顯著高于其他4 個(gè)處理。D5處理下黑糯玉米籽粒含水率顯著高于D1、D2和D4 處理。D1處理下黑糯玉米籽粒含水率顯著高于D2和D4處理，D2和D4處理間差異不顯著（圖3）。綜合來看，D2處理下黑糯玉米的穗長、穗質(zhì)量、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量均高于其他處理，籽粒含水量較低，商品品質(zhì)表現(xiàn)最優(yōu)。

S2處理下黑糯玉米百粒質(zhì)量顯著高于S1和S3處理，S1和S3處理間差異不顯著。S2處理下黑糯玉米籽粒含水率顯著低于其他2 個(gè)處理，為53.13%（圖4）。S3處理下黑糯玉米籽粒含水率顯著高于S1處理。

在15 個(gè)處理中，D2S2、D2S3和D5S1處理下黑糯玉米穗長較大，分別為19.72、20.32、20.33 cm，且3 個(gè)處理間差異不顯著。D2S1和D2S2處理下黑糯玉米百粒質(zhì)量較大，分別為32.51、32.18 g，差異不顯著。D3S3處理下黑糯玉米的百粒質(zhì)量最小，D2S1和D2S2處理下的百粒質(zhì)量分別較D3S3處理顯著增加30.77%和29.44%。D1S1、D3S1和D3S3處理下籽粒含水率較大，處理間差異不顯著。D4S1處理下籽粒含水率最小，顯著低于其他處理。D2S1、D2S2、D2S3和D4S3處理下黑糯玉米穗質(zhì)量較大，分別為282.7、294.3、285.9、268.4 g，處理間差異不顯著。在D3S3、D4S1、D4S2和D5S3處理下黑糯玉米穗質(zhì)量較小，分別為215.3、237.4、228.3、235.2 g，處理間差異不顯著。黑糯玉米穗粒數(shù)在D1S1、D1S2、D2S1、D2S2、D2S3、D3S1、D3S2、D4S3、D5S1和D5S2處理下無顯著性差異（圖5）。綜合來看，D2S2處理下晉糯20 號(hào)黑糯玉米的穗長、百粒質(zhì)量、穗質(zhì)量大，籽粒含水量低，商品品質(zhì)表現(xiàn)較好。

3 討論

3.1 種植密度和行距對(duì)黑糯玉米產(chǎn)量的影響

大量研究表明，糯玉米產(chǎn)量與種植密度呈先增后減的二次曲線關(guān)系[10-11]，而在本研究中隨著種植密度的增加，黑糯玉米產(chǎn)量呈現(xiàn)先增后減再增加的趨勢，這可能與該品種黑糯玉米群體與個(gè)體間效應(yīng)有關(guān)[12-13]。從D1增至D2時(shí)，黑糯玉米植株個(gè)體間生長所需的光溫水肥等營養(yǎng)物質(zhì)較為充足，糯玉米群體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，個(gè)體間不存在競爭關(guān)系，具體表現(xiàn)為因種植密度增加而穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量的增加，產(chǎn)量也隨之增加。從D2增至D3時(shí)，黑糯玉米的種植密度增加，穗數(shù)增多，這加劇了黑糯玉米群體和個(gè)體間的矛盾，穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量開始減少，單位土地面積上穗數(shù)的增加無法補(bǔ)償植株個(gè)體間百粒質(zhì)量的減少之和[14]，從而表現(xiàn)為產(chǎn)量的下降。有研究表明[15]，低密度條件下，單位面積穗數(shù)是產(chǎn)量高低的決定因素，在適宜密度范圍內(nèi)，產(chǎn)量與穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量密切相關(guān)，但在高密度條件下，百粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)更大。當(dāng)種植密度繼續(xù)增加時(shí)，黑糯玉米穗數(shù)仍呈增加趨勢，但其百粒質(zhì)量則呈不降反增的變化趨勢，故從D3增至D5 時(shí)，黑糯玉米產(chǎn)量又持續(xù)增加。

合理的行距可以改善糯玉米群體間的通風(fēng)透光條件[16]，從而影響糯玉米生長發(fā)育，最終影響糯玉米產(chǎn)量。目前關(guān)于行距的研究較多，受地域、品種、土壤肥力和生態(tài)環(huán)境等的影響，結(jié)果不盡相同[17-19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，行距對(duì)黑糯玉米產(chǎn)量存在影響顯著，采用寬窄行60 cm∶40 cm 種植時(shí)，黑糯玉米產(chǎn)量較高。

寬窄行和等行距兩種種植方式必須與對(duì)應(yīng)的種植密度相結(jié)合才能獲得較高的產(chǎn)量，不能片面強(qiáng)調(diào)單一的種植密度和行距，從而忽視種植密度和行距的互作對(duì)玉米產(chǎn)量的影響[20]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同種植密度與行距互作間，黑糯玉米產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平，在種植密度7.50 萬株/hm2、寬窄行70 cm∶30 cm 和種植密度5.25 萬株/hm2、寬窄行60 cm∶40 cm 下，黑糯玉米產(chǎn)量相對(duì)高于其他處理，可能原因是寬窄行種植可以有效改善群體結(jié)構(gòu)、減少個(gè)體植株競爭，這與陳芳等[21]研究結(jié)果基本一致。

3.2 種植密度和行距對(duì)黑糯玉米商品品質(zhì)的影響

黑糯玉米是一種以鮮穗銷售為主的鮮食玉米，而鮮食玉米商品品質(zhì)的優(yōu)劣則會(huì)影響其當(dāng)?shù)厥袌龅陌l(fā)展和種植規(guī)模[22]。鮮食玉米商品品質(zhì)受品種和種植密度等栽培條件的影響較大[3，5]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，種植密度對(duì)黑糯玉米穗長、穗質(zhì)量、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量和籽粒含水率有極顯著影響。黑糯玉米穗長、穗質(zhì)量和穗粒數(shù)均在D1增至D3時(shí)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在D3增至D5時(shí)基本保持不變。在D2處理下，黑糯玉米穗長、穗質(zhì)量、穗粒數(shù)達(dá)到最佳狀態(tài)，再增加種植密度后變化不明顯。穗長、穗粒數(shù)、穗質(zhì)量對(duì)種植密度的響應(yīng)存在品種間的差異，要根據(jù)實(shí)際情況和品種特性來確定適宜的種植密度[23-24]。黑糯玉米百粒質(zhì)量在D2增至D3時(shí)快速下降，在D3增至D4時(shí)又增加，反觀其籽粒含水率，在D3時(shí)最高，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能是不同種植密度影響了黑糯玉米生長的光、溫、CO2等外界環(huán)境[25]，隨著種植密度的增加，糯玉米植株光合物質(zhì)生產(chǎn)能力下降[26]，使得其籽粒灌漿進(jìn)程受到了不同程度的影響[27]。籽粒灌漿進(jìn)程的改變會(huì)影響籽粒含水率，隨著玉米植株灌漿的充實(shí)，其籽粒含水率會(huì)下降，百粒質(zhì)量會(huì)相應(yīng)上升[28]。

寬窄行種植較等行距種植模式能有效增加經(jīng)濟(jì)系數(shù)，緩解種植密度引起的百粒質(zhì)量、穗質(zhì)量和穗數(shù)下降幅度的問題。黑糯玉米在寬窄行60 cm∶40 cm 時(shí)，百粒質(zhì)量顯著高于其他行距處理，籽粒含水率顯著低于其他行距處理，此時(shí)黑糯玉米商品品質(zhì)表現(xiàn)較好，而行距過寬或過窄都不利于黑糯玉米商品品質(zhì)的優(yōu)化。在種植密度為5.25 萬株/hm2、寬窄行60 cm∶40 cm 條件下，黑糯玉米穗長、百粒質(zhì)量、穗質(zhì)量、穗粒數(shù)和籽粒含水率表現(xiàn)較好，產(chǎn)量較高，同時(shí)兼顧產(chǎn)量和商品品質(zhì)。

本研究只對(duì)一個(gè)品種晉糯20 號(hào)進(jìn)行種植密度和行距對(duì)其產(chǎn)量及商品品質(zhì)的研究，不同品種的糯玉米存在差異，具體應(yīng)用時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的研究。此外，種植密度和行距對(duì)玉米籽粒含水率及籽粒脫水速率的影響，受環(huán)境和品種及其兩者交互作用的影響明顯[29]，今后應(yīng)進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究表明，種植密度和行距及兩者互作對(duì)黑糯玉米產(chǎn)量及商品品質(zhì)均存在不同程度的影響。對(duì)于黑糯玉米晉糯20 號(hào)來說，在山西省忻州市的實(shí)際生產(chǎn)中，采用種植密度5.25 萬株/hm2、寬窄行60 cm∶40 cm 的栽培方式更有利于其產(chǎn)量的提高及商品品質(zhì)的優(yōu)化。