二比空立体通透栽培模式对耐密玉米光合特性及产量的影响

王晓梅　傅迎军　王燕平等

摘要[目的]比较不同栽培及间作模式下玉米（Zea may L.）的光合特性及产量差异。[方法]两种栽培模式分别为：二比空立体通透栽培模式（玉米二比空栽培模式与矮秆作物大豆间作相结合的一种立体通透栽培技术）和常规玉米栽培模式（CK）。[结果]二比空立体通透栽培模式可改善玉米的通风透光率，促进植株生长发育，玉米不同叶位叶片的叶向值、光合速率、气孔導度和蒸腾速率均有不同程度的提高，能充分提高光能利用率，有利于发挥玉米边行优势和干物质积累，从而使玉米产量得到较大的提高。二比空立体通透栽培模式玉米产量及经济效益分别比单作玉米模式提高16.3%和24.1%。[结论]该研究揭示玉米二比空立体通透栽培模式的高产机制，可为玉米高产栽培及生理特性研究提供理论依据，并为提高该地区的玉米产量提供参考。

关键词玉米；二比空；光合特性；产量

中图分类号S513文献标识码A文章编号0517-6611（2014）09-02568-03

基金项目农业部黑龙江重大农业科技推广项目；国家自然科学基金项目（31371651）。

作者简介王晓梅（1982- ），女，山西大同人，研究实习员，硕士，从事玉米耕作栽培研究。*通讯作者，副研究员，从事玉米育种研究。

玉米是黑龙江省主要粮食作物，种植面积近346万hm2 [1]。种植方式一直是玉米研究的重要领域。合理的群体结构、良好的冠层内光辐射分布、高光能利用率与玉米高产密不可分。不同的种植方式对玉米群体结构具有调控效应[2]。前人针对调整玉米种植方式如种植密度、株行距及与其他作物间套作等形式来达到增产目的已做了大量研究。李凤海等通过比较“大垄双行”、“二比空”和“偏垄宽窄行”3种种植方式，得出“偏垄宽窄行”是增密、增产的最佳种植方式[3]。韦柳佳等在大豆与玉米间作研究中指出，间作可有效提高玉米生物量和产量，尤其是根干重显著增加[4]。杨广东等研究指出，密植通透栽培模式明显优于普通栽培模式，表现为保苗数增加，生育期提前，抗倒伏能力增强，出子率增加，百粒重较高，产量差异显著[5]。影响玉米产量的关键因素之一是栽培技术，近年来各种玉米高产栽培模式的应用层出不穷，其中玉米二比空立体通透栽培模式是较符合目前高产、耐密玉米栽培的新模式。该项技术既能解决密植与通风透光的矛盾，又能充分利用光能，充分发挥了边行优势及密植栽培对提高玉米产量的作用。 而二比空立体通透栽培模式不仅能实现合理密植，同时还利用了玉米与大豆的间作优势，解决了玉米田间通风透光与密植的矛盾，极大地提高了玉米的光能利用率，充分发挥密植的增产作用。目前关于该模式的研究仅限于栽培技术的改进上，而其对玉米光合特性及产量的互作效应尚少见研究报道。为此，笔者以二比空玉米间作大豆立体通透模式为研究对象，通过比较其与清种玉米灌浆期光合特性及产量的差异，揭示玉米二比空立体通透栽培模式的形成机制，以期为玉米高产栽培及生理特性研究提供理论依据，并为提高该地区的玉米产量提供参考。

1材料与方法

1.1供试材料供试玉米品种为耐密型品种牡单13，大豆品种为牡豆8号。

1.2试验地基本情况试验于2013年5～10月在黑龙江省农业科学院牡丹江分院试验区进行，该区地处牡丹江市温春镇，属中温带大陆性季风气候，年平均气温6.1 ℃，年降水量579.7 mm，年日照时数2 339.8 h，年平均相对湿度64%，地处黑龙江省第二积温区下限，年平均积温为2 500 ℃左右。2013年为高温少水年，3～10月份降水量为420.0～530.0 mm，比历年来少40.0～100.0 mm。

试验地前茬作物为玉米。试验耕地为典型的丘陵半山区，主要土壤类型为暗棕壤。耕作层18 cm，肥力中等，有机质含量25.7 g/kg，水解氮含量85.2 mg/kg，有效磷含量94.3 mg/kg，速效钾含量216 mg/ kg。

1.3试验设计采用随机区组试验设计，设置两种栽培模式，3次重复，小区行长 1000 m，垄距0.65 m，12 行区，小区步道 10 m，间隔道 0.5 m。基施腐殖酸600 kg/hm2，复合肥400 kg/ hm2，6月22日追施尿素175 kg/hm2，3铲2趟，其他管理同大田生产。

1.3.1二比空立体通透栽培（模式A）模式。即将玉米二比空栽培模式与矮秆作物大豆间作相结合的一种立体通透栽培技术，通过改变传统玉米单行连片垄垄种植模式，在原垄距不变的基础上，通过缩小株距，将3垄的苗数集中种植到2垄上，即种2垄空1垄[6]，在空垄上种植耐阴大豆品种牡豆8号，玉米保苗10005万株/hm2，大豆保苗22.500万株/hm2。

1.3.2常规玉米栽培模式（模式B）。清种玉米，垄距65 cm，株距23 cm，保苗6.750万株/hm2。

1.5测定项目及方法

1.4.1叶向值。用直尺量角器等工具对叶长（L）、叶角（θ，叶片与水平面的夹角，弧度）和叶垂距（叶基至叶最高点的距离Lf）进行测量，按下式计算叶向值（Lov）[7]。

1.4.2光合速率。于灌浆期选择晴朗天气在09：00～12：30，利用Li6400便携式光合作用测定系统（LiCor，USA），设定人工光源光强为1 500 μmol/（m2·s），选取各处理生育进程一致、光照均匀的健康植株，测定光合速率[Pn，μmol（CO2）/（m2·s）]、 气孔导度[Gs，mmol/（m2·s）]、蒸腾速率[Tr，g/（m2·h）]和胞间CO2浓度（Ci，μmol/mol ），每次每个处理重复3次。

1.4.3农艺性状和产量。收获前每个处理选取有代表性的植株5株，测定株高和穗位高，收获时每个小区取中间2垄，折合面积进行测产。取有代表性5穗考种，指标包括穗长、秃尖长、穗粗、行数、行粒数及产量等。

1.5统计分析应用Excel 2003、DPS v 8.01软件进行数据处理和统计分析。

2结果与分析

2.1不同栽培方式对玉米不同叶层叶向值的影响叶向值是表示叶片挺拔、上冲和在空间下垂程度的综合指标。叶向值越大，表明叶片上冲性越强，其值越小则意味着叶片更趋于平展，下垂程度越大。从图1可以看出，模式A的叶向值均高于模式B，这可能与模式A下玉米种植密度相对较高，从而增加了各植株间的竞争压力有关。而两种模式下叶向值均随着叶位的下降而降低，这也表明植株上部叶较紧凑，而下部叶较平展，有利于光的截获和光能的利用。

3结论与讨论

光合作用是玉米干物质积累和子粒产量形成的物质基础，其中90%以上的干物质来源于光合作用，玉米能否高产主要取决于群体光合作用强度，所以建立高光效光合生产体系是获取高产的核心。研究合理的栽培模式对玉米的群体光合特性及产量的影响十分必要。该研究通过对玉米二比空间作大豆立体通透栽培模式的深入研究表明，玉米大豆二比空间作系统中，玉米产量优势较明显，大豆却因与玉米的竞争导致产量下降。该模式可以有效增加玉米的田间透光率，有助于扩大光合面积，比较发现，模式A可有效提高玉米棒3叶的光合效率，其中胞间CO2浓度与光合速率呈负相关，而叶向值、气孔导度及蒸腾速率均与光合速率呈正相关，叶向值的提高通过改善田间通风透光率而提高了光的截获和光能的利用，使玉米的水平受光改为立体受光，有利于光照强度的增加和干物质积累。叶片的结构和功能除受遗传基因控制外，环境条件影响也非常重要，其中光照强度是最重要的影响因素，光照越强，温度越高，蒸腾作用越强，温度高会引起空气湿度降低，同时由于模式A下空气流动速度大，也会增强蒸腾作用，蒸腾速率增加的同时气孔导度也会随之增加。

与单作玉米相比，二比空立体通透栽培模式既改善了田间透光率，又充分发挥了玉米植株的边际效应，还促使植株的昼夜温差加大，有利于碳水化合物的形成、输导和积累。由于通风条件得到改善，从而促进了空气流动，使得CO2浓度升高，有利于光合作用，促进了玉米干物质积累和产量提高[8]。同时在密植前提下植株倒伏率也有所降低，充分发挥了密植的增产作用。此外，在玉米产量提高的同时，间作较耐阴大豆品种牡豆8号，不仅在一定程度上增加了部分大豆的收入，而且大豆根瘤菌能固定空气中游离的氮素，可以把用地养地结合起来，维持地力，使连年各季均衡增产。用根瘤菌固定空气中的氮素，既可节约生产化肥的能源消耗，又可减少化肥对环境的污染。因此，实施玉米二比空立體通透栽培技术能改善植株的光、温、气等条件，促进玉米光合速率提高，最大限度地发挥玉米植株的生长特性，使其产量及经济效益明显提高，适合大面积示范与推广。

参考文献

[1] 于琳，李艳杰，纪武鹏.栽培方式对玉米农艺性状及产量的影响[J].玉米科学，2009（4）：101-103.

[2] 刘武仁，冯艳春，郑金玉，等.玉米宽窄行种植产量与效益分析[J].玉米科学，2003，11（3）：63-65.

[3] 李凤海，范秀玲，史振声，等.不同种植方式对玉米形态生理指标及产量的影响[J].中国种业，2011（4）：38-40.

[4] 韦柳佳，黄莉，张雅琼，等.玉米/大豆间作模式及效应分析[J].西南农业学报，2013，26（1）：67-72.

[5] 杨广东，高焕勇.高寒地区不同密度下玉米通透栽培与常规栽培比较研究[J].作物杂志，2013（3）：90-92.