种植密度对重庆地区玉米产量及茎秆强度的影响

2021-02-07李鸿周茂林李晔蒋志成冯定明

作物研究 2021年1期

李鸿，周茂林，李晔，蒋志成，冯定明

（重庆市农业科学院，重庆 401329）

玉米籽粒产量受品种、栽培管理、生态条件等多方面影响［1-3］。在栽培管理中，种植密度是影响产量及其构成的关键因素之一［4，5］。大量研究表明，增加种植密度对玉米个体发育、群体产量均有显著影响［1-3，6，7］。吴明泉等［8］指出，阴雨寡照条件下，夏玉米籽粒产量随种植密度增加而先增后降。孔祥彬等［9］研究表明，随玉米种植密度增加，叶面积指数增大，单株叶面积和干物质量均呈降低趋势。在高密度下，茎秆力学特征均随种植密度的增加而逐渐减小［10］。玉米倒伏造成机械收获困难，增加落穗、落粒和产量损失［11］。为实现低倒伏率、高产量的目标，本研究针对重庆地区筛选出的宜机收品种渝单30和先玉1171，探究宜机收品种在重庆地区的合理种植密度以及茎秆强度表现特征，以期为重庆地区玉米高产高效栽培提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在重庆市铜梁区侣俸镇（29°51′41″N，105°59′53″E）进行，海拔311 m，丘陵地貌，土地较平整，土壤为紫色土。pH值7.63，有机质21.9 g／kg，全氮1.15 g／kg，全磷0.77 g／kg，全钾22.4 g／kg，碱解氮161.5 mg／kg，有效磷27.0 mg／kg，速效钾173.0 mg／kg。

1.2 试验设计

设置先玉1171（A1，半紧凑型）、渝单30（A2，平展型）2个品种，30 000（B1）、45 000（B2）、60 000（B3）、75 000（B4）、90 000（B5）、105 000（B6）株／hm26个密度的双因素试验，随机区组排列，3次重复，小区面积36 m2。播种期2019年3月24日，金正大缓释肥一次性施肥（N240 kg／hm2），其他管理同大田栽培。

1.3 测定指标

生长与生育性状、茎秆强度、倒伏倒折率、叶绿素含量、叶片含氮量、产量及产量构成性状。

1.4 数据分析

采用Excel 2010和DPS 2006进行数据整理和统计分析

2 结果与分析

2.1 生长发育特性

从表1可见，各处理间生长发育进程无明显差异，但株高、穗位、茎粗有明显差异。先玉1171（A1）株高平均高于渝单30（A2）42.0 cm，穗位却较渝单30低7.8 cm，茎粗较渝单30小0.1 cm。不同密度条件下，30 000株／hm2（B1）玉米植株最矮、穗位最低，随密度增加株高增加，到90 000株／hm2（B5）时达最大值，随后株高、穗位高下降；B1茎粗最大，随密度增加茎粗明显下降。从表2可见，玉米单株干物质积累量、叶面积、叶片含氮量均随密度增加而减少；干物质积累随籽粒灌浆进程推进而增加，叶面积则随灌浆进程推进而降低。

表1 各处理农艺性状比较Table 1 Agronomic characteristic under all treatments

表2 各处理植株生理特征比较Table 2 Comparison of physiological characteristics of different treatments

2.2 田间倒伏情况

由表3可知，2个品种无论抗倒伏、倒折能力均较强，且先玉1171优于渝单30。不同密度处理的倒伏、倒折表现为：B1、B2没有倒伏，从B3开始随密度增大倒伏增加，但增加趋势不明显，最高密度倒伏率仅0.87%；但倒折率变化较大，B1、B2间倒折率无差异，分别为0.89%、0.21%，B3时达到2.62%，其后随密度增大倒折率明显上升，到B5、B6时倒折率达10%、6.94%。从倒折、倒伏看，种植密度不应超过B4（机收要求：倒折率小于5%），即75 000株／hm2。

表3 不同品种、密度处理下的玉米倒伏情况Table 3 Lodging of maize under different varieties and densities %

2.2.1 茎秆强度

由表4可知，在吐丝后10 d和成熟期，先玉1171（A1）品种针刺强度均强于渝单30（A2），而成熟期A1品种压折强度低于A2。成熟期，茎秆针刺强度随种植密度增加而降低，具体表现为：针刺强度均值从44.04 N下降至36.72 N；而茎秆压折强度，在吐丝后10 d、成熟期均随种植密度增加而降低，具体表现为：成熟期茎秆压折强度均值从302.66 N下降至152.00 N。由此可见种植密度对茎秆强度影响较大。

表4 不同品种、密度下玉米茎秆3、5、7节平均针刺强度及压折强度Table 4 Average needling and crushing strength of 3，5，7 nodes of stem under all treatments N

对各处理玉米3、5、7节针刺强度、压折强度进行差异分析表明，12个针刺强度试验中有4个方差分析无显著差异，而12个压折强度测试中方差分析均达显著差异水平，且茎秆强度与密度变化具有明显规律（表5）。针刺强度相关系数为-0.58～-0.98，因此，用针刺强度数据判断密度与茎秆强度变化可靠性较低；压折强度相关系数为-0.93～-0.99，说明压折强度测试数据可靠性好，代表性强，压折玉米3、5、7节数据与压折强度综合平均数据都能很好地反映真实现象。不同密度下，随灌浆进程推进不同品种的茎秆强度表现增加，随密度增加茎秆强度逐步变小。

表5 各时期各处理玉米茎秆强度与密度的相关系数Table 5 Analysis results of correlation coefficient between stem strength and density under the different treatments at the different stages

2.2.2 茎秆强度与倒伏的相关性分析

成熟期茎秆压折强度与倒伏、倒折率的相关性分析表明：无论与倒伏、倒折，还是与总倒伏倒折的相关系数都在-0.78～-0.92之间，说明茎秆强度与倒伏存在较高的相关性，可以作为抗倒指标之一（表6）。

表6 成熟期茎秆压折强度与倒伏倒折的相关系数Table 6 Correlation between stem crushing strength and lodging at the muturation stage

2.3 产量性状与穗部性状

先玉1171属于穗粒型品种，粒重低但单穗粒数多，渝单30属于粒重型品种，粒重大，但单穗粒数少，两品种理论单株产量渝单30约高5.56%。

穗粗、穗长、行数、行粒数、百粒质量、单株理论产量随密度增加而降低，且秃尖增长。但理论总产量则随密度增加而增加，以105 000株／hm2处理最高。实际产量方差分析结果表明，品种间产量差异显著，A1（先玉1171）比渝单30显著增产15.70%；密度间产量差异显著，以B4处理产量最高，较B1、B2显著增产，但与B3、B5、B6差异不显著（表7）。

表7 不同品种与密度的玉米穗部性状及产量比较Table 7 Panicle characteristic under varieties and plant density treatments

2.4 产量与密度的回归分析

先玉1171的B4、B5、B6较B1、B2、B3极显著增产，而B4～B6间差异不显著，种植密度与产量满足y＝-7E-07x2+0.144 1x+4 202.5线性回归方程，R2＝0.996 9。渝单30以B4产量最高，但B3～B6间差异不显著，种植密度与产量满足y＝-8E-07x2+0.124 4x+4 395.8线性回归方程，R2＝0.884 2（图1）。

图1 品种与密度产量回归曲线Fig.1 Linear regression relationship between the variety and yield，density and yield

3 讨论

玉米产量受品种、环境和栽培措施共同影响，提高玉米种植密度是获得高产的重要栽培措施之一。近年来，玉米全程机械化水平不断提高，种植密度也随之增大［12］，种植密度增加会导致玉米株高变高、茎粗变细、茎秆强度降低，从而增加植株倒伏和倒折的风险，显著降低玉米产量［13，14］。前人研究表明，玉米群体产量随种植密度增加而提高，当增加到一定程度时，产量则不再增加，即玉米产量与种植密度关系符合线性二次回归方程［15，16］。本研究结果与其一致。在本试验条件下，半紧凑型品种先玉1171和平展型品种渝单30，种植密度与产量均呈二次线性回归关系，先玉1171由回归方程拟合求出最高产量的对应密度为10 292株／hm2，但从倒伏率来看（表3），种植密度达到90 000株／hm2时，植株倒伏率达10.0%（机收要求小于5%），综合考虑，建议种植密度应在75 000～90 000株／hm2；从渝单30线性回归方程拟合，获得最高产量的对应密度为77 750株／hm2，从茎秆强度看，渝单30倒伏倒折风险高于先玉1171，因此推荐渝单30种植密度为60 000～75 000株／hm2。

本试验结果表明，茎秆压折强度与植株倒折率、倒伏率相关。前人研究指出，种植密度、茎秆拉力、茎秆穿刺力、茎粗、株高、穗位高是影响植株倒伏的直接因素［17］，植株倒折率与茎秆穿刺强度、压折强度、压碎强度呈显著负相关［18］。而本研究表明，茎秆倒折率与茎秆压折强度负相关，但差异未达显著水平，可能是调查倒折率和倒伏率只在玉米成熟期，而机械收获一般在生理成熟期后7～14 d，如果增加这个时间倒折率和倒伏率的调查和茎秆强度测定结果，将更具意义。