滴灌水肥一體化模式下夏玉米品種篩選研究

宋朝玉，修翠波，黃俊杰，范學鵬，王圣健，宮明波

(1.青島市農(nóng)業(yè)科學研究院，山東 青島 266100；2.即墨市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 即墨 266073)

目前，滴灌已被證明是節(jié)水高產(chǎn)高效的有效技術(shù)，滴灌施肥在以色列、美國、澳大利亞等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家已大面積應用，其中以色列80%以上的土地灌溉采用水肥一體化技術(shù)[1]。與傳統(tǒng)方式相比，水肥一體化可以減少肥料揮發(fā)、固定以及淋洗帶來的損失，肥料利用率可達30%～50%，氮肥利用率可達75%～80%[2，3]，水分利用率可提高40%～50%[4]。杜文波[5]研究表明，與常規(guī)漫灌相比，滴灌水肥一體化每公頃節(jié)水1 192 m3，節(jié)水119.9%。滴灌水肥一體化追施氮肥對玉米籽粒灌漿和脫水過程調(diào)控具有明顯促進作用[6]，顯著提高玉米產(chǎn)量[7]。由于玉米遺傳背景的差異，根系在土壤中的空間分布不同，對水分、肥料養(yǎng)分的利用效率也存在顯著差異。種植密度是影響產(chǎn)量的重要因素之一，但不同品種對種植密度反應并不一致[8]。玉米品種都是在常規(guī)水肥條件下選育而成，多數(shù)品種篩選試驗也是在常規(guī)水肥條件下進行，在滴灌水肥一體化模式下進行的品種篩選試驗研究很少。因此，本研究選擇12個夏玉米品種，3個種植密度，在5個試驗點進行水肥一體化栽培模式下玉米品種篩選試驗，以期篩選出該模式下‘密度＋品種’的高產(chǎn)組合。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在山東省青島市即墨區(qū)大信鎮(zhèn)(N36°27′33.70″，E120°18′9.21″)、藍 村 鎮(zhèn)(N36°25′41.35″，E120°11′48.34″)、移 風 店 鎮(zhèn)(N36°32′43.38″，E120°14′12.85″)、段 泊 嵐 鎮(zhèn)(N36°30′10.47″，E120° 22′29.19″)和 靈 山 鎮(zhèn)(N36° 36′11.38″，E120°31′8.10″)共5個試驗點。試驗地土壤基本理化性狀見表1。

表1 試驗地耕層土壤基本理化性狀

1.2 試驗設計及方法

試驗采用裂區(qū)設計，主處理為種植密度，設60 000株·hm－2(低密度)、67 500株·hm－2(中密度)和75 000株·hm－2(高密度)共3個水平，副處理為夏玉米品種，分別為鄭單958(對照品種)、登海605、立原296、登海1717、天塔619、惠民157、正大1473、YF3240、登海6188、隆平904、魯單9088和科騰518共12個品種，‘中密度＋鄭單958’為對照組合。小區(qū)面積20 m2。隨機區(qū)組排列，重復3次。

每小區(qū)種植玉米5行，行距60 cm。玉米播種后，每行鋪設一根滴灌帶，采用滴灌水肥一體化模式管理肥水，分別于苗期、小口期、大喇叭口期澆水3次，每次40 m3。施用復混肥(N－P2O5－K2O為15－9－26)750 kg·hm－2，大喇叭口期隨澆水追施尿素225 kg·hm－2。

于2021年6月26—28日播種，10月15—17日收獲。每小區(qū)連續(xù)收獲雙行20穗供測產(chǎn)。隨機選擇其中10穗調(diào)查行數(shù)、行粒數(shù)并計算穗粒數(shù)。風干后脫粒稱重，測籽粒含水率，換算14%含水率籽粒產(chǎn)量；測百粒重，重復4次，取平均值并換算成14%含水率的百粒重。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進行整理，采用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析及顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試因素對玉米產(chǎn)量及構(gòu)成的影響

從多點試驗各處理數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果(表2)可以看出，地點和品種對夏玉米穗粒數(shù)、百粒重、籽粒產(chǎn)量均存在極顯著影響；密度對百粒重存在顯著影響，對穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量存在極顯著影響。密度和品種的交互作用對夏玉米穗粒數(shù)、百粒重、籽粒產(chǎn)量影響均不顯著。

表2 夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成的方差分析F值

2.2 種植密度對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

比較所有參試品種在不同密度水平的籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)和百粒重平均值(表3)可以看出，中、高密度處理的穗粒數(shù)、百粒重均顯著低于低密度處理，而由中密度提高到高密度時，玉米的穗粒數(shù)、百粒重沒有顯著變化。隨密度增加夏玉米產(chǎn)量逐漸提高，且高密度處理顯著高于中低密度處理。

表3 密度對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

2.3 不同品種籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成的比較

比較所有密度下不同品種的產(chǎn)量性狀(表4)可以看出，正大1473平均穗粒數(shù)最多，比對照品種鄭單958多55.1粒，增幅達10.7%，也是唯一一個穗粒數(shù)顯著高于對照的品種。而登海1717、立原296、魯單9088、登海6188和隆平904的穗粒數(shù)顯著低于對照品種，分別比對照品種少78.2、71.1、63.9、39.7粒和39.6粒。

表4 不同品種的夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成

參試品種中，以立原296和登海1717百粒重較高，分別為36.2 g和34.3 g，比鄭單958分別高5.7 g和3.8 g，增幅達18.7%和12.5%；正大1473和科騰518百粒重較低，分別比鄭單958低13.4%和8.5%。

立原296、隆平904比鄭單958顯著增產(chǎn)，增幅分別為15.5%和9.2%；魯單9088、YF3240、登海6188、登海1717、惠民157、登海605比鄭單958增產(chǎn)，但不顯著；科騰518和天塔619產(chǎn)量較低。

2.4 不同密度水平下品種籽粒產(chǎn)量的比較

由表5看出，不同密度水平下品種籽粒產(chǎn)量也存在差異。低密度水平下，籽粒產(chǎn)量前5位的玉米品種為隆平904＞立原296＞魯單9088＞登海605＞登海6188；中密度水平下為立原296＞魯單9088＞隆平904＞登海6188＞登海1717；高密度水平下為立原296＞YF3240＞魯單9088＞隆平904＞登海1717。

表5 不同密度水平下品種籽粒產(chǎn)量的比較

2.5 ‘密度＋品種’組合的比較

在36個‘密度＋品種’組合中，產(chǎn)量前5位的依次為高密度＋立原296＞高密度＋YF3240、高密度＋魯單9088＞高密度＋隆平904＞高密度＋登海1717，比對照組合中密度＋鄭單958分別增產(chǎn)30.8%、21.1%、16.2%、15.1%和13.0%。

在各試驗點籽粒產(chǎn)量前5位的‘密度＋品種’組合中(表6)，高密度＋立原296出現(xiàn)4次，比對照組合增產(chǎn)20.9%～45.9%，且在大信鎮(zhèn)、藍村鎮(zhèn)、段泊嵐鎮(zhèn)均居第1位；低密度＋立原296出現(xiàn)1次，在藍村鎮(zhèn)位居第4位，比對照組合增產(chǎn)21.4%。

表6 試驗點產(chǎn)量較高的‘密度＋品種’組合

高密度＋YF3240、高密度＋魯單9088和高密度＋登海605均出現(xiàn)2次，比對照模式組合分別增產(chǎn)28.6%～37.1%、21.3%～26.3%、21.5%～25.6%。高密度＋登海1717出現(xiàn)2次，在大信鎮(zhèn)、段泊嵐鎮(zhèn)，比對照組合分別增產(chǎn)22.6%和21.0%；中密度＋登海1717出現(xiàn)1次，在移風店鎮(zhèn)，比對照組合增產(chǎn)31.1%。高密度＋惠民157共出現(xiàn)3次，在大信鎮(zhèn)、藍村鎮(zhèn)和段泊嵐鎮(zhèn)，分別比對照模式組合增產(chǎn)10.2%～20.6%。高密度＋6188、中密度＋登海6188、高密度＋隆平904、低密度＋隆平904、高密度＋正大1473、高密度＋科騰518、高密度＋鄭單958均出現(xiàn)1次，比對照組合增產(chǎn)10%以上。

2.6 滴灌水肥一體化模式下夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的相關性分析

通過對夏玉米籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的相關性分析(表7)可以看出，玉米籽粒產(chǎn)量與密度、百粒重呈極顯著正相關，而與穗粒數(shù)無明顯相關性；穗粒數(shù)與密度、百粒重呈極顯著負相關；百粒重與種植密度無明顯相關性。表明在一定范圍內(nèi)增加種植密度、選擇百粒重較高的玉米品種利于獲得較高的產(chǎn)量。

表7 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的相關性分析

3 討論與結(jié)論

3.1 密度對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

增加種植密度是提高玉米單產(chǎn)的有效措施，但當密度增加時，植株個體之間爭奪光照和養(yǎng)分，會導致單株前期干物質(zhì)積累減少，影響干物質(zhì)后期轉(zhuǎn)運，導致穗粒數(shù)減少和百粒重降低[9，10]。本研究中，67 500株·hm－2和75 000株·hm－2兩個密度水平，玉米穗粒數(shù)和百粒重無顯著差異，可能與采用滴灌水肥一體化種植模式有關；以往研究認為穗粒數(shù)顯著影響籽粒產(chǎn)量，但本研究結(jié)果表明穗粒數(shù)與籽粒產(chǎn)量無明顯相關性，可能與參試品種中多粒型偏少、2021年降雨偏多等條件有關。

受種植習慣影響，農(nóng)戶的夏玉米種植密度一直難以提高，一般播種按照67 500株·hm－2進行，田間實際留苗63 000株·hm－2左右[11]。研究推薦種植密度提高到67 500～75 000株·hm－2[8，11，12]。本研究表明密度由60 000株·hm－2提高到67 500株·hm－2，籽粒產(chǎn)量雖有增加但不顯著，當密度增加到75 000株·hm－2時，才能達到顯著增產(chǎn)效果。在5個試驗點產(chǎn)量前5位的‘密度＋品種’組合中，籽粒產(chǎn)量比對照組合(67 500株·hm－2＋鄭單958)增產(chǎn)均在10%以上，種植密度絕大多數(shù)為高密度水平(75 000株·hm－2)。

3.2 品種對夏玉米產(chǎn)量的影響

穗粒數(shù)和百粒重是玉米品種的重要遺傳性狀，在不同栽培環(huán)境下，兩者均會發(fā)生較大的變化。在高密度條件下百粒重是決定產(chǎn)量的主要因素，密度對粒重的影響低于對穗數(shù)和穗粒數(shù)影響[13－15]。本研究參試品種中，密度對百粒重有一定影響，但是3個密度水平下百粒重僅相差0.6～1.3 g，絕對數(shù)值變化較小。立原296百粒重最高，在高、中、低密度水平下產(chǎn)量分別位居第1位、第1位和第2位；登海1717百粒重僅低于立原296，在中、高密度水平產(chǎn)量均位居第5位。魯單9088百粒重居第3位，在高、中、低密度水平產(chǎn)量分別位居第3位、第2位和第3位。隆平904百粒重居第4位，在高、中、低密度水平的產(chǎn)量分別位居第4、第3、第1位。YF3240百粒重居第7位，在高密度水平產(chǎn)量位居第2位。由此可見，百粒重較高的品種在適宜的密度條件下容易獲得高產(chǎn)。

3.3 ‘密度＋品種’最優(yōu)組合推薦

通過以上比較分析，在滴灌水肥一體化模式下，推薦玉米種植密度為75 000株·hm－2，推薦玉米品種為立原296、魯單9088、隆平904、YF3240和登海1717。