不同種植密度和品種對夏玉米物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

喬江方 張盼盼 邵運輝 劉京寶 李川 張美微 黃璐

（1河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，450002，河南鄭州；2河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，450002，河南鄭州）

種植密度是影響玉米籽粒產(chǎn)量的重要因素之一，合理增加群體密度是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵措施[1]。從2005年開始，中國玉米主推鄭單958和先玉335等耐密性品種，種植密度顯著增加，玉米單產(chǎn)隨之增加[2]。目前，黃淮海平原夏玉米種植密度一般為 6.0×104～9.0×104株/hm2[3]，玉米單位面積產(chǎn)量一般隨密度增加呈單峰曲線變化，在最適密度下獲得最高產(chǎn)量，當(dāng)超過最適宜密度后，會引起群體光合特性、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量降低，直接影響植株的光合作用及干物質(zhì)的積累與分配，從而降低光能利用率、限制籽粒庫的建成[4-7]。因此，選擇適宜密度、構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)和解決單株和群體生產(chǎn)力的矛盾是提高玉米單產(chǎn)的重要途徑。

不同玉米品種，尤其是株型不同的品種對種植密度的響應(yīng)不同，不同品種間最適的種植密度也有所不同，因地制宜選用優(yōu)質(zhì)品種、合理密植是玉米高產(chǎn)高效的方向[8-10]。為此，本研究以近些年選育的玉米雜交種為研究對象，研究各品種在不同種植密度下株高和穗位高的變化，分析各品種干物質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量對密度的響應(yīng)規(guī)律，為合理增密等栽培調(diào)控措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設(shè)置在河南省鶴壁市淇濱區(qū)鉅橋鎮(zhèn)鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基地（114°33′06″E，35°40′34″N），土壤為潮土，玉米播種前按“S”形五點取樣法取0～30cm的土壤基礎(chǔ)樣品，充分混合后測定其基本化學(xué)性質(zhì)，其中全氮1.17g/kg、堿解氮66.34mg/kg、速效磷15.9mg/kg、速效鉀271.68mg/kg、有機質(zhì)19.5g/kg、pH 8.21。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主因素為種植密度，分別為 6.00×104、6.75×104、7.50×104、8.25×104、9.00×104、9.75×104和 10.50×104株/hm2，分別編號為D1、D2、D3、D4、D5、D6和D7；副因素為玉米品種，分別為鄭單309（ZD309）、鄭單326（ZD326）、鄭單 958（ZD958）和中玉 303（ZY303）。共28個處理，每個處理3次重復(fù)，8行區(qū)，行長5.0m，行距0.6m。試驗時間為2020年6月15日-10月5日。玉米生育期內(nèi)的田間管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)管理保持一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 干物質(zhì)量 在夏玉米苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、吐絲后20d和成熟期選取連續(xù)5株長勢一致的代表性植株，測定鮮重，烘干后稱干重。

1.3.2 株高和穗位高 在吐絲后20d，選取連續(xù)5株長勢一致的代表性植株，測量從地面至雄穗頂端（株高）和最上部果穗著生節(jié)位（穗位高）的高度。

1.3.3 產(chǎn)量 取小區(qū)中間2行玉米全部收獲，隨機選取15穗進行考種，曬干脫粒，測定籽粒含水量和籽粒質(zhì)量，并折合含水率14%計算產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

收獲指數(shù)=籽粒干重/植株干物質(zhì)重。采用Excel 2010和SPSS 22進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，用LSD法和Duncan法進行方差分析和多重比較（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度和品種對夏玉米株高和穗位高的影響

不同密度和品種對夏玉米株高和穗位高的影響不同。從圖1可以看出，各處理間以D2ZY303株高最高，為288.7cm，分別較D2ZD326、D4ZD326、D1ZD309、D5ZD326和D5ZD958高出12.1%、11.9%、11.8%、9.3%和8.8%，以D6ZD326最低，僅為249.9cm。品種間表現(xiàn)為ZY303＞ZD958、ZD309＞ZD326。

圖1 不同密度和品種對夏玉米株高的影響Fig.1 Effects of density and varieties on the plant height of summer maize

圖2顯示，各處理間穗位高以D7ZD958最高，為143.2cm，D3ZD958、D1ZD958、D6ZD958和D5ZD958與之無顯著差異，其次是D1ZY303、D4ZD958、D5ZY303、D3ZY303、D6ZY303、D2ZY303和 D4ZY303，以 D4ZD326最低，為93.7cm。7個密度間表現(xiàn)為D7和D3處理下穗位高較高，平均分別為126.1和122.7cm，各品種以ZD958最高，平均為136.0cm，以ZD326最低，平均為103.3cm。

圖2 不同密度和品種對夏玉米穗位高的影響Fig.2 Effects of density and varieties on the ear height of summer maize

2.2 不同密度和品種對夏玉米生育期干物質(zhì)累積量的影響

如圖3所示，隨生育期推進，植株干物質(zhì)累積量不斷增加。ZD309在吐絲期前以D6處理下干物質(zhì)累積量最高，從吐絲期至成熟期，D7表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，ZD326在整個生育期以D4、D5和D6處理下的干物質(zhì)累積量表現(xiàn)較高，而ZD958和ZY303在各個時期內(nèi)大致表現(xiàn)為隨種植密度的增加，干物質(zhì)累積量呈明顯增加趨勢。綜合來看，在苗期，各密度處理下以D4處理干物質(zhì)累積量最高，拔節(jié)期則以D6處理最高，大喇叭口期至成熟期，D7處理下表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，而整個生育期內(nèi)D1和D2處理下的干物質(zhì)累積量最低。苗期、拔節(jié)期和大喇叭口期各品種間的平均干物質(zhì)累積量差異不明顯，吐絲期ZY303干物質(zhì)累積量為9.80t/hm2，明顯高于ZD958，灌漿期ZD958和ZY303之間無明顯差異，但均明顯高于ZD326。

圖3 不同密度和品種對夏玉米干物質(zhì)累積量的影響Fig.3 Effects of density and varieties on the dry matter accumulation of summer maize

2.3 不同密度和品種對夏玉米花前和花后干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

由表1可見，密度對成熟期干物質(zhì)量、花前和花后的干物質(zhì)量的影響均達顯著水平，品種對成熟期干物質(zhì)量、花前和花后干物質(zhì)量及花后占成熟期干物質(zhì)量比重有顯著影響，二者的交互作用對成熟期干物質(zhì)量、花后干物質(zhì)量和花后干物質(zhì)量占成熟期比重的影響均達顯著水平。成熟期干物質(zhì)量平均為24.02t/hm2，花前干物質(zhì)量為9.22t/hm2，花后干物質(zhì)量為14.80t/hm2，花后干物質(zhì)量占比61.0%。成熟期干物質(zhì)量各密度處理表現(xiàn)為D7處理最高，其次是D6、D4和D5處理，以D1和D2處理最低，品種間表現(xiàn)為ZY303＞ZD958＞ZD326、ZD309，花前和花后干物質(zhì)量在不同處理下的表現(xiàn)趨勢同成熟期干物質(zhì)量。

表1 不同因素對夏玉米花前花后干物質(zhì)生產(chǎn)的影響Table 1 Effects of different factors on the dry matter production of summer maize before and after the anthesis stage

花后干物質(zhì)量/成熟期干物質(zhì)量在各密度處理下表現(xiàn)為D1處理下最高，為65.15%，其次是D3和D4處理，以D6和D5處理最低；品種間表現(xiàn)為ZD958最高，為65.23%，其次是ZY303（62.20%），ZD326最低。

表2顯示，各處理下成熟期干物質(zhì)量以D7ZD958處理下最高，為35.96t/hm2，D7ZY303處理與之差異不明顯，其次是D6ZY303和D5ZD958處理，以D3ZD326和D1ZD326處理最低，分別為18.09和18.49t/hm2。花前干物質(zhì)量以D5ZY303處理最高，為11.70t/hm2；D1ZD958處理最低，僅為6.28t/hm2；花后干物質(zhì)量在D7ZD958處理下達最高，為26.14t/hm2，其次是D7ZY303處理，D3ZD326處理最低；花后干物質(zhì)量占成熟期比重在D7ZD958處理下最高，為72.64%，D7ZD326和D6ZD309處理最低，分別為50.46%和50.53%。

表2 不同密度和品種處理對夏玉米花前、花后干物質(zhì)生產(chǎn)的影響Table 2 Effects of densities and varieties on the dry matter production of summer maize before and after the anthesis stage

2.4 不同密度和品種對夏玉米籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

F檢驗結(jié)果（表3）顯示，種植密度對行粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量和收獲指數(shù)的影響顯著，品種對穗行數(shù)、行粒數(shù)和產(chǎn)量的影響達顯著水平，二者交互作用對夏玉米籽粒產(chǎn)量的影響達顯著水平。穗行數(shù)在各品種間表現(xiàn)為ZY303最高，為17.6，其他3個品種間無顯著差異；7個密度處理下的行粒數(shù)表現(xiàn)為D1、D2、D3、D4較高，品種間表現(xiàn)為ZD958＞ZY303＞ZD309＞ZD326；D1處理下的千粒重為388.48g，較D7和D6分別增加10.2%和9.1%，品種間無顯著差異。產(chǎn)量結(jié)果表明，各密度處理以D7下產(chǎn)量最高，其次是D6處理，D1處理下產(chǎn)量最低，僅為10.32t/hm2，各品種表現(xiàn)為ZY303＞ZD958＞ZD309＞ZD326，ZY303較 ZD326和ZD309分別增加18.8%和13.9%。本試驗條件下的收獲指數(shù)平均為0.52。各種植密度以D2處理下最高，為0.55，以D5處理下最低，各品種表現(xiàn)為ZD326最高，為0.53（表3）。

表3 不同處理對夏玉米籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 3 Effects of different treatments on the grain yield and its components of summer maize

從表4可以看出，各密度下ZY303的穗行數(shù)最高，D2ZD958行粒數(shù)最高（38.6），除D2ZD326、D3ZD309、D3ZD326、D5ZD309和D5ZD326處理外，D1、D2、D3、D4和D5處理下其他各處理與之無顯著差異。D7ZD326處理行粒數(shù)最低，為30.3。D1ZY303處理千粒重最高，為409.17g，D6ZY303和D7ZY303處理最低，分別為343.07和343.87g。D7ZY303處理產(chǎn)量最高，其次是D7ZD958，D2ZD326處理產(chǎn)量最低，為9.48t/hm2。D3ZD326處理收獲指數(shù)最高，為0.64，其次是D2ZD958和D6ZD309處理，以D7和D4處理下ZD958的收獲指數(shù)最低，分別為0.42和0.43。

表4 不同密度和品種對夏玉米籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 4 Effects of densities and varieties on the grain yield and its components of summer maize

3 討論

研究[11-13]發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的增加，玉米植株株高和穗位高均有所增加，且穗位高的增幅較大。本試驗條件下發(fā)現(xiàn)，玉米種植密度增加至10.50×104株/hm2時，株高和穗位高明顯增加（圖1和圖 2）。而劉勝男等[14]在研究 3.9×104～6.3×104株/hm2的種植密度范圍對春玉米和夏玉米生長的影響時發(fā)現(xiàn)，隨種植密度增加，春玉米的株高增高，而夏玉米株高變化不明顯。張向前等[15]研究5個密度水平對廣德5生長的影響時則發(fā)現(xiàn)，隨種植密度的增加，株高呈先增加后減少趨勢。這種差異可能是由試驗所處的生態(tài)條件和研究品種的不同產(chǎn)生的。

玉米種植密度對玉米植株干物質(zhì)量和產(chǎn)量的影響大多表現(xiàn)為，隨密度的增加，群體干物質(zhì)量和產(chǎn)量顯著增加，當(dāng)種植密度超過最適范圍后持續(xù)增密則干物質(zhì)量不再增加，而產(chǎn)量也有下降趨勢[16-21]。本研究也得到類似結(jié)果。這主要是因為密度對干物質(zhì)積累的影響在生育后期出現(xiàn)較大差異（表2），花后干物質(zhì)量主要用于籽粒產(chǎn)量的形成，當(dāng)密度超過一定限度后，個體和群體的協(xié)調(diào)關(guān)系被破壞，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。具體來說，在低密度條件下，穗數(shù)是產(chǎn)量高低的決定因素，隨著種植密度的增加，穗粒數(shù)和粒重對產(chǎn)量的影響更為明顯，而在高密度條件下，雖然穗粒數(shù)減少不顯著，但千粒重明顯下降，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低[6,22-23]。

不同品種對密度的響應(yīng)不同，研究[24]表明，大穗型品種在低密度下單株干物質(zhì)累積量較大，隨密度增加顯著下降，群體干物質(zhì)量則先增加后降低，小穗型品種的群體干物質(zhì)量則持續(xù)增加。隨密度增加，平展型玉米品種積累的干物質(zhì)在果穗和莖葉間分配比例變化較大，干物質(zhì)多傾向分配于莖葉，而緊湊型的變化較小。在本研究條件下，隨著種植密度的增加，中玉303的產(chǎn)量不斷提高，在密度為10.50×104株/hm2時產(chǎn)量最高（17.53t/hm2），表明中玉303為耐密型品種。本試驗研究結(jié)果可為進一步研究不同玉米品種對種植密度的生理響應(yīng)和養(yǎng)分利用效率規(guī)律等提供參考。

4 結(jié)論

玉米種植密度對其生長發(fā)育及產(chǎn)量有著重要的影響。隨著種植密度的增加，籽粒植株干物質(zhì)量顯著增加，花后干物質(zhì)量占成熟期的比重則降低。成熟期千粒重隨密度的增加而降低，本研究表明，4個品種中以中玉303的產(chǎn)量最高，尤其是在10.50×104株/hm2下產(chǎn)量表現(xiàn)最好。因此，在本試驗區(qū)域內(nèi)，以10.50×104株/hm2高密度種植中玉303能夠?qū)崿F(xiàn)夏玉米增密高產(chǎn)。