水氮減量密植玉米的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

韋金貴 郭 瑤 柴 強(qiáng)殷 文樊志龍 胡發(fā)龍

省部共建干旱生境作物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 甘肅蘭州 730070

隨著人口的持續(xù)增加, 在有限耕地上提高糧食產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的重大挑戰(zhàn)[1-2]。而資源性缺水是限制旱農(nóng)地區(qū)作物生產(chǎn)的主要因素[3], 且作為維持作物高產(chǎn)的化學(xué)肥料, 在施用量較大時(shí)存在投入成本高, 易造成排放大和氮素淋溶等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[4],加劇了生態(tài)環(huán)境與農(nóng)藝目標(biāo)間的矛盾[5-6]。因此, 水肥減量作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)技術(shù)研究亟需深入。

合理的耕作制度、水肥管理、種植密度、覆蓋措施等農(nóng)藝技術(shù)皆可提高作物產(chǎn)量[7-9]。其中, 水氮運(yùn)籌和密植技術(shù)因資源高效利用而應(yīng)用廣泛, 為實(shí)現(xiàn)糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了保障[10-11]。研究表明, 減量灌水會(huì)抑制作物干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成[12], 適宜的化肥投入量能補(bǔ)償水分虧缺對(duì)植株干物質(zhì)生產(chǎn)的負(fù)效應(yīng), 提高有機(jī)物質(zhì)積累和籽粒灌漿速率, 增加粒重并獲得較高的籽粒產(chǎn)量[8,13]。減量施氮降低光合產(chǎn)物積累, 而充足的灌水能緩解群體生長(zhǎng)率的下降, 延長(zhǎng)干物質(zhì)積累時(shí)間[12,14]。減量灌水或者施氮均不利于發(fā)揮作物的群體增產(chǎn)優(yōu)勢(shì), 而合理密植能顯著提高作物群體生產(chǎn)力, 進(jìn)一步補(bǔ)償水或氮減量造成單株生產(chǎn)力下降的負(fù)效應(yīng), 最終提高作物目標(biāo)產(chǎn)量[10,15-16]。目前, 關(guān)于水、氮和密度3個(gè)因素兩兩互作的作物生產(chǎn)研究成果眾多, 但基于通過(guò)增密補(bǔ)償水氮減量于一體的技術(shù)體系能否同步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)卻鮮有報(bào)道, 使得生產(chǎn)實(shí)踐中通過(guò)增密對(duì)水氮減量造成減產(chǎn)的補(bǔ)償效應(yīng)缺乏系統(tǒng)的研究。產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的協(xié)調(diào)發(fā)展是玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵措施,而密度則是決定產(chǎn)量構(gòu)成的基礎(chǔ)因子[16-17]。合理密植有利于協(xié)調(diào)作物群體與個(gè)體間的矛盾, 在保證一定群體數(shù)量的前提下, 提高作物的成穗率是進(jìn)一步提高籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)的有效栽培措施[18-19]。在一定的密度范圍內(nèi), 決定玉米產(chǎn)量的首要因子是單位面積穗數(shù), 其次是穗粒數(shù)和千粒重[20-21]。因此, 能否通過(guò)增密補(bǔ)償水氮減量造成產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的負(fù)效應(yīng), 其可行性須研究證實(shí)。河西綠洲灌區(qū)光資源豐富, 是典型的玉米高產(chǎn)區(qū), 玉米生產(chǎn)化肥施用量較大, 受資源性缺水制約嚴(yán)重。本研究在地方習(xí)慣灌水、施氮基礎(chǔ)上減量施用并增加種植密度, 探究干物質(zhì)積累、群體生長(zhǎng)速率和產(chǎn)量形成的補(bǔ)償效應(yīng),為建立水氮節(jié)約玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)綠洲農(nóng)業(yè)科研教學(xué)基地(37o30′N(xiāo),103o5′E)位于河西走廊東端, 年均日照時(shí)數(shù)＞2945 h,年平均氣溫7.2℃, 太陽(yáng)輻射總量6000 MJ m-2, 常年降雨量約為156 mm, 年蒸發(fā)量2400 mm, 是典型的綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。玉米是該區(qū)主栽作物之一, 當(dāng)?shù)亓?xí)慣種植密度7.5萬(wàn)株 hm-2。試驗(yàn)地土壤類型為沙壤土, 0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)16.71 g kg-1、全氮0.68 g kg-1、全磷1.48 g kg-1、堿解氮102.35 g kg-1、速效磷26.93 mg kg-1、速效鉀178.26 mg kg-1。2020—2021年度, 玉米生育期降水量及日平均溫度如圖1。

圖1 2020-2021年度試驗(yàn)區(qū)玉米生育期降水量及日平均溫度變化Fig. 1 Daily precipitation and mean air temperature during maize growth period at the experiment station in 2020 and 2021

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用裂區(qū)設(shè)計(jì), 主區(qū)為灌水量, 設(shè)W2 (4050 m3hm-2, 當(dāng)?shù)亓?xí)慣灌水)、W1 (3240 m3hm-2, 減量20%)兩個(gè)水平; 第1裂區(qū)為施氮水平, 設(shè)N2 (360 kg hm-2, 當(dāng)?shù)亓?xí)慣施氮)、N1 (270 kg hm-2, 減量25%)兩個(gè)水平; 第2裂區(qū)為種植密度, 設(shè)D1 (7.50萬(wàn)株hm-2, 當(dāng)?shù)亓?xí)慣種植密度)、D2 (9.75萬(wàn)株 hm-2, 增加30%)、D3 (12.0萬(wàn)株 hm-2, 增加60%) 3個(gè)水平, 共組成12個(gè)處理, 每處理重復(fù)3次, 小區(qū)面積為40 m2(5 m×8 m)。玉米覆膜平作, 等行距(40 cm)播種, 株距分別為D1 (33 cm)、D2 (26 cm)、D3 (21 cm), 玉米品種為“先玉335”, 分別于2020年4月20日、2021年4月23日播種, 2020年9月27日、2021年9月21日收獲,收獲后秸稈移除。本試驗(yàn)所有處理均采用膜下滴灌,在管道中安裝水表控制灌溉量。基肥在播種前均勻施于地面, 用旋耕機(jī)旋入15 cm深的耕作層; 追肥時(shí), 用穴播槍在距離玉米莖稈10 cm處打孔, 將肥料施入10 cm深的孔中, 只施氮肥(N 46.6%的尿素)和磷肥(P2O518%的過(guò)磷酸鈣基施, 180 kg hm-2),該地區(qū)土壤中的鉀含量足以維持作物生長(zhǎng)需求, 因此不施鉀肥。具體試驗(yàn)處理灌水和施氮制度詳見(jiàn)表1。

表1 不同處理的灌水制度和施氮制度Table 1 Irrigation and fertilization regimes for different treatments

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

干物質(zhì)積累量: 從玉米苗期開(kāi)始, 在每小區(qū)每隔15 d隨機(jī)選取玉米5株(苗期選取10株), 于105℃下殺青30 min, 80℃下烘干至恒重, 計(jì)算干物質(zhì)積累量。用Logistic方程y=k/(1+ea-rt)擬合玉米生育期最大干物質(zhì)積累速率以及積累速率持續(xù)天數(shù)[22]。

群體生長(zhǎng)率: CGR = (W2-W1)/(T2-T1)式中, CGR代表群體生長(zhǎng)率(kg hm-2d-1), T2和T1為測(cè)定時(shí)期,W2和W1分別為T(mén)2和T1時(shí)期的干物質(zhì)重(kg hm-2)。

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素: 按小區(qū)收獲計(jì)產(chǎn), 測(cè)定有效穗數(shù), 隨機(jī)選取10株測(cè)定穗粒數(shù)、千粒重。

收獲指數(shù): HI = GY/BY。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019整理數(shù)據(jù), Origin 2021作圖, SPSS 19.0進(jìn)行方差分析(ANOVA)、多重比較(Duncan)、相關(guān)性分析(Pearson)和通徑分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水氮減量密植玉米的產(chǎn)量表現(xiàn)

減量灌水、減量施氮顯著降低了玉米籽粒產(chǎn)量,增加密度可提高產(chǎn)量, 灌水與施氮、施氮與密度以及灌水與施氮和密度間的互作對(duì)產(chǎn)量作用顯著(表2)。W1較W2減產(chǎn)3.0%, N1較N2減產(chǎn)12.9%, D2、D3較D1分別增產(chǎn)12.9%、9.2%, 表明減水減氮均顯著降低產(chǎn)量, 增密在一定程度上可彌補(bǔ)產(chǎn)量損失。與對(duì)照W2N2D1相比, 在W1N1條件下D1、D3產(chǎn)量分別降低12.3%、6.3%, 與D2差異不顯著, 說(shuō)明中密度可以補(bǔ)償水氮減量導(dǎo)致的負(fù)效應(yīng)。在N2條件下,W1D1較W2D1產(chǎn)量低4.5%, W1D2、W1D3較W2D1分別高13.9%、5.7%, W1D2與W2D2差異不顯著, 說(shuō)明在施氮量保持不變時(shí), 中密度可在補(bǔ)償灌水減量20%的同時(shí)提高產(chǎn)量。

表2 不同處理模式下玉米的產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 2 Grain yield and yield components of maize under different treatments

(續(xù)表2)

2.2 增密對(duì)減水減氮玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

增加密度提高了玉米穗數(shù), 施氮與密度對(duì)穗數(shù)的互作效應(yīng)顯著(表2), 水氮減量對(duì)穗數(shù)影響不顯著。D3、D2較D1穗數(shù)分別增加55.9%、26.4%。與W2N2D1相比, W1N1D3、W1N1D2、W1N2D2穗數(shù)分別增加51.0%、24.7%、24.8%, 但W2N2D1與W1N1D1穗數(shù)差異不顯著。

水氮減量和增密顯著降低玉米穗粒數(shù)(表2)。W1較W2穗粒數(shù)減少5.6%, N1較N2穗粒數(shù)減少6.9%, D2、D3較D1分別減少6.3%、15.2%。與W2N2D1相比, 在W1N1條件下D1、D2、D3穗數(shù)分別減少了13.2%、19.3%、24.2%, 表明增密加劇了水氮減量造成穗粒數(shù)的進(jìn)一步下降。與W2N2D1相比, W1N2D1、W1N2D2、W1N2D3穗粒數(shù)分別減少5.2%、10.4%、19.8%, 說(shuō)明充裕的氮肥供應(yīng)能使中密度有效緩解穗粒數(shù)下降。

減量灌水、施氮和增加密度均顯著降低玉米千粒重, 灌水與施氮、施氮與密度對(duì)千粒重的互作效應(yīng)影響顯著(表2)。W1較W2玉米千粒重降低5.0%,N1較N2降低7.4%, D3較D1降低11.7%, D2與D1差異不顯著, 適度增密對(duì)玉米千粒重沒(méi)有顯著影響。與W2N2D1相比, W1N1下的D1、D2、D3千粒重分別降低10.8%、14.8%、22.4%, W1N2D3降低12.0%, W1N2D2與W2N2D2差異均不顯著。說(shuō)明在習(xí)慣施氮條件下, 中密度可補(bǔ)償灌水減量20%造成的千粒重下降。

2.3 增密對(duì)水氮減量玉米干物質(zhì)積累產(chǎn)生的補(bǔ)償效應(yīng)

2.3.1 干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài) 水氮減量顯著降低玉米干物質(zhì)積累, 增加密度提高干物質(zhì)積累, 灌水與施氮對(duì)干物質(zhì)積累的互作效應(yīng)顯著(圖2)。W1較W2在抽雄期到灌漿前期、灌漿前期到成熟期干物質(zhì)積累分別降低11.7%、4.8%; N1較N2在玉米拔節(jié)到大喇叭口期、大喇叭口到抽雄期干物質(zhì)積累分別降低12.0%、11.4%; D2、D3較D1在玉米拔節(jié)期到大喇叭口期干物質(zhì)積累分別提高8.7%、48.5%, 大喇叭口期到抽雄期分別提高6.9%、31.2%, 灌漿初期到成熟期分別提高14.9%、25.2%。表明增密對(duì)減量水氮造成干物質(zhì)積累下降的補(bǔ)償效應(yīng)隨著生育期推進(jìn)越來(lái)越明顯。與W2N2D1相比, W1N1D1處理在大喇叭口期到抽雄期、抽雄期到灌漿初期、灌漿初期到成熟期干物質(zhì)積累分別降低25.2%、25.9%、6.3%, W1N1D3、W1N1D2處理灌漿初期到成熟期分別提高22.5%、5.8%, W1N2D2、W1N2D3處理在灌漿初期到成熟期分別提高10.2%、25.4%。說(shuō)明增密可補(bǔ)償水減量造成的負(fù)效應(yīng), 在習(xí)慣施氮下進(jìn)一步提高了干物質(zhì)積累。

圖2 不同處理玉米干物質(zhì)積累量Fig. 2 Dynamics of dry matter accumulation of maize in different treatments處理縮寫(xiě)同表1。Treatment abbreviations are the same as those given in Table 1.

2.3.2 群體生長(zhǎng)率動(dòng)態(tài) 在玉米整個(gè)生育期, 減量水氮顯著降低CGR, 增加密度提高CGR, 灌水與施氮對(duì)CGR的互作效應(yīng)顯著(圖3和表3)。W1較W2大喇叭口期到灌漿中期CGR降低5.2%; N1較N2苗期到大喇叭口期、灌漿中期到成熟期分別降低11.6%、9.9%; D3較D1苗期到大喇叭口期、大喇叭口期到灌漿中期、灌漿中期到成熟期分別提高39.4%、23.9%、26.6%, D2較D1灌漿中期到成熟期提高22.9%。與W2N2D1相比, W1N1D1處理大喇叭口期到灌漿中期、灌漿中期到成熟期CGR分別降低8.4%、6.0%, W1N1D3處理大喇叭口期到灌漿中期、灌漿中期到成熟期CGR分別提高13.3%、16.6%,W1N2D3、W1N2D2苗期到大喇叭口期、大喇叭口期到灌漿中期、灌漿中期到成熟期分別提高72.8%和27.4%、24.7%和3.7%、25.2%和13.9%。說(shuō)明增密可補(bǔ)償水氮減量導(dǎo)致的負(fù)效應(yīng), 且隨著生育時(shí)期的推進(jìn)補(bǔ)償效應(yīng)越來(lái)越明顯, 而充足的氮肥更有利于CGR的提高。

圖3 不同處理玉米群體生長(zhǎng)率動(dòng)態(tài)Fig. 3 Dynamics of dry matter accumulation rate in maize under different treatments處理縮寫(xiě)同表1。Treatment abbreviations are the same as those given in Table 1.

表3 不同處理玉米干物質(zhì)積累速率的Logistic方程回歸分析Table 3 Logistic equation analysis on dry matter accumulation of maize under different treatments

2.3.3 干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率及其出現(xiàn)的天數(shù)

W1較W2水平Vmax和Vmean分別降低7.6%和4.2%(表3), 且W1與W2水平Tm差異不顯著; N1較N2水平Vmean降低4.0%, N1較N2水平Tm提前3.0 d; D2、D3較D1水平Vmax、Vmean分別提高4.5%、18.4%和10.5%、28.4%, D2、D3較D1水平Tm分別延遲2.8 d、1.3 d。與W2N2D1相比, W1N1D1處理Vmax和Vmean分別降低3.4%和10.7%, W1N1D3、W1N2D2、W1N2D3處理Vmax和Vmean分別提高12.5%和19.8%、5.4%和8.4%、19.4%和27.5%, W1N2D2處理Tm延遲2.7 d。說(shuō)明減量水氮顯著降低Vmax和Vmean, 增密可補(bǔ)償干物質(zhì)積累速率的降低, 而習(xí)慣施氮可有效提高干物質(zhì)的積累速率并延遲灌漿時(shí)間。

2.4 收獲指數(shù)

減量施氮、增加密度、灌水與施氮和灌水與密度二者交互作用均對(duì)收獲指數(shù)有顯著影響, 但灌水水平對(duì)HI沒(méi)有顯著影響(表2)。N1較N2水平HI降低9.4%。D3較D1水平HI降低15.4%, D2與D1差異不顯著。與W2N2D1相比, W1N1D1、W1N1D2處理HI差異不顯著, W1N1D3、W1N2D3分別降低22.0%、17.5%, W1N2D2提高4.7%。綜上, 水氮同時(shí)減量降低HI, 而中密度可補(bǔ)償水氮減量造成的負(fù)效應(yīng), W1N2D2種植模式下作物光合同化物轉(zhuǎn)化成籽粒產(chǎn)量的能力較高。

2.5 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素、干物質(zhì)積累和收獲指數(shù)間的效應(yīng)機(jī)制分析

密植玉米在水氮減量種植模式下, 玉米籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素, 干物質(zhì)積累和收獲指數(shù)的相關(guān)和通徑分析結(jié)果表明(表4), 籽粒產(chǎn)量與穗數(shù)和收獲指數(shù)呈極顯著正相關(guān), 籽粒產(chǎn)量與千粒重和干物質(zhì)積累量呈顯著正相關(guān)。從直接通徑系數(shù)中可以看出, 對(duì)產(chǎn)量的影響為收獲指數(shù)＞穗數(shù)＞干物質(zhì)積累＞穗粒數(shù)＞千粒重。通過(guò)玉米籽粒產(chǎn)量與上述產(chǎn)量構(gòu)成因素的間接通徑系數(shù)可知, 干物質(zhì)積累和穗數(shù)相互影響玉米籽粒產(chǎn)量。因此, 在水氮減量條件下, 增密的補(bǔ)償效應(yīng)主要?dú)w因于收獲指數(shù)、單位面積有效穗數(shù)和干物質(zhì)積累的增加。

表4 不同處理玉米籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素, 干物質(zhì)積累和收獲指數(shù)的相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)Table 4 Correlation coefficient and path coefficient of maize between grain yield and yield components, dry matter accumulation,harvest index, respectively

3 討論

3.1 增密對(duì)水氮減量降低玉米產(chǎn)量的補(bǔ)償效應(yīng)

優(yōu)化栽培措施是作物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能趨于協(xié)調(diào)發(fā)展的轉(zhuǎn)變過(guò)程, 也是產(chǎn)量不斷提高的重要基礎(chǔ)[15,23]。水分和養(yǎng)分是干旱地區(qū)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的主要脅迫因子, 水分虧缺抑制養(yǎng)分吸收, 養(yǎng)分不足降低水分利用效率, 均不利于作物產(chǎn)量潛力發(fā)揮[3-4]。這與本研究一致, 減水減氮均能顯著降低玉米籽粒產(chǎn)量。作物高產(chǎn)源于適宜的種植密度和較優(yōu)的單株生產(chǎn)力, 合理的群體結(jié)構(gòu)是個(gè)體健壯發(fā)育和群體穩(wěn)健發(fā)展的結(jié)果[17-18], 適宜的施氮量是進(jìn)一步提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵措施[24]。本試驗(yàn)表明, 隨著密度的增加, 產(chǎn)量先增加后降低, 增密30%可補(bǔ)償水氮減量減產(chǎn)的負(fù)效應(yīng), 增密30%在水減量20%習(xí)慣施氮下增產(chǎn)13.9%。這可能是因?yàn)? 適當(dāng)增加種植密度能有效地調(diào)節(jié)作物的冠層結(jié)構(gòu), 提高作物對(duì)光、溫、養(yǎng)分的利用率, 協(xié)調(diào)源流庫(kù)關(guān)系, 充分發(fā)揮作物的增產(chǎn)潛力[15,18]; 此外, 密度與氮肥之間存在互作效應(yīng), 植株通過(guò)增加密度調(diào)節(jié)自身代謝和生理活動(dòng),彌補(bǔ)灌水減量對(duì)植株的負(fù)面影響, 達(dá)到增產(chǎn)高效的目的[14,25]。

作物產(chǎn)量形成是單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重3個(gè)因素共同決定。減水減氮條件下, 難以滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分和養(yǎng)分的需求, 甚至出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象, 主要表現(xiàn)為穗粒數(shù)和千粒重下降[16]。本試驗(yàn)表明, 水氮減量顯著降低穗粒數(shù)和千粒重。穗數(shù)反映作物群體狀況, 是對(duì)作物產(chǎn)量補(bǔ)償和調(diào)控能力最強(qiáng)的產(chǎn)量性能指標(biāo)之一[20], 當(dāng)單位面積的穗數(shù)達(dá)到一定程度時(shí), 穗粒數(shù)和千粒重均會(huì)下降[19]。有研究表明通過(guò)增密獲得較高的穗數(shù)補(bǔ)償水氮減量穗粒數(shù)和千粒重的負(fù)面影響, 從而提高糧食產(chǎn)量[20,25]。這與本研究一致, 減水減氮條件下增密30%可提高穗數(shù),但穗粒數(shù)和千粒重顯著降低。合理的群體結(jié)構(gòu)是作物利用自然資源, 發(fā)揮群體增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)和保障,在生產(chǎn)實(shí)踐中需要高度協(xié)調(diào)才能發(fā)揮水、氮、密度三者的互作效應(yīng), 促進(jìn)密植作物充分協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素, 為玉米高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[20,24]。本研究中, 增密30%在水減量20%習(xí)慣施氮下穗數(shù)增加24.8%, 穗粒數(shù)降低11.6%, 千粒重沒(méi)有顯著影響, 這主要表現(xiàn)為增密30%對(duì)水減量引起的負(fù)效應(yīng)起到補(bǔ)償作用,補(bǔ)償效應(yīng)源于單位面積穗數(shù)的顯著增加, 緩解穗粒數(shù)和千粒重下降的減產(chǎn)效應(yīng)[26-27]; 此外, 在充裕的施氮量下, 適度增密可進(jìn)一步提高玉米植株源的供應(yīng)和潛在的庫(kù)容[27]?？傊? 在干旱綠洲灌區(qū), 保證玉米生育期需氮量的同時(shí), 通過(guò)增密30%補(bǔ)償水減量導(dǎo)致穗粒數(shù)和千粒重的下降, 是節(jié)水增產(chǎn)的有效措施。

3.2 增密對(duì)水氮減量降低干物質(zhì)積累和收獲指數(shù)的補(bǔ)償效應(yīng)

作物籽粒產(chǎn)量由生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)共同決定,高產(chǎn)栽培生產(chǎn)中主要通過(guò)提高生物產(chǎn)量以突破作物產(chǎn)量限制, 達(dá)到增產(chǎn)高效目的[26,28]。有研究表明, 為降低水氮減量減產(chǎn)的負(fù)面影響, 維持較高的收獲指數(shù)的同時(shí)提高作物生物產(chǎn)量是其主要的補(bǔ)償途徑,而密度作為提高生物產(chǎn)量的有效栽培措施之一, 適度增密可提高玉米生育前期CGR和干物質(zhì)積累量,但密度過(guò)高不利于生育后期群體干物質(zhì)積累, 易引起CGR下降[17,24,29]。這與本研究一致, 主要原因可能是, 由于密度過(guò)大使得玉米群體前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛, 破壞群體與個(gè)體生長(zhǎng)協(xié)同收益的平衡關(guān)系, 不利于生育后期光合同化物的積累[20-21]。本試驗(yàn)表明,減量水氮對(duì)干物質(zhì)積累及其積累速率均顯著降低,而增密30%能彌補(bǔ)其產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng), 這是因?yàn)楣酀{期適度減量水氮可促進(jìn)花前營(yíng)養(yǎng)器官中儲(chǔ)藏的干物質(zhì)向籽粒中再轉(zhuǎn)運(yùn), 維持較高的收獲指數(shù)有助于彌補(bǔ)水氮減量減產(chǎn)的負(fù)效應(yīng), 并提高最終產(chǎn)量[27,30],除此之外, 玉米生育后期密集的冠層結(jié)構(gòu)減少土壤無(wú)效損耗, 適當(dāng)增密可補(bǔ)償灌水減量對(duì)干物質(zhì)積累引起的負(fù)效應(yīng)[16,31]。灌漿期適量追施氮肥能提供充足的碳水化合物, 進(jìn)而提高玉米的灌漿速率和延長(zhǎng)灌漿時(shí)間, 促進(jìn)光合同化物的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)[14,32]。本研究中, 在習(xí)慣施氮減量20%灌水下, 增密30%更有利于干物質(zhì)積累和收獲指數(shù)顯著提高, 說(shuō)明增密30%能改善玉米生長(zhǎng)后期干物質(zhì)由營(yíng)養(yǎng)器官向籽粒的運(yùn)轉(zhuǎn)。減量灌水條件下作物根系加強(qiáng)對(duì)深層水分的利用, 供給植株地上部吸收利用, 進(jìn)一步提高干物質(zhì)積累[14,29], 在氮肥供給充裕條件下, 適當(dāng)增密顯著提高玉米灌漿速率和延長(zhǎng)灌漿時(shí)間, 使得玉米群體在生長(zhǎng)后期仍能維持較高的光合和物質(zhì)生產(chǎn)能力, 促進(jìn)有機(jī)物物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移, 為提高玉米灌漿和穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)創(chuàng)造了物質(zhì)條件[13,30,33]。綜上, 在保持施氮量不變的基礎(chǔ)上減量20%灌水, 增密30%可達(dá)到增產(chǎn)高效的目標(biāo)。

4 結(jié)論

干旱綠洲灌區(qū)水氮減量, 對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成和干物質(zhì)積累均產(chǎn)生負(fù)效應(yīng), 增密30%可補(bǔ)償玉米生育期內(nèi)水氮減量導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量、穗數(shù)、干物質(zhì)積累及其積累速率的降低效應(yīng), 但穗粒數(shù)和千粒重顯著降低。施氮量不變時(shí), 減水20%增密30%較習(xí)慣灌水密度增產(chǎn)13.9%, 這主要?dú)w因于產(chǎn)量構(gòu)成、收獲指數(shù)、群體生長(zhǎng)速率、干物質(zhì)積累及最大增長(zhǎng)速率的同步補(bǔ)償。因此, 增密30%可作為干旱綠洲灌區(qū)玉米節(jié)水減氮穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的有效栽培措施。