不同种植密度对玉米叶面积指数、干物质积累及产量的影响

刘春晓++董瑞++张秀芝++刘铁山+何春梅++汪黎明++高新学++刘玉敬++刘强++陈凯

摘要：以玉米新品种诺达1号为供试材料，研究不同种植密度对玉米叶面积指数、干物质积累及产量的影响。结果表明：在60 000～82 500株/hm2密度范围内，随种植密度增加玉米产量显著增加，但当密度达到一定程度后，产量又随密度增加而降低，产量和密度符合二次曲线关系；叶面积指数随种植密度增大而增大，在灌浆期达到最大值，而后下降；玉米在个体和群体层次上的干物质积累均呈“S”型动态，单株干物质积累量随种植密度的加大而减少，群体干物质产量在一定密度范围内随种植密度增加而增加，诺达1号的种植密度超过82 500株/hm2时，群体干物质积累量不再增加。

关键词：玉米；诺达1号；种植密度；叶面积指数；干物质积累；产量

中图分类号：S513.047文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）02-0036-04

玉米是我国第一大作物，为重要的粮食、饲料、工业原料用作物，年总产量已达2.1亿吨[1-3]，对我国粮食安全具有举足轻重的战略作用。2002年以来，我国玉米年消费量一直维持在2.4亿吨以上，玉米产业供需将长期处于紧平衡状态。因此，提高玉米单产、改善品质、挖掘品种生产潜力成为当前玉米生产的首要任务[4，5]。胡树平等[6]研究指出，玉米合理密植能增加产量，可妥善解决单位面积有效穗数、穗粒数、百粒重之间的矛盾，并能充分利用光、水、肥、气、热，从而提高经济产量。所以确定玉米品种的最适宜种植密度、挖掘产量潜力尤为重要。本试验以高产、多抗、耐密玉米新品种诺达1号为供试材料，在黄淮平原夏播玉米种植区（山东省六一农场）进行5个密度梯度下的田间试验，研究不同种植密度对玉米叶面积指数、干物质积累、产量及其构成因素的影响，以期明确诺达1号的最适种植密度，为玉米良种良法配套和高产高效栽培提供一定理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2015-2016年在山东省农业科学院玉米研究所六一农场试验基地（117°1′E，37°1′N）和小麦玉米国家工程实验室进行。试验地块为砂壤土，耕层土壤含有机质 1.13%、全氮0.14%、速效氮 54.23 mg/kg、速效磷 28.387 mg/kg、速效钾 86.89 mg/kg。

1.2试验设计

供试材料为玉米品种诺达1号，由育成单位山东省农业科学院玉米研究所提供。

试验设置5个种植密度，分别为60 000株/hm2（Ⅰ）、69 000株/hm2（Ⅱ）、75 000株/hm2（Ⅲ）、82 500株/hm2（Ⅳ）、90 000株/hm2（Ⅴ）。采取随机区组排列，重复3次。小区面积30 m2（3 m×10 m），每小区种植5行，行距60 cm，株距以密度而定。6月上旬播种，施肥、浇水等田间管理措施同常规大田生产，9月下旬收获。

1.3测定项目与方法

分别于苗期、拔节期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期选取10株长势均匀一致的植株，测定叶面积，计算叶面积指数（LAI）。然后选取5株，于烘箱中105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重，称干物质重。成熟期收获测产，每小区选取20个果穗考种。

1.4数据处理

采用DPS 7.05和Microsoft Excel 2007进行数据统计分析与做图。

2结果与分析

2.1不同种植密度对玉米叶面积指数的影响

由图1可以看出，各种植密度下叶面积指数在整个生育期内均呈先上升后下降的变化趋势，苗期叶面积指数较小，拔节后迅速增加，灌浆期达最大值，而后开始下降。灌浆期各处理LAI表现为：Ⅳ﹥Ⅴ﹥Ⅲ﹥Ⅱ﹥Ⅰ，成熟期表现为：Ⅳ﹥Ⅲ﹥Ⅴ﹥Ⅱ﹥Ⅰ，灌浆期和成熟期LAI最大的密度处理均为82 500株/hm2；灌漿期到成熟期，最高密度处理90 000株/hm2的LAI迅速下降。在玉米生育前期，各处理单株叶面积指数差异不大，但随着种植密度的增加各处理叶面积指数增加，说明生长前期叶面积指数随密度增加而增大效应显著。在生育后期，随着密度增加，单株叶面积呈下降趋势，而单位面积上的叶面积指数呈先增加后下降趋势，种植密度增加在一定范围内弥补了单株叶面积减小的劣势。表明，在玉米整个生育期间，密度对群体叶面积的影响始终占主导地位，高密度处理生育后期叶面积指数下降迅速，衰老较快。

由图2可以看出，不同处理单株干物质积累动态随生育期推进呈“慢-快-慢”的“S”型曲线，且各处理曲线变化趋势基本一致。生育前期单株干物质积累速度较慢，干物质积累量较少；拔节后玉米单株进入旺盛生长时期，干物质积累快速增加，此阶段是玉米整个生育期内个体干物质积累速度和积累量最大的时期；灌浆期后干物质积累又趋于缓慢，这是由于此期玉米植株的衰老和外界条件的影响导致生长减慢、干物质积累量减少。不同处理单株干物质积累量随种植密度的增大而减少，拔节前各处理差异不显著，拔节后差异逐步增大，至成熟期差异达最大值，这是由于拔节前玉米植株较小，种植密度对植株生长所需水肥、光照等的限制并未在个体之间产生影响，而拔节后随着植株长大，种植密度增大导致单株间竞争不断加大，使得干物质积累与种植密度梯度呈相反的趋势变化。

2.3不同种植密度对玉米产量及其产量构成的影响

由表1可以看出，种植密度对玉米产量和产量构成均有显著影响。玉米籽粒产量随种植密度增加呈先增加后减少趋势，两者符合二次曲线关系。以密度和产量进行回归，其回归方程为Y=3.768×10-6X2 +0.630X-15610（R2=0.937）。在60 000～82 500株/hm2密度范围内，随种植密度增加，产量明显提高，82 500株/hm2密度产量最高，达到10 865 kg/hm2，分别比60 000、69 000、75 000株/hm2提高25.97%、12.82%、6.57%，差异达极显著水平；当密度超过82 500株/hm2时，产量则表现为降低趋势，90 000株/hm2密度处理比82 500株/hm2密度处理减产6.06%。因此，玉米种植密度过大或过小都会影响产量潜力的发挥。

从产量性状来看，穗长、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重均随种植密度增加呈逐渐降低趋势，秃尖长则随密度增加而增加。当种植密度达到90 000株/hm2时，穗长较其它密度处理降低1.3～2.6 cm，穗粗降低0.06～0.35 cm，穗行数减少0.34～0.65行，行粒数减少0.63～1.75粒，千粒重降低9.6～23.0 g，秃尖长则增加0.5～1.2 cm，其中穗长、穗行数、千粒重、秃尖长均与其它处理达极显著差异。说明密度过大，穗长、穗行数和千粒重下降严重，群体和个体矛盾严重不协调，密度的增加远不能补偿单株生产能力降低而导致的玉米产量下降。

3讨论与结论

种植密度是影响玉米农艺性状和最终产量的重要栽培措施之一，是决定玉米生理性状的主要因素，肥、水、光、温等诸多因子都可以通过改变种植密度来调控[7]。大量玉米高产攻关试验表明，增加玉米种植密度，提高光、温、养分等资源利用率，通过依靠玉米群体发挥增产潜力是实现玉米超高产的重要措施之一[8]。冯尚宗等[9]研究指出，在一定范围内，玉米籽粒产量随着种植密度的增加显著提高，超过某一密植条件，产量逐渐降低。天泰33和天泰55、郑单958分别在密度82 500、75 000株/hm2条件下，籽粒产量最高。史向远等[10]研究认为，先玉335在山西旱地种植条件下，在45 000～75 000株/hm2密度条件下，产量随种植密度的增加呈现先增加后降低的趋势。本研究结果与前人研究一致，在60 000～82 500株/hm2密度范围内，随种植密度增加产量明显提高，82 500株/hm2密度下产量最高，超过此密度产量开始降低。

叶面积是植物截获光能的物质载体，合理的叶面积指数（LAI）是反映玉米群体光合能力的重要指标[11]。适宜的叶面积指数能够保证光热资源的有效利用，可以避免玉米植株、叶片间的相互遮蔽，创造一个通风透光性良好的群體环境，有利于光合作用的进行、有机产物的合成与积累，进而获得高产[12，13]。宋碧等[14]研究指出，叶面积指数随种植密度增加而不断增加，在吐丝期达到最大值，为花后生产奠定物质基础。本研究表明，各种植密度下叶面积指数在整个生育期内均呈先上升后下降的变化趋势，灌浆期达最大值，然后开始下降。在灌浆期前，随种植密度的增加LAI增大，灌浆期和成熟期LAI最大的密度处理均为82 500株/hm2。

干物质积累是作物产量形成的物质基础，较高的干物质积累是实现作物高产的必要保证 [15，16]。刘伟等[17]认为，干物质积累量在一定范围内与产量呈显著正相关，籽粒产量随干物质增加而增加，即干物质积累越多，籽粒产量也就越高。所以，增强玉米干物质的生产能力是提高玉米籽粒产量的根本途径。从本试验结果看，各密度处理下单株干物质积累动态随生育期推进呈“S”型曲线，即“慢-快-慢”的积累动态：生育前期单株干物质的积累速度比较慢，整个时段干物质积累量较少；拔节后玉米单株进入旺盛生长时期，干物质积累快速增加，开花灌浆期后干物质积累又趋于缓慢。不同处理单株干物质积累量随种植密度的加大而减少，拔节前各处理差异不显著，拔节后差异逐步扩大，至成熟期差异达最大值。在一定密度范围内，随种植密度增加群体干物质产量增加。本试验条件下，玉米品种诺达1号的种植密度超过82 500株/hm2时，群体干物质积累量不再增加。

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收稿日期：2016-11-02

基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-01-61）；信阳市科技计划项目（150084、150085）

作者简介：申关望（1981-），男，河南信阳人，助理研究员，从事水稻育种研究。E-mail：xynkgws@126.com

通讯作者：徐士库（1979-），男，河南信阳人，助理研究员，主要从事水稻育种研究。E-mail：xushiku@163.com