寒地高淀粉玉米“粒秆两用”种植模式研究

王宝生

摘要 [目的]通过种植方式与密度互作提高玉米群体生产力，为寒地地区玉米“粒秆两用”提供理论和技术支持。[方法]以寒地高淀粉玉米（郑单958）为试验材料，通过对不同种植模式下的玉米产量、叶面积指数、光合性能、干物质积累以及茎秆含糖量等因素的分析，得出黑龙江寒地高淀粉玉米“粒秆两用”最适的种植模式。[结果]大垄双行覆膜（C1），在较高密度下因其保水和保温等因素影响，更有利于改善群体冠层垂直结构，延长叶片功能期，提高玉米群体叶面积指数，使玉米群体光合速率和叶绿素含量升高，构建高光效生产体系，促进库源协调发展，增加光合产物的干物质积累，提高玉米穗长、穗粒数和千粒重，最终提高玉米产量和茎秆含糖量；相关分析表明，产量与茎秆可溶性总糖含量呈不显著负相关关系，所以茎秆含糖量的提高不会影响产量；通径分析表明，叶绿素含量和单株干物重对单株茎秆可溶性总糖影响较大。[结论]结合子粒高产和茎秆高能两方面因素，采用大垄双行覆膜种植方式和90 000株/hm2的种植密度是高产、稳产的最优配置。

关键词 玉米；“粒秆两用”；种植模式；茎秆含糖量；产量

中图分类号 S504.8 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）20-050-05

Abstract [Objective]The research aimed to improve the productivity of maize population through the planting pattern and density interaction， and provide theoretical and technical support for corn "dual grain stalk" in cold area. [Method] With high starch maize （Zhengdan 958） of cold area as the experimental material， though investigating such as corn yield， leaf area index，properties of light， dry matter accumulation and stem sugar content， that factors was analysised and discusses under different planting patterns， and got the "dual grain stalk" optimal planting pattern of High Starch Corn in Heilongjiang Cold Area.[Result]The large double ridge mulching （C1） with high density was more conducive to the improvement of the canopy vertical structure， extension of leaves the functional period and increase the leaf area index of maize， increased the maize canopy photosynthetic rate and chlorophyll content， constructed high efficiency production system， promoted the coordinated development of library source increase the photosynthetic products and dry matter accumulation， improved the maize ear length， grain number per spike and thousand grain weight， and ultimately improved the yield and sugar content of corn stalk due to the increasing temperature moisture and other factors. The correlation analysis showed that yield and stem total soluble sugar content was not significant negative correlation， so did not affect the yield of stalk sugar content. Path analysis showed that the chlorophyll content and dry weight had greater impact on stem soluble sugar influence.[Conclusion] Combined with the kernel yield and stem high two factors， using large double ridge mulching plastic film， and 90 000 strains/hm2 planting density was high and stable yield optimal allocation.

Key words Maize；"Dual grain stalk"；Planting pattern；；Stem sugar content；Yield

玉米是世界上最具價值的粮食、饲料、加工和能源等多种用途的作物之一，被誉为21世纪的“谷中之王”[1]。近年来，随着我国科技、经济的高速发展，加工工业不断强大，加工能力和工艺水平不断提高，许多工业品均由进口变为自主生产，如目前应用前景看好的玉米制的燃料乙醇，是替代石油燃料的新一代环保产品。我国在河南、吉林等地已经建成了大型的加工企业，高淀粉玉米将需求很大[2]。

玉米不仅是粮食作物，也是能源作物。玉米作为能源作物，不仅其子粒中的淀粉、茎秆中的纤维素和半纤维素可以用来生产燃料乙醇，且其茎秆中糖质也可用于生产燃料乙醇[3-8]，利用玉米茎秆中的糖质提取燃料乙醇具有一定的优势，不另占用耕地，不与民争粮，生产原料广泛，原料成本价格低，加上糖质乙醇加工本身成本低的优势，因此利用玉米秸秆生产燃料乙醇是一个具有一定发展前景的燃料乙醇生产新途径，符合我国国情和国家鼓励使用非粮原料生产乙醇的产业政策[9]。因此，在保证高淀粉玉米子粒正常收获的同时，如何维持茎秆含糖量和生物产量是玉米燃料乙醇生产的关键。

该试验以高淀粉玉米品种郑单958为试验材料，选用寒地广泛应用的传统小垄、垄上双行和垄上双行覆膜的种植模式，研究不同种植模式对高淀粉玉米茎秆含糖量和产量的影响，探明黑龙江寒地高淀粉春玉米“粒秆两用”最适的种植模式，以期进一步提升玉米生产能力、提高玉米茎秆的高效利用率，为黑龙江寒地地区建立子粒高产和茎秆高能提供理论和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及品种

试验于2013年5～10月在黑龙江八一农垦大学农学院试验基地进行，试验田地力均匀，地势平坦，0～20 cm耕作层有机质含量16.14 g/kg、全氮160.65 mg/kg、速效磷7.32 mg/kg、速效钾30 mg/kg，pH为8.38。试验选用高淀粉玉米杂交种郑单958为材料。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计，种植方式为主区，密度为副区。种植方式分别为大垄双行覆膜（C1）、大垄双行（C2）、传统小垄（C3）。C1：垄距为110 cm，垄上植株行距为50 cm，两垄间相邻植株行距为60 cm，边起垄边覆膜，膜与膜之间不留空隙，相接处用土压住地膜；C2：垄距、垄上行距及相邻垄间行距同C1；C3：垄距65 cm；设计4个种植密度分别为6.0（D1）、7.5（D2）、9.0（D3）、10.5（D4）万株/hm2。总计12个处理，3次重复，共36个小区，每个小区6行，长为10 m。各处理均为人工播种、覆膜、定苗和追肥。在三叶期定苗，达到设计密度。底肥施纯 N 225.0 kg/hm2、P2O5 172.5 kg/hm2、K2O 150.0 kg /hm2，在拔节期追施纯N 138.0 kg/hm2，其他栽培管理措施同一般高产玉米田。

1.3 测定项目

1.3.1 叶面积指数的测定。

在玉米出苗后20、40、60、80、100、120 d，在每个处理小区前、中、后随机取3点，各点取3株长势一致植株测定叶面积。单株叶面积=长×宽×0.75。叶面积指数（LAI）=单株叶面积×单位土地面积内的株数/单位土地面积。

1.3.2 光合速率和叶绿素含量的测定。

在晴天09：00～12：00使用便携式光合仪（Li-6400，USA）进行光合速率的测定，大喇叭口期前取植株最后一片全展叶片，大喇叭口期后取穗位叶片测定，重复3次。同时取样测定叶绿素含量，采用丙酮和乙醇等体积混合后浸泡，在暗处充分提取10 h，分别在645和663 nm波长下测定光吸收值，计算叶片叶绿素含量。

1.3.3 干物质积累的测定。

从各处理小区选取生育进程一致、叶片无病斑和破损的健康植株地上部分，带回实验室后，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘至恒重称干重，重复3次。

1.3.4 茎秆可溶性糖的测定。

将烘干的茎秆粉碎测定上述时期的茎秆可溶性总糖含量，含糖量测定方法采用蒽酮比色法进行测定。

1.3.5 收获及考种。

成熟时收获各处理中间两垄全部果穗，进行测产，田间直接测定鲜穗重量，带回实验室脱水（14%折算）实际产量，并随机抽取10穗进行考种。

1.4 数据分析

用Excel 2003进行整理分析试验数据并作图，用SPSS19.0 软件作相关的统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对玉米产量及其构成因素的影响

從表1可看出，不同种植方式对高淀粉玉米郑单958的产量均具有极显著的影响（P<0.01）。种植方式C1的产量最高，平均达12 646.18 kg/hm2，其次是C2，其中C1比C2、C3种植方式分别高出11.33%、27.20%；C1、C2和C3三者之间产量差异极显著。不同密度间，产量达到极显著水平（P<0.01），其中玉米植株在D4密度下的产量显著高于其他密度处理，D2与D3差异不显著，D1下产量最低。不同种植方式下，玉米产量构成因素在不同密度下变化规律不同，C1的穗长、穗粒数和千粒重均显著高于C2和C3，C2与C3之间的穗长、穗粒数和千粒重差异均不显著；不同密度下，D1的穗长和千粒重显著高于D2、D3和D4；D1的穗粒数与D2差异不显著，但显著高于其他密度处理；D2的穗长和穗粒数与D3差异不显著，但显著高于D4；D3与D4的穗粒数差异不显著；C1的千粒重显著高于C2和C3，C2与C3之间差异不显著。由此可以看出，产量随着种植密度增加而显著提高，其穗长、穗粒数和千粒重均随着密度增加而显著下降。种植方式和密度间存在极显著的互作效应（P<0.01）。穗长、穗粒数和千粒重是限制产量提高的主要因素，所以在一定密度下，适宜的种植模式可以有效调节产量构成三因素之间的矛盾，构建良好的冠层结构，最终实现高产。

2.2 不同种植模式对叶面积指数（LAI）的影响

图1表明，LAI 随种植密度增加而增大，不同密度下最大 LAI 出现的时间基本一致，均出现在出苗后60 d左右。同一种植方式下，植株的最大LAI 均值分别为6.119（C1）、5.952（C2）和5.852（C3），到出苗后120 d均值分别下降 28.08%（C1）、30.86%（C2）和52.71%（C3）。由此表明，随密度增加，叶片间相互遮挡增大，后期植株间竞争加剧，叶片衰老加快。不同密度下各种植方式的 LAI 表现不同，但不同密度下C1的叶面积指数均显著高于C2和C3；在D1 、D2 、D3 和D4密度下，C1处理下的LAI 始终最高，其平均值分别高出同密度其他各处理7.16%（C2）和13.84%（C3）、9.17%（C2）和10.64%（C3）、2.05%（C2）和2.56%（C3）、1.01%（C2）和3.70%（C3）。由此可见，C1更有利于在高密度条件下提高叶面积指数，进而促进光合库源的扩大。

沈秀瑛等研究认为玉米叶面积、光合效率、光合产物的积累与分配决定作物的群体产量[17]，叶绿素含量、光合速率均随种植密度的增加呈逐渐下降趋势[18]。在该试验中，随密度增加，C1的群体LAI显著高于C2和C3，茎叶保绿性高，维持并扩大了较大的光合源。光合作用是作物群体产量形成的基础，在该研究4种密度下，C1种植方式均高于其他处理，且随密度的增加优势越显著，植株主要功能叶片的光合速率和叶绿素含量随种植密度提高而降低，随生育进程呈单峰曲线变化，均在出苗后80 d左右达到最高值。杨克军等研究认为干物质的积累随群体结构的不同而变化，大小行栽培方式有效地调节了植株个体与群体间的矛盾，提高了干物质积累量，为产量形成和提高奠定了物质基础[19]。该研究表明，不同种植模式下，除花后群体干物质重C1与C2差异不显著外，单株和群体的花前、花后和总干物质重均表现为C1显著高于C2和C3，其中C3最低，且C1随密度提高优势更加突出；D3密度下，更有利于群体和个体花后干物质积累量、总干物质积累量增加、协调群体结构。李刚等研究表明蜡熟期后茎秆含糖量变化趋缓，茎秆含糖量整体出现低-高-低-高的趋势[20]。该研究也有类似的现象出现，且在较高密度压力下，C1下的茎秆可溶性总糖含量最高。相关分析显示，产量与茎秆可溶性总糖含量呈不显著负相关关系。通径分析表明，叶绿素含量和单株干物重对单株茎秆可溶性总糖影响较大。

以上结果表明，C1更有利于在高密度条件下改善群体冠层垂直结构、延长叶片功能期、提高玉米群体叶面积指数，使玉米群体光合速率和叶绿素含量升高，构建了高光效生产体系，促进库源协调发展，增加光合产物的干物质积累，提高玉米穗粒数和千粒重，最终提高玉米产量和茎秆含糖量。结合子粒高产和茎秆高能两方面因素，在该试验条件下，以郑单958为材料，采用大垄双行覆膜种植方式和90 000株/hm2的种植密度是高产、稳产的最优配置。该结论是在特定区域的试验中获得，品种单一，适用范围还需要进一步验证。

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