不同覆盖物和行距对夏玉米农艺性状及产量的影响*

邢 强，蒋春和，宋世武，希从芳 ，李建宾

(1.云南农业大学 农学与生物技术学院，云南 昆明 650201；2.云南农业大学 教务处，云南 昆明 650201)

玉米(Zea maysL.)是C4 作物，产量高，适应性强，用途广泛，可作为食物来源、优质饲料和工业原料[1-2]，在国民经济中具有重要地位。玉米作为世界第一大粮食作物，种植面积约1.5 亿hm2，总产量约11.12 亿t，在美国、中国、巴西、墨西哥、印度和南非种植面积最广，合计约占世界玉米种植面积的60%；美国、中国、巴西和阿根廷是玉米总产量最高的国家，累计占全球玉米产量的68%[3]。

选育良种、改进耕作制度和优化栽培措施等是提高玉米产量的主要途径[4-8]。地膜覆盖、秸秆覆盖和宽窄行密植技术的普及是玉米产量大幅提高的重要栽培措施[9-13]。地膜覆盖栽培主要是通过提高土壤植被覆盖率，改善土壤水热条件[14-18]，抑制杂草[19]，促进土壤有机氮矿化，提高土壤的硝态氮含量[20-21]，促进作物生长与产量的形成，从而提高玉米产量[14-16,20,22]；秸秆覆盖栽培通过调节地温，提高土壤中有机质、常量养分和微量元素含量，促进玉米生长，提高其产量[23-25]。宽窄行栽培可增加玉米中部冠层的透光率，增加玉米根系数量，促进玉米植株生长和发育，增加叶面积指数和干物质积累量，从而提高玉米产量[11,26-27]。玉米不同覆盖与行距配置对其产量的影响因地域、品种和种植密度等有差异。有研究表明：宽窄行覆盖栽培比等行距覆盖栽培能更有效地增加叶面积指数和干物质积累量，提高玉米产量[9,11,28]；也有研究表明：玉米等行距覆盖栽培比宽窄行覆盖栽培有更大的增产潜力[27]，但2 种模式的产量无显著差异[29]。云南地处低纬度高原，冬春干旱、夏秋多雨，夏玉米生产中土地贫瘠和季节性干旱是2 个主要的非生物环境压力[8,30]。如何缓解这一压力，对有效指导云南省夏玉米稳产、高产和高效具有重要意义。本研究结合地膜和秸秆覆盖栽培与宽窄行和等行距种植的栽培措施，分析不同组合栽培方式对玉米农艺性状及产量的影响，以期为实现云南省夏玉米降本增效和持续高产稳产推广提供重要依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试玉米品种桥单2 号由云南省宣威市种子公司提供；普通白色透光聚乙烯地膜由云南创丰塑料制品公司提供，厚0.015 mm，宽1.2 m；露天堆放6 个月的玉米秸秆由云南农业大学现代农业教育科研基地提供。

1.2 试验设计与方法

1.2.1 试验地概况

本研究在云南省昆明市寻甸县大河桥镇云南农业大学现代农业教育科研基地(N25°31′07″，E103°16′41″，海拔1 860 m)进行，年平均气温14.7 ℃，年均降水量960.0 mm。试验地为水改旱红壤，前茬作物为蚕豆。2019 年试验地土壤养分为：pH 7.66，有机质含量17.90 g/kg，全氮含量0.08 g/kg，全磷含量0.09 g/kg，全钾含量2.16 g/kg，有效氮含量53.07 mg/kg，有效磷含量17.49 mg/kg，有效钾含量117.25 mg/kg。

1.2.2 试验设计

按玉米种植行距和地面覆盖物的不同，试验设置6 个处理。A1：宽窄行+覆盖秸秆，A2：等行距+覆盖秸秆，A3：宽窄行+覆盖地膜，A4：等行距+覆盖地膜；对照组为CK1(宽窄行)和CK2(等行距)，均为露地栽培。采用随机区组设计，3 个重复，共18 个小区，每个小区面积72.0 m2(6.0 m×12.0 m)，四周设保护行2 行，等行距种植。

1.2.3 播种及田间管理

整地播种：试验于2019 年5—10 月进行。旋耕机旋耕后，6 月上旬采用玉米播种机单粒直播。等行距播种为行距60 cm，株距25 cm，每个小区种10 行，每行48 株；宽窄行播种为宽行行距80 cm，窄行行距40 cm，株距25 cm，每个小区种10 行，每行48 株。

水肥管理：肥料分底肥和追肥施用。底肥为复合肥(mN∶=15∶15∶15)600 kg/hm2，播种时用玉米精量播种机边播种边施肥；人工追施分2 次完成，分别于玉米三叶期(苗肥)和大喇叭口期(穗肥)追施尿素(总氮含量≥46.4%)225 和300 kg/hm2。播种后采用喷灌浇透水，确保出苗，追施苗肥后再喷灌1 次。

中耕管理：播种结束后，在土壤表面喷施1 次除草剂。出苗后检查玉米的出苗情况，及时补苗和定苗，确保各处理基本苗数。苗肥追施后利用手推式小型旋耕机对玉米松土1 次，大喇叭口期追肥后进行人工中耕培土。

1.3 指标测定

1.3.1 玉米农艺性状测定

每小区随机选取具有代表性的玉米10 株，在其大喇叭口期、抽雄期和成熟期分别测定玉米株高、茎粗和全展开叶长宽等指标。用游标卡尺测量植株距地面约10 cm 处的茎粗，用钢卷尺测量株高(近地面至玉米植株最高处的距离)、穗位高及全展开叶长和宽，用长宽系数法计算单叶叶面积指数。收获期收获玉米地上部分，带回实验室取下有效穗，用电子天平称量有效穗质量，计数单株有效穗数(n)并计算单穗鲜质量；将有效穗装入牛皮袋置于鼓风干燥箱中100 ℃杀青1 h，再在80 ℃下恒温干燥至恒质量(穗干质量)；用皮尺测定其穗长和秃尖长，用游标卡尺测定穗粗，红笔标记穗行数和行粒数，脱粒后用电子天平称量每穗籽粒质量(M)，混合均匀后数100 粒籽粒称其质量，即为百粒质量。

1.3.2 产量及产量性状

收获期收获上述10 株玉米时，测定玉米株距和行距，用于计算每公顷株数(N)；收获的玉米地上部分带回实验室取下有效穗后，将苞叶、茎和叶等装入另一牛皮袋置于鼓风干燥箱中100 ℃杀青1 h，再在80 ℃下恒温干燥至恒质量，冷却后用电子天平称量，计算生物产量。根据上述测定的每公顷玉米株数(N)、单株有效穗数(n)和每穗籽粒质量(M)计算玉米理论产量：玉米理论产量=N×n×M。

1.3.3 土壤温度和湿度

云南省初夏干旱，土壤温度和含水量是影响夏玉米产量的重要因素。从玉米拔节后(8 月5日)开始，用便携式土壤温度湿度测定仪测量6 个处理24 个小区的土壤(0～15 cm)温度和含水量。每15 d 测定1 次，共测定5 次。

1.4 数据统计与分析

试验数据用Excel 软件计算和整理；采用SPSS 软件对数据进行方差分析，极显著水平为P＜0.01，显著水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤温度和湿度的影响

由表1 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖地膜处理(A3和A4)能极显著提高玉米大喇叭口期至成熟期间的土壤温度(P＜0.01)，但A3和A4处理间的土壤温度差异不显著(P＞0.05)，说明玉米等行距或宽窄行的种植方式对土壤温度无影响。

表1 不同处理对土壤温度的影响Tab.1 Effect of different treatments on soil temperature ℃

由表2 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖栽培处理(A1～A4)均能极显著提高玉米大喇叭口期至成熟期间的土壤含水量(P＜0.01)，且大喇叭口期以后各生育阶段，秸秆覆盖栽培(A1和A2)的土壤含水量均极显著高于地膜覆盖栽培(A3和A4)的含水量(P＜0.01)；但A1和A2处理间、A3和A4处理间的含水量差异均不显著(P＞0.05)，说明玉米等行距或宽窄行的种植方式对土壤湿度无影响。

表2 不同处理对土壤含水量的影响Tab.2 Effect of different treatments on soil water content %

2.2 不同处理对玉米生长发育的影响

由表3 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖栽培处理(A1～A4)均能极显著缩短玉米吐丝期、成熟期和苗后营养生长期(P＜0.01)，且地膜覆盖栽培(A3和A4)的影响极显著大于秸秆覆盖栽培(A1和A2，P＜0.01)；但A1和A2处理间、A3和A4处理间的生育期差异均不显著(P＞0.05)，说明玉米等行距或宽窄行的种植方式对其生育进程无影响。

表3 不同处理对玉米生育期的影响Tab.3 Effect of different treatments on the growth period of maize d

2.3 不同处理对玉米主要农艺性状的影响

2.3.1 不同处理对玉米株高的影响

由表4 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖栽培处理(A1～A4)均能极显著提高玉米大喇叭口期和抽雄期的株高(P＜0.01)，且地膜覆盖栽培(A3和A4)的株高高于或显著高于秸秆覆盖栽培(A1和A2)的株高(P＞0.05 或P＜0.05)，说明覆盖栽培能促进玉米抽雄期前的生长；但A1和A2处理间、A3和A4处理间的株高差异均不显著(P＞0.05)，说明玉米等行距或宽窄行的种植方式对株高无影响。

表4 不同处理对玉米株高的影响Tab.4 Effects of different treatments on maize plant height cm

2.3.2 不同处理对玉米茎粗的影响

由表5 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖栽培处理(A1～A4)均能极显著增加玉米大喇叭口期和抽雄期的茎粗(P＜0.01)，且地膜覆盖栽培(A3和A4)的茎粗极显著高于秸秆覆盖栽培(A1和A2)的茎粗(P＜0.01)；但A1和A2处理间、A3和A4处理间的茎粗差异均不显著(P＞0.05)，说明玉米等行距或宽窄行的种植方式对其茎粗无影响。

表5 不同处理对玉米茎粗的影响Tab.5 Effects of different treatments on maize stem thick cm

2.3.3 不同处理对玉米叶面积指数的影响

由表6 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖栽培处理(A1～A4)均能显著提高玉米叶面积指数(P＜0.05)，但覆盖处理间的叶面积指数差异均不显著(P＞0.05)，说明玉米覆盖物类型和等行距或宽窄行的种植方式对其叶面积指数均无影响。

表6 不同处理对玉米叶面积指数的影响Tab.6 Effects of different treatments on leaf area index

2.3.4 不同处理对玉米主要经济性状的影响

由表7 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖栽培处理(A1～A4)均能显著或极显著提高玉米穗鲜质量、穗长、穗粗、穗行数和行粒数(P＜0.05 或P＜0.01)，且地膜覆盖栽培(A3和A4)的穗鲜质量、穗长、穗粗和行粒数均显著高于秸秆覆盖栽培(A1和A2，P＜0.05)；但A1和A2处理间、A3和A4处理间的各项指标差异均不显著(P＞0.05)，说明玉米等行距或宽窄行的种植方式对其果穗性状无影响。

表7 不同处理对玉米经济性状的影响Tab.7 Effects of different treatments on the economic characteristics of maize

2.4 不同处理对玉米产量构成因素的影响

由表8 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖栽培处理(A1～A4)均能极显著提高玉米穗干质量、穗粒质量和百粒质量(P＜0.01)，且地膜覆盖栽培(A3和A4)极显著高于秸秆覆盖栽培(A1和A2，P＜0.01)；但A1和A2处理间、A3和A4处理间差异均不显著(P＞0.05)，说明玉米等行距或宽窄行的种植方式对其产量构成因素无影响。

表8 不同处理对玉米产量构成因素的影响Tab.8 Effects of different treatments on the production factors of maize g

2.5 不同处理对玉米产量的影响

由表9 可知：与对照组(CK1和CK2)相比，覆盖栽培处理(A1～A4)均能极显著提高玉米产量(P＜0.01)，且地膜覆盖栽培(A3和A4)极显著高于秸秆覆盖栽培(A1和A2，P＜0.01)；但A1和A2处理间、A3和A4处理间的产量差异均不显著(P＞0.05)，说明玉米等行距或宽窄行的种植方式对其产量无影响。

表9 不同处理对玉米产量的影响Tab.9 Effects of different treatments on maize yield kg/hm2

3 讨论

冬春和初夏干旱以及农业机械化率低是制约云南农业生产的主要因素，如何最大限度地利用有限的降雨资源提高土壤水分、肥料利用效率和农业机械化率以实现作物高产稳产和高效是重点研究的课题[30-31]。

杨菁[32]研究表明：相同密度下等行距种植，随着行距增加，玉米穗长、穗行数、行粒数和百粒质量增加，产量增加，行距为75 cm 时产量最高；大穗型品种以等行距种植为宜，耐密型品种以宽窄行种植为宜。多项研究表明：披散型和半紧凑型玉米品种植株高大、果穗大、不耐密植，低密度下等行距栽培的产量显著高于宽窄行栽培的产量[12-13,27]；紧凑型玉米品种植株矮、直立、果穗相对小、耐密植，高密度下边际效应仍然明显，叶面积指数和干物质积累量增加，从而宽窄行栽培产量显著高于等行距栽培[11,26-28,33]。对于同一玉米品种，低密度(60 000～63 000 株/hm2)栽培下，等行距栽培的产量显著高于宽窄行栽培；而高密度(70 000～73 000 株/hm2)栽培下，宽窄行栽培的产量显著高于等行距[12-13,27,34]。本研究选用半紧凑型玉米品种桥单2 号进行田间试验，结果显示：种植密度为66 667 株/hm2时，宽窄行栽培与等行距栽培处理间的产量差异不显著。受农业生产条件的影响，半紧凑大穗型玉米优良品种深受农民欢迎，是云南省多年来的主栽品种[3-5]。因此，理论上讲，等行距栽培比宽窄行栽培有更大的增产潜力，但实际生产中却是宽窄行栽培占主导地位[30-31,35]。

有研究表明：地膜覆盖可以显著提高土壤湿度和温度、促进土壤有机氮矿化、增加叶面积指数和提高干物质转化率，从而提高玉米产量[14-15,36-38]；秸秆覆盖栽培能调节地温，提高土壤中有机质和微量元素含量，促进玉米生长，从而提高其产量[23-25]。本研究表明：玉米覆盖栽培可极显著提高土壤含水量、玉米大喇叭口期至成熟期间的土壤温度(覆盖地膜)，显著或极显著增加茎粗(大喇叭口期和抽雄期)、叶面积指数、穗粒质量、百粒质量和玉米产量，且地膜覆盖栽培效果优于秸秆覆盖栽培，与其他研究者在云南省外干旱、半干旱地区的研究结果一致。可见，在春夏干旱、土壤贫瘠的玉米产区，覆盖栽培特别是地膜覆盖栽培是利用有限降雨实现玉米高产稳产高效的栽培技术。因此，在云南干旱和土壤贫瘠的夏玉米生产区，采用地膜覆盖栽培极显著提高玉米产量的同时可适当扩大秸秆覆盖栽培面积，并深入研究秸秆和降解地膜覆盖栽培技术，以减轻地膜对土壤的污染[39]，提高土壤肥力，有效促进山地玉米的可持续发展。

4 结论

玉米覆盖栽培和行比种植都能有效改善玉米土壤温湿度条件，提高玉米茎粗、叶面积指数、穗粒质量和百粒质量，从而提高玉米产量，但夏玉米覆盖栽培的作用大于行比种植。地膜覆盖对改善土壤和提高玉米产量的作用优于秸秆覆盖，而秸秆覆盖栽培的产量又高于露地栽培。因此，在云南滇中地区，覆盖栽培与宽窄行栽培相结合是夏玉米高产栽培的首选方式。