种植密度对湘农玉13号生长发育和产量的影响

魏煜梁,易镇邪,罗红兵

(湖南农业大学农学院,长沙 410128)

玉米是世界三大粮食作物之一。自 2007年开始,我国玉米播种面积已经超过水稻,成为第一大粮食作物[1]。 2009年,我国玉米种植面积达到 3 046万公顷[2]。湖南省是一个粮猪型结构的农业大省,饲用玉米需求量大,而本省自产玉米仅能满足需求的五分之一左右,每年需大量调进玉米[3]。随着玉米工业用量增大,北方玉米调出量将逐渐减少,湖南省将面临饲料短缺局面。因此,我省必须在大力发展水稻生产的同时,努力扩大玉米生产,为养殖业的发展提供优质足量的饲料[4]。发展玉米生产,品种选育及配套栽培技术研究是关键。湖南农业大学培育的杂交玉米新组合湘农玉13号,2009年参加湖南省玉米区域试验,结果表明该组合具有产量高、生育期早和抗逆性强等特点。本研究的主要目的在于探讨种植密度对湘农玉 13号生长发育与产量的影响,明确其适宜栽培密度,为该品种的推广种植提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

供试品种湘农玉13号,由湖南农业大学农学院提供。设5个密度处理:A.37 500株 /hm2,B.45 000株 /hm2,C.52 500株 /hm2,D.60 000/hm2,E.67 500株 /hm2。采用随机区组设计,3次重复,4行区,行距相同为 60 cm,密度通过株距调节。小区面积 16.8 m2(长 7 m,包沟宽 2.4 m)。

试验于2010年在湖南农业大学教学基地进行。试验地为稻田壤土,前茬冬闲,播前结合整地施三元复合肥 (16-16-16)750 kg/hm2。 3月 30日播种 ,4月 16日施尿素150 kg/hm2作苗肥,5月23日施尿素 300 kg/hm2作穗肥。用必锐灵防治玉米螟。

1.2 测定项目与方法

叶面积指数(LAI):在每一处理中间行连续定 5株,分别在拔节 (5月 4日 )、大喇叭口 (5月29日)、吐丝(6月 18日)和成熟期 (7月 19日 )测定叶片的长和宽,按系数法转换成 LAI。

叶绿素相对含量(SPAD值):分别在拔节(5月 4日 )、大喇叭口 (5月 29日)、吐丝 (6月 18日 )和乳熟期(7月 12日)用日产 SPAD-502型叶绿素仪测定玉米叶片 SPAD值,每期测定 10株,拔节和大喇叭口期测最上一片展开叶,吐丝期及乳熟期测穗位叶。测定时避开叶片中部叶脉,每叶测 10个值,取平均值作为该叶SPAD值。

成熟期调查株高、穗位高及抗病虫特性和抗倒性。7月 20日按小区单独收获后,每小区随机选取 10个果穗考察穗长、穗粗、穗行数、行粒数等果穗性状。

1.3 数据分析

用 EXCEL对原始数据进行处理,用 DPSv 3.01专业版数据处理软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 密度对湘农玉13号产量的影响

由表 1可见,在每公顷 3.75万～6.0万株密度范围内,湘农玉 13号的产量随密度增大而增加,但密度继续增至6.75万株时,产量略有下降。分析表明,各密度之间产量差异均达到显著水平,6.0万株 /公顷处理产量与 6.75万株/公顷处理间无极显著差异,与其它密度处理间均存在 0.01水平显著差异。

表1 不同密度下湘农玉 13号的产量比较Table1 Yield of Xiangnongyu No.13under different densities and its analysis on significance in difference

从产量结果来看,湘农玉13号的适宜种植密度为6.0万株 /公顷。回归分析表明,产量 (y)与密度(x)的回归方程为 y= 224.32+ 32.38x,相关系数 r=0.89,r2= 0.80,说明产量与种植密度密切相关。

2.2 密度对湘农玉13号果穗性状的影响

湘农玉13号果穗及籽粒性状见表2。湘农玉13号果穗长度随密度增加而变短,3.75万株 /公顷和4.5万株 /公顷处理的果穗长度极显著长于其它处理。密度对湘农玉 13号穗行数无显著影响,各处理穗行数均在13.3～13.5之间。行粒数随种植密度增加而显著减少 ,但 5.25万株 /公顷、6.0万株 /公顷与 6.75万株 /公顷处理间无显著差异。就百粒重而言,3.75万株 /公顷、4.5万株 /公顷和5.25万株 /公顷处理显著高于6.0万株 /公顷和6.75万株 /公顷处理。对行粒数与果穗长度进行回归分析,得到行粒数 (y)与果穗长度(x)的回归方程为 y= 2.58+ 2.03x,相关系数r= 0.99,r2= 0.98,说明行粒数与果穗长度密切相关。

此外,根据考种结果,湘农玉 13号在不同密度下结实性好,秃尖不明显,3.75万株 /公顷和4.5万株 /公顷密度下无秃尖,密度为 6.75万株 /公顷时秃尖也仅为0.23 cm。

表2 不同密度下湘农玉13号果穗性状Table 2 The ear characteristics of Xiangnongyu No.13under different densities

2.3 密度对湘农玉13号农艺性状和抗逆性的影响

不同密度下湘农玉 13号的农艺性状和抗逆性状见表3。随着密度的增大,湘农玉13号双穗株率下降,而倒伏率显著提高,但株高、穗位高在不同的密度下差异不明显。倒伏的重要原因是茎秆直径随密度增大而明显减小,此外,还与 2010年的特殊天气条件有关(苗期长期低温阴雨,灌浆期多次大风大雨)。

2.4 密度对湘农玉13号生育期的影响

种植密度对湘农玉13号生育时期没有影响。本季湘农玉 13号出苗至成熟 104 d,播种至成熟 114 d。

表3 不同密度下湘农玉 13号农艺性状和抗逆性状Table 3 Agronomic performance and resistant characteristics of Xiangnongyu No.13under different densities

2.5 密度对湘农玉 13号叶面积指数与SPAD值的影响

表4表明,随着湘农玉13号生育进程的推进,叶面积指数逐渐增大,至抽雄吐丝期达到最大值,而后又降低。除抽雄吐丝期6.0万株 /公顷处理与6.75万株 /公顷处理的叶面积指数无显著差异外,各处理叶面积指数间差异均达极显著;同一时期,叶面积指数随密度增加而增大,说明密度增加,光合作用“源”得以提高,是促使群体得到较高产量的重要原因。

表4 不同密度下湘农玉13号的叶面积指数Table1 4 Leaf area index of Xiangnongyu No.13

在湘农玉 13号生长发育期间,SPAD值发生规律性变化,拔节至抽雄吐丝期逐渐增大,吐丝以后逐渐变小(图略)。经方差分析,同一时期不同密度处理SPAD值差异未达到显著水平,说明试验所设置的栽培密度对叶片叶绿素含量没有显著影响。

3 讨 论

本研究结果表明,在密度每公顷 3.75万～ 6.0万株范围内,湘农玉 13号产量随密度增大而增加,最高产量为 6 460.5 kg/hm2;同时,6.0万株 /公顷处理产量显著高于 6.75万株/公顷处理,因此,从产量来看,湘农玉 13号在长沙地区的适宜种植密度为 6.0万株 /公顷。然而,在2010年的天气条件下(苗期长期低温阴雨,灌浆期多次大风大雨),6.0万株 /公顷处理倒伏率达到了 18%。因此,在栽培上,必须采取措施(如高培土、保证拔节期养分供应、适当控制生育后期肥水供应等)提高抗倒伏能力。

湘农玉 13号为中大穗型品种,在试验所用密度范围内,单穗重差异不显著,因此,密度越大,单位面积株数越多,产量较高。结合湖南省乃至西南地区玉米生产实际情况,目前生产上使用的品种多为中大穗型品种,种植密度一般低于45 000株 /公顷。根据本研究结果,笔者认为前述密度普遍偏低,在此密度基础上,每公顷再增加 7 500到 15 000株,再适当增施肥料,能够增加产量750 kg左右。所以,在湖南及西南地区,增加种植密度是增加玉米产量的首要措施。

美国的生产实践表明,提高玉米的耐密性,增加密度,增施肥料,是获得玉米高产的主要措施。20世纪30年代,美国玉米密度在每公顷30 000株以下,产量不到1 500 kg,60～ 70年代,密度提高到 45 000株,产量提高到 4 500～6 000 kg;目前,密度将近 75 000株,随着密度的增加,产量同步增加,达到 9 000 kg以上[5]。

高产一直是育种工作者坚持的首要育种目标,长期以来,南方玉米以稀植大穗迟熟为育种目标,通过采取延长生育期,增加株高,提高生物量来获得高产,这种技术路线存在较大风险,今后应加强早熟耐密抗倒高产新品种的选育。

[1]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴-2008[M].北京:中国统计出版社,2009.

[2]戴景瑞,鄂立柱.我国玉米育种科技创新问题的几点思考[J].玉米科学,2010,18(1):1-5.

[3]易镇邪,陈平平,张小平,等.湘农玉13号在长沙与郴州的产量与氮肥利用率差异[J].湖南农业科学,2010,(7):31-33.

[4]吴新民.努力促进我省旱粮产业的优化升级 [J].湖南农业,2006,(10):1.

[5]赵久然,王荣焕.美国玉米持续增产的因素及其对我国的启示 [J].玉米科学,2009,17(5):156-159,163.