不同种植密度和品种对夏玉米物质生产和产量构成的影响

乔江方 张盼盼 邵运辉 刘京宝 李川 张美微 黄璐

（1河南省农业科学院粮食作物研究所，450002，河南郑州；2河南省农业科学院小麦研究所，450002，河南郑州）

种植密度是影响玉米籽粒产量的重要因素之一，合理增加群体密度是获得高产的关键措施[1]。从2005年开始，中国玉米主推郑单958和先玉335等耐密性品种，种植密度显著增加，玉米单产随之增加[2]。目前，黄淮海平原夏玉米种植密度一般为 6.0×104～9.0×104株/hm2[3]，玉米单位面积产量一般随密度增加呈单峰曲线变化，在最适密度下获得最高产量，当超过最适宜密度后，会引起群体光合特性、叶面积指数和干物质积累量降低，直接影响植株的光合作用及干物质的积累与分配，从而降低光能利用率、限制籽粒库的建成[4-7]。因此，选择适宜密度、构建合理的群体结构、协调和解决单株和群体生产力的矛盾是提高玉米单产的重要途径。

不同玉米品种，尤其是株型不同的品种对种植密度的响应不同，不同品种间最适的种植密度也有所不同，因地制宜选用优质品种、合理密植是玉米高产高效的方向[8-10]。为此，本研究以近些年选育的玉米杂交种为研究对象，研究各品种在不同种植密度下株高和穗位高的变化，分析各品种干物质量和籽粒产量对密度的响应规律，为合理增密等栽培调控措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设置在河南省鹤壁市淇滨区钜桥镇鹤壁市农业科学院科研基地（114°33′06″E，35°40′34″N），土壤为潮土，玉米播种前按“S”形五点取样法取0～30cm的土壤基础样品，充分混合后测定其基本化学性质，其中全氮1.17g/kg、碱解氮66.34mg/kg、速效磷15.9mg/kg、速效钾271.68mg/kg、有机质19.5g/kg、pH 8.21。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计，主因素为种植密度，分别为 6.00×104、6.75×104、7.50×104、8.25×104、9.00×104、9.75×104和 10.50×104株/hm2，分别编号为D1、D2、D3、D4、D5、D6和D7；副因素为玉米品种，分别为郑单309（ZD309）、郑单326（ZD326）、郑单 958（ZD958）和中玉 303（ZY303）。共28个处理，每个处理3次重复，8行区，行长5.0m，行距0.6m。试验时间为2020年6月15日-10月5日。玉米生育期内的田间管理措施与当地大田生产管理保持一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质量 在夏玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、吐丝期、吐丝后20d和成熟期选取连续5株长势一致的代表性植株，测定鲜重，烘干后称干重。

1.3.2 株高和穗位高 在吐丝后20d，选取连续5株长势一致的代表性植株，测量从地面至雄穗顶端（株高）和最上部果穗着生节位（穗位高）的高度。

1.3.3 产量 取小区中间2行玉米全部收获，随机选取15穗进行考种，晒干脱粒，测定籽粒含水量和籽粒质量，并折合含水率14%计算产量。

1.4 数据处理

收获指数=籽粒干重/植株干物质重。采用Excel 2010和SPSS 22进行数据统计与分析，用LSD法和Duncan法进行方差分析和多重比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同密度和品种对夏玉米株高和穗位高的影响

不同密度和品种对夏玉米株高和穗位高的影响不同。从图1可以看出，各处理间以D2ZY303株高最高，为288.7cm，分别较D2ZD326、D4ZD326、D1ZD309、D5ZD326和D5ZD958高出12.1%、11.9%、11.8%、9.3%和8.8%，以D6ZD326最低，仅为249.9cm。品种间表现为ZY303＞ZD958、ZD309＞ZD326。

图1 不同密度和品种对夏玉米株高的影响Fig.1 Effects of density and varieties on the plant height of summer maize

图2显示，各处理间穗位高以D7ZD958最高，为143.2cm，D3ZD958、D1ZD958、D6ZD958和D5ZD958与之无显著差异，其次是D1ZY303、D4ZD958、D5ZY303、D3ZY303、D6ZY303、D2ZY303和 D4ZY303，以 D4ZD326最低，为93.7cm。7个密度间表现为D7和D3处理下穗位高较高，平均分别为126.1和122.7cm，各品种以ZD958最高，平均为136.0cm，以ZD326最低，平均为103.3cm。

图2 不同密度和品种对夏玉米穗位高的影响Fig.2 Effects of density and varieties on the ear height of summer maize

2.2 不同密度和品种对夏玉米生育期干物质累积量的影响

如图3所示，随生育期推进，植株干物质累积量不断增加。ZD309在吐丝期前以D6处理下干物质累积量最高，从吐丝期至成熟期，D7表现出明显的优势，ZD326在整个生育期以D4、D5和D6处理下的干物质累积量表现较高，而ZD958和ZY303在各个时期内大致表现为随种植密度的增加，干物质累积量呈明显增加趋势。综合来看，在苗期，各密度处理下以D4处理干物质累积量最高，拔节期则以D6处理最高，大喇叭口期至成熟期，D7处理下表现出明显的优势，而整个生育期内D1和D2处理下的干物质累积量最低。苗期、拔节期和大喇叭口期各品种间的平均干物质累积量差异不明显，吐丝期ZY303干物质累积量为9.80t/hm2，明显高于ZD958，灌浆期ZD958和ZY303之间无明显差异，但均明显高于ZD326。

图3 不同密度和品种对夏玉米干物质累积量的影响Fig.3 Effects of density and varieties on the dry matter accumulation of summer maize

2.3 不同密度和品种对夏玉米花前和花后干物质生产的影响

由表1可见，密度对成熟期干物质量、花前和花后的干物质量的影响均达显著水平，品种对成熟期干物质量、花前和花后干物质量及花后占成熟期干物质量比重有显著影响，二者的交互作用对成熟期干物质量、花后干物质量和花后干物质量占成熟期比重的影响均达显著水平。成熟期干物质量平均为24.02t/hm2，花前干物质量为9.22t/hm2，花后干物质量为14.80t/hm2，花后干物质量占比61.0%。成熟期干物质量各密度处理表现为D7处理最高，其次是D6、D4和D5处理，以D1和D2处理最低，品种间表现为ZY303＞ZD958＞ZD326、ZD309，花前和花后干物质量在不同处理下的表现趋势同成熟期干物质量。

表1 不同因素对夏玉米花前花后干物质生产的影响Table 1 Effects of different factors on the dry matter production of summer maize before and after the anthesis stage

花后干物质量/成熟期干物质量在各密度处理下表现为D1处理下最高，为65.15%，其次是D3和D4处理，以D6和D5处理最低；品种间表现为ZD958最高，为65.23%，其次是ZY303（62.20%），ZD326最低。

表2显示，各处理下成熟期干物质量以D7ZD958处理下最高，为35.96t/hm2，D7ZY303处理与之差异不明显，其次是D6ZY303和D5ZD958处理，以D3ZD326和D1ZD326处理最低，分别为18.09和18.49t/hm2。花前干物质量以D5ZY303处理最高，为11.70t/hm2；D1ZD958处理最低，仅为6.28t/hm2；花后干物质量在D7ZD958处理下达最高，为26.14t/hm2，其次是D7ZY303处理，D3ZD326处理最低；花后干物质量占成熟期比重在D7ZD958处理下最高，为72.64%，D7ZD326和D6ZD309处理最低，分别为50.46%和50.53%。

表2 不同密度和品种处理对夏玉米花前、花后干物质生产的影响Table 2 Effects of densities and varieties on the dry matter production of summer maize before and after the anthesis stage

2.4 不同密度和品种对夏玉米籽粒产量及其构成因素的影响

F检验结果（表3）显示，种植密度对行粒数、千粒重、产量和收获指数的影响显著，品种对穗行数、行粒数和产量的影响达显著水平，二者交互作用对夏玉米籽粒产量的影响达显著水平。穗行数在各品种间表现为ZY303最高，为17.6，其他3个品种间无显著差异；7个密度处理下的行粒数表现为D1、D2、D3、D4较高，品种间表现为ZD958＞ZY303＞ZD309＞ZD326；D1处理下的千粒重为388.48g，较D7和D6分别增加10.2%和9.1%，品种间无显著差异。产量结果表明，各密度处理以D7下产量最高，其次是D6处理，D1处理下产量最低，仅为10.32t/hm2，各品种表现为ZY303＞ZD958＞ZD309＞ZD326，ZY303较 ZD326和ZD309分别增加18.8%和13.9%。本试验条件下的收获指数平均为0.52。各种植密度以D2处理下最高，为0.55，以D5处理下最低，各品种表现为ZD326最高，为0.53（表3）。

表3 不同处理对夏玉米籽粒产量及其构成因素的影响Table 3 Effects of different treatments on the grain yield and its components of summer maize

从表4可以看出，各密度下ZY303的穗行数最高，D2ZD958行粒数最高（38.6），除D2ZD326、D3ZD309、D3ZD326、D5ZD309和D5ZD326处理外，D1、D2、D3、D4和D5处理下其他各处理与之无显著差异。D7ZD326处理行粒数最低，为30.3。D1ZY303处理千粒重最高，为409.17g，D6ZY303和D7ZY303处理最低，分别为343.07和343.87g。D7ZY303处理产量最高，其次是D7ZD958，D2ZD326处理产量最低，为9.48t/hm2。D3ZD326处理收获指数最高，为0.64，其次是D2ZD958和D6ZD309处理，以D7和D4处理下ZD958的收获指数最低，分别为0.42和0.43。

表4 不同密度和品种对夏玉米籽粒产量及其构成因素的影响Table 4 Effects of densities and varieties on the grain yield and its components of summer maize

3 讨论

研究[11-13]发现，随着种植密度的增加，玉米植株株高和穗位高均有所增加，且穗位高的增幅较大。本试验条件下发现，玉米种植密度增加至10.50×104株/hm2时，株高和穗位高明显增加（图1和图 2）。而刘胜男等[14]在研究 3.9×104～6.3×104株/hm2的种植密度范围对春玉米和夏玉米生长的影响时发现，随种植密度增加，春玉米的株高增高，而夏玉米株高变化不明显。张向前等[15]研究5个密度水平对广德5生长的影响时则发现，随种植密度的增加，株高呈先增加后减少趋势。这种差异可能是由试验所处的生态条件和研究品种的不同产生的。

玉米种植密度对玉米植株干物质量和产量的影响大多表现为，随密度的增加，群体干物质量和产量显著增加，当种植密度超过最适范围后持续增密则干物质量不再增加，而产量也有下降趋势[16-21]。本研究也得到类似结果。这主要是因为密度对干物质积累的影响在生育后期出现较大差异（表2），花后干物质量主要用于籽粒产量的形成，当密度超过一定限度后，个体和群体的协调关系被破坏，导致产量下降。具体来说，在低密度条件下，穗数是产量高低的决定因素，随着种植密度的增加，穗粒数和粒重对产量的影响更为明显，而在高密度条件下，虽然穗粒数减少不显著，但千粒重明显下降，最终导致产量降低[6,22-23]。

不同品种对密度的响应不同，研究[24]表明，大穗型品种在低密度下单株干物质累积量较大，随密度增加显著下降，群体干物质量则先增加后降低，小穗型品种的群体干物质量则持续增加。随密度增加，平展型玉米品种积累的干物质在果穗和茎叶间分配比例变化较大，干物质多倾向分配于茎叶，而紧凑型的变化较小。在本研究条件下，随着种植密度的增加，中玉303的产量不断提高，在密度为10.50×104株/hm2时产量最高（17.53t/hm2），表明中玉303为耐密型品种。本试验研究结果可为进一步研究不同玉米品种对种植密度的生理响应和养分利用效率规律等提供参考。

4 结论

玉米种植密度对其生长发育及产量有着重要的影响。随着种植密度的增加，籽粒植株干物质量显著增加，花后干物质量占成熟期的比重则降低。成熟期千粒重随密度的增加而降低，本研究表明，4个品种中以中玉303的产量最高，尤其是在10.50×104株/hm2下产量表现最好。因此，在本试验区域内，以10.50×104株/hm2高密度种植中玉303能够实现夏玉米增密高产。