种植密度对顺单6号玉米群体结构根系特征及产量的影响

2014-10-09杨世佳赵艳花潘中涛冯明友

湖南农业科学 2014年13期

杨世佳，陈瑾，赵艳花，潘中涛，张毅，冯明友

（安顺市农业科学院，贵州安顺 561000）

提高玉米籽粒产量是玉米产量构成的重要因子，也是高产栽培的主攻目标之一，而玉米产量取决于品种自身的遗传特性及种植环境的影响[1-2]，实际生产中栽培密度是重要的影响因子[3]，通过密度调节玉米个体与群体结构的平衡发展，能为高产提供良好的群体结构。目前，密度影响玉米产量的相关研究较多[4-5]，不同株型的玉米品种在高产栽培中对密度的要求不同，同时密度对植株根部的生长发育也有一定影响，而根量、叶面积，生物产量和籽粒产量之间均存在一定的相关性[6-7]。目前。对黔中地区玉米种植密度与群体结构的研究相对较少。因此，试验以黔中地区主推的耐密型品种顺单6号为材料，设计了不同的栽培密度，研究不同密度对该品种的群体结构、根系特征及产量的影响，探索其最适的种植密度，为实际生产提供可靠的理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013年4~11月在安顺市农科院试验基地进行，试验地耕层土质为黄壤土，土壤理化性状：pH值5.20，有机质12.45 g/kg，碱解氮84.10 mg/kg，有效磷24.23mg/kg，速效钾45.65mg/kg。前作为绿肥。选用当地主推耐密型品种顺单6号为材料。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计试验分高、中、低设6个密度处理，低密度为3.45万和4.20万株/hm2，中密度为4.95万和5.70万株/hm2，高密度为6.45万和7.20万株/hm2，采用随机区组设计，小区面积24 m2，6行区，单株留苗，每个处理3次重复。4月25日播种，播种前施有机肥1.5 t/hm2，基肥（撒可富：28-9-11）375 kg/hm2，追肥（尿素）分为两次施入，第一次于苗期（150 kg/hm2）；第二次于大喇叭口期（225kg/hm2），其他管理与当地实际一样。

1.2.2 测定指标及方法（1）叶面积指数和透光率。分别在抽穗期、拔节期、吐丝期、灌浆中期（吐丝后24 d）和乳熟期测定叶面积指数和透光率。叶面积指数和透光率根据文献[8]中的方法计算，单叶叶面积＝长×宽×系数（系数为0.75~0.50），即未展开叶片数量为m，则展开叶（n）系数为a=0.75，未展开叶（n+1）系数为b=a－（0.75－0.5）/m，未展开叶（n＋2）系数为 c=b－（0.75－0.5）/m，依次类推。叶面积指数（LAI）=单株叶面积×单位土地面积内株数/单位土地面积。透光率采用农业环境监测仪TPJ-22测定，前两个时期测定植株顶部和底部，后三个时期测定植株顶部、穗位层和底层，透光率（%）＝测定层光强/冠层顶部光强×100。（2）根体积和干重。于吐丝期采用双向切片法[9]取样，连续取两株。以第1株与第2株的1/2株距处到第3株与第4株的1/2株距处为长，以1/2行距为宽，挖长方形样方分层取根，每20 cm一层，取根深度均为80cm，将每层所取的土层分别装入网袋，用水冲洗根系，剔除杂质并捡出死根后，测定根体积及根干重。（3）于乳熟期调查植株农艺性状，分别调查上下穗位的叶夹角、株高、茎粗和双胞率。（4）成熟期测定产量，实收中间3行测产，同时记录实收株数，每小区取10穗调查穗部性状，同时每小区取3株，分茎、叶、穗器官在80℃烘干至恒温称重，进行干物重测定。数据采用excel2010及SPS11.5软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 种植密度对玉米植株叶面积及透光率的影响

2.1.1 叶面积从图1中可以看出，随着种植密度的增加同一生育期单株叶面积呈下降趋势，而叶面积指数则呈上升趋势，5个生育期的变化趋势均一致。在吐丝期之前，群体尚未封垄，主要以个体生长为主，植株迅速长大，叶片增加，所以此时单株叶面积和叶面积指数的变化主要以个体影响为主，受种植密度的影响较小。而吐丝期、灌浆中期及乳熟期，群体趋于稳定，单株叶面积和叶面积指数受种植密度的影响变化较大。在同一密度处理下，单株叶面积和叶面积指数均呈先增后减的趋势，以吐丝期的最大，在低密度和7.20万株/hm2的处理下，种植密度对单株叶面积和叶面积指数的影响较小。由此可见，种植密度对玉米群体叶面积的调节主要集中在吐丝之后，其中种植密度为4.95万、5.70万和6.45万株/hm2之间的调节性较大。

图1 不同种植密度下玉米各生育期植株单株叶面积和叶面积指数的比较Fig.1 Comparison on leaf area per plant and LAI of maize plants in the growth period under different planting densities

2.1.2 透光率由表1可知，随着种植密度的增加，同一生育期玉米群体的透光率表现为下降趋势，6个处理的变化趋势一致，且密度对大喇叭口期之后的透光率的影响较拔节期的要明显。吐丝期、灌浆中期和乳熟期穗位部的透光率变化不大，而基部的透光率呈先降后增的趋势，这是由于乳熟期上部叶片处于持绿色状态，而下部叶片衰老干枯，导致穗位部遮阳变化不明显，下部遮阳减少所致。

表1 不同种植密度下玉米各生长时期植株透光率的比较（%）Table 1 Comparison on light transmittance of maize plants in the growth period under different planting densities

2.2 种植密度对玉米农艺性状及干物重的影响

2.2.1 农艺性状由表2可知，随着种植密度的增加，玉米农艺性状以株高、茎粗和叶夹角的变化较为明显。其中，随种植密度的增加，玉米株高呈升高的趋势，高密度中的7.20万株/hm2处理的植株显著高于低密度和4.95万株/hm2处理的植株。茎粗和叶夹角随密度的增加呈下降趋势，茎粗以低密度处理的显著大于5.70万株/hm2和高密度的处理；叶夹角以低密度、中密度处理的植株显著大于高密度处理的。这表明，种植密度的变化引起玉米个体株高、茎粗及叶夹角的变化，从而起到调控玉米个体与群体形态结构的作用。

2.2.2 干物重由表3可知，成熟期玉米的单株干重随种植密度的增加呈下降的趋势，茎鞘、叶片和穗干重的单株趋势也如此。在各器官干重中，以茎鞘干重受种植密度的影响最为明显，其次为叶片和穗的干重。随密度的增加，玉米的各部位干重的群体趋势有所不同，其中茎鞘干重呈先增后降的趋势，以4.95万株/hm2处理的最大，但各处理间的差异不显著；叶片干重呈增加的趋势，其中7.20万株/hm2处理的叶片干重显著高于低密度处理；穗干重则呈现出以4.95万株/hm2处理为最大的抛物线趋势，4.95万和7.20万株/hm2处理的穗干重显著高于低密度处理。从试验结果可以看出，低密度条件下个体过于强壮，降低了群体的优势，在中密度条件下个体优势与群体优势得到平衡，而在高密度条件下，个体较弱，但群体优势发挥较为明显。

表2 不同种植密度下玉米植株农艺性状的比较Table 2 Comparison on agronomic traits of maize plants under different planting densities

表3 不同种植密度下玉米各部位干物重的比较Table 3 Comparison on dry matter weight of maize parts under different planting densities

2.3 种植密度对玉米根系的影响

由表4可知，根系体积和干重受种植密度的影响一致，均随种植密度的增加呈下降的趋势。随着土层的深入根系的体积和干重逐渐下降，玉米根系多数集中在0~20cm土层中，此土层中根系体积和干重均以高密度处理的显著低于低、中密度处理的；在20~40 cm土层中，根系体积的变化较为明显，低密度和4.95万株/hm2处理的显著高于5.70万株/hm2和高密度处理的；在40~60 cm和60~80 cm土层中，低密度处理的根系体积显著高于高密度处理，而低密度处理的根系干重则显著高于其他密度处理。这说明低种植密度下，玉米的根系较发达，且深土层中的根系含量较大。

表4 不同种植密度下0~80 cm土层玉米根系体积与干重的比较Table 4 Comparison on the volume and dry weight of maize roots at 0~80cm layer under different planting densities

2.4 种植密度对玉米产量及穗部性状的影响

由表5可知，在低密度下，产量较低，且显著低于中、高密度处理；当种植密度增加到4.95万株/hm2时，产量最高；种植密度再加达产量略有下降，但中、高密度处理之间的差异未显著。密度处理与产量呈抛物线趋势，且出现高产量的密度为中、高密度处理。从表5中还可看出，种植密度对穗部性状的影响，以穗长、穗粗、穗粒数、秃尖和双胞率的变化较为明显。随着种植密度的增加，穗长、穗粗、穗粒数和双胞率均呈下降趋势，而秃尖相反，呈上升趋势，百粒重的变化较小。低密度下玉米形成大穗、粒重的穗型，当密度增加时，穗型有所减小，粒重下降、且秃尖增加。在4.95万株/hm2的种植密度下，株数和穗型适中，所以玉米得以高产，而在高密度处理中高株数弥补穗部性状的不足，从而产量也得以维持。

表5 不同种植密度下玉米产量及穗部性状的比较Table 5 Comparison on yield and ear characters of maize crop under different planting densities

3 结论与讨论

合理的种植密度是玉米合理群体结构的关键，可使玉米群体与个体协调发展，单位面积上获得最大的产量[10-11]。该研究结果与他人的研究结果一致，随着种植密度的增加，植株的株高、穗位高和叶面积指数呈上升趋势，单株叶面积、茎粗和叶夹角则相反，呈下降趋势[12-13]。种植密度过大，玉米个体间对养分、水分和光照的竞争激烈，通风透光条件差，透光率小，植株茎秆变细，株高变高，生长势弱；而密度过小，个体生长旺盛，但单位面积的总容库过小，也不利于高产的形成[14]。

试验结果显示，随着种植密度的增加，根系大部分分布于浅土层；深土层中根系的分布比例、单株根系的体积和干重均随种植密度的增加而减少，这一结果与严云、寇太记等[15-16]的研究结果一致。这可能因为高种植密度加大了地上部分的群体数量，引起地上部分与地下部分生长失衡，导致玉米根系下扎不深。

试验结果显示，耐密型品种顺单6号的产量以4.95万~7.20万株/hm2的种植密度较高，种植密度与玉米产量的相关性呈现抛物线关系，这与刘武仁等[17]的研究结果一致。从穗部性状来看，双胞率、穗长、穗粗、穗粒数、千粒重均呈下降趋势的结果与前人的研究一致[18]。由此可见，对耐密型品种而言，在低密度条件下源供应充足，库充实度高，但库容量相对不足；在高密度中植株缺乏营养，群体压力增大，玉米个体库器官的发育受到的不良影响，导致灌浆不良，秃尖增加[19-20]，然而大库容量的群体弥补这些不良的影响，所以产量得以维持。

试验结果还显示，随着种植密度加大，植株的个体生产力降低，但群体优势较明显，玉米的最终产量由二者之间互相作用来决定。因此，只有保持单株和群体效应之间的平衡，即在一定的密度下保持较高的单株生产力，玉米才能获得高产稳产，而这种调节是通过植株形态特征、根系特征的变化来完成，对于耐密型品种顺单6号，建议种植密度为4.95万株/hm2。

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