群體密度對(duì)玉米莖稈性狀、土壤水分的影響及其與產(chǎn)量、倒伏率的關(guān)系

鄧 妍，王創(chuàng)云，趙 麗，張麗光，郭虹霞，王陸軍，牛學(xué)謙，王美霞

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物科學(xué)研究所，山西 太原 030031)

群體密度對(duì)玉米莖稈性狀、土壤水分的影響及其與產(chǎn)量、倒伏率的關(guān)系

鄧 妍，王創(chuàng)云，趙 麗，張麗光，郭虹霞，王陸軍，牛學(xué)謙，王美霞

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物科學(xué)研究所，山西 太原 030031)

為探明黃土高原雨養(yǎng)區(qū)不同春玉米品種莖稈性狀、田間土壤水分對(duì)種植密度的響應(yīng)及其與產(chǎn)量和倒伏率的關(guān)系，于2015，2016年選用不同莖稈抗倒性的2個(gè)品種(鄭單958和晉單86)作為材料，設(shè)置了5.25萬(wàn)，6.00萬(wàn)，6.75萬(wàn)，7.50萬(wàn)，8.25萬(wàn)株/hm2共5個(gè)種植密度的田間試驗(yàn)，分析了玉米莖稈農(nóng)藝性狀、抗倒力學(xué)特性、土壤水分的變化及其與產(chǎn)量和倒伏率的相關(guān)性。結(jié)果表明，隨群體密度增加，鄭單958株高和穗位高先升高后降低，但穗位高系數(shù)變化不大，晉單86株高、穗位高和穗位高系數(shù)逐漸增加；基部第3節(jié)間農(nóng)藝性狀和力學(xué)性狀均先增加后降低，鄭單958以種植密度7.50萬(wàn)株/hm2達(dá)最大值，且節(jié)間直徑處理間差異顯著，而晉單86種植密度6.00萬(wàn)株/hm2達(dá)最大值，且種植密度6.00萬(wàn)株/hm2以上處理間差異顯著；隨群體密度增加，拔節(jié)-吐絲期0～200 cm土壤蓄水量均先上升后降低，且鄭單958和晉單86分別以種植密度7.50萬(wàn)，6.00萬(wàn)株/hm2達(dá)最大值，而灌漿-成熟期先降低后上升。相關(guān)性分析結(jié)果表明，拔節(jié)期、大喇叭期和吐絲期土壤蓄水量與節(jié)間直徑、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量呈顯著正相關(guān)；單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量與莖稈硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能呈顯著正相關(guān)；莖稈硬皮穿刺強(qiáng)度、彎曲性能、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，而與倒伏率呈顯著負(fù)相關(guān)。產(chǎn)量和水分利用效率鄭單958和晉單86分別以7.50萬(wàn)，6.00萬(wàn)株/hm2最高，產(chǎn)量分別提高7.67%～25.74%，20.36%～29.63%，水分利用效率分別提高6.45%～17.71%，14.14%～20.38%，而種植密度達(dá)7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)出現(xiàn)倒伏，且鄭單958較低。根據(jù)品種特性進(jìn)行合理密植，協(xié)調(diào)莖稈生長(zhǎng)、土壤水分應(yīng)用，更有利于降低倒伏率，提高產(chǎn)量。

玉米；密度；莖稈；農(nóng)藝性狀和力學(xué)性狀；土壤蓄水量；產(chǎn)量；倒伏率

山西省是我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)之一，種植面積約160萬(wàn)hm2，玉米單產(chǎn)雖較世界水平略高，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，潛力較大。近年來(lái)，科學(xué)工作者通過(guò)增加密度、品種間差異、栽培條件等措施對(duì)玉米的產(chǎn)量影響進(jìn)行了大量研究。其中，增加群體密度提高單產(chǎn)效果較明顯[1-3]，在寧夏實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的種植密度為9.00萬(wàn)株/hm2[4]；在岐山縣玉米產(chǎn)量隨種植密度(7.50萬(wàn)～9.00萬(wàn)株/hm2)增加而增加，但超過(guò)一定程度，產(chǎn)量反而降低[5]。不同密度影響不同產(chǎn)量形成要素，低密度顯著影響苗株數(shù)，高密度顯著影響百粒質(zhì)量[6-7]。增大群體密度雖能提高產(chǎn)量，但由于玉米開花灌漿期正值高溫、光照、多雨季節(jié)，密植增加了玉米倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。有研究認(rèn)為，倒伏性與種植密度、莖稈拉力、莖稈穿刺力、莖粗、株高和穗位呈極顯著相關(guān)性[8]，倒伏率每增加1%，產(chǎn)量約減少108 kg/hm2[9]。此外，密植發(fā)揮作用的關(guān)鍵是良好的田間土壤水分狀況和高效利用水分，而山西省90%的玉米種植在旱地上，自然降水是唯一的水分來(lái)源，生育期內(nèi)自然降水對(duì)土壤水分狀況和玉米生長(zhǎng)狀況影響較大。目前，前人研究多集中于群體密度對(duì)玉米性狀和產(chǎn)量影響的研究[10-12]，對(duì)土壤水分影響的研究較少[13-14]，對(duì)玉米性狀、土壤水分和產(chǎn)量的綜合研究鮮有報(bào)道。

本研究于2015，2016年連續(xù)2年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院東陽(yáng)試驗(yàn)基地進(jìn)行玉米定位試驗(yàn)，研究種植密度對(duì)雨養(yǎng)區(qū)不同玉米品種莖稈強(qiáng)度、農(nóng)藝性狀、土壤水分、產(chǎn)量和倒伏率的影響及相互關(guān)系，旨在為高產(chǎn)密植栽培技術(shù)提供理論依據(jù)，保障山西省乃至全國(guó)的玉米安全生產(chǎn)。

1 材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

選用莖稈抗倒伏能力不同的品種為材料，分別為晉單86(稀植大穗型)和鄭單958(緊湊耐密型)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015，2016年4-9月連續(xù)2年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院東陽(yáng)試驗(yàn)基地進(jìn)行。該地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均降雨量為450.6 mm(圖1)，年平均氣溫為10.7 ℃，≥10 ℃年有效積溫為3 675 ℃，年平均無(wú)霜期為158 d。試驗(yàn)地土壤為黃黏土，2015年4月25日測(cè)定土壤理化性質(zhì)：0～20 cm耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量10.6 g/kg、全氮含量100 mg/kg、有效磷含量24.5 mg/kg、速效鉀含量164.0 mg/kg，pH 值8.34。

圖1 試驗(yàn)地2015，2016年玉米生長(zhǎng)期降雨量情況Fig.1 Maize growing season rainfall data of experimental field in 2015 and 2016

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)，密度為副區(qū)，密度設(shè)5.25萬(wàn),6.00萬(wàn),6.75萬(wàn),7.50萬(wàn),8.25萬(wàn)株/hm2，3次重復(fù)；采用寬窄行種植，寬行80 cm，窄行40 cm，行長(zhǎng)為8 m，10行為一區(qū)，每小區(qū)面積48 m2。于2015年4月27日和2016年4月29日進(jìn)行點(diǎn)播，播前施P2O5180 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2；純氮(尿素 46%N含量)基施150 kg/hm2，拔節(jié)期追施120 kg/hm2；其他田間管理按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田進(jìn)行，及時(shí)除草、防治病蟲害等。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤蓄水量 分別于播種前、拔節(jié)期、大喇叭期、吐絲期、灌漿期、成熟期，用土鉆取0～200 cm土樣，每20 cm為一層，采用烘干法測(cè)定土壤水分。

1.3.2 倒伏調(diào)查 對(duì)全小區(qū)植株進(jìn)行倒伏情況調(diào)查，分別記錄莖稈折斷的株數(shù)、根部倒伏株數(shù)(與地面夾角<30°)，量取發(fā)生折斷的高度。

1.3.3 植株形態(tài)與農(nóng)藝性狀 抽雄期，每個(gè)處理選取10株長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的代表性植株，測(cè)量植株株高和穗位高。每個(gè)處理取3～5株有代表性的植株，去根部后用布洗凈擦干，稱量植株鮮質(zhì)量。然后將地上部葉片、葉鞘、莖稈各節(jié)間分開，用直尺和游標(biāo)卡尺量取莖稈基部第3節(jié)間長(zhǎng)度和直徑(cm)，并稱其鮮質(zhì)量。用烘箱在105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定干質(zhì)量(g)。

1.3.4 稈硬皮穿刺強(qiáng)度 抽雄期，用浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)的YYD-1型莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀，將一定橫斷面積(0.01 cm2)的測(cè)頭，在莖稈第3節(jié)間中部垂直于莖稈方向勻速緩慢插入，直至莖稈破裂，讀取其最大值，3次重復(fù)取平均值。

1.3.5 莖稈彎曲性能 抽雄期，用YYD-1型莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀，將莖稈平放在測(cè)定儀的凹槽內(nèi)，迅速壓下使莖稈彎曲，讀取其數(shù)值。3次重復(fù)，取平均值。

1.3.6 田間測(cè)產(chǎn)與室內(nèi)考種 收獲期，每小區(qū)取中間 3 行進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，記錄總株數(shù)、倒伏株數(shù)及實(shí)際收獲穗數(shù)。同時(shí)隨機(jī)選取30個(gè)果穗自然風(fēng)干，水分低于20%時(shí)進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量及百粒質(zhì)量，將考種數(shù)據(jù)與大田測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，按照籽粒含水率為14%計(jì)算籽粒產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、作圖采用Microsoft Excel 2003和SigmaPlot1 2.2軟件；統(tǒng)計(jì)分析采用SAS 9.0軟件，差異顯著性檢驗(yàn)用LSD法，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。

土壤蓄水量=((濕土質(zhì)量-烘干土質(zhì)量)/烘干土質(zhì)量×100%)×土層厚度×土層容重；倒伏率=折斷株數(shù)/小區(qū)總株數(shù)×100%；穗位高系數(shù)=穗位高/株高×100%；單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)質(zhì)量=節(jié)間干質(zhì)量/節(jié)間長(zhǎng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1群體密度對(duì)成熟期株高、穗位高的影響

由表1可知，隨著群體密度的增加，鄭單958株高和穗位高先增加后降低，均以7.50萬(wàn)株/hm2最高，但差異不顯著，穗位高系數(shù)變化不大；隨著群體密度的增加，晉單86株高、穗位高和穗位高系數(shù)逐漸增加，且穗位高在密度6.00萬(wàn)株/hm2以上時(shí)處理間差異顯著(表1)。2015，2016年，晉單86倒伏率均高于鄭單958，且2年2個(gè)品種分別在密度6.75萬(wàn)，7.50萬(wàn)株/hm2以上時(shí)出現(xiàn)倒伏。

表1 不同群體密度對(duì)玉米成熟期株高、穗位高和倒伏率的影響Tab.1 The effect of different plant density on plant height，ear height and lodging rate of maize

注：同列不同小寫字母表示0.05水平差異顯著。表2-5同。

Note：The different small letters mean difference at 0.05 levels.The same as.Tab.2-5.

2.2群體密度對(duì)玉米基部第3節(jié)間農(nóng)藝性狀和抗倒力學(xué)性狀的影響

2.2.1 農(nóng)藝性狀 從表2可以看出，2年莖稈第3節(jié)間長(zhǎng)度和直徑均表現(xiàn)為鄭單958低于晉單86，節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量為鄭單958高于晉單86。隨著群體密度的增加，鄭單958莖稈第3節(jié)間性狀先增加后降低，密度7.50萬(wàn)株/hm2達(dá)最大值，且節(jié)間直徑各處理間差異顯著，節(jié)間干質(zhì)量2015年密度除6.75萬(wàn)，7.50萬(wàn)株/hm2處理間外其他處理間差異顯著，2016年5.25萬(wàn)，7.50萬(wàn)株/hm2與其他3個(gè)處理間差異顯著，單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量6.00萬(wàn),6.75萬(wàn),7.50萬(wàn)株/hm2與其他2個(gè)處理間差異顯著。隨著群體密度的增加，晉單86節(jié)間長(zhǎng)度逐漸增加，節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量先增加后降低，均在密度6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最大值，且密度6.00萬(wàn)株/hm2以上各處理間差異均顯著。

表2 不同群體密度對(duì)玉米莖稈第3節(jié)間長(zhǎng)度、直徑、干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量的影響Tab.2 The effect of different plant density on the third internode length，diameter，dry weight，dry weight per unit stem length of maize

2.2.2 抗倒力學(xué)性狀 由表3可知，2年玉米第3節(jié)間硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能均表現(xiàn)為鄭單958高于晉單86。隨著群體密度的增加，鄭單958硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能先增加后降低，且在密度7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最大值，硬皮穿刺強(qiáng)度密度5.25萬(wàn)株/hm2與其他處理間差異顯著，彎曲性能7.50萬(wàn)株/hm2與5.25萬(wàn),6.00萬(wàn)株/hm2處理間差異顯著；隨著群體密度的增加，晉單86硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能先增加后降低，且在密度6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最大值，莖稈彎曲性能密度6.00萬(wàn)株/hm2以上各處理間差異顯著。

表3 不同群體密度對(duì)玉米莖稈第3節(jié)間硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能的影響Tab.3 The effect of different plant density on the third internode puncture strength and bending properties of crust of maize

2.3群體密度對(duì)0～200cm土壤蓄水量和水分利用效率的影響

2.3.1 0～200 cm土壤蓄水量 由表4可知，隨著生育進(jìn)程的推移，0～200 cm土壤蓄水量先降低后上升，且拔節(jié)-吐絲期鄭單958高于晉單86，灌漿至成熟期鄭單958低于晉單86。隨著群體密度的增加，鄭單958拔節(jié)-吐絲期土壤蓄水量先增加后降低，且在密度7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最大值，密度5.25萬(wàn)株/hm2與其他處理間差異顯著，但6.75萬(wàn)株/hm2以上處理間差異不顯著；灌漿-成熟期先降低后上升，且在密度7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)最低，5.25萬(wàn)株/hm2與其他處理間差異顯著。隨著群體密度的增加，晉單86拔節(jié)-吐絲期土壤蓄水量先增加后降低，且在密度6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)最高，拔節(jié)期5.25萬(wàn),6.00萬(wàn),6.75萬(wàn)株/hm2與其他處理間差異顯著，大喇叭期和吐絲期密度6.00萬(wàn)株/hm2與其他處理間差異顯著；灌漿-成熟期先降低后上升，且在密度6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)最低，6.00萬(wàn)株/hm2與其他處理間差異顯著。

表4 不同群體密度對(duì)玉米各生育時(shí)期0～200 cm土壤蓄水量的影響(2016年)Tab.4 The effect of different plant density on 0-200 cm soil water storage of maize at different growth stages mm

2.3.2 產(chǎn)量和水分利用效率 從表5可以看出，生育期耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率表現(xiàn)為鄭單958高于晉單86。隨著群體密度的增加，生育期耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率先升高后降低，其中，鄭單958在密度7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最大值，且生育期耗水量和產(chǎn)量的6.75萬(wàn),7.50萬(wàn)株/hm2與其他處理間差異顯著，水分利用效率6.75萬(wàn)株/hm2與8.25萬(wàn)株/hm2處理與其余處理間差異均顯著，但二者間差異不顯著，產(chǎn)量提高7.67%～25.74%，水分利用效率提高6.45%～17.71%；晉單86在密度6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最大值，且與其他處理間差異顯著，產(chǎn)量提高20.36%～29.63%，水分利用效率提高14.14%～20.38%。

表5 不同群體密度對(duì)玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響(2016年)Tab.5 The effect of different plant density on yield and water use efficiency of maize

2.4玉米性狀與產(chǎn)量和倒伏率的關(guān)系

2.4.1 株高、穗位高、穗位系數(shù)與產(chǎn)量、倒伏率的關(guān)系 2年產(chǎn)量與株高、穗位高和穗位高系數(shù)呈負(fù)相關(guān)，但僅2016年產(chǎn)量與株高達(dá)顯著水平；倒伏率與株高呈正相關(guān)，但不顯著，倒伏率與穗位高和穗位高系數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)(表6)。

表6 玉米株高、穗位高、穗位高系數(shù)與產(chǎn)量和倒伏率的相關(guān)性Tab.6 The relationship of plant height，ear height，ear height coefficient and yield，lodging rate

注：*和**表示在0.05和0.01水平差異顯著。表7-9同。

Note：*and**represent significant difference at the 0.05 and 0.01 levels. The same as Tab.7-8.

2.4.2 莖稈性狀與產(chǎn)量、倒伏率的關(guān)系 2015年，產(chǎn)量與硬皮穿刺強(qiáng)度、彎曲性能、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，與節(jié)間干質(zhì)量相關(guān)性最顯著；2016年，產(chǎn)量與硬皮穿刺強(qiáng)度、彎曲性能、節(jié)間干質(zhì)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，與硬皮穿刺強(qiáng)度相關(guān)性最顯著。2年倒伏率與節(jié)間長(zhǎng)度呈顯著或極顯著正相關(guān)，與硬皮穿刺強(qiáng)度、彎曲性能、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量相關(guān)性最顯著(表7)。

2015年，莖稈硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能與節(jié)間長(zhǎng)度、直徑呈負(fù)相關(guān)，與節(jié)間長(zhǎng)度達(dá)顯著水平，而與節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，且與單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量相關(guān)性最顯著；2016年，莖稈硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能與節(jié)間長(zhǎng)度呈負(fù)相關(guān)，但未達(dá)顯著水平，而與節(jié)間直徑、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量呈正相關(guān)，且與單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量達(dá)顯著水平(表8)。

表7 玉米節(jié)間性狀與抗倒伏力學(xué)性狀與產(chǎn)量和倒伏率的相關(guān)性Tab.7 The relationship of PS，BPC，IL，ID，IDW，RDWL and yield，lodging rate

表8 玉米節(jié)間農(nóng)藝性狀與抗倒伏力學(xué)性狀的相關(guān)性Tab.8 The relationship of IL，ID，IDW，RDWL and PS，BPC

2.4.3 土壤蓄水量與莖稈性狀、產(chǎn)量、倒伏率的關(guān)系 產(chǎn)量與拔節(jié)期、大喇叭期和吐絲期0～200 cm土壤蓄水量呈顯著正相關(guān)，與灌漿期和成熟期呈極顯著負(fù)相關(guān)；倒伏率與拔節(jié)-灌漿期土壤蓄水量呈負(fù)相關(guān)，且與拔節(jié)期達(dá)顯著水平(表9)。

硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能與拔節(jié)期、大喇叭期和吐絲期0～200 cm土壤蓄水量呈正相關(guān)，但未達(dá)顯著水平，與灌漿期和成熟期0～200 cm土壤蓄水量呈負(fù)相關(guān)，僅成熟期達(dá)顯著水平；節(jié)間長(zhǎng)度與拔節(jié)期、大喇叭期、灌漿期和成熟期0～200 cm土壤蓄水量呈負(fù)相關(guān)，與吐絲期0～200 cm土壤蓄水量呈正相關(guān)，但均未達(dá)顯著水平；節(jié)間直徑、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量與拔節(jié)期、大喇叭期和吐絲期0～200 cm土壤蓄水量呈顯著或極顯著正相關(guān)，與灌漿期和成熟期0～200 cm土壤蓄水量呈負(fù)相關(guān)，且節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量與成熟期土壤蓄水量達(dá)顯著水平(表9)。

表9 玉米各生育時(shí)期0～200 cm土壤蓄水量與莖稈性狀、產(chǎn)量、倒伏率的關(guān)系(2016年)Tab.9 The relationship of 0-200 cm soil water storage of maize at different growth stages and stem character，yield，lodging rate

3 結(jié)論與討論

3.1種植密度對(duì)玉米株高、穗位高和穗位高系數(shù)的影響

玉米植株形態(tài)和莖稈抗倒伏能力隨群體密度的增加會(huì)發(fā)生變化[15-17]。唐麗媛等[18]研究表明，拔節(jié)期玉米株高隨著密度的增加而逐漸增加，而大喇叭期先增加后降低。黃海等[19]在東北吉林玉米種植區(qū)研究表明，隨著密度的增加，5.00萬(wàn)～7.00萬(wàn)株/hm2時(shí)灌漿初期株高變化不大，8.00萬(wàn)～11.00萬(wàn)株/hm2時(shí)逐漸降低。本研究結(jié)果表明，隨著群體密度的增加，耐密品種鄭單958株高變化不大，稀植品種晉單86群體密度超過(guò)6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)顯著增加。有研究表明，玉米株高、穗位高會(huì)影響植株抗倒伏性能，但相關(guān)性不大，而穗位高系數(shù)相關(guān)性較大[20-21]。黃海等[19]研究認(rèn)為，倒伏率與穗位高、穗位高系數(shù)先玉335和先玉420密切相關(guān)，但鄭單958和益豐29無(wú)顯著相關(guān)。劉鑫等[22]在吉林玉米產(chǎn)區(qū)研究認(rèn)為，鄭單958 和先玉335抗倒伏性與穗位高、穗位高系數(shù)無(wú)顯著正相關(guān)。本研究結(jié)果表明，鄭單958和晉單86倒伏率與穗位高、穗位高系數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)?？梢?，不同地區(qū)同一品種隨著群體密度的增加植株形態(tài)的表現(xiàn)及與倒伏率的關(guān)系不盡相同。

3.2種植密度對(duì)玉米莖稈農(nóng)藝性狀、抗倒力學(xué)特性的影響

玉米莖稈生長(zhǎng)最快、抵御外界不良環(huán)境最弱的階段是大喇叭期-抽雄期，莖稈折斷大多發(fā)生在基部第3節(jié)間以上部位，其農(nóng)藝性狀和力學(xué)性狀受群體密度影響較大[23-24]。本研究表明，隨著群體密度的增加，耐密性品種鄭單958莖稈第3節(jié)間性狀、硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能先增加后降低，在密度7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最高值；稀植品種晉單86莖稈第3節(jié)間性狀、硬皮穿刺強(qiáng)度和彎曲性能也先增加后降低，在密度6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最高值，超過(guò)6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)，節(jié)間長(zhǎng)度顯著增加，節(jié)間直徑、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量顯著降低，彎曲能力急劇下降且差異達(dá)顯著水平。勾玲等[25]研究表明，隨著群體密度的增加，耐密品種登海3719基部節(jié)間會(huì)變細(xì)、變長(zhǎng)，但節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)降低緩慢，群體抗倒耐密能力較強(qiáng)；稀植品種京科519對(duì)群體密度反應(yīng)敏感，在密度超過(guò)7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)節(jié)間干質(zhì)量減少較快，穿刺強(qiáng)度顯著降低?？梢?，群體密度增加后，莖稈節(jié)間直徑變細(xì)是適應(yīng)環(huán)境的反應(yīng)，單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量不同品種的表現(xiàn)不同，可作為判斷莖稈抗倒質(zhì)量的重要農(nóng)藝指標(biāo)。玉米莖稈農(nóng)藝性狀影響抗倒力學(xué)，抗倒力學(xué)影響植株抗倒伏性[14，25-26]。本研究相關(guān)分析表明，單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量與硬皮穿刺強(qiáng)度、彎曲性能呈顯著或極顯著正相關(guān)，倒伏率與莖稈第3節(jié)間長(zhǎng)度呈顯著或極顯著正相關(guān)，與硬皮穿刺強(qiáng)度、彎曲性能、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量相關(guān)性最大。有研究認(rèn)為，莖稈穿刺強(qiáng)度是衡量莖稈抗倒性的一個(gè)良好指標(biāo)，與田間倒伏率呈顯著負(fù)相關(guān)[27]，尤其抽雄前玉米莖稈外皮穿刺強(qiáng)度與成熟期倒伏率呈高度負(fù)相關(guān)[19]，與本研究結(jié)果基本一致。

3.3種植密度對(duì)玉米各生育時(shí)期0～200cm土壤水分變化的影響

種植密度對(duì)土壤含水率有一定影響，同一品種不同密度下的田間土壤水分變化過(guò)程同步，與降雨量的多少密切相關(guān)[14]。本研究結(jié)果表明，玉米各生育時(shí)期0～200 cm土壤蓄水量隨生育進(jìn)程推移先降后升，吐絲期最低，這與作物生長(zhǎng)耗水和降雨量多少密切相關(guān)。隨著群體密度的增加，拔節(jié)-吐絲期土壤蓄水量先增加后降低，鄭單958高于晉單86；灌漿-成熟期先降低后上升，鄭單958低于晉單86，且鄭單958密度在7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最值，晉單86在密度6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最值?？赡苁怯捎卩崋?58耐密性品種后期耗水較多，降雨量較少，導(dǎo)致土壤蓄水量降低。孫仕軍等[14]研究表明，不同密度引起田間土壤水分變化幅度較大，在密度5.55萬(wàn)株/hm2時(shí)田間土壤水分抽穗-灌漿期下降速度最快，土壤含水量最低，而在密度4.05萬(wàn)株/hm2時(shí)下降速度最慢，土壤含水量最高，這與本研究結(jié)果相似。

3.4種植密度對(duì)玉米產(chǎn)量和倒伏率的影響及與莖稈性狀和土壤水分的相關(guān)性分析

種植密度影響作物耗水，從而影響產(chǎn)量和水分利用效率[28-29]。劉戰(zhàn)東等[30]研究表明，隨密度增加，不同品種生育期耗水量呈增加趨勢(shì)。而本研究結(jié)果表明，隨著群體密度的增加，生育期耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率先增加后降低，耐密品種鄭單958密度在7.50萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最高，且產(chǎn)量和水分利用效率變化速率較小；稀植品種晉單86在密度6.00萬(wàn)株/hm2時(shí)達(dá)最高，且與其他處理間差異顯著，變化速率較大。說(shuō)明耐密品種適應(yīng)性、穩(wěn)定性、增產(chǎn)潛力較好，這與高長(zhǎng)建[31]的結(jié)論一致。此外，相關(guān)性分析還表明，拔節(jié)期、大喇叭期和吐絲期土壤蓄水量與節(jié)間直徑、節(jié)間干質(zhì)量和單位莖長(zhǎng)干物質(zhì)量顯著正相關(guān)，與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，而灌漿期和成熟期與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，拔節(jié)期與倒伏率呈負(fù)顯著相關(guān)，這可能是由于玉米此期生長(zhǎng)快、需水多，促進(jìn)根、莖生長(zhǎng)，增強(qiáng)抗倒伏性的原因，這與沈?qū)W善等[32]研究結(jié)果一致。

[1] 陳延玲，吳秋平，陳曉超.不同耐密玉米品種的根系生長(zhǎng)及其對(duì)種植密度的響應(yīng)[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2012，89(1)：52-59.

[2] 黃 璐，喬江方，劉京寶，等.夏玉米不同密植群體抗倒性及機(jī)收指標(biāo)探討[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2015，30(2)：198-201.

[3] Hashemi A M，Herbert S J，Putnam D H.Yield response of corn to crowding stress[J].Agronomy Journal，2005，97(3)：839-846.

[4] 黃立君，張 紅，虎秀榮，等.鄭單958玉米品種栽培密度研究初報(bào)[J].寧夏農(nóng)林科技，2012，53(5)：15-16.

[5] 邢曉麗，翟 萍，李花利.岐山縣2011年不同玉米品種密度試驗(yàn)初探[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，58(3)：114-115.

[6] 陳傳永，侯玉虹，孫 銳，等.密植對(duì)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.

[7] 崔彥宏.春玉米不同群體產(chǎn)量構(gòu)成因素的分析[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992(1)：14-18.

[8] 豐 光，景希強(qiáng)，李妍妍，等.玉米莖稈性狀與道孚縣的相關(guān)和通經(jīng)分析[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，25(S1)：72-74.

[9] 孫亞茹.探討解決玉米增密種植過(guò)程中倒伏與早衰問(wèn)題有效途徑[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2014(2)：34-35.

[10] 張芳魁，霍仕平，張 健，等.玉米莖稈性狀與抗折斷力的相關(guān)和通經(jīng)分析[J].玉米科學(xué)，2006，14(6)：46-49.

[11] 高 鑫，高聚林，于曉芳，等.高密植對(duì)不同類型玉米品種莖稈抗倒伏性及產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué)，2012，20(4)：69-70.

[12] 王 娜，李鳳海，王志斌，等.不同耐密型玉米品種莖稈性狀對(duì)密度的響應(yīng)及與倒伏的關(guān)系[J].作物雜志，2011(3)：67-70.

[13] 劉戰(zhàn)東，肖俊夫，于景春，等.春玉米品種和種植密度對(duì)植株性狀和耗水特性的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(11)：125-131.

[14] 孫仕軍，閆 瀛，張旭東，等.東北地區(qū)自然降雨條件下種植密度對(duì)玉米田間水分的影響[J].玉米科學(xué)，2011，19(2)：90-94.

[15] Chen C Y，Hou H P，Li Q.Effects of planting density on photosynthetic characteristics and changes of carbon and nitrogen in leaf of different corn hybrids[J].Acta Agronomica Sinica，2010，3(2)：871-878.

[16] 潘麗艷.種植密度對(duì)不同類型青貯玉米品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(5)：20-23.

[17] 唐寶軍，丁 勇.種植密度對(duì)玉米產(chǎn)量及主要農(nóng)藝形狀的影響[J].中國(guó)種業(yè)，2008(10)：35-37.

[18] 唐麗媛，李從鋒，馬 瑋，等.漸密種植條件下玉米植株形態(tài)特征及其相關(guān)性分析[J].作物學(xué)報(bào)，2012，38(8)：1529-1537.

[19] 黃 海，常 瑩，胡文河，等.群體密度對(duì)玉米莖稈農(nóng)藝性狀及抗倒伏性的影響[J].玉米科學(xué)，2014，22(4)：94-101.

[20] 豐 光，Huang C L，邢錦豐.玉米抗倒伏的研究進(jìn)展[J].作物雜志，2008(4)：12-14.

[21] 劉曉林，馬曉君，豆 攀，等.種植密度對(duì)川中丘陵夏玉米莖稈性狀及產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，25(3)：356-364.

[22] 劉 鑫，謝瑞芝，牛興奎，等.種植密度對(duì)東北地區(qū)不同年代玉米生產(chǎn)主推品種抗倒伏性能的影響[J].作物雜志，2012(5)：126-130.

[23] 程 云，王枟劉，楊 靜，等.種植密度對(duì)夏玉米基部節(jié)間性狀與倒伏的影響[J].玉米科學(xué)，2015(5)：112-116.

[24] 任佰朝，李利利，董樹亭，等.種植密度對(duì)不同株高夏玉米品種莖稈性狀與抗倒伏能力的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2016，42(12)：1864-1872.

[25] 勾 玲，黃建軍，張 賓，等.群體密度對(duì)玉米莖稈抗倒力學(xué)和農(nóng)藝性狀的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2007，33(10)：1688-1695.

[26] 程富麗，杜 雄，劉夢(mèng)星，等.玉米倒伏及其對(duì)產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué)，2011，19(1)：105-108.

[27] 勾 玲，黃建軍，孫 銳，等.玉米不同耐密植品種莖稈穿刺強(qiáng)度的變化特征[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(11)：156-162.

[28] 劉戰(zhàn)東，肖俊夫，于景春，等.春玉米品種和種植密度對(duì)植株性狀和耗水性狀的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(11)：125-131.

[29] 陳志君，孫仕軍，張旭東，等.東北雨養(yǎng)區(qū)覆膜和種植密度對(duì)玉米田間土壤水分和根系生長(zhǎng)的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2017，31(1)：224-229，235.

[30] 劉戰(zhàn)東，肖俊夫，南紀(jì)琴，等.種植密度對(duì)夏玉米形態(tài)指標(biāo)，耗水量及產(chǎn)量的影響[J].節(jié)水灌溉，2010，14(9)：8-10.

[31] 高長(zhǎng)建.高稈稀植大穗玉米雜交種與中矮稈耐密玉米雜交種形態(tài)性狀和產(chǎn)量性狀的比較[J].雜糧作物，2005，25(3)：156-157.

[32] 沈?qū)W善，李金才，屈會(huì)娟.不同麥秸還田方式對(duì)夏玉米性狀及水分利用效率的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，15(3)：35-40.

EffectsofPopulationDensityontheStemTraitsandSoilMoistureinMaizeandTheirCorrelationwithYieldandLodgingRate

DENG Yan，WANG Chuangyun，ZHAO Li，ZHANG Liguang，GUO Hongxia，WANG Lujun，NIU Xueqian，WANG Meixia

(Institute of Crop Sciences，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China)

To explore the response of different spring maize species and soil moisture to the planting density，and the relationships among these factors，yield and lodging rate in the Loess Plateau rainfall area，Zhengdan 958 and Jindan 86 were selected as research materials in the program，which were of special lodging resistance.Five kinds of planting density (52 500，60 000，67 500，75 000，82 500 plants/ha) were set in the field experiment，corn agronomic traits，the property of anti-lodging mechanism，and the variation of soil humidity individually were analyzed，then further revealed their correlation with yield and lodging rate ways.The results indicated that with the increased of population density，for the Zhengdan 958，the plant height and ear height increased first and then decreased，but the coefficient of ear height changed smooth，for the Jindan 86，the plant height，ear height and the coefficient of ear height increased gradually.The agronomic traits and mechanics properties of base third internode increased at the beginning and then decreased，the species of Zhengdan 958 reached the highest value at the 75 000 plants/ha，and there were significant difference on the internode of diameter among five planting densities.The species of Jindan 86 reached the highest value at the 60 000 plants/ha，and there were significant difference under the 67 500，75 000，82 500 plants/ha.With the increased of population density，the soil moisture from the soil suface to 200 cm depth increased first then decreased during the jointing stage and silking stage，and Zhengdan 958 and Jindan 86 reached the highest values at the 75 000, 60 000 plants/ha accordingly, the soil moisture decreased then increased from the pustulation period to mature period.The correlation analysis results showed in the jointing period，trumpet period and silk period，there were positive correlation between the soil moisture and internode diameter，dry weight of internode and the biomass of per unit of stem length，the biomass of per unit of stem length and the strength of stem puncture and flexural property，there were positive correlation among the strength of stem puncture，flexural property，biomass of internode，biomass of per unit of stem length and yield，by contrast，these index were negative correlation with lodging rate.The yield and water use efficiency of Zhengdan 958 and Jindan 86 reached to the highest value at the 75 000，60 000 plants/ha，respectively，and the yield increased from 7.67% to 25.74%，from 20.36% to 29.63%，respectively.The water use efficiency enhanced from 6.45% to 17.71% and from 14.14% to 20.38% for Zhengdan 958 and Jindan 86，respectively，the highest lodging rate appeared under 75 000 plants/ha and Zhengdan 958 was lower.We can choose rational planting density according to the maize species，then integrate the stem growth and soil water use efficiency，which will be useful to decrease the lodging rate and raise yield.

Maize; Density; Stem;Agronomic traits and mechanism; Soil moisture; Yield;Anti-lodging rate

2017-08-20

國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503124)；山西省青年科技研究基金項(xiàng)目(201601D202076)；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士研究基金項(xiàng)目(YBSJJ1604)；三晉學(xué)者支持計(jì)劃專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目

鄧 妍(1986-)，女，山西大同人，助理研究員，博士，主要從事作物栽培與生理生態(tài)研究。

王創(chuàng)云(1976-)，男，山西萬(wàn)榮人，副研究員，碩士，主要從事作物旱作栽培研究。

S513.01

A

1000-7091(2017)05-0216-08

10.7668/hbnxb.2017.05.032