不同耕作与种植方式对郑单958光合产物生产的影响

陈建新

（河北北方学院科研处，河北 张家口075000）

作物产量形成的实质是光合产物的生产、积累及向子粒的分配.这一过程受作物本身的遗传特性和环境条件共同制约［1］.目前，生产上推广的紧凑型玉米杂交种群体光合生产能力、干物质积累及向子粒的分配都较早期的玉米杂交种高，为玉米高产奠定了基础［2］.冀西北地区横跨燕山西段与太行山北段的张家口地区和北京西北部山区，属半干旱生态类型区.但是由于气候因素和人为干预，极大地破坏了群落间及群落与环境间的动态平衡，旱灾频发，农业产出长期低下且不稳定.秸秆覆盖可以蓄水保墒，改良土壤和提高水分利用效率，是农艺节水的有效措施之一，国内外已有大量研究和应用［3，4］.残茬就地覆盖，既可减少污染，又可有效利用残茬资源，使之成为解决农业生产中水资源不足问题的有效途径.Unger、Blevins等研究了秸秆覆盖和耕作方式对土壤蓄水保水作用的影响.朱自玺等研究了残茬覆盖对农田小气候的影响，而残茬覆盖与种植方式对玉米光合产物生产的影响尚缺乏报道.

本试验就冀西北地区留高茬自然腐烂残茬覆盖及其不同种植方式对玉米光合产物生产与积累特性进行了研究，旨在为实施和完善该项技术提供理论依据.

1 材料和方法

1.1 试验与设计

试验在张家口市农科院试验地进行.供试品种：超高产玉米品种郑单958.试验采用裂区设计，主区为耕作方式B（B1处理：玉米免耕秸秆覆盖，B2处理：玉米翻梨不覆盖秸秆）；副区为种植方式C（种植方式株行距为：C1宽窄行双株规格 （90＋40）c m×48 c m，C2宽窄行单株规格 （90＋40）c m×24 c m，C3等行双株规格65 c m×48 c m，C4等行单株规格65 c m×24 c m），重复3次.小区10行，行长6 m，每小区两边各设2行保护行，中间1行过道.分别于2010年于4月26日播种、2011年4月24日播种，严格按密度绳穴播，品种密度7.5万株／h m2，底肥用猪粪2.25×106kg／h m2和玉米专用复合肥900 kg／h m2，整个生育期内进行常规田间管理.

1.2 主要测试项目和方法

在拔节期、灌浆期、成熟期用TDR300 土壤水分仪测定0～20 c m土层的土壤含水量.

在苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期、乳熟期、成熟期每次每小区取样5株，先称鲜重，量取叶面积 （叶面积＝长×宽×0.75）、叶面积指数 （LAI）［5］和株高等.

在苗期、成熟期测定干重和根冠比.干物质积累与分配 定苗时选择生长整齐一致，有代表性的植株标记，在每次测量叶面积的同时，每小区取3株分茎、叶、鞘、雌穗、雄穗、子粒等烘干测干物质重.

产量与产量构成：每小区测产2行 （每行5 m），以株距折算密度.每小区按平均鲜穗重从2行所收果穗中随机选取10穗，用以考察穗部性状与产量构成.大田产量由各小区所取的10穗籽粒风干重 （含水量以14%计）折算得到.

数据通过DPS软件进行和Excel进行统计分析.

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式对土壤水分的影响

不同时期各处理土壤含水量测定结果如图1所示.拔节期是玉米生长的关键时期，B1处理土壤含水量＞B2处理.B1处理的土壤含水量明显大于B2处理，含水量增加了20%.灌浆期是玉米生长的另一个需水关键时期，B1处理土壤含水量和B2处理相差更大，含水量增加了25.9%.成熟期土壤水分总体下降，还是B1处理＞B2处理.这是由于免耕整桔秆覆盖技术保持了适宜的土壤孔隙度，并且使孔径分布均匀，持续而且稳定.在干旱时，土壤的深层水容易因毛细管作用而向上输导，从而增强了土壤的水库功能和作物对土壤水分的利用率.

图1 不同耕作方式对土壤含水量的影响

2.2 不同耕作方式对玉米根冠比的影响

从表2看出，苗期根系干物重大小依次为AB1C1＞AB1C2＞AB1C3＞AB1C4＞AB2C1＞AB2C2＞AB2C3＞AB2C4，处理间相差较小，但根冠比处理间差异较大；成熟期不同处理地上部干物质积累大小依次为AB1C1＞AB1C2＞AB1C3＞AB1C4＞AB2C1＞AB2C2＞AB2C3＞AB2C4，免耕秸秆覆耕作方式分别比正常翻梨不覆盖秸秆高12.4%、11.7%、10.2%、9.8%、9.1%、8.4%和7.3%.表明秋季玉米免耕秸秆覆盖宽窄行双珠处理与其他处理相比，地上部与根系生长的协调状况及植株的光合分布和透光性整体状况较好.尤其比正常玉米翻梨不覆盖秸秆单株种植效果更佳，地上干物质高出其12.4%，地上部与根系生长的协调状况及植株的整体生长是最好的.

表2 不同处理对不同生育时期干物质积累的影响

图2 不同处理方式对玉米各生育期干物质积累量的影响

2.3 不同种植方式对玉米干物质积累量的影响

不同种植方式下玉米植株干物质积累表现出相似的规律性变化，在不同栽培方式下用Logistic方程y （t）＝K／ （1＋Ae－bt）进行拟合［6］，均达到极显著水平.由表3可知，免耕秸秆覆盖宽窄行双珠栽培方式下干物质积累最大速率明显高于正常翻梨不覆盖秸秆种植，干物质积累最大速率出现的时期不同栽培方式间差异不明显.宽窄行种植方式下干物质积累最大速率出现在出苗后69 d，干物质积累速率达6.41 g／d；而正常翻梨不覆盖秸秆种植干物质积累最大速率出现在出苗后65 d，干物质积累速率4.69 g／d.这是由于免耕秸秆覆盖玉米根系发达，苗期扎根深度为50 c m，较传统耕作法深20 c m，每个时期吸水吸肥能力都强，因而植株粗壮高大，而且又因为宽窄行双珠种植透光、透气条件比较好，因此免耕秸秆覆盖宽窄行栽培能够获得相对较高的群体生产量，为获得经济产量奠定了基础.

表3 不同栽培方式对玉米植株干物质积累曲线拟合方程

2.4 不同种植模式对玉米叶面积指数 （LAI）的动态变化

图3显示，由整个生长季节的LAI数据统计显示，LAI变化趋势呈现抛物曲线状.不同的种植方式LAI在前期差异较小，但是在灌浆期后差异比较大，其中免耕秸秆覆盖宽窄行种植的最大LAI为7.91，正常翻梨不覆盖秸秆种植的最大LAI为7.43.灌浆开始后，而且免耕秸秆覆盖宽窄行种植的AB1C1处理LAI下降比较缓慢，而正常翻梨不覆盖秸秆种植的AB2C4下降相对迅速.免耕秸秆覆盖宽窄行种植具有较高的叶面积指数，这是由于大垄双行的 “光”、“气”条件优势给叶片创造了充分的生长空间和生长条件，良好的发展势头，造成中层叶片面积较大的原因而且免耕秸秆覆盖根系发达营养充足.

图3 不同处理方式对玉米各生育期叶面积指数的影响

2.5 产量及产量构成因素分析

产量及产量构成因素的分析结果表明 （表4），免耕秸秆覆盖宽窄行种植方式产量都高于正常翻梨不覆盖秸秆大田等行种植方式，免耕秸秆覆盖宽窄行双珠种植AB1C1处理方式的产量比正常翻梨不覆盖秸秆双珠种植AB1C4处理方式的产量提高8.3%，但是在同样情况下免耕秸秆覆盖宽窄行双珠种植AB1C1处理方式的产量比正常翻梨不覆盖秸秆等行种植AB2C4处理方式的产量提高16.6%.穗长、粒深、穗粒数也是免耕秸秆覆盖宽窄行种植方式高，但变幅不大 （表4）.方差分析表明，免耕秸秆覆盖宽窄行双珠种植与正常翻梨不覆盖秸秆双珠种植的产量达到显著水平 （F＝33.32，P＜0.05）.免耕秸秆覆盖宽窄行比正常翻梨不覆盖秸秆等行种植的倒伏率降低了近3个百分点，特别是在宽窄行种植的条件下，有助于根系深扎、发达，能更好地协调地上部分和地下协调、减少倒伏、提高玉米产量.

表4 不同处理产量与产量构成因素比较

3 结论与讨论

作物光合产物的积累总量是经济产量的基础，增加光合面积、延长光合时间可以提高干物质的积累总量.选育紧凑型高产品种和采取适宜的栽培措施可以使光合面积发展合理并延长光合时间，增加光合产物积累和向子粒的运转，从而获得较高的产量.关于秸秆覆盖对土壤水、温、气、肥等生态环境因子的影响，在不同条件下已有不少研究.根据本试验结果，在冀西北地区产量最终在于开花后干物质的生产量和玉米籽粒的产量，具体表现为：残茬覆盖显著高于不盖，宽窄行双珠种植高于其他种植方式.

同时也确立了冀西北半干旱地区玉米免耕秸秆覆盖宽窄行双珠种植技术，并为冀西北半干旱地区玉米高产栽培的配套模式打下坚实的理论基础.

［1］ 付占国，李潮海，王俊忠，等.残茬覆盖与耕作方式对夏玉米光合产物生产与分配的影响 ［J］，华北农学报，2005，20 （03）：62－66

［2］ 张泽民，刘丰明，牛云生，等.不同年代玉米杂交种干物，质积累与分配规律的研究 ［J］.河南农业大学学报，1997，31 （02）：118－122

［3］ Unger PW.Straw mulch rate effects on soil water stor2age and sorghu m yield ［J］.Soil Sci Soc Am J，1978，42：486－491

［4］ Blevins RL，Smith MS，Tho mas GW，et al.Influence of conservation tillage on soil properties［J］.Soil Water Conserv，1983，38：301－305

［5］ 张宪政.作物生理研究法 ［M］.北京：农业出版社，1992：131－207

［6］ 袁利国，聂笃宪.粒子群优化算法拟合Logistic方程的研究 ［J］.华南农业大学学报，2011，32（03）：114－118