滴灌水肥一體化玉米株行距配置試驗(yàn)

徐燦 陳永偉 張敏 靳韋 楊波 王昊 夏學(xué)智 馬文禮

摘要：合理增加種植密度是國內(nèi)外玉米增產(chǎn)的重要途徑，但合理的密植范圍受品種及種植技術(shù)等的影響。本試驗(yàn)旨在分析種植區(qū)種植密度對不同玉米品種生長與產(chǎn)量的影響，進(jìn)一步發(fā)揮品種和栽培密度之間的增產(chǎn)優(yōu)勢，篩選出適宜在本地種植的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)玉米品種、株行距配置及密度。本試驗(yàn)采用L16（45）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過滴灌水肥一體化技術(shù)，研究品種、行距（寬行、窄行）、株距對玉米產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，對穗粒數(shù)影響因素次序?yàn)槠贩N>寬行>株距>窄行，對百粒質(zhì)量影響因素次序?yàn)槠贩N>株距>寬行>窄行，而對產(chǎn)量影響因素次序?yàn)槠贩N>窄行>寬行>株距;玉米種植較優(yōu)水平組合為A3B3C2D2，即品種為迪卡159、寬行為80 cm、窄行為30 cm、株距為18 cm。在此條件下，迪卡159在種植密度為10.1萬株/hm2（寬行80 cm、窄行30 cm、株距18 cm）時(shí)可獲得較高產(chǎn)量，為實(shí)現(xiàn)西北玉米區(qū)玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供了科學(xué)指導(dǎo)和理論參考。

關(guān)鍵詞：滴灌;水肥一體化;玉米;株行距配置;正交試驗(yàn);產(chǎn)量

中圖分類號： S513.06;S513.07? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）21-0081-05

收稿日期：2021-02-22

基金項(xiàng)目：寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號：2018BBF02018）。

作者簡介：徐 燦（1993—），女，寧夏銀川人，碩士，助理農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：519966653@qq.com。

通信作者：馬文禮，碩士，高級農(nóng)藝師，主要從事作物栽培技術(shù)研究與推廣工作。E-mail：mwl7544@163.com。

玉米是我國分布最廣的谷類作物，對保障國家糧食安全發(fā)揮重要作用。品種遺傳特性和栽培管理方式?jīng)Q定玉米籽粒產(chǎn)量的高低。因此，在玉米生產(chǎn)過程中探究不同品種在種植地區(qū)的表現(xiàn)以及不同株行距配置下密度的變化對玉米產(chǎn)量具有十分重要的指導(dǎo)意義。國內(nèi)外學(xué)者研究認(rèn)為種植密度是限制籽粒產(chǎn)量的關(guān)鍵，玉米密植下選擇耐密植基因型來優(yōu)化群體種植密度是重要的栽培技術(shù)[1-4]。前人研究認(rèn)為，在一定密度下，合理株行距配置能構(gòu)建高效的地上部群體結(jié)構(gòu)，也能形成發(fā)達(dá)、具有旺盛活力的地下根群，與地上部分生長相協(xié)調(diào)，有效利用土壤中水分和養(yǎng)分[5]。楊吉順等的研究表明，在較高密度條件下，寬窄行40～80 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[6]。2005—2016年，西北玉米區(qū)通過推廣利用鄭單958、先玉335等耐密性品種，使種植密度從4.50萬株/hm2增加到了6.77萬株/hm2[7-9]，進(jìn)而提高了產(chǎn)量水平。所以選擇耐密性品種進(jìn)行合理密植是今后西北玉米區(qū)實(shí)現(xiàn)玉米單產(chǎn)增加的落腳點(diǎn)。但是，就西北玉米區(qū)目前育成和推廣的品種來看，耐密性還有待進(jìn)一步提高。本試驗(yàn)通過分析不同玉米品種在不同種植密度下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，明確種植密度對不同玉米品種生長與產(chǎn)量的影響，揭示玉米種植密度的變化規(guī)律，以期為西北玉米區(qū)玉米實(shí)現(xiàn)大面積高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在平吉堡農(nóng)場農(nóng)五隊(duì)（地理位置38°24′ N，106°01′ E），地處寧夏回族自治區(qū)銀川市西南14 km。地形由黃河沖擊平原高階地和沖積扇形成，由西南向東北傾斜高差29 m，海拔1 120 m，年均降水量為169 mm，年平均氣溫為8.5 ℃，≥10 ℃ 的活動(dòng)積溫為3 298.1 ℃，年日照時(shí)數(shù)為 3 000 h，無霜期160 d左右。土壤類型為淡灰鈣土，土壤質(zhì)地為輕壤土。土壤pH值為8.7，有機(jī)質(zhì)含量為14.0 g/kg，全氮含量為0.88 g/kg，堿解氮含量為64 mg/kg，速效磷含量為32.9 mg/kg，速效鉀含量為174 mg/kg，全鹽含量為2.64 g/kg。

1.2 供試材料

供試品種為迪卡159、先玉1225、天賜19、正業(yè)8號。肥料為尿素（N含量為46%）、水溶性磷酸一銨（N含量為12%，P2O5含量為61%）、硫酸鉀（K2O含量為52%）、硫酸鋅（EDTA-ZnSO4·7H2O）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用L16（45）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素水平見表1，共16個(gè)處理，小區(qū)面積為86.71 m2，隨機(jī)排列，重復(fù)2次，小區(qū)間走道寬為1 m，四周設(shè)置寬為1.1 m的保護(hù)行，占地面積共2 066.7 m2。

1.4 試驗(yàn)方法

于2020年4月20日播種，采用人工播種，共16個(gè)處理，每個(gè)處理播種密度視寬窄行和株距而定，具體見表1，滴灌帶采用人工覆土鎮(zhèn)壓方式鋪設(shè)。施肥采用滴灌水肥一體化方式進(jìn)行，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，滴頭流量為1.38 L/h，滴頭間距為30 cm，滴灌帶鋪設(shè)間距分別為20、25、30、35 cm。9月25日收獲。各處理施肥時(shí)間、灌溉條件以及其他管理措施同大田。

試驗(yàn)前采集基礎(chǔ)土樣，分析化驗(yàn)土壤的常規(guī)7項(xiàng)（詳見“1.1”節(jié)）。在灌漿期測定玉米株高、莖粗、葉綠素含量等農(nóng)藝性狀指標(biāo)。收獲前按對角線法隨機(jī)選取樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)選取長勢均勻且行長為 4 m 的4行，收獲全部果穗，計(jì)數(shù)稱質(zhì)量后選取具代表性的20個(gè)果穗作為樣本進(jìn)行考種，測定穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量等。脫粒后用谷物水分測定儀測定籽粒含水量，折算出標(biāo)準(zhǔn)水分下的產(chǎn)量與百粒質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007及DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果及差異顯著性

通過對主要指標(biāo)的測定與差異顯著性分析結(jié)果（表2）可知，處理間存在顯著差異。除了處理1、處理3、處理4產(chǎn)量較低，其他處理產(chǎn)量均超過 15 000 kg/hm2，產(chǎn)量最高的是處理10，為 18 420.15 kg/hm2，產(chǎn)量最低的是處理3，為 11 272.35 kg/hm2;百粒質(zhì)量最高的為處理2;穗粒數(shù)最低的為處理3。葉綠素含量表現(xiàn)為處理7顯著高于其他處理;株高表現(xiàn)為處理9與處理7、處理8、處理10、處理13差異不顯著，與其他處理差異顯著;莖粗表現(xiàn)為處理2、處理11、處理12顯著高于其他處理，處理2、處理11、處理12之間莖粗差異不顯著。

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素最優(yōu)水平組合選擇

由表3可知，影響穗粒數(shù)的因素主次順序表現(xiàn)為A（品種）>B（寬行）>D（株距）>C（窄行），其最優(yōu)水平組合為A3B3C2D1;影響百粒質(zhì)量的因素主次順序?yàn)锳>D>B>C， 其最優(yōu)水平組合為A4B2C2D2;影響產(chǎn)量的因素主次順序表現(xiàn)為A>C>B>D，其最優(yōu)水平組合為A3B2C2D2。即3個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)水平組合不盡相同，均屬于正向指標(biāo)，數(shù)值越大越有利，可進(jìn)一步通過產(chǎn)生影響的主次順序和綜合平衡的方法確定最優(yōu)水平組合。

由表3可知，對于A因素，從主次順序看，對穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量的影響均排在第1位，說明品種對密度的影響最重要，是主要因素，A因素選擇在A3、A4之間，可從定量角度確定A因素的最佳水平。由表4可知，有利部分，A3>A4，不利部分，A3

2.3 農(nóng)藝性狀最優(yōu)水平組合選擇

各處理玉米農(nóng)藝性狀及極差分析結(jié)果見表5。影響葉綠素含量的因素主次順序表現(xiàn)為A>D>B>C，其最優(yōu)水平組合為A2B3C4D2;影響株高的因素主次順序表現(xiàn)為 A>B>C>D，其最優(yōu)水平組合為A3B3C2D2;影響莖粗的因素主次順序表現(xiàn)為A>D>C>B，其最優(yōu)水平組合為A3B2C2D2。

在生長指標(biāo)中，葉綠素含量、株高、莖粗都屬于正向指標(biāo)，所以判斷生長指標(biāo)對產(chǎn)量的影響，極差越大影響越主要。對于A因素，從主次順序來看，對葉綠素含量、株高、莖粗的影響都排在第1位，是主要因素，A因素選擇范圍在A2、A3之間，其中株高和莖粗都顯示在A3處理下表現(xiàn)最佳，故A因素選擇A3。對于B因素，從主次順序來看，對葉綠素含量的影響排在第3位，對株高的影響排在第2位，對莖粗的影響排在第4位，故選擇對指標(biāo)影響排位靠前的指標(biāo)，即選擇株高下的B因素，B3。對于C因素，從主次順序來看，對葉綠素含量影響排在第4位，屬于次要因素，對株高和莖粗的影響排在第3位，應(yīng)以排位靠前的株高C2和莖粗C2中選擇，故選擇C2。對于D因素，從主次順序來看，對葉綠素含量和莖粗的影響排在第2位，對株高的影響排在第4位，屬于次要因素，應(yīng)在排位靠前的葉綠素含量（D2）和莖粗（D2）中選擇，故選擇D2。綜上所述，本試驗(yàn)的生長指標(biāo)最優(yōu)水平組合為A3B3C2D2，與產(chǎn)量構(gòu)成因素的優(yōu)選結(jié)果一致。

3 討論與結(jié)論

3.1 品種與株行距配置對產(chǎn)量的影響

密植栽培可以促進(jìn)玉米增產(chǎn)。在特定環(huán)境條件下，產(chǎn)量與種植密度的關(guān)系符合等差與等比的混合模型[10-12]，品種和栽培措施共同決定了適宜種植密度。在高密度種植條件下，耐密品種可以克服群體密度提高導(dǎo)致的植株間競爭，在玉米生產(chǎn)中更易實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。賈波等的研究表明，耐密植玉米是株型較緊湊品種的演變，資源利用、耐脅迫能力以及穩(wěn)產(chǎn)性等較平展型玉米強(qiáng)，可降低因植株間的相互競爭引起光合生產(chǎn)中碳水化合物的內(nèi)耗，提高生物量的生產(chǎn)能力和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)速率，將相鄰植株間對光、溫、水等的競爭最小化，有效分配光合產(chǎn)物，獲得更高的群體產(chǎn)量[13]。合理的群體結(jié)構(gòu)是玉米密植高產(chǎn)的基礎(chǔ)，通過不同株行距配置可以改變玉米群體的冠層和根部結(jié)構(gòu)，從而改變農(nóng)田小氣候環(huán)境，達(dá)到增產(chǎn)的目的[14-16]。李新彥等的研究表明，在種植密度不變的情況下，適當(dāng)增加株行距能夠起到增產(chǎn)的效果，但行距過大必然導(dǎo)致株距減小，不但不會(huì)增加玉米產(chǎn)量，反而會(huì)導(dǎo)致玉米產(chǎn)量降低[17]。王楷等的研究表明，西北灌溉玉米區(qū)充分滿足水肥供應(yīng)的條件下，密度在10.5萬株/hm2時(shí)實(shí)現(xiàn)了最高產(chǎn)量[18]。陳傳永等研究認(rèn)為，春玉米耐密高產(chǎn)栽培的適宜密度為7.5萬～10.5萬株/hm2[19]。王洪君等研究認(rèn)為，半干旱區(qū)玉米寬窄行行距為70 cm+30 cm 和寬窄行行距為80 cm+30 cm配置下玉米群體對光能資源的利用達(dá)到最佳，能有效提高玉米產(chǎn)量[20]。

3.2 種植密度對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

在適當(dāng)?shù)乃使芾硐?，改善栽培密度是增加玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵措施之一[21]。種植密度通過有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量來影響籽粒產(chǎn)量，在適宜種植密度以下，增密能提高玉米單位土地面積果穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量，當(dāng)群體密度過大時(shí)，穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量的下降程度遠(yuǎn)大于單位面積穗數(shù)的增加，產(chǎn)量開始下降。在本試驗(yàn)中，在適宜的種植范圍內(nèi)，隨著種植密度的增加，各品種的產(chǎn)量也隨之增加，產(chǎn)量構(gòu)成因素中的穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量也表現(xiàn)為增加的趨勢。但是過了品種適宜的密度范圍，產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素中的穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量表現(xiàn)為下降的趨勢，且不同品種的耐密性不同，產(chǎn)量開始下降時(shí)的密度也不同。參試品種中以迪卡159的耐密性較高，且有較高的百粒質(zhì)量。

3.3 種植密度對品種抗倒伏性的影響

不同種植密度下品種抗倒伏性也存在差異，通過對密度試驗(yàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，正業(yè)8號、天賜19均出現(xiàn)倒伏。其中，正業(yè)8號密度在11.9萬、13.6萬株/hm2時(shí)出現(xiàn)倒伏，倒伏率分別為5%、20%，說明正業(yè)8號種植密度不宜超過11.9萬株/hm2;天賜19在種植密度為12.9萬株/hm2時(shí)倒伏率達(dá)到80%，其他處理無倒伏，說明天賜19種植密度最大不能超過12.9萬株/hm2。迪卡159未出現(xiàn)倒伏，說明迪卡159抗倒伏性較好，表現(xiàn)為整體莖粗高于其他參試品種。

以上結(jié)果表明，要使玉米產(chǎn)量得到顯著提高，首先要選擇適宜當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良耐密植品種，其次要選擇較高的群體密度，高密度是玉米產(chǎn)量提高的基礎(chǔ)。在高密度條件下，要采用合理的株行距配置，充分發(fā)揮玉米個(gè)體發(fā)育潛力，使玉米群體與個(gè)體得到協(xié)調(diào)發(fā)展，保證玉米群體產(chǎn)量得到提高。

本研究結(jié)果表明，通過對品種、寬窄行及株距進(jìn)行極差分析對比得出，品種對產(chǎn)量的影響排在第1位，為主要因素，說明在玉米密植下選擇優(yōu)良品種來優(yōu)化群體種植密度是非常重要的栽培技術(shù)。同時(shí)，本試驗(yàn)通過L16（45）正交優(yōu)化試驗(yàn)得出，適宜本地區(qū)種植的耐密品種為迪卡159，寬窄行行距為 80 cm+30 cm，株距為18 cm時(shí)，種植密度為 10.1萬株/hm2，此時(shí)玉米植株群體結(jié)構(gòu)較合理，可以達(dá)到增產(chǎn)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]柏延文，楊永紅，朱亞利，等. 種植密度對不同株型玉米冠層光能截獲和產(chǎn)量的影響[J]. 作物學(xué)報(bào)，2019，45（12）：1868-1879.

[2]宋鳳斌，童淑媛.不同株型玉米的干物質(zhì)積累、分配及轉(zhuǎn)運(yùn)特征[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，26（4）：700-705.

[3]郭 江，郭新宇，郭程瑾，等. 密度對不同株型玉米群體結(jié)構(gòu)的調(diào)控效應(yīng)[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2008，23（1）：149-153.

[4]徐宗貴，孫 磊，王 浩，等. 種植密度對旱地不同株型春玉米品種光合特性與產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（13）：2463-2475.

[5]姜興芳，陶洪斌，鄭志芳，等. 株行距配置對玉米根系性狀及產(chǎn)量的影響[J]. 玉米科學(xué)，2013，21（2）：116-121.

[6]楊吉順，高輝遠(yuǎn)，劉 鵬，等. 種植密度和行距配置對超高產(chǎn)夏玉米群體光合特性的影響[J]. 作物學(xué)報(bào)，2010，36（7）：1226-1233.

[7]明 博，謝瑞芝，侯 鵬，等. 2005—2016年中國玉米種植密度變化分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（11）：1960-1972.

[8]李少昆，王崇桃.中國玉米生產(chǎn)技術(shù)的演變與發(fā)展[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（6）：1941-1951.

[9]陳國平，高聚林，趙 明，等. 近年我國玉米超高產(chǎn)田的分布、產(chǎn)量構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 作物學(xué)報(bào)，2012，38（1）：80-85.

[10]李少昆，王崇桃. 玉米高產(chǎn)潛力·途徑[M]. 北京：科學(xué)出版社，2010.

[11]李從鋒，趙 明，劉 鵬，等. 中國不同年代玉米單交種及其親本主要性狀演變對密度的響應(yīng)[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（12）：2421-2429.

[12]陳國平，楊國航，趙 明，等. 玉米小面積超高產(chǎn)創(chuàng)建及配套栽培技術(shù)研究[J]. 玉米科學(xué)，2008，16（4）：1-4.

[13]賈 波，謝慶春，倪向群. 玉米理想株型研究進(jìn)展[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，24（4）：31-33.

[14]郭麗琢，張福鎖，李春儉. 打頂對煙草生長、鉀素吸收及其分配的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（7）：819-822.

[15]舒海燕，常勝合，楊鐵釗. 煙株打頂對鉀素含量的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，34（1）：25-26.

[16]孫海潮，張瑩瑩，盧道文，等. 種植密度對不同熟期玉米品種生理成熟時(shí)籽粒含水量及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（1）：104-107.

[17]李新彥，李有明，馬現(xiàn)斌，等. 不同株行距配置對玉米產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（7）：87-88.

[18]王 楷，王克如，王永宏，等. 密度對玉米產(chǎn)量（>15 000 kg/hm2）及其產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（16）：3437-3445.

[19]陳傳永，侯玉虹，孫 銳，等. 密植對不同玉米品種產(chǎn)量性能的影響及其耐密性分析[J]. 作物學(xué)報(bào)，2010，36（7）：1153-1160.

[20]王洪君，王 楠，胡 宇，等. 半干旱區(qū)玉米行距調(diào)整增密對群體冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響[J]. 玉米科學(xué)，2018，26（6）：75-78.

[21]張仁和，杜偉莉，郭東偉，等. 陜西省不同年代玉米品種產(chǎn)量和氮效率性狀的變化[J]. 作物學(xué)報(bào)，2014，40（5）：915-923.