不同品种和种植密度下春玉米产量相关性研究

2022-12-09王会军薛国峰张运锋张倩陆秀春欧阳军樊应虎

浙江农业科学 2022年12期

王会军，薛国峰，张运锋，张倩，陆秀春，欧阳军，樊应虎*

(1.楚雄州农业科学院，云南楚雄 675000；2.楚雄市吕合镇农科站，云南楚雄 675299)

玉米是云南种植规模最大，总产量位居第二的作物。玉米产区主要集中在曲靖、昭通、文山、楚雄、红河、保山等地州市，平均产量4 640 kg·hm-2左右[1-2]。楚雄州地处滇中高原腹地，玉米种植面积多集中在山区和半山区，平均产量6 000 kg·hm-2左右[3]。玉米产量受种植密度、积累分配以及转移等多个机制的影响[4-6]，因此，分析种植密度与分配规律，对研究提升产量的原理有很大的价值。有研究指出，玉米合理密植，能够解决单位面积穗粒数、有效穗数、百粒重之间的矛盾，从而提高经济产量，所以确定玉米品种适宜的种植密度对于挖掘产量潜力很重要[7]。干物质积累规模和产量之间有紧密关联性，即物质积累和籽粒产量之间表现为正相关[8-10]。因此，提升干物质的产出能力是提升玉米籽粒产量的有效途径，合理的种植密度和水肥管理也可促进玉米籽粒产量的增加[11-14]。但是籽粒产量并非伴随干物质的产出能力而不断提升[6]。物质积累和分配以及两者的关系对于增加籽粒产量有着重要的作用，所以通过研究玉米干物质的积累及分配规律，可以使干物质能够更加高效地转移至籽粒之中，进而提高玉米籽粒产量。本研究选用3个具有高产潜力的玉米杂交种，依靠测定各个生育阶段的干物质积累量，结合各器官积累的运输率和对籽粒贡献率等构成的量化关系，进而分析积累分配和转移规律，深刻阐述其积累分配对于产量影响的内在原理，为达成玉米高产目的提供配套的理论支持，并结合产量性能参数的变化对各品种进行耐密性分析，从而获得玉米高产的合理密度。探究不同品种及不同种植密度条件下，单株和群体干物质积累变化趋势及物质的积累分配与转移规律、叶面积指数、产量相关性状的响应规律，旨在为滇中山区和半山区选择适宜的玉米品种、合理的种植密度等产量增加的重要因素，为西南地区春玉米高产栽培提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验区基本情况

本试验于2017—2018年在云南省楚雄彝族自治州楚雄市苍岭镇楚雄州农业科学院试验基地进行。该基地位于101°39′E，25°3′N，海拔1 780 m，试验地土地平整，田块方正，排灌水方便，为紫色水稻壤土。土壤理化性状为：有机质和全氮分别为34.2、2.79 g·kg-1，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为229.0、8.6、277.0 mg·kg-1。2017、2018年全年降雨量分别为843.5、794.90 mm，年平均气温分别为16.50、16.77 ℃，全年日照分别为2 198.00和2 189.41 h。

1.2 供试材料

供试材料为云瑞505(YR505)、郑单958(ZD958)、先玉335(XY335)，分别由云南田瑞种业、河南省农业科学院、铁岭先锋公司选育。

1.3 处理设计

每个参试品种均设5个密度处理，D1～D5分别是45 000、60 000、75 000、90 000和105 000株·hm-2，共15个区，大区种植，面积96 m2，行长10 m、行宽0.6 m，每个区种植16行。采用人工开浅沟定距定点双粒点播，出苗后按密度要求定苗，等行距单株留苗，田间的管理按云南省玉米区域试验的标准管理。施肥量参照区域试验，追肥两次，按750 kg·hm-2尿素(化肥量不是纯氮)，苗肥40%、穗肥60%分别在苗期和大喇叭口期穴施，底肥用玉米专用复混肥300 kg·hm-2(N 10%，P2O510%，K2O 10%)，播种前开沟撒施。

1.4 测定项目与方法

在拔节、吐丝以及收获阶段，测试获得具体的干物质，各个区取用三大点，不同的点取样5株。拔节期不细分，吐丝期细分茎秆、雄穗、雌穗、叶片、叶鞘，收获期进一步细分茎秆、叶片、叶鞘、雄穗、苞叶、雌穗、穗轴和籽粒。设定为105 ℃进行杀青30 min的操作，此后再度于85 ℃温度中烘干处理到恒重，后续称量其具体的质量。

1.5 数据处理

采用Excel进行数据统计，分别用SPSS 19.0和Origin 9.0进行差异显著性检验和作图。

2 结果与分析

2.1 玉米单株干物质积累动态

由图1可以看出，各密度处理下，同密度下，随着生育期的推进，各品种单株干物质积累量随生育期的推进均呈上升趋势。随着种植密度的提升，各生育期的单株干物质积累有降低的趋势，且曲线变化趋势大体一致。也可以看出，吐丝期干物质积累速度较快，吐丝后干物质积累速度放缓，积累量逐渐减少，这可能是由于种植密度的加大，使得株间的竞争较大，单株获取的养分和光照减少，从而导致单株积累和密度梯度之间表现为负相关。

图1 各处理对玉米单株干物质积累动态

2.2 玉米群体干物质积累动态

由图2得出，在生育阶段中，各品种及多种处理的群体干物质积累均有随着生育期推进而呈上升趋势。在45 000～105 000株·hm-2，干物质积累规模会伴随密度的提升而不断增加，但是积累速度有所下降，究其原因，可能是由于密度的提升，使得单株和群体干物质积累达到相对平衡的状态。

图2 各处理对玉米群体干物质积累动态

2.3 不同部位的积累量输出率和对产量贡献

在生长后期，叶片、茎秆、叶鞘、雄穗等部位蕴藏的营养会进入到籽粒。由表2信息能够看到，在输出率方面，以雄穗位列最高，但就产量贡献率而言，以茎秆数据为最大数值，雄穗则是最小的数值。单株产量随着种植密度增加而降低。雌穗吐丝后，3个品种的积率、积累量、转移率、贡献率较吐丝前显著提升；但随着种植密度的增大，花后积累量、单株产量呈下降趋势。结合试验数据也可发现，花后干物质转移，对于籽粒增产所做出的贡献极大。

表2 玉米不同部位的积累量输出率和对产量贡献率

2.4 种植密度对产量相关性状的响应

由表1～2可以看出，3个品种的种植密度对于玉米产量的影响较明显。在密度为75 000株·hm-2时，云瑞505的产量最高；在种植密度达到60 000株·hm-2时，云瑞505的产量达到最高；云瑞505随着种植密度的增加，产量一直处于增加的状态。

表1 不同种植密度对不同玉米品种产量相关性状的影响

基于产量性状的视角分析，穗长、穗粗、穗粒数、行粒数等多项指标会随密度提升而降低，秃尖长短会随密度提升有所提升。随着密度的增加，郑单958的干物质重呈先增加后减少的趋势，而先玉335和云瑞505则呈增加趋势。结果表明，随着玉米种植密度的增加，对秃尖的长短有显著影响，合理密植可以改善玉米的相关性状，同时增加玉米产量。

2.5 种植密度对群体叶面积指数的影响

图3可知，郑单958、先玉335、云瑞505叶面积指数随密度的增加而增加，在吐丝期达到最大，之后开始随密度的增加而下降。高密度在吐丝期的叶面积指数较大，但由于密度增加，株间竞争大，导致后期下降速度较快，影响群体干物质积累。

图3 种植密度对玉米叶面积指数的影响

3 讨论

种植密度是关键的栽培措施，玉米的农艺性状与产量，受种植密度的影响很大，是影响玉米生理性状的核心因素，很多因子均可依靠调整种植密度的方式进行调整[15]。诸多试验表明，适宜的种植密度能有效的提升光、温、养分等利用率，这也是提升产量的关键措施[16-17]。相关分析提出，伴随种植密度的增加，玉米产量也随之增加，但是超出一定的密度条件后，产量会下降[18]。本研究表明，伴随种植密度的提升，郑单958与先玉335的产量也会有先增长随后降低的趋势；云瑞505伴随种植密度的提升有所提升。通径分析显示，云瑞505的产量提升主要依赖于种植密度(R2=0.946 2)，且在105 000株·hm-2的种植密度下获得最高产量[19]。所以，选定适合滇中楚雄区域的耐密品种，适度提升种植密度，产量大幅度提升。

叶面积是绿色植物获取光能的关键载体，适宜的叶面积指数(LAI)即判断光合能力的关键指标[20]。合理的叶面积指数有助于光热资源获得高效利用，也有助于规避植株间的相互遮蔽，建立透风、透光环境较为理想的群体环境，有利于光合产物的积累[21-22]。本研究结果表明，郑单958、先玉335、云瑞505叶面积指数随密度的增加而增加，且吐丝期达到最大，之后随密度的增加而下降。高密度在吐丝期的叶面积指数较大，但由于密度增加，株间竞争大，导致后期下降速度较快，影响群体干物质积累。

本试验表明，提高种植密度，各品种的产量均有增加趋势，单株积累量伴随种植密度提升有所降低，群体积累会伴随密度提升有所提升。因此，在适宜的种植条件下，进一步增加种植密度，有利于干物质积累，进而获得高产。此外，从试验中也可以看出，以目前生产条件下的种植密度，再增加已不能显著提高干物质积累量，为进一步提高产量，可通过肥水调控。干物质积累和产量之间有非常紧密的联系，因此，在干物质量提升的同时，相应地籽粒产量会提升。研究表明，在某一密度变化区间内，籽粒积累量受单株干物质积累影响并有着相同的变化趋势，这与先前的分析结果相同[23]。干物质在不同器官中产生的转移和分配是决定产量的核心要素，籽粒干物质主要来源是花后物质产生的积累以及转运[24]。伴随密度的增加，茎鞘干物质对于籽粒的转移以及贡献率有所提升，叶片则表现为下降趋势[23]。本研究表明，花后干物质转移对籽粒增产效果较明显，是籽粒增产的影响因素之一。这与前人的研究结果是一致的[24-26]。