種植密度對(duì)不同株型玉米冠層光能截獲和產(chǎn)量的影響

浦 軍 黃吉美 王朝武 楊 眉 王 瓊

（曲靖市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 云南曲靖 655000）

玉米原產(chǎn)于中美洲和南美洲，是世界重要的糧食作物，廣泛分布于美國(guó)、中國(guó)、巴西和其他國(guó)家。與傳統(tǒng)的水稻、小麥等糧食作物相比，玉米具有較強(qiáng)的耐旱性、耐寒性、耐貧瘠性和極好的環(huán)境適應(yīng)性等特征。作為中國(guó)的高產(chǎn)糧食作物，玉米不僅是畜牧業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等重要的飼料來(lái)源，而且是食品、醫(yī)療衛(wèi)生、輕工業(yè)和化工業(yè)等不可或缺的材料。玉米產(chǎn)量的穩(wěn)定對(duì)保障我國(guó)糧食安全有著重要的作用，提高玉米的產(chǎn)量也是需要我們不斷努力追求的目標(biāo)。玉米產(chǎn)量的提高受到玉米品種遺傳改良和栽培技術(shù)影響，其中提高種植密度是提高玉米種植產(chǎn)量的重要栽培措施之一。但是，高密度的種植往往會(huì)導(dǎo)致玉米植株間葉子的相互遮擋，出現(xiàn)水、光、營(yíng)養(yǎng)成分的相互競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題，使玉米莖稈的生長(zhǎng)質(zhì)量變差，增加倒伏的風(fēng)險(xiǎn)，從而影響產(chǎn)量的提高。所以，我們?cè)谶M(jìn)行高密度種植的同時(shí)，需要選用合適的玉米株型，比如紅單6 號(hào)類型的緊湊型品種，其冠層結(jié)構(gòu)所擁有的特點(diǎn)可以優(yōu)化高密度種植空間內(nèi)光照的分配和使用，從而減輕高密度種植帶來(lái)的負(fù)面問(wèn)題，從而達(dá)到提高玉米產(chǎn)量的目的。

玉米的冠層結(jié)構(gòu)對(duì)光合作用有效輻射的截獲對(duì)玉米產(chǎn)量有重要影響。首先，玉米植株葉片的大小和分布決定光的截獲量和光合作用，種植密度的增加使得穗上葉更加直立，相比彎曲的穗上葉可以縮短光傳遞的路徑，從而有利于光傳遞到植株的下面部分。其次，在玉米不同的生長(zhǎng)階段噴灑不同的化學(xué)藥劑往往會(huì)形成菱形和三角形兩種植株形態(tài)，葉片形態(tài)的不同對(duì)冠層內(nèi)光的分布也會(huì)產(chǎn)生不同的影響，從而產(chǎn)生不同的葉片衰老速度和不同的干物質(zhì)積累量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與管理

試驗(yàn)地區(qū)選在了我國(guó)云南的一個(gè)玉米試驗(yàn)示范站，播種時(shí)間是4月中下旬，并于10月初收獲。云南的主要糧食作物是水稻和小麥，玉米多種植在海拔1 000～2 000 m 地帶，試驗(yàn)選取的材料則是緊湊型的紅單6 號(hào)、中間型的云瑞668 和平展型的路單12 號(hào)三個(gè)玉米品種。

玉米種植密度分為四種類型，分別是4.5×104、6.0×104、7.5×104和9.0×104株每公頃，種植區(qū)域長(zhǎng)5 m，寬3.6 m，總面積為18 m2。等行距進(jìn)行種植，間隔為0.6 m，南北走向，每片區(qū)種植6 行，其他的施肥、灌溉等工作與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的管理方法基本保持一致。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在玉米生長(zhǎng)的不同時(shí)期，用特殊的測(cè)量工具對(duì)玉米葉的長(zhǎng)、高等進(jìn)行了測(cè)量，這里選取的是在種植區(qū)域中選取的3 株生長(zhǎng)狀況大致相似的長(zhǎng)勢(shì)較好的玉米植株，并運(yùn)用了常用到的計(jì)算公式進(jìn)行了數(shù)據(jù)的計(jì)算。其中用到的公式主要有：葉面積=長(zhǎng)×寬×0.75，葉面積指數(shù)=單位群體葉面積/單位土地面積。在玉米的吐絲期和成熟期計(jì)算玉米的吐絲后干物質(zhì)積累量和吐絲后生物量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率，所用到的公式是：花干后物質(zhì)積累量＝成熟期地上部干物質(zhì)積累量-吐絲期地上部干物質(zhì)積累量，干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量=吐絲期地上部干物質(zhì)積累量-成熟期地上部營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量，干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率=（干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量/籽粒干重）×100%。

對(duì)光截獲情況進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)在玉芽吐絲后7 天進(jìn)行，并且要選擇天氣晴朗的日子，盡量在上午9:00～11:00 之間完成。本次測(cè)量采用了AccuPAR LP-80 型冠層儀在各小區(qū)內(nèi)對(duì)冠層光合有效輻射（PAR）情況進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定時(shí)共選了5 個(gè)高度，分別為地面以上15 cm 部位（H1）、玉米雌穗至地面中部的有效輻射區(qū)域（H2）、穗部區(qū)域（H3）、灌層腸頂部至雌穗中部位置區(qū)域（H4）、與株行垂直的株間與行間的冠層頂部區(qū)域（H5），每一個(gè)部位重復(fù)測(cè)量3 次，H1～H4 等4 個(gè)高度的輻射強(qiáng)度用It表示，H5 高度的輻射強(qiáng)度用I0表示，透光率按照It/I0的比值計(jì)算。

最后在對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量的構(gòu)成進(jìn)行計(jì)算時(shí)，在玉米成熟期，先對(duì)每一個(gè)區(qū)域內(nèi)的倒伏株數(shù)、空稈株數(shù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后收獲中間兩行玉米，對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算，再對(duì)玉米穗的長(zhǎng)度、玉米穗的粗細(xì)、玉米穗的行數(shù)、每一行的玉米穗的粒數(shù)等進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。計(jì)算產(chǎn)量時(shí)將玉米籽粒中的含水量按照14%折算。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對(duì)不同株型玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

種植密度對(duì)玉米產(chǎn)量具有最直接的影響。傳統(tǒng)觀念往往認(rèn)為種植的密度越大，玉米的產(chǎn)量就會(huì)越多。但現(xiàn)實(shí)并非我們想象的那樣簡(jiǎn)單。由于玉米成長(zhǎng)還受到光照、水分、養(yǎng)分等不同因素的影響，如果種植密度過(guò)大，各植株之間對(duì)這些生長(zhǎng)資源的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)增大，從而使個(gè)體植株獲得的生長(zhǎng)資源不足而達(dá)不到預(yù)期的效果。不同株型的玉米在不同密度的種植下呈現(xiàn)不同的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果顯示，紅單6 號(hào)在9.0×104株每公頃達(dá)到高產(chǎn)、云瑞668 在7.5×104株每公頃達(dá)到高產(chǎn)、路單12 號(hào)在6.0×104株每公頃達(dá)到高產(chǎn)。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分析得知，在較高密度的種植情況下，玉米粒的數(shù)量及重量隨著株型緊湊程度的增加呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)，正是有效玉米穗數(shù)、玉米粒數(shù)和玉米粒重量的協(xié)調(diào)使得紅單6 號(hào)呈現(xiàn)高產(chǎn)的效果。

2.2 種植密度對(duì)不同株型玉米形態(tài)結(jié)構(gòu)與光能截獲的影響

不同株型的玉米在不同種植密度下葉片的大小、分布影響玉米冠層結(jié)構(gòu)對(duì)光能的截獲能力。隨著種植密度的增加，不同玉米的葉面積和透光率都呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。三種不同的植株類型中，平展型的路單12 號(hào)葉片面積最大，中間型的云瑞668 次之，緊湊型的紅單6 號(hào)葉片面積最小。隨著玉米植株的生長(zhǎng)，紅單6 號(hào)、云瑞668 和路單12 號(hào)的透光率不斷下降，經(jīng)測(cè)算得知，紅單6 號(hào)的透光率下降81%、云瑞668的透光率下降84%、路單12號(hào)下降90%[1]。因此，在種植密度較高的情況下，緊湊型玉米植株的葉片大小和分布特點(diǎn)在一定程度上起到了減輕植株受光較差的問(wèn)題的嚴(yán)重性。此外，緊湊型的玉米植株在吐絲后仍然保持較高的葉面積指數(shù)，即一定土地面積上植物葉面面積總和與土地面積之比保持較高指數(shù)，從而擴(kuò)大了玉米植株綠葉光合作用的面積，而且在成熟期保持較高的葉面積指數(shù)還起到了延長(zhǎng)光合作用周期的作用。

2.3 種植密度對(duì)不同株型玉米籽粒灌漿參數(shù)的影響

衡量玉米產(chǎn)量的重要指標(biāo)之一是玉米籽粒的灌漿程度。玉米的灌漿期指玉米籽粒的成熟時(shí)期，這時(shí)玉米的胚分化基本完成，初具發(fā)芽能力，這時(shí)的玉米需要充足的養(yǎng)分和水分，因?yàn)檫@些對(duì)玉米粒數(shù)起著重要作用。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同株型玉米的灌漿峰值中，紅單6 號(hào)大于云瑞668，云瑞668 又大于路單12 號(hào)，灌漿峰值的時(shí)間也是紅單6 號(hào)早于云瑞668，路單12 號(hào)最晚。在達(dá)到峰值前的一段時(shí)間，紅單6號(hào)的灌漿速率也是快于云瑞668 和路單12 號(hào)的。由此我們可以得知，隨著玉米植株緊湊程度的增加，灌漿參數(shù)呈現(xiàn)規(guī)律性的變化，而且緊湊型品種的灌漿參數(shù)要明顯優(yōu)于中間型和平展型的玉米植株類型[2]。

2.4 種植密度對(duì)不同株型玉米干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

玉米在通過(guò)光合作用生長(zhǎng)積累能量的過(guò)程中，也通過(guò)植物的呼吸作用消耗著能量。所以，玉米干物質(zhì)的積累量就是總光合作用量與細(xì)胞呼吸消耗量之間的差值。一般來(lái)說(shuō)，干物質(zhì)量與植物葉面積指數(shù)相關(guān)，植物葉面積指數(shù)為5左右是最理想的，即葉片表面積大小為所在土地面積的5倍。因?yàn)橹参锶~面積指數(shù)太小會(huì)導(dǎo)致接受光照不充分，植物葉面積指數(shù)太大又會(huì)導(dǎo)致呼吸作用太強(qiáng),不利于干物質(zhì)積累。

在高密度種植情況下，試驗(yàn)結(jié)果表明，緊湊型的紅單6號(hào)的花后干物質(zhì)積累量、花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量高于中間型的云瑞668 和平展型的路單12 號(hào)。需要指出的是，不同時(shí)期不同類型玉米植株的干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)轉(zhuǎn)化量也是不同的。在玉米的吐絲期，云瑞668 的干物質(zhì)積累量低于路單12 號(hào)，而到了成熟期，云瑞668 的干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量又高于路單12 號(hào)。就總體情況來(lái)看，在一定情況下，不同類型玉米吐絲期干物質(zhì)積累量、成熟期干物質(zhì)積累量、花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量是隨著種植密度的增加而顯著增加，但是如果密度過(guò)大就會(huì)呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。三種不同玉米植株類型中，紅單6 號(hào)的干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的指數(shù)較云瑞668 和路單12 號(hào)更加穩(wěn)定。

3 討論

在水分、養(yǎng)分等條件適當(dāng)?shù)那闆r下，增加種植密度是提高產(chǎn)量的重要措施之一。玉米種植過(guò)程中穗密度、穗大小、穗粒數(shù)等均會(huì)對(duì)玉米籽粒的產(chǎn)量造成影響。適當(dāng)增加種植密度，玉米冠層結(jié)構(gòu)對(duì)光能的截獲能力增加，有利于玉米植株進(jìn)行光合作用快速生長(zhǎng)。在玉米灌漿的關(guān)鍵時(shí)期，種植密度的增加及玉米植株緊湊程度的增加對(duì)玉米灌漿起著重要的作用。最后，在玉米的吐絲期與成熟期，干物質(zhì)積累量和轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)玉米產(chǎn)量也有著重要的影響[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

不同的玉米品種對(duì)種植密度的要求不同，這就需要我們進(jìn)行合理的試驗(yàn)探究，以便在大面積的玉米生產(chǎn)實(shí)踐中獲得更高的糧食產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)不斷的研究與發(fā)展，我們的糧食問(wèn)題一定會(huì)逐步解決，為我們的工業(yè)、制造業(yè)等產(chǎn)業(yè)提供更加穩(wěn)固的基礎(chǔ)。