高密度条件下不同宽窄行比例对旱地春玉米光合特性及产量的影响

曹晋军　刘永忠　李万星

摘要：在9万株/hm2的种植密度条件下，研究了平均行距50 cm，宽窄行比例为1 ∶1、15 ∶1、2 ∶1、25 ∶1、3 ∶1的5个处理对郑单958在旱地春播情况下产量和群体光合特性的影响。结果表明，宽窄行25 ∶[KG-3]1的处理，穗位叶SPAD值、净光合速率、叶面积指数（LAI）、单株干物质积累量、籽粒产量均为最高。“2 ∶1”和“25 ∶1”处理之间产量无显著性差异，2年平均产量为10 5392 kg/hm2和10 7477 kg/hm2分别较“3 ∶1”处理高105%和127%，较“1 ∶[KG-3]1”处理高68%和89%，较“15 ∶1”处理高14%和34%。试验结果表明，高密度条件下山西省旱地春玉米最佳种植行距为“714 cm+286 cm”和“667 cm+333 cm”。

关键词：玉米；高密度；宽窄行；产量

中图分类号： S51304文献标志码：

文章编号：1002-1302（2017）16-0057-03

收稿日期：2017-01-18

基金项目：山西省重点研发计划（编号：201603D221035-3）。

作者简介：曹晋军（1981—），男，山西平顺人，硕士，助理研究员，主要从事玉米栽培研究及推广工作。E-mail：gzscaj@163com。

通信作者：刘永忠，研究员，主要从事大豆育种、玉米栽培研究及推广工作。Tel：（0355）2204235；E-mail：kblyz@163com。

株行距配置对于调节群体结构具有重要作用，合理的行距配置能够改善冠层内的微环境，同时较好地协调微气象因子与玉米产量的关系。杨利华等认为，较高密度條件下缩小行距提高了株高的整齐度和百粒质量，有利于籽粒产量的提高；王宏庭等认为，等行距配置下的玉米群体产量高于宽窄行配置[3]；杨吉顺等则认为，高密度条件下宽窄行较等行距增产显著[4]。可见，关于株行距配比的研究很多且得出的结论存在较大差异，但是旱地春玉米在较小的平均行距和高密度种植条件下，如何确定合理的宽行和窄行比例的研究少有报道。为此，本试验研究了郑单958在9万株/hm2高密度[5]、平均行距50 cm的条件下，不同宽行和窄行配比的光合特性及产量性状，以期获得高密度条件下春玉米最佳的宽窄行配比。

1材料与方法

11试验地及气象条件

2015—2016年在山西省农业科学院谷子研究所试验田进行。试验田为壤土，0～40 cm耕层内的2年平均有机质含量207 g/kg，平均全氮含量127 g/kg，平均碱解氮含量为5349 mg/kg，平均速效磷含量为1492 mg/kg，平均速效钾含量为20365 mg/kg。2015年玉米生育期内降水量为 2789 mm，2016年生育期降水量为4824 mm，2年试验均无灌溉。

[HTK]12试验设计[HT]

玉米供试品种为郑单958，种植密度为90万株/hm2。

采用随机区组试验设计，5个处理，3次重复。处理分别为：KH1，宽窄行1 ∶[KG-3]1（50 cm+50 cm）；KH2，宽窄行15 ∶[KG-3]1（60 cm+40 cm）；KH3，宽窄行2 ∶[KG-3]1（667cm+333 cm）；KH4，宽窄行25 ∶[KG-3]1（714 cm+286 cm）；KH5，宽窄行3 ∶[KG-3]1（75 cm+25 cm）。每处理宽10 m，行长55 m。2016年试验只进行考种和产量统计。

13测定项目

131穗位叶叶绿素含量

SPAD值测定：采用SPAD-502型叶绿素测定仪（Konica Minolta，日本）分别于玉米植株开花、灌浆、乳熟、蜡熟以及完全成熟期连续测定穗位叶SPAD值，每处理测5 株，计算各处理SPAD值。

132穗位叶净光合速率

用CIRAS-2便携式光合测定仪（PP Systems，美国）分别于开花期、灌浆期、乳熟期、蜡熟期、完熟期的晴天10：00—12：00时进行测定。光照度、CO2浓度和叶温分别控制在 1 200 μmol/（m2·s）、 400 μmol/mol[LM]和30 ℃。每次测定3张叶，取中部的相同部位，计算平均值。

133叶面积指数（LAI）

测定时选取生长一致且叶片完好的植株挂牌标记，重复 3株。分别于苗期、拔节期、大喇叭口期、开花期、灌浆期及成熟期测定。

134单株干物质质量

挑选生长一致、叶片完好的植株分别于苗期、拔节期、大喇叭口期、开花期、灌浆期及成熟期测定单株干物质质量。测定方法：105 ℃的鼓风干燥箱内杀青 30 min，80 ℃烘干至恒质量，称质量，重复 3次。

135收获后考种，记录穗长、穗粗、穗粒数、百粒质量、产量。每小区收2行计产。

14数据处理

应用DPS软件对试验数据进行方差分析和差异显著性比较。

2结果与分析

21不同宽窄行比对穗位叶叶绿素SPAD值的影响

由图1可见，穗位叶SPAD值均随着生育期进程呈单峰曲线变化：灌浆时SPAD值达到最大，完熟期SPAD值降至最小。不同处理，随着宽窄行比增大，叶绿素SPAD值逐渐增加，当宽行和窄行比例为25 ∶1时，SPAD值升至最高，宽窄行比为3 ∶1时降至最低。在完熟期宽窄行比25 ∶1的处理SPAD值328，较宽窄行比为3 ∶1的处理高176%。

22不同宽窄行比对穗位叶净光合速率的影响

由图2可见，各处理玉米穗位叶净光合速率值均随着生育期的进程呈单峰曲线变动：灌浆期净光合速率达到最大，完熟期净光合速率降至最小。不同处理，随着宽窄行比增大，穗位叶净光合速率随之增加，当宽行和窄行比为25 ∶1时，净光合速率升至最高，宽窄行比3 ∶1时降至最低。在灌浆期宽窄行比25 ∶1的处理穗位叶净光合速率达到 2944 μmol/（m2·s），较宽窄行比为1 ∶1、3 ∶1处理的净光合速率提高95%、103%。在完熟期宽窄行比为25 ∶[KG-3]1的处理穗位叶净光合速率较宽窄行比为1 ∶1、3 ∶1处理的净光合速率提高94%、28%。由此可见，在高密度条件下适当的宽窄行比更有利于净光合速率高值持续期的延长。

23不同宽窄行比对叶面积指数的影响

由图3可见，各处理LAI随着生育进程的推进表现出一致趋势，即随着生育时期的推移呈现单峰变化，开花吐丝期达到高峰，之后开始下降。不同处理，随着宽窄行比增大，叶面积指数随之增加，当宽窄行比为25 ∶1时，叶面积指数升至最高，宽窄行比为3 ∶1时降至最低。在开花期宽窄行比为25 ∶1时LAI较宽窄行比为1 ∶1、3 ∶1的处理增加116%、156%。因此在高密种植条件下，适宜的宽窄行比有利于叶面积指数的提高。

24不同宽窄行比对单株干物质积累量的影响

由图4可见，生育期内各处理单株干物质积累均表现出先慢后快的趋势。在苗期和拔节期，不同处理的单株干物质质量无明显变化规律，在大喇叭口期后随着宽窄行比的增加单株干物质积累呈现先增加再减少的趋势，在宽窄行比为 25 ∶[KG-3]1 时单株干物质积累达到最高，宽窄行比为3 ∶1时干物质积累最低。在成熟期宽窄行比为25 ∶1的处理平均单株干物质质量较宽窄行比为1 ∶[KG-3]1、3 ∶1的处理增加193%、252%。由此可见，在高密度条件下适宜的宽窄行比更有利于干物质的积累。

25不同配比对玉米产量及产量构成因子的影响

由表1可见，籽粒产量随着宽窄行比例增大，呈现先增加后减小的趋势，当宽行和窄行比为25 ∶1时，产量最高，宽窄行比例为3 ∶1时产量最低。2年的试验结果类似，其中2015年KH2、KH3、KH4处理产量与KH1、KH5处理之间有显著性[CM）]

注：同列数据后不同小写字母表示在005水平上差异显著。

差异；2016年KH3、KH4处理与KH5处理之间有显著性差异。KH3和KH4处理2年平均产量为10 5392kg/hm2和10 7477 kg/hm2，分别较KH5处理高105%和127%，较KH1处理高68%和89%，较KH2处理高14%和34%。由此可见，在高密度条件平均行距为50 cm情况下，宽窄行比为2 ∶1和25 ∶1时产量最高。

3结论与讨论

穗位叶是玉米籽粒产量的主要来源，叶绿素是植株叶片进行光合作用的物质基础，SPAD值可以反映叶片中叶绿素相对含量，同密度下宽窄行配置下叶绿素含量高于等行距配置。本研究表明，随着宽窄行比例的扩大，穗位叶SPAD值也随之增加，在宽窄行比为25 ∶[KG-3]1升至最高，然后急剧下降，因此适宜的宽窄行比例更有利于穗位叶SPAD值的持续。刘铁东等研究认为宽窄行处理穗位叶的净光合速率要明显高于等行距处理，尤其在高密度栽培中，表现得更为突出。本试验表明，在高密度条件下宽行与窄行比为2 ∶[KG-3]1和25 ∶[KG-3]1的处理穗位叶净光合速率较高，宽窄行比继续扩大穗位叶净光合速率在灌浆后期的下降尤为明显。叶面积指数（LAI）是衡量玉米产量及生长发育状况的一个重要指标，宽窄行种植在生育后期叶面积指数降低慢[8]。本研究得出类似结论，在高密度条件下，宽窄行比为25 ∶1与2 ∶1的处理，更有利于叶面积指数高峰值的保持。

干物质是籽粒产量的物质基础，是增加玉米产量的根本途径[9-11]。宽窄行种植模式能有效提高干物质积累量，为提高产量奠定物质基础[12]。本试验表明，在高密度种植条件下，宽窄行比为25 1与2 ∶1的处理，较好地调节了个体与群体之间的矛盾，更有利于植株干物质的积累。在种植密度较大的条件下，采用适宜的宽窄行种植可以显著增加穗长、千粒质量等农艺性状指标，较等行种植显著增产[13-15]。本研究结果表明，在高密度条件平均行距为50 cm情况下，宽行和窄行的比为25 ∶1的配置产量最高、2 ∶1的配置产量次之，但两者之间无显著性差异，3 ∶1配置处理产量最低。在本试验条件下，产量最高的2个处理行距与株距之比为13～15，这也与国外学者有关玉米合理的行距是株距的15～2倍这一研究结论相吻合。

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