群体效应对夏玉米光合生理特性及籽粒产量的影响

许海涛,陈桂娟,2

（1.驻马店市农业科学院,河南玉米产业技术体系驻马店综合试验站,河南 驻马店 463000；2.驻马店市农业科学试验站,河南 驻马店 463000）

群体效应对夏玉米光合生理特性及籽粒产量的影响

许海涛1,陈桂娟1,2

（1.驻马店市农业科学院,河南玉米产业技术体系驻马店综合试验站,河南 驻马店 463000；2.驻马店市农业科学试验站,河南 驻马店 463000）

为明确夏玉米品种的合理群体密度,使优良品种与生态环境相适应,以发挥群体优势而夺取高产,研究了不同群体效应对夏玉米光合生理特性及籽粒产量的影响.结果表明：6.75万株/hm2处理产量最高,在6.75～7.50万株/hm2群体密度范围内,群体叶面积指数、光合势随密度的增加显著增加,而叶片叶绿素相对含量、比叶重则下降.玉米品种群体密度为6.75万株/hm2,可构建较合理的群体结构,获得较高的玉米产量.

玉米；群体效应；生理特性；叶面积指数；比叶重；叶绿素相对含量；光合势

玉米产量形成是一个种群过程,而非单独个体表现[1].玉米个体组成群体,同一群体间个体相对独立,同时个体间相互影响又密切联系,因此群体表现出不同于个体的发展规律和生长特性[2].改善群体内的光照、温度、水分和CO2等微环境小气候条件,可影响群体的光合效率和产量[3].合理群体效应既要能有效协调群体产量与个体生产力的关系,又能充分利用水分、光能及营养等,更好地协调夏玉米群体与个体的关系,使光能在群体内的分布更趋合理,提高群体的光能利用效率,从而创建高光效光合生产群体[4-7].本文旨在研究不同群体密度对夏玉米光合生理特性及籽粒产量的影响,明确合理群体的生理指标,探明高产夏玉米最适的群体密度,为保障玉米高产提供理论和技术支撑.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2013年安排在驻马店市农业科学试验站,前茬作物小麦,质地粘壤.0～20 cm土壤理化性状（TPY-6A智能土壤养分测试仪）：pH值6.1,有机质含量19.8g/kg,全氮含量2.40g/kg,碱解氮含量62.47mg/kg,速效钾含量（K2O）54.86 mg/kg,有效磷（P2O5）含量15.32 mg/kg.

1.2 试验材料

玉米品种为郑单958,由驻马店市农业科学院提供.肥料为尿素（N含量46%）、过磷酸钙（P2O5含量16%）和氯化钾（K2O含量60%）.

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验设3次重复,随机区组排列,行长6 m、行距0.67 m,8行区,小区面积32.16 m2.共设4个处理,T15.25万株/hm2、T26.00万株/hm2、T36.75万株/hm2、T47.50万株/hm2.6月10日播种,6月16日出苗.施尿素量225 kg/hm2,3次分期施肥；氯化钾150 kg/hm2、过磷酸钙75 kg/hm2作底肥一次性施入.管理措施同当地一般大田生产.

1.3.2 测定项目与方法 苗期、拔节期、小喇叭口期、吐丝期、乳熟期、成熟期每小区取样10株进行各项目测定.

叶面积测定：采用长宽系数法[8],用直尺测量叶片的最长度和最宽处数值,叶面积=叶长×叶宽× 0.75；叶面积指数（LAI）＝（平均单株叶面积×单位土地面积内玉米株数）/单位土地面积；

比叶重测定：所取叶样品测定叶面积后烘干称叶干质量,比叶重=叶干质量/叶面积；

叶绿素相对含量测定：采用SPAD-502叶绿素仪即时测定叶绿素相对含量（用SPAD值表示）；

光合势：是指单位土地面积上叶面积持续时间,光合势LAD=[（LA2+LA1）/2]×（T2-T1）,单位是（m2·d）/m2, LA1、LA2分别为时间T1、T2时每m2土地面积上的叶面积,用m2/m2表示.

成熟期每小区取10穗,测定穗长、穗粗、秃尖长、穗粒数、千粒重、出籽率,实收中间4行测产,计产面积16.08 m2.

2 结果与分析

2.1 不同群体密度对夏玉米叶面积指数的影响

玉米叶面积是籽粒灌浆及源库关系中库的形成过程中的关系因素,散粉后叶面积的大小直接影响到玉米籽粒充实度[9].玉米干物质的积累主要通过玉米叶片光合作用形成的,其大小直接影响玉米群体的光合能力和产量,合宜的叶面积发展态势是创建高光效玉米群体,实现高产稳产的主要条件,而LAI是衡量群体结构及吸收光能效率的重要因素,是评价玉米光合性能的重要指标[6].不同群体密度对夏玉米叶面积指数的影响见表1.

表1 不同群体密度对夏玉米叶面积指数的影响Tab.1 The effect of different community density on leaf area index of summer maize

由表1可知,在整个生长发育阶段,不同群体密度的LAI均表现出先升后降的趋势,吐丝期达到最大值,其原因是拔节后新叶生长较快,吐丝后全部展开,田间玉米覆盖率达到最大值.而后玉米植株不断衰老导致下部叶片脱落,叶面积指数又不断下降.总体表现为T4＞T3＞T2＞T1,T4明显高于T3、T2、T1,而在拔节期T1比T2、T3稍高,但差异不明显.在吐丝期T4叶面积指数分别比T1、T2、T3高出36.15%、28.68%、15.96%,而在乳熟期分别比T1、T2、T3高出28.61%、18.04%、11.81%,说明不同群体密度对叶面积指数表现出正效应,小喇叭口期之前叶面积扩展快,吐丝期之后群体叶面积指数维持较高的水平,为吐丝期之后籽粒的灌浆奠定了有利的物质条件.

2.2 不同群体密度对夏玉米比叶重的影响

比叶重是衡量玉米叶片光合性能的一个参数,是反映叶片厚度和质量的主要生理参数.不同群体密度对夏玉米叶比重的影响见表2.

表2 不同群体密度对夏玉米比叶重的影响Tab.2 The effect of different community density on spicel leaf weight of summer maize

由表2可知,不同群体密度下,夏玉米比叶重均呈现出先降低后升高,然后再降低又升高的趋势,表现出双峰折线规律,乳熟期达到最大值.不同处理间的夏玉米比叶重在小喇叭口期之前差异相对较小,但在生长发育后期差异显著,在吐丝期表现为T1＞T2＞T3＞T4,处理T1分别比T2、T3、T4的比叶重分别增加5.64%、7.59%、12.23%,在乳熟期表现为T1＞T4＞T3＞T2,分别为62.8、57.4、55.7、51.4 g/m2.说明过高的群体密度不利于夏玉米叶片比叶重的提高.

2.3 不同群体密度对夏玉米叶绿素相对含量的影响

叶绿素含量与光合机能大小密切相关,是反映夏玉米叶片生理活性变化的重要生理指标之一,是衡量光合特性作用的重要参数,其含量与光合速率成正比[10].不同群体密度对夏玉米叶绿素相对含量的影响见表3.

表3 不同群体密度对夏玉米叶绿素相对含量的影响Tab.3 The effect of different community density on relative chlorophyll content of summer maize

由表3可知,不同群体密度对夏玉米叶绿素相对含量有一定的影响,从整个生育进程来看,不同群体密度的夏玉米叶片的叶绿素相对含量SPAD值均表现出先逐渐升高再逐渐下降,然后再连续升高的趋势,呈现出折线N形状,乳熟期达到最高,处理T1、T2、T3、T4的SPAD值分别为64.1、58.8、59.6、59.4,处理T1最大为64.1,分别比T2、T3、T4增加了9.01%、7.55%、7.91%,而后三者差异不明显.不同处理间总体表现为T1＞T2＞T3＞T4,在吐丝期T1的SPAD值显著高于T2、T3、T4,分别增加了13.41%、10.99%、9.82%.说明在夏玉米整个生长发育期间,随着群体密度的逐渐增加,叶绿素相对含量呈现出逐渐下降的趋势.

2.4 不同群体密度对夏玉米光合势的影响

光合势反映了夏玉米叶片光合能力的大小,是夏玉米生长期内进行光合生产的叶面积与日数的乘积,玉米产量的高低不仅取决于光合效率的高低,还取决于能进行光合生产的叶面积大小,增加光合势是提高产量的关键途径之一.不同群体密度对夏玉米光合势的影响见表4.

表4 不同群体密度对夏玉米光合势的影响Tab.4 The effects of different community density on leaf area duration of summer maize（m2·d）/m2

由表4可知,不同群体密度的光合势在夏玉米整个生长发育期间呈现出先逐渐升高后又逐渐下降的趋势,在吐丝-乳熟期达到最大值,处理T4光合势分别比T1、T2、T3提高43.41%、11.06%、5.03%,而后又下降,表现出单峰曲线变化特性.不同处理的总光合势差异显著,总体表现为T4＞T3＞T2＞T1,分别为312.9、274.5、269.4、240.3（m2·d）/m2,处理T4比T1、T2、T3分别增加30.21%、16.15%、13.99%.说明处理T4在夏玉米整个生长发育期间叶片的光合势较强,保持较高的叶面积持续时间,有利于干物质的积累.

2.5 不同群体密度对夏玉米籽粒产量性状的影响

不同群体密度对夏玉米籽粒产量性状的影响见表5.

表5 不同群体密度对夏玉米籽粒产量性状的影响Tab.5 The effects of different community density on seed yield characters of summer maize

由表5可知,不同群体密度对夏玉米籽粒产量及其性状有明显影响.随着群体密度不断增加,穗长、穗粗有逐渐降低的趋势,而秃尖长有明显增加的趋势,出籽率随密度增加而降低,穗粒数、千粒重、产量在群体密度6.75万株/hm2时达到最大值,群体密度继续升高时三者都有降低趋势.较高群体密度下千粒重降低的主要原因是由于光照减弱,光合源受到的影响大于籽粒容量,而群体库源的比值变大,籽粒灌浆物质相对缺乏[11].因此在较高群体密度下平衡籽粒产量构成因子之间的关系,提高有效穗粒数、增加籽粒千粒重是实现高产稳产的有效途径.穗长、穗粗、秃尖长处理间相差不大,而穗粒数、千粒重、产量处理间相差明显.处理T3产量最高,其次是T4,分别为8 756.9、8 423.7 kg/hm2,比最低产量T17 696.3 kg/hm2分别增加13.78%、9.45%.综上所述,适宜群体密度为6.75万株/hm2.

3 结论与讨论

夏玉米的光合生理特性是评价玉米生长发育、叶片生理质量、光合能力大小的重要生理指标.玉米需光性能强,群体密度关系到玉米叶片的光合生理作用和群体物质生产能力.本研究结果表明：在6.75～7.50万株/hm2群体密度条件下,夏玉米的比叶重、叶绿素相对含量随着群体密度的增加而减少,而叶面积指数则随着群体密度的增加而增加,由此可以看出叶面积指数对密度的群体效应大于个体效应,在生育发育后期群体的光合能力较强,因此在高群体密度下有较好的光合面积持续期,为物质生产和产量形成提供关键的物质基础和保障.

不同群体密度对夏玉米籽粒产量及其性状有明显影响,随着群体密度不断增加,穗长、穗粗有逐渐降低的趋势,而秃尖长有明显增加的趋势,出籽率随密度增加而降低,穗粒数、千粒重、产量在群体密度6.75万株/hm2达到最大值,群体密度继续升高时三者都有降低趋势.处理T3产量最高,其次是T4,分别为8 756.9、8 423.7 kg/hm2综上所述,夏玉米郑单958的适宜群体密度为6.75～7.50万株/hm2.

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（责任编辑：邓天福）

Effects of community efficiency on the photosynthetic-physiological characters and seed yield of summer maize

Xu Haitao1,Chen Guijuan1,2
（1.Zhumadian Academy of Agricultural Science,Zhumadian Comprehensive Test Station of Henan Maize Industrial Technology System,Zhumadian 463000,China；2.Zhumadian Test Station of Agricultural Science,Zhumadian 463000,China）

In order to study the reasonable community density of summer maize,thus causes the improved variety and ecological environment adapts,the display community superiority captures the high production,the effects of photosynthetic-physiological characters and seed yield were researched in different community density of summer maize.The results showed that 67 500 plants per hectare processing yield was highest,in the range of plant densities from67 500～75 000 plants per hectare,with increasing of community density,community leaf area index,leaf area duration increased correspondingly,the relative chlorophyll content and spicel leaf weight decreased on the contrary. When the community density of maize was 67 500 plants per hectare,high yield could be gained because of the setup of the reasonable structure.

maize；community efficiency；photosynthetic-physiological characters；leaf area index；spicel leaf weight；relative chlorophyll content；leaf area duration

S513

A

1008-7516（2014）03-0008-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2014.03.002

2014-03-19

河南省重大科技攻关项目（092102110085）；河南省科技成果转化项目（122201110016）；河南省现代农业玉米产业技术体系驻马店综合试验站建设项目（Z2010-02-05）

许海涛（1974-）,男,河南上蔡人,副研究员.主要从事玉米遗传育种与栽培技术研究.